Prediction of numerical distortion after welding with various welding sequences and clampings

Predicción de la distorsión numérica tras la soldadura con diversas secuencias de soldadura y sujeciones

La simulación de la soldadura de una cubierta de prueba para una central hidroeléctrica se realizó debido a las grandes dimensiones de la cubierta. El objetivo principal era predecir la distorsión tras la soldadura para evitar el mecanizado de la cubierta. El proceso de soldadura se simuló con el programa Sysweld para mantener la distorsión dentro de los límites deseados. Se calcularon varias secuencias de soldadura y condiciones de sujeción para reducir la distorsión. También se analizó el cálculo de los constituyentes de la microestructura en la geometría compleja virtual de las uniones.

INTRODUCCIÓN

La soldadura es un proceso importante y desempeña un papel significativo en la industria, especialmente en las industrias de automoción, naval y energética.

El conocimiento de todas las propiedades y parámetros de soldadura permite predecir la distorsión final. Una predicción precisa de la distorsión es importante cuando hay que predecir la distorsión de algunas piezas únicas y de gran tamaño. Para mantener la deformación dentro de los límites deseables, puede ser necesario cambiar los parámetros de soldadura, como la secuencia de soldadura y la sujeción de las piezas soldadas. Si se modifican los parámetros de soldadura de una pieza compleja, con un gran número de cordones o soldadura multipaso, no es fácil predecir la deformación tras la soldadura [1, 2].

Para obtener todos los datos necesarios con el cálculo numérico, deben tenerse en cuenta todos los efectos físicos principales que se producen en la soldadura. Todos los resultados se calcularon con la ecuación de convección de calor modificada (1). Esta ecuación permite realizar cálculos no lineales con todas las propiedades del material que dependen de la temperatura, las transformaciones de fase y del material, las fracciones de elementos químicos y otras variables acompañantes [3-5].

La simulación numérica se utilizó para predecir la distorsión final después de soldar una cubierta de prueba para una central hidroeléctrica. La cubierta de prueba se muestra en la figura 1. Su diámetro es de 5,5 m y la brida de la cubierta tiene un grosor de 120 mm. La fabricación de la cubierta no es objeto de este artículo. La cubierta se soldó y después se mecanizó en el taller a las dimensiones deseadas. El problema surgió con el transporte. Esta cubierta de prueba se utilizará en una central hidroeléctrica reversible situada en lo alto de los Alpes, a unos 2000 m sobre el nivel del mar. El transporte de la cubierta de prueba de 5,5 m de diámetro por carretera no es posible porque los túneles no son lo suficientemente grandes. El transporte en helicóptero tampoco es posible porque la cubierta es demasiado pesada a 2000 m sobre el nivel del mar. La cubierta de prueba debe cortarse en dos en dos mitades para el transporte por carretera y luego soldadas la central hidroeléctrica.