Accelerated weldability investigation of TStE 420 steel by weld thermal cycle simulation

Investigación de la soldabilidad acelerada del acero TStE 420 mediante simulación del ciclo térmico de la soldadura

Este artículo presenta una investigación acelerada de la soldabilidad tras la simulación de ciclos térmicos de soldadura de acero TStE 420. El método permite la simulación térmica de ciclo único o múltiple de probetas de material base y la obtención de cualquier punto de la zona afectada por el calor (ZAT) de una unión soldada. Tras la simulación térmica de la soldadura, se prevé una investigación de las propiedades mecánicas de las probetas tratadas (dureza, tenacidad...), en base a la cual es posible determinar los puntos débiles en la ZAT de una unión soldada e inferir la soldabilidad del metal base.

INTRODUCCIÓN

Las investigaciones de soldabilidad suelen ser muy lentas y costosas. Sin embargo, son necesarias antes de construir los Registros de Aprobación de Procedimientos de Soldadura (WPAR) / Registros de Cualificación de Procedimientos (PQR), especialmente durante el uso de materiales contemporáneos. La simulación del ciclo térmico de la soldadura es un método de laboratorio muy adecuado para las investigaciones de soldabilidad. Se trata de un método de investigación acelerado que ofrece una simulación muy rápida de ciclo único o múltiple de cualquier punto de la ZAT de una unión soldada. Después se investigan las propiedades mecánicas (dureza, tenacidad a varias temperaturas, ensayo de tracción...) y la microestructura de puntos individuales en la ZAT. [1] Este método puede acelerar significativamente el proceso de obtención de WPAR/PQR y reducir los costes de cualificación del procedimiento de soldadura. Existen varios dispositivos de laboratorio para la simulación del ciclo térmico de la soldadura (Smitweld, Gleeble, Thermorestor, ...). En este trabajo, los autores utilizaron el simulador de ciclo térmico de soldadura Smitweld 1405, que se aplicó a la investigación de la soldabilidad del acero TStE 420.

EL APORTE TÉRMICO COMO VARIABLE MÁS IMPORTANTE DEL CICLO TÉRMICO DE LA SOLDADURA

Las variables más influyentes en el ciclo térmico de la soldadura son el aporte de calor, las dimensiones del material y las propiedades físicas. El aporte de calor como variable más importante determina valores muy importantes del ciclo térmico de la soldadura: tiempo y velocidad de enfriamiento. En el proceso de soldadura de aceros sensibles a las grietas frías (es decir, aceros de alta resistencia) es necesario mantener el tiempo de enfriamiento entre 800 y 500 ºC (t _8/5) en un rango estrictamente limitado para evitar las grietas frías y conseguir una buena microestructura de soldadura y propiedades mecánicas de una unión soldada. La figura 1 muestra el ciclo de temperatura para un punto seleccionado de una unión soldada durante el proceso de soldadura (dependencia de la temperatura T y el tiempo t durante la soldadura y el enfriamiento) como resultado del aporte de calor (E).