El ABC de la soldadura por arco

Qué es la tenacidad de muescas a temperaturas bajas y cómo es determinada?

Un metal dúctil, como es juzgado por la tracción normal o los ensayos de flexión, puede disminuir el modo de "rotura frágil", con poco o con nada de deformación plástica cuando se somete a pruebas críticas o con condiciones de servicio. Las condiciones críticas dependen de la "tenacidad a la fractura" del metal. La fractura frágil se considera más peligrosa que las fracturas dúctiles exhibidas en la tracción normal o ensayos de flexión, ya que los fallos a gran velocidad toman lugar en las estructuras de acero. Los siguientes tres factores influyen marcadamente en el comportamiento de un metal en términos de fractura frágil:
(1) Presencia de una muesca en el metal
(2) Temperatura del metal
(3) Las tensiones residuales y aplicadas en el metal

La "Resistencia a la fractura" es un término genérico para las medidas de resistencia a la extensión de una grieta. Los métodos comunes de medición de la resistencia a la fractura de las uniones soldadas son la Charpy V-notch test de impacto, el test de la apertura del desplazamiento de la punta de la grieta (CTOD). Prueba de caída de peso, y la prueba de tensión compacta. De estos métodos de prueba, el test de impacto de la Charpy V-notch se usa más comúnmente para determinar la resistencia a las fracturas (también conocido como "la tenacidad de muescas a temperaturas bajas") de las soldaduras.

El test de impacto de la Charpy V-notch utiliza la muestra estándar que se muestra en la Fig. 1. Cuando el grosor de la soldadura no es lo suficientemente grande como para retirar el tamaño de la muestra, una muestra más fina (tamaño de la sub-muestra) puede ser utilizado. La muestra se coloca con los extremos de la superficie dentada a caballo entre dos soportes y se golpea enfrente de la muesca con un martillo en forma de cuña en el extremo de un péndulo. La energía absorbida al romper la muestra se calcula a partir de la masa y la longitud del péndulo, la altura inicial del martillo y de la altura del martillo después de la fractura. Para los metales de aleación de carbono que exhiben un cambio en el modo de fallo (de una fractura de cizallamiento a la rotura frágil) al disminuir la temperatura, la prueba se realiza a varias temperaturas.

Fig. 1 - Una muestra de prueba de impacto de un Charpy V-notch estándar. (Arriba) y una típica máquina de prueba de impacto (Izquierda)

El resultado más frecuente es la energía absorbida, pero el porcentaje del esfuerzo cortante de la fractura y la expansión lateral también deben ser reportados. Típicas curvas de transición temperaturas de carbono o de baja aleación del metal de soldadura se muestran en la Fig. 2.

Fig. 2 — Típicas curvas de transición de temperatura de un carbono o un metal de aleación soldado ES: corte, B: frágil)

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