Efecto del aporte de calor en la soldadura sobre las propiedades mecánicas

Efecto de la entrada de calor en la soldadura.

La entrada de calor dentro del baño de soldadura y la gota incluye la transferencia de calor por conducción, convección y calentamiento óhmico. La entrada de calor para un proceso específico depende de la energía del arco y la eficiencia del proceso de soldadura.

arco de soldadura

Influencia del aporte de calor en la tenacidad (CVN)

La dureza del metal de soldadura está influenciada por la entrada de calor, la composición química, la microestructura y la velocidad de enfriamiento de la soldadura. Una entrada de calor baja da como resultado un enfriamiento rápido y puede tener una microestructura de alta tenacidad en la soldadura, mientras que una entrada de calor alta da como resultado un enfriamiento más lento pero da como resultado una ZAT muy gruesa con poca tenacidad en la soldadura.

El investigador encontró que el rango de entrada de calor (HI) de 2 kJ / mm para propiedades óptimas de tenacidad en el metal de soldadura de la química C-Mn. El aumento de la entrada de calor dio como resultado un aumento del tamaño de las perlas y el ancho de los granos columnares con un aumento de la ferrita proeutectoide al reemplazar la ferrita acicular a expensas de las propiedades de tenacidad. Una reducción en la resistencia a la tracción resultante es un mayor crecimiento del grano producido por la entrada de calor en las regiones recalentadas reemplazando las zonas de grano grueso y fino. El aumento de la entrada de calor dio como resultado un mayor espaciado de células dendríticas celulares, una disminución de la ferrita acicular y listones de ferrita acicular más gruesos.

Los valores de entrada de calor más bajos ofrecen mejores resultados de tenacidad en comparación con la entrada de calor más alta en las soldaduras de acero HSLA. 

El alto aporte de calor produce una disminución significativa en la ferrita acicular con estructura de grano grueso en el metal de soldadura, lo que resultó en una disminución significativa en las propiedades de tenacidad del metal de soldadura a 0 ° C. La ferrita acicular en la microestructura afecta significativamente las propiedades de tenacidad a baja temperatura. Un aumento de la ferrita acicular aumenta las propiedades de tenacidad. Por lo tanto, valores de entrada de calor más bajos favorecen el crecimiento de ferrita acicular (en el metal de soldadura es beneficioso para propiedades de tenacidad más altas, ya que una entrada de calor más alta da como resultado una fase más controlada por difusión durante la solidificación (transformación de austenítico a ferrita) y reducción de la ferrita acicular debido a difusión controlada. Una entrada de calor baja da como resultado un enfriamiento rápido en las proximidades de la temperatura forman una ferrita acicular que es más equiaxial.

Influencia del aporte de calor en la resistencia a la tracción

La resistencia a la tracción (TS) y el límite elástico (YS) del metal de soldadura se reducen con un incremento en los valores de entrada de calor. Obviamente, un alto aporte de calor produce una velocidad de enfriamiento más lenta, produciendo así una microestructura blanda con un límite elástico reducido.

ensayo de tracción

Influencia del aporte de calor en la microestructura del metal de soldadura

En ASTM A572 Gr. 50 material que tiene una composición química similar a SA516 Gr. 70 con un alto aporte de calor Las soldaduras SAW informaron el aporte de calor como los principales factores que contribuyen a las propiedades microestructurales. El alto aporte de calor (7,8 kJ / mm-14,3 kJ / mm) produjo un nivel muy bajo de ferrita acicular con aumento de ferrita primaria y agregados de carburos de ferrita. La figura siguiente muestra que la ferrita acicular y la ferrita de segunda fase tienen una fuerte disminución con el aumento en los valores de entrada de calor de 4.8kJ / mm a 14.3kJ / mm en la soldadura SAW. La figura siguiente muestra los cambios en la microestructura del metal de soldadura que se produjeron debido al aumento de la entrada de calor. Con valores de entrada de calor de 4,8 kJ / mm, la proporción de ferrita acicular a un nivel alto se compara con niveles muy bajos para una entrada de calor alta de 14,3 kJ / mm.Esta reducción de la ferrita acicular va acompañada de un aumento de los agregados de ferrita primaria y ferrita-carburo.

Influencia del aporte de calor en la microestructura del metal de soldadura
Influencia del aporte de calor en la microestructura del metal de soldadura

La figura anterior muestra la microestructura de un acero de baja aleación con bajo contenido de carbono con presencia predominante de ferrita acicular. El lado derecho muestra la estructura con un aumento mayor con una mancha negra como inclusiones.

analizaron que la entrada de calor baja con pasadas de soldadura más altas produce una estructura ferrítica frente a la formación de estructura de grafito debido a la entrada de calor alta con un número menor de pasadas de soldadura en la zona de soldadura del material SA 516 Gr 70 usando el proceso SAW.

Influencia del aporte de calor en la dureza del metal de soldadura

Un aumento en HI resultó en una disminución en los valores de dureza de la soldadura. El aporte de calor más bajo produce la dureza más alta y el aumento en los valores de aporte de calor da como resultado resultados de dureza disminuidos.

Influencia del aporte de calor en la dureza del metal de soldadura