Influencia de parametros de soldadura en indicadores de tenacidad metodo charpy

...

los parámetros de soldadura, la definición del proceso a realizar y el código influyen de manera directa sobre las propiedades el material y el resultado del producto, que deben ser soportados en el documento de especificación del procedimiento de soldadura – EPS preliminar (Niebles, 2009). Dependiendo del proceso algunas de las propiedades del material que pueden variar son su resistencia, ductilidad, dureza, resistencia a la fatiga, tenacidad y energía de impacto que el material puede absorber en el ensayo destructivo charpy (Tecnologia de inspeccion de soldadura y certificacion , s.f.). Este trabajo está enfocado en estas dos últimas propiedades del material, las cuales serán analizadas más adelante.

El material utilizado para el proceso es el acero inoxidable dúplex 2205, “estos son aproximadamente mitad ferrita y mitad ausentita a temperatura ambiente con temperatura mejorada a figuración por corrosión bajo tensiones con cloruro”. (Tecnologia de inspeccion de soldadura y certificacion , s.f.). El proceso desarrollado y sus variables, así como el ensayo destructivo para relacionar la influencia de estas sobre el material, serán estudiados a continuación.

---------------------------------------------------------------

información general

La mayor parte de los materiales utilizados en ingeniería se encuentran dentro de alguno de los tres grandes grupos que existen: metales, cerámicos y polímeros. Sus características químicas y sus propiedades físicas y mecánicas son diferentes y afectan los procesos de manufactura de los que se obtendrá un producto específico. (Groover, 2007). También cabe mencionar aquellos materiales que son generados de las mezclas no homogéneas de los tres tipos fundamentales, los compuestos; el material utilizado en el desarrollo de este trabajo pertenece al grupo de los metales, de hecho, son los que por lo general se utilizan en cualquier proceso de soldadura moderna. La Ilustración 1 Muestra gráficamente esta clasificación.

Ilustración 1. Diagrama de veen, materiales básicos más compuestos. (Groover, 2007).

[pic 15]

Los metales

Por lo general son aleaciones compuestas de dos o más elementos y se dividen en metales de tipo ferroso y no ferroso. Los metales ferrosos se basan en el hierro, grupo conformado por acero y hierro colado, el hierro puro solo tiene valor comercial y mayor uso cuando es mezclado con carbono. Las aleaciones de hierro y carbono forman acero y el hierro colado (Groover, 2007).

El metal usado en esta investigación se encuentra a su vez dentro del sub grupo de los aceros definidos como aleaciones de hierro-carbono que contienen entre el 0.02% y el 2.11% de carbono, es común que en estos materiales también existan otros elementos de aleación, como el magnesio, níquel, cromo y el molibdeno con el fin de mejorar las propiedades del material que por lo general tiene aplicaciones en la construcción, el transporte y los productos de consumo, tales como puentes, camiones, automóviles y diversos aparatos. (Groover, 2007).

Aceros inoxidables.

Esta definición para este tipo de aceros es un tanto incorrecta pues generalmente los define como metales que resistentes a la corrosión, pero en ambientes severamente corrosivos muchos de estos aceros inoxidables se corroen a muy altas velocidades; estos metales tienen un 12% de cromo y de este grupo de metales tenemos la siguiente clasificación: ferríticos, martensíticos, austeníticos, de endurecimiento por precipitación, y los dúplex como el acero inoxidable dúplex 2205 (Tecnologia de inspeccion de soldadura y certificacion , s.f.).

Para el proceso de soldadura de estos metales, las fisuras se pueden evitar seleccionando materiales de aporte con ferrita delta en un porcentaje de 4-10%, porcentaje conocido frecuentemente como “numero de ferrita”. En algunos ambientes corrosivos estos aceros inoxidables presentan corrosión a elevada velocidad en los bordes granos conocida como “corrosión por ataque intergranular” (Tecnologia de inspeccion de soldadura y certificacion , s.f.). Este fenómeno es presentado en la Ilustración 2.

Ilustración 2. Corrosión por ataque intergranular. (Tecnologia de inspeccion de soldadura y certificacion , s.f.)

[pic 16][pic 17][pic 18]

---------------------------------------------------------------

Ficha técnica acero inoxidable dúplex 2205.

Ilustración 3. Ficha técnica

[pic 19]

En la Ilustración 3, se presentan de manera detallada las características del material utilizado en la investigación de la influencia de los parámetros de soldadura utilizados sobre sus propiedades de tenacidad y energía de impacto.

Procesos de unión y ensamble

Existe una relación entre los términos de unión y ensamble para los procesos de soldadura, el termino de unión “generalmente se usa para la soldadura fuerte, la dura, la suave y el pegado adhesivo, que forman entre las piezas una unión que no puede separarse con facilidad” (Groover, 2007), mientras que el termino de ensamble “se refiere usualmente a los métodos mecánicos para juntar dos piezas” (Groover, 2007). Teniendo estos conceptos claros para la definición de soldadura, se tiene que “es un proceso de unión de materiales en el cual se funden las superficies de contacto de dos o más piezas mediante la aplicación conveniente de calor y/o presión. Muchos procesos de soldadura se obtienen solamente por calor, sin aplicar presión; otros mediante una combinación de calor y presión; y otros más, únicamente por presión, sin suministrar calor externo” (Groover, 2007); para este tipo de proceso de manufactura tecnológico en algunos casos se debe tener en cuenta el material de aporte o relleno utilizado en el proceso para unir las piezas de material base que por lo general es el metal, este proceso es utilizado en la investigación y sus parámetros influyen directamente sobre las propiedades del metal base a estudiar (Ilustración 3).

Procesos de soldadura

Podemos definir este término según (Niebles Nuñez, Maury Ramirez, & Torres Salcedo, 2009): “el método general utilizado para producir el calor necesario y fundir los materiales a unir (soldar) con