Experimental modeling of weld thermal cycle of the heat affected zone (HAZ)

Modelización experimental del ciclo térmico de la soldadura de la zona afectada por el calor (HAZ)

La contribución trata de la modelización experimental de ciclos térmicos rápidos de probetas metálicas. En la introducción de la contribución se presentarán gráficos medidos del ciclo térmico de la zona afectada por el calor (HAZ) de la soldadura. A continuación se presentará la simulación experimental del ciclo térmico medido en las probetas estándar, utilizables para el ensayo de materiales. Este enfoque hace posible la creación de estructuras de material de la zona afectada por el calor de la soldadura, lo suficientemente grande para las pruebas de materiales estándar.

INTRODUCCIÓN

Este trabajo se centra en la simulación experimental de ciclos de temperatura de aceros. El proceso descrito está dirigido principalmente a la simulación muy rápida y precisa de los ciclos de temperatura, que se produce durante la soldadura de materiales metálicos. Durante tales ciclos de temperatura se crean diferentes estructuras de materiales, con volúmenes muy pequeños. Para volúmenes tan pequeños de estructuras heterogéneas de materiales es muy complicado realizar pruebas estándar de materiales (dureza, resistencia).

El proceso propuesto puede crear una estructura de material para un ciclo de temperatura dado en un volumen suficiente para realizar pruebas de material estándar (con el uso de muestras de metal de tamaño estándar de 10 mm x 10 mm x 100 mm). Durante el ciclo de temperatura se puede crear una zona afectada por la temperatura de un volumen aproximado de 10 mm x 10 mm x 20 mm (el tamaño de la zona afectada depende de la velocidad de enfriamiento).

Varias simulaciones experimentales de ciclos de temperatura se hicieron anteriormente en [13] con el uso de simulador de ciclos de temperatura (Smitweld TCS 1406 etc.). Aquí se presenta una máquina experimental única, que es capaz de alcanzar mejores valores de gradientes de calentamiento y enfriamiento, y lo que es más importante, es posible utilizar la cámara de vacío para los experimentos.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Para identificar los ciclos de temperatura y los tamaños de las zonas afectadas por el calor, tenemos que utilizar una medición precisa y rápida de la temperatura.

La medición de la temperatura se realizó en la probeta metálica fabricada a partir del acero P92 [4] (véase la composición química en la Tabla 1) con termopares conectados.

Los termopares se soldaron en orificios de la placa de ensayo, aislados por cerámica (véase la figura 1).

La distancia entre los sensores termopar era de 16 mm en línea de soldadura y la distancia (profundidad) de los sensores termopar respecto a la soldadura varía entre 2 y 3 mm (véase la figura 2).