Fatiga de uniones soldadas
La fatiga de las uniones soldadas puede ocurrir cuando las uniones soldadas mal hechas o sometidas a grandes esfuerzos están sujetas a cargas cíclicas. [1] La soldadura es un método de fabricación utilizado para unir varios materiales con el fin de formar un conjunto. Durante la soldadura, se forman uniones entre dos o más piezas separadas de material que pueden introducir defectos o tensiones residuales. Bajo carga cíclica, estos defectos pueden generar una grieta por fatiga , lo que hace que el ensamblaje falle incluso si estos esfuerzos cíclicos son bajos y más pequeños que el límite elástico del material base y del material de relleno de la soldadura. [1] Por lo tanto, la resistencia a la fatiga de una unión soldada no se correlaciona con la resistencia a la fatiga del material base. [1] La incorporación de consideraciones de diseño en la fase de desarrollo puede reducir las fallas por fatiga en las uniones soldadas. [2]
De manera similar al análisis de fatiga de ciclo alto , el método de vida útil de la tensión que utiliza curvas de ciclo de tensión (también conocidas como curvas de Wöhler ) se puede utilizar para determinar la resistencia de una unión soldada bajo carga de fatiga. Los especímenes de muestra soldados se someten a cargas repetidas a una amplitud de tensión especificada, o resistencia a la fatiga, hasta que el material falla. [3] Esta misma prueba se repite luego con varias amplitudes de tensión para determinar sus ciclos correspondientes, N, hasta la falla. Con los datos recopilados, la resistencia a la fatiga se puede trazar contra el número correspondiente de ciclos para un material específico, unión soldada y carga. [3] A partir de estas curvas, se puede determinar el límite de resistencia , la vida finita y la región de vida infinita.[3]
Durante el proceso de soldadura, pueden presentarse tensiones residuales en el área de la soldadura, ya sea en la zona afectada por el calor o en la zona de fusión. La tensión media que una unión soldada puede experimentar en la aplicación puede modificarse debido a que los procesos de soldadura implementan tensiones residuales, cambiando la vida útil a la fatiga y pueden generar resultados de pruebas de laboratorio SN. [2] Los conjuntos soldados, con imperfecciones geométricas, también pueden introducir tensiones residuales. [2] La eliminación de tensiones residuales mediante métodos de alivio de tensión solo puede lograrse parcialmente. [2] Las tensiones residuales aún pueden permanecer en una junta soldada incluso después de que se hayan logrado algunos de estos métodos de alivio de tensión. [2]
Un aumento en el espesor de un material base disminuye la resistencia a la fatiga cuando una grieta se propaga desde la punta de una junta soldada. [2] Esto se debe a un aumento en las concentraciones de tensión residual en las secciones transversales de materiales gruesos. [2]
Todos los materiales tienen diferentes propiedades físicas y mecánicas. A medida que aumenta la resistencia última a la tracción de un material , esto no conduce a un aumento en la resistencia a la fatiga. [2] Este no es el caso cuando se evalúan materiales que no contienen uniones soldadas. [2] Por lo tanto, las curvas de ciclo de tensión para uniones soldadas no se pueden correlacionar con la resistencia última a la tracción de los materiales . La mayor parte de la información de diseño ha sido desarrollada para aceros estructurales . [2]
Muchos procesos de soldadura están disponibles para diversas aplicaciones y entornos. Las curvas de ciclo de esfuerzo no están disponibles para todos estos procesos y aún deben desarrollarse para que se pueda realizar un análisis de fatiga adecuado. [2] El proceso más abundante que se encuentra en las curvas de ciclo de tensión se desarrolla a partir de muestras preparadas mediante soldadura por arco .
