Tema13 (3)-Dilusion, Post y Pre Calentamiento

Tecnologías de unión

TEMA 13

TECNOLOGÍA DE MATERIALES

13.1 Soldadura

13.2 Uniones adhesivas

13.3 Uniones cerámicas y metal-cerámica

ÍNDICE



13.1 Soldadura13.1 Soldadura

Uniones por soldadura las más empleadas en la industria actual

(aleaciones metálcas y materales pásticos termoplásticos)





13.1.1 Procedimientos de soldeo 13.1.1 Procedimientos de soldeo



ELECTRODO



SOLDEO POR ARCO ELÉCTRICO



El electrodo se va bajando (Metal de aporte)


13.1.1 Procedimientos de soldeo 13.1.1 Procedimientos de soldeo 13.1.1.1 Soldeo manual con arco eléctrico y electrodo revestido (SMAW)13.1.1.1 Soldeo manual con arco eléctrico y electrodo revestido (SMAW)

Productos cerámicos aglomerados

Procede de la fusión del recubrimiento. Evita la oxidación

Zona afectada térmicamente


13.1 Soldadura13.1 SoldaduraMIG ( metal inert gas)

MAG (metal active gas)

TIG (tungsten inert gas)



ZAT

13.1.1.2 Soldeo semiautomático (GMAW, GTAW)13.1.1.2 Soldeo semiautomático (GMAW, GTAW)

MIG/MAGMIG/MAG


13.1 Soldadura13.1 SoldaduraMIG ( metal inert gas)

MAG (metal active gas)

TIG (tungsten inert gas)



ZAT

13.1.1.2 Soldeo semiautomático (GMAW, GTAW)13.1.1.2 Soldeo semiautomático (GMAW, GTAW)

TIGTIG





ZAT

13.1.1.3 Soldeo por arco sumergido (SAW)13.1.1.3 Soldeo por arco sumergido (SAW)

SAWSAW

SOLDADURA SOLDADURA AUTOMÁTICAAUTOMÁTICA

CONSUMIBLE




13.1.1 Procedimientos de soldeo 13.1.1 Procedimientos de soldeo 13.1.1.3 Soldeo por arco sumergido (SAW)13.1.1.3 Soldeo por arco sumergido (SAW)

SAWSAW

SOLDADURA SOLDADURA AUTOMÁTICAAUTOMÁTICA




13.1.2 Ciclo térmico de soldeo13.1.2 Ciclo térmico de soldeoVc velocidad de calentamiento

Tmax temperatura máxima alcanzada

Tp tiempo de permanencia a la temperatura elevada

Ve velocidad de enfriamento

Tf temperatura final

Permite determinar si el metal sufrirá variaciones microestructurales durante el soldeo

Influye en la propensión al crecimiento de grano

Influye en la microestructura final (demasiado rápida martensita)

Figura 13.7 Ciclos térmicos de soldadura de puntos situados a diferentes distancias del cordón

(entre 10 y 25 mm)




13.1.2 Ciclo térmico de soldeo13.1.2 Ciclo térmico de soldeo

Todas las variables del ciclo térmico (Vc TmaxTp Ve Tf) dependen en gran medida de la distancia que separa el punto en cuestión del centro del cordón de soldadura: a menor distancia, mayores velocidades de calentamiento y enfriamiento y menor temperatura máxima




13.1.3 Zonas de la unión soldada13.1.3 Zonas de la unión soldada

T = f (distancia entre el punto y el centro del cordón)

Microestructura = f (Ve)

a zona fundida

b zona afectada térmicamente

b.1 zona de grano grueso

b.2 zona de grano fino

b.3 zona de austenización parcial

b.4 zona revenida

c metal base no afectado por la operación

b.1

a

b.2

cb.4b.3





Ve lentas microestructuras ferrito-perlíticas

Ve rápidas microestructuras bainíticas y martensíticas

Microestructura = f (Ve)





ACEROS ACEROS

CE < 0,4% no se generan puntos duros y frágiles

CE > 0.4% hay que tratar de alterar el ciclo térmico normal (disminuir la velocidad de enfriamiento)

CE = %C + %Mn/6 + (%Cr + %Mo + %V)/5 + (%Cu + %Ni)/15

Permite predecir la aparición de zonas duras y microestructuras frágiles

Carbono Equivalente




13.1.4 Influencia de las variables de soldeo en el ciclo térmico13.1.4 Influencia de las variables de soldeo en el ciclo térmico

Variables que controlan el ciclo

térmico

Naturaleza del metal ~ difusividad térmica (a = λ/ cp· ρ)

Espesor de la chapa

Tipo de unión

Aporte térmico

Precalentamiento





Cantidad de calor puesta en juego en la operación de soldeo

En procesos de arco eléctrico:

H = ρ1 · (U· I / v)

Rendimiento de la

operación

Aporte térmico

Voltaje

Intensidad

Velocidad de soldeo





Aporte térmico





Temperatura a la que se calienta la chapa antes de comenzar

la operación con el propósito de disminuir la velocidad de

enfriamiento

Precalentamiento

Figura 13.12 Influencia del aporte térmico y de la temperatura de

precalentamiento en el ciclo térmico de soldeo





Precalentamiento Aporte térmico

A mayor

aporte térmico:

↓ Ve

y

↑ tiempo a

temperatura

elevada

A mayor

precalentamiento:

↓ Ve

y

~ tiempo a

temperatura

elevada




13.1.5 Dilución13.1.5 Dilución

Porcentaje de metal base que se incorpora al baño fundido

Dilución (%) = (metal base fundido/ metal fundido total) / 100

Dilución

20% dilución

80% dilución

0% < dilución < 100%




13.1.5 Dilución13.1.5 Dilución

Conocer la dilución dilución ayuda a conocer la composición química de la zona

soldada y en algunos casos la microestructura final de la misma:

Microestructura de aceros

inoxidables f (elementos

alfágenos y gammágenos)

Soldeo de aceros inoxidables




13.1.6 Técnicas de soldeo13.1.6 Técnicas de soldeo

Figura 13.15 Soldaduras realizadas con diferente número

de pasadas

2 pasadas con

zona de revenido

intermedia

ablandamiento de

fases duras

Múltiples pasadas

el efecto del

revenido es mucho

mayor

Inconveniente

disminución de la

productividad




13.1.7 Precalentamiento, postcalentamiento y tratamientos térmicos 13.1.7 Precalentamiento, postcalentamiento y tratamientos térmicos postsoldadurapostsoldadura

Precalentamiento

Mejor método para evitar los problemas de agrietamiento en frío o

durante el enfriamiento

Presencia de

microestructuras

frágiles

Alto nivel de

tensiones

residuales

Excesivo

contenido de

hidrógeno

En virtud de su

contracción y de

los cambios

estructurales

Procede de la

humedad de los

electrodos y de los

fluxes

Altas velocidades

de enfriamiento





Precalentamiento disminuye la velocidad de enfriamiento retrasa la posible transformación martensítica y permite además la salida del H, reduciendo el nivel de tensiones residuales todo esto previene el agrietamento de la unión en frío

Figura13.16 Efectos de un precalentamiento en el ciclo térmico y niveles de tensión e hidrógeno

Discontinuo con precalentamiento





Postcalentamento: Mantener la chapa a una determinada temperatura un cierto tiempo tras la soldadura. Sirve para prevenir el agrietamiento en frío

Discontinuo con postcalentamiento





Tratamientos térmicos postsoldadura calentamiento hasta una temperatura suficientemente elevada y un mantenimiento a dicha

temperatura

Relajan en nivel de tensiones y/o producen el revenido de posibles estructuras frágiles que se hubiesen podido producir en las

operaciones de soldeo




13.1.8 Soldeo de plásticos13.1.8 Soldeo de plásticos

Soldeo en termoplásticosbastante parecdo a los descritos en

metales, sin más que considerar que en el caso de los plásticos se

necesitan alcanzar temperaturas muy inferiores (200ºC)

Formas de aportar calor

Por movimiento relativo de las dos superficies a unir

(fricción, vibración, ultrasonidos)

Directamente

(aire caliente, placa caliente, extrusión)

TECNOLOGÍA DE MATERIALES Tecnologías de

unión

13.2 Uniones adhesivas13.2 Uniones adhesivas

Son cada vez más utilizadas (aleaciones metálicas, plásticos y

cerámicas)VentajasVentajas

Se realizan a temperatura ambiente o moderada (150ºC como máximo)

No generan deformaciones ni tensiones residuales

Posibilitan realizar uniones entre materiales muy diferentes entre sí (metales con cerámicas o plásticos con metales)

Cuando se unen dos metales diferentes, la presencia de la lámina adhesiva impide la corrosión galvánica (el adhesivo es aislante eléctrico)


unión


Son cada vez más utilizadas (aleaciones metálicas, plásticos y

cerámicas)DesventajasDesventajas

Tienen un resistencia al calor limitada (los adhesivos son plásticos que se ablandan por encima de los 100-200ºC)

Su resistencia mecánica es baja, especialmente ante esfuerzos de tracción

Su resistencia se deteriora con el tiempo como consecuencia de la presencia de humedad ambiental

Limitadas a uniones entre capas finas (en elementos metálicos)

Recientemente se han desarrollado nuevas formulaciones adhesivas, del

tipo epoxi, con resistencia mecánica y durabilidad muy mejoradas


unión


Buena unión adhesivaBuena unión adhesiva

Adhesivo en estado líquido (más o menos viscoso)

Mojar completamente las superficies a unir

Dejarlo solidificar (a temperatura ambiente o ente 100-200ºC)


unión


Figuran13.18 Diferentes diseños de uniones ahdesivas metal-cerámica

Estas uniones trabajan muy bien a cortadura y compresión, pero se comportan mal bajo esfuerzos de tracción

Hay que tratar de maximizar el área de unión


13.3 Uniones cerámicas y metal-cerámicas13.3 Uniones cerámicas y metal-cerámicas


Tema13 (3)-Dilusion, Post y Pre Calentamiento

Documents

Transcript of Tema13 (3)-Dilusion, Post y Pre Calentamiento