Tiempo de enfriamiento entre 800 y 500ºC

[Charles Vega Schmidt]

El concepto del tiempo de enfriamiento entre 800 y 500ºC "t8/5" ha tenido aceptación internacional, mientras en algunos casos se sigue investigando con otros rangos de velocidad de enfriamiento. El factor t8/5 es un parámetro que se puede controlar, con mayor facilidad en los procesos automáticos. El principio se fundamenta en que para unas determinadas condiciones de soldeo, el ciclo térmico de los puntos en la ZAT tendrá diferentes puntos de temperatura máxima, de acuerdo a la distancia que se encuentren con respecto al centro del cordón de soldadura, pero el tiempo de enfriamiento entre 800 y 500º C será constante para unos parámetros de soldeo constantes.

E = U . I / v.

Siendo E La energía térmica aportada por unidad de longitud, U la tensión del arco, I la intensidad de soldeo y v la velocidad de soldeo en cm/min.

En razón de este principio, se relaciona también la variación del tiempo de enfriamieto t8/5 con la dureza y la temperatura de transición entre la zona de alta y baja energía absorbida en el ensayo Charpy. Especialmente se puede estimar la dureza y la temperatura de transición en la zona de grano grueso de la ZAT. Estos dos parámetros son inversamente proporcionales.

Si el tiempo t8/5 es muy corto, la dureza es alta, la temperatura de transición es baja. Esto se debe a la alta velocidad de enfriamiento, lo que significa un alto riesgo de fisuración en frío. Por el contrario, con un tiempo t8/5 demasiado prolongado la dureza disminuye, aumentando la temperatura de transición a niveles no tan interesantes (>20ºC), además es posible la formación de grano grueso en la ZAT. Por eso es importante controlar los parámetros del proceso de soldeo para tener un tiempo de enfriamiento entre 800 y 500º C que se encuentre en el rango intermedio, con una dureza media no mayor a los 350 HV y una temperatura de trancisión adecuada entre -20ºC y 0ºC o aún menor. Se habla en este caso, de aporte térmico controlado o definido.

La importancia del tiempo de enfriamiento t8/5 hace necesario calcularlo o estimarlo mediante la ayuda de los parámetros mencionados. En el Anexo D de la Norma UNE EN 1011-2:2001 en el apartado D.6, se encuentran las fórmulas para calcular el tiempo de enfriamiento t8/5 tanto para chapa gruesa cuyo flujo térmico es tridimensional, como para chapa delgada, cuyo flujo térmico es bidimensional.

LA SOLDADURA ES LA CIRUGIA DEL METAL

[Masubuchi]

Estimado Charles,

He leído atentamente su definición y explicaciones del concepto t8/5 y hay una pequeña errata en mi opinión.

Comenta, "Si el tiempo t8/5 es muy corto, la dureza es alta, la temperatura de transición es baja..." . Siento discrepar pero si la dureza es alta la temperatura de transición ductil / frágil (DBTT) es ELEVADA. Es decir,que el acero se comporta como frágil para la misma temperatura.

Espero que coincida conmigo,

Un abrazo,

[Lolete]

Hola:

En la ZAT (zona afectada termicamente), una determinada zona puede
- va - a alcanzar rangos de temperatura entre 800 y 500º C., de no estar esta limitada por la especificación - temperatura entre pasadas -.

Es incierto que el tiempo de enfriamiento de la zona afectada por estos rangos de temperatura sea constante, como alguien afirma:

...... pero el tiempo de enfriamiento entre 800 y 500º será constante para unos parámetros de soldeo constantes......

Cosa distinta es que dependiendo de los parámetros el metal adquiera una determinada temperatura y como consecuencia de ella el tiempo de enfriamiento sea mayor o menor, es decir el "tiempo de enfriamiento" depende de la temperatura alcanzada no de los parámetros.

El tiempo de enfriamiento estará condicionado además por otros "factores" pero nunca por los "parámetros de soldeo".

Esos factores son los que "realmente" van a influir en el "tiempo de enfriamiento de la pieza en general" y consecuentemente en el enfriamiento de la zona de rango entre 800 y 500º en particular que es donde se producen los cambios de estructura del metal.

Su enfriamiento natural o forzado, su espesor, la superficie, forma y calidad del metal y el rango máximo de temperatura adquírido, serán los determinantes de la mayor o menor velocidad de enfriamiento.

Los parámetros de soldeo van a influir en la adquisición más o menos rápida de las diferentes temperaturas a que va a estar sometida la ZAT, pero nunca en la velocidad de enfriamiento de la misma, que se verá influida por la capacidad de disipación del calor de la superficie soldada y los demas "factores" referidos.

La ZAT afectada por estos rangos de temperatura - t8/5 - ciertamente se va a ver influida por la dureza o fragilidad producida por efecto de esa temperatura adquirida.

Sin pretenderlo, cuando soldamos, lo que vamos a provocar es un "tratamiento térmico" del metal, mediante su calentamiento o enfriamiento mas o menos rápido, variando la composición, forma y tamaño de los cristales - granos - que forman su estructura.

Los rangos 800 - 500º se refieren a la temperatura "critica superior" e "inferior" respectivamente, en la que su estructura metálica se ve afectada, produciendose el fín y principio del cambio estructural del metal.

Dependiendo de las velocidades de calentamiento (densidad de corriente - intensidad y tensión -) y enfriamiento (factores mencionados) el metal se verá sometido a alguno de los siguientes tratamientos:

Normalizado, recocido, temple, revenido, cianuración, cementación y nitruración.

La variación de la estructura cristalina del metal se va a producir dependiendo de la llamada "velocidad crítica de enfriamiento", si esta es muy alta, la dureza y consecuentemente la posibilidad de paso de duro a frágil será también muy alta.

Esto debemos evitarlo con todos los medios a nuestro alcance, utilizando nuestra experiencia, siguiendo los pasos indicados en la especificación al efecto y desde luego la observación de la norma.

Hasta luego.