Resumen de Estudio teórico experimental sobre el fenómeno de enfriamiento postsoldadura en una unión soldada cruciforme

Oscar Javier Araque de los Ríos, Nelson Arzola de la Peña

• español

  En este trabajo se presenta un estudio sobre el comportamiento del campo de temperatura y del perfil de esfuerzos residuales que aparecen en una unión soldada tipo cruciforme durante la fase de enfriamiento postsoldadura. Se utiliza un modelo 3D y un análisis de transferencia de calor transciente no lineal mediante el método de los elementos finitos. La corroboración de las simulaciones obtenidas se logra experimentalmente construyendo probetas soldadas con geometría cruciforme utilizando el proceso SMAW, empleando como metal base placas en acero estructural ASTM HR A36 y metal de aporte correspondiente a electrodos E6013. Las probetas son sometidas a tres condiciones de enfriamiento: en agua, en aceite, y en aire. Se establece un campo de temperatura inicial definido de acuerdo con los datos termográficos obtenidos por vía experimental en el momento de la construcción de los testigos no estandarizados, los cuales se fabrican con tres tamaños distintos de cateto de soldadura y con un espesor de placa constante. Se encuentra muy buena correspondencia entre las curvas de enfriamiento experimentales y las curvas de enfriamiento de las simulaciones numéricas. Como conclusiones fundamentales se obtiene que tanto el tamaño de la región afectada por los esfuerzos residuales como las magnitudes pico de estos están influenciadas por el medio de enfriamiento; medios de enfriamiento que provocan tasas de enfriamiento altas, generan regiones de esfuerzos residuales, cuyas magnitudes son más altas. Además, se observó un incremento de los esfuerzos residuales para una mayor dimensión del cateto de soldadura.

• English

  This paper presents a study on the behavior of the temperature field and the profile of residual stresses that appear in a type cruciform welded joint during post weld cooling phase. A 3D model and an analysis of nonlinear transient heat transfer by the finite elements are used. Corroboration of the simulations were done experimentally, achieved by constructing welded cruciform specimen geometry using the SMAW process, using as a base contribution metal plates HR ASTM A36 structural steel and metal electrodes corresponding to E6013 contribution. Specimens were subjected to three cooling conditions: water, oil, and air. A field defined initial temperature according to thermo-graphics data that were obtained experimentally during the construction of not standardized specimens, which were made from three different hick welding sizes, while plate thickness where kept constant. Very good correspondence between both cooling curves obtained experimentally and by numerical simulations was found. This work shows that the size of the region affected by residual stresses and peak magnitudes are influenced by the cooling medium. High cooling medium produce high cooling rates, generating residual stresses regions of bigger magnitudes. Furthermore, an increase in the residual stress along the welding hick was observed.