Junta soldada circularmente que presenta excelente resistencia a la fatiga, método para producir la junta soldada circularmente y estructura soldada.

Un método para producir una estructura soldada con una junta (3) soldada circularmente que se caracteriza por una excelente resistencia a la fatiga,

obteniéndose dicha junta (3) soldada circularmente por medio de soldadura de los extremos de dos piezas (1, 2) de una chapa de acero juntas perpendicularmente, caracterizada por que en un intervalo dentro de 5 mm desde la parte terminal de la junta (3) soldada circularmente es sometida a impacto con un terminal (5) de oscilación ultrasónica, siendo al menos la chapa de acero (1) sobre la cual se ejerce la tensión una que evita la propagación de fisuras debidas a fatiga, cuando el espesor de dicha chapa de acero (1) viene indicado por t, la tensión residual en la dirección de tensión principal es la tensión residual compresiva a lo largo de un intervalo no menor que t/10 o no menor que 3 mm en la dirección de espesor de chapa desde la superficie soldada circularmente de dicha chapa de acero (1) en la parte terminal (4) de la soldadura.

Junta soldada circularmente que presenta excelente resistencia a la fatiga, método para producir la junta soldada circularmente y estructura soldada La presente invención se refiere a un método para producir una estructura soldada con una junta soldada circularmente de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 (véase, por ejemplo, JP 6-262 385 A) .

Técnica anterior

De manera general, se ha usado mucho una junta soldada circularmente obtenida por medio de soldadura de los extremos de dos piezas de chapas de acero combinadas perpendicularmente, como junta soldada para edificios, barcos, puentes, maquinaria de construcción y estructuras marinas, y se ha empleado una variedad de métodos de soldadura, tales como soldadura por arco, soldadura de plasma, soldadura láser, soldadura por haz de electrones y similares.

La junta soldada circularmente recibe una carga repetitiva debido al viento, las olas y la vibración mecánica, y es muy importante mejorar su resistencia a la fatiga. Como métodos para mejorar las formas de los cordones soldados y la resistencia a la fatiga mediante tratamiento tras la soldadura, se han empleado (1) molienda, (2) tratamiento TIG,

(3) endurecimiento por granallado y (4) endurecimiento por martilleo acompañado, no obstante, por los problemas descritos a continuación.

En el presente documento, la molienda y el tratamiento TIG son para mejorar las formas de los cordones soldados, sin embargo el resultado es que ambos son muy ineficaces.

El endurecimiento por impacto y el endurecimiento por martilleo son eficaces para mejorar la resistencia a la fatiga. No obstante, el endurecimiento por impacto requiere una máquina de gran tamaño así como diferentes utilidades.

Además, el endurecimiento por martilleo viene acompañado de una reacción grande y de una pobre estabilidad dando como resultado un tratamiento que con frecuencia provoca una disminución en la aptitud de formación en prensa y en la resistencia a la fatiga. Además, el endurecimiento por martilleo proporciona una deformación plástica demasiado grande y no se puede aplicar a chapas finas.

Además, la molienda y el endurecimiento por martilleo someten a la junta a maquinizado a una frecuencia tan reducida como varios hertzios. Por tanto, la superficie maquinizada se vuelve muy rugosa. Si la tensión se concentra en las partes de montaña y si se ejerce de forma repetida la carga sobre la junta, se produce la ruptura en la parte en la que se concentra la tensión dando lugar a una disminución de la resistencia a la fatiga de la junta como un todo.

De manera general, además, se introduce la tensión residual en el interior de la parte soldada debido a una entrada de calor de soldadura. La tensión residual es uno de los factores que disminuye la resistencia a la fatiga en la parte soldada. Como otro medio para mejorar la resistencia a la fatiga, por tanto, se ha conocido un método para aumentar la resistencia a la fatiga por medio de la producción de una tensión residual compresiva en la junta soldada o mediante la disminución de la tensión residual de tracción que se genera en la junta soldada.

Por ejemplo, la tensión residual compresiva se puede impartir llevando a cabo el endurecimiento por impacto cerca del extremo soldado. En el presente documento, el endurecimiento por impacto es un método para impartir la tensión residual compresiva provocando el impacto de un número de bolas de acero de tamaños no menores que 1 mm sobre una parte en la que tiene lugar la ruptura debido a la fatiga.

Además se sabe que es posible mejorar la forma del extremo soldado o que se puede disminuir la resistencia a la tensión residual por tracción por medio de calentamiento y fusión de nuevo del metal soldado.

No obstante, el endurecimiento por impacto requiere bolas de acero que plantean problemas después del tratamiento con las bolas de acero y el coste. En ese caso, además, existe el problema de la dispersión en el margen para mejorar la resistencia a la fatiga.

Como se ha descrito anteriormente, no se puede emplear la tecnología convencional para mejorar la resistencia a la fatiga para la junta soldada circularmente. Incluso si se pudiera emplear, el margen de mejora de la resistencia a la fatiga queda confinado a un nivel bajo.

Como técnica anterior referida a un método para mejorar la resistencia a la fatiga por medio de la aplicación de oscilación por ultrasonidos a una junta soldada, por ejemplo, el documento USP 6171415 describe un método para aplicar oscilación ultrasónica junto con la parte matada por soldadura calentada por medio de arco de soldadura.

De acuerdo con la presente técnica anterior, no obstante, es un pre-requisito impartir oscilación ultrasónica a un material calentado a temperatura elevada inmediatamente después de la soldadura y, además, no se ha descrito un intervalo concreto para el impacto con el oscilador ultrasónico.

Con el fin de mejorar la resistencia a la fatiga de la estructura soldada, además, se han desarrollado chapas de acero para evitar la propagación de grietas debidas a la fatiga y por tanto se ha desarrollado una variedad de propuestas.

Por ejemplo, de acuerdo con 24th Proceedings of The Fatigue Symposium, "Fatigue Properties of the Surface Layer Ultra-Fine Granulated Steel Plate", Japanese Academy of Materials, 1998, pp. 157-162, se ha descrito que el denominado acero SUF que forma la micro-estructura ultra-fina de la capa superficial por medio de procesado de ferrita en una etapa de elevación de la temperatura del material de acero para la construcción de barcos en la columna de tipo de acero a de la Tabla 1, exhibe el efecto de retrasar la velocidad de propagación de fisuras debidas a la fatiga.

Además, el documento JP-A-6-271985 describe una chapa de acero que rebaja la velocidad de propagación de fisuras debidas a la fatiga llevando a cabo un enfriamiento con agua tras el laminado por zonas de dos fases con el fin de rebajar la temperatura de laminado y acabado de la chapa de acero que contiene los componentes que se muestran en la columna de tipo de acero b de la Tabla 1, de manera que se forme un constituyente de martensitaaustenita en el que las fisuras, debidas a la fatiga, experimentan ramificación, haciendo posible la rebaja de la velocidad de propagación de fisuras debidas a la fatiga.

Además, el documento JP-A-11-1742 describe una chapa de acero para evitar la propagación de las fisuras controlando la forma de la segunda fase en la micro-estructura de material compuesto que comprende ferrita y de la segunda fase en la chapa de acero que contiene los componentes que se muestran en la columna de tipo de acero c de la Tabla 1, y controlando la dureza de la ferrita y de la segunda fase, de manera que tengan lugar fisuras finas a partir de las fisuras principales de la segunda fase, que trabajan para dispersar y debilitar la propagación de fisuras.

El documento JP-A-7-90478 describe una chapa de acero que evita la propagación de fisuras por medio de laminado de la chapa de acero que contiene los componentes que se muestran en la columna de tipo acero d de la Tabla 1 en la zona no recristalizada, seguido de enfriamiento lento para formar una zona-y en la cual se concentra el carbono y, posteriormente, llevando a cabo un enfriamiento rápido para controlar la formación de un componente de martensita-austenita.

Además, el documento JP-A-2002-129181 describe una chapa de acero que evita la propagación de fisuras debidas a la fatiga dispersando ferrita y una segunda fase que presenta una resistencia diferente en gran medida de la de la ferrita, de manera que se encuentre presente con tamaños apropiados y en cantidades adecuadas en la chapa de acero que contiene los componentes mostrados en la columna de tipo de acero e de la Tabla 1 y, además, permitiendo el desarrollo, de manera concurrente, de una micro-estructura de conjunto particular.

Además, el documento JP-A-8-225882 describe una chapa de acero que retrasa la velocidad de propagación de fisuras por medio de la formación de una chapa de acero que contiene los componentes mostrados en la columna de tipo de acero f de la Tabla 1 y que tiene una micro-estructura de dos fases de ferrita y bainita, y especificando la proporción de la parte de fase de ferrita, la dureza de la ferrita y el número de fronteras de fase entre ferrita y bainita para que se encuentren dentro de intervalos pre-determinados.

El documento JP 6-262385 A se refiere a un método para mejorar la resistencia a la fatiga de la parte terminal de la soldadura por medio de inactivación local. En particular, se describe un método para mejorar la resistencia a la fatiga de la parte terminal de la soldadura por medio de... [Seguir leyendo]

1. Un método para producir una estructura soldada con una junta (3) soldada circularmente que se caracteriza por una excelente resistencia a la fatiga, obteniéndose dicha junta (3) soldada circularmente por medio de soldadura de los extremos de dos piezas (1, 2) de una chapa de acero juntas perpendicularmente, caracterizada por que en un 5 intervalo dentro de 5 mm desde la parte terminal de la junta (3) soldada circularmente es sometida a impacto con un terminal (5) de oscilación ultrasónica, siendo al menos la chapa de acero (1) sobre la cual se ejerce la tensión una que evita la propagación de fisuras debidas a fatiga, cuando el espesor de dicha chapa de acero (1) viene indicado por t, la tensión residual en la dirección de tensión principal es la tensión residual compresiva a lo largo de un intervalo no menor que t/10 o no menor que 3 mm en la dirección de espesor de chapa desde la superficie soldada circularmente de dicha chapa de acero (1) en la parte terminal (4) de la soldadura.

2. Un método para producir una estructura soldada con una junta (3) soldada circularmente que se caracteriza por una excelente resistencia a la fatiga de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicha chapa de acero (1) es una que presenta una tensión residual compresiva en la capa superficial de dicha chapa de acero (1) .

(-) COMPRESIVA (+) TRACCIÓN

2, 5 mm

ESPESOR ESPESORDE CHAPA

DE CHAPA

GALGA EXTENSIOMÉTRICA