Empleo de explosivos en el alivio de tensiones residuales de la zona de influencia térmica de uniones soldadas

Abstract

Resumen En el trabajo es estudiado el efecto del tratamiento con explosivos sobre las tensiones residuales de uniones soldadas de aceros al carbono. Se analizan dos modos de disposición de la carga explosiva (disposición lineal y disposición sinusoidal IntroducciónComo bien refiere un gran número de fuentes, entre los cuales Masubuchi y Mochizuki, la soldadura se caracteriza por la particularidad de los fenómenos de transferencia de calor de una fuente móvil, donde las dimensiones de la pieza llevan a variaciones desiguales de volumen por diferencia de gradientes de temperatura y a veces de coeficientes de dilatación lineal que bajo determinadas condiciones de embridamiento, generan mayor o menor grado de tensiones residualesLas tensiones térmicas de compresión resultantes corresponderán a aquellas que producen una reducción de volumen equivalente a la acción de impedimento de la expansión. Cuando la máxima temperatura alcanzada no excede de cierto valor, dicho esfuerzo se ubica en el campo elástico y su valor es igual al múltiplo de la deformación especifica (∆L/Lo) por el modulo de elasticidad del material [2] [3].En la Zona de Influencia Térmica (ZIT) de la unión soldada, donde se supera el valor de la temperatura de la zona elástica, las tensiones de compresión tienden a superar a las de fluencia a esa temperatura, pero en ningún momento lo logra. El proceso inverso ocurre durante el enfriamiento en condiciones de movimiento restringido. Las zonas afectadas durante la deformación plástica en caliente resultan cortas para ocupar los nuevos espacios alcanzados y aparecen entonces, tensiones térmicas de tensión. Al alcanzarse la temperatura ambiente habrán quedado tensiones térmicas permanentes, cuyo valor es del orden del límite de fluencia del material [1] [2].Las tensiones residuales pueden llegar a tener valores elevados no admisibles, por lo que es necesario reducir dichas tensiones, existiendo diferentes métodos que se agrupan en: tratamientos térmicos y tratamientos mecánicos, incluyendo precalentamiento, postcalentamiento, impactos, vibraciones, entre otros [2] [3] [4], que por sus particularidades, para el caso de construcciones o estructuras metálicas de gran porte para tratamientos "in situ" están limitados. Un método de tratamiento mecánico alternativo que funge como fuente de impacto localizado en la Zona de Influencia Térmica de una unión soldada de estructura voluminosa o de difícil acceso es la aplicación de carga explosiva [5] [6] [7] [8] [9]. Este método de alivio de tensiones no ha sido ampliamente difundido por requerir de un conocimiento específico en el área de uso de explosivos, por considerarse de alto riesgo y que exige medidas especiales de seguridad. No obstante, la simplicidad relativa del método, cuando se domina el uso adecuado de explosivos, hacen de ésta una variante atractiva.