Incluso cuando controla las láminas de metal con abrazaderas, la operación de soldadura crea una serie de defectos en las uniones soldadas. Estos defectos de soldadura pueden reducir la resistencia estática de la junta y, a menudo, tienen una gran influencia en su resistencia a la fatiga con el tiempo.
El tratamiento de granallado de la unión soldada ayuda a mejorar su resistencia a la fatiga y reduce la concentración de tensiones geométricas. El granallado se puede aplicar tanto a grietas superficiales poco profundas como a soldaduras de filete que no se han agrietado para mejorar la resistencia a la fatiga de la soldadura.
Distorsiones de soldadura
Antes de sumergirnos en el granallado, hablemos un poco sobre las distorsiones de soldadura. La distorsión de soldadura es causada por la expansión y contracción del metal de soldadura. Esto ocurre cuando los metales base se calientan durante el proceso de soldadura. Hay múltiples razones por las que esto sucede.
Cuando realiza toda la soldadura en un lado de una junta de metal, causará muchas más distorsiones que si las soldaduras se alternan de un lado a otro.
Durante el ciclo de calentamiento y enfriamiento que es común en la soldadura, muchos factores afectan la expansión y contracción del metal y provocan la aparición de distorsiones. Estos factores incluyen las propiedades físicas y mecánicas del metal que cambia a medida que se aplica calor.
A medida que aumenta la temperatura del área bajo soldadura debido a la aplicación del arco, disminuye la elasticidad del metal y la capacidad conductora de la placa de acero. Estos cambios en las propiedades del metal afectan el flujo de calor y la uniformidad de la distribución del calor en el área de soldadura.
Granallado para reducir las distorsiones de soldadura
El granallado es un método eficaz que se utiliza para equilibrar la contracción de un charco de soldadura a medida que se enfría. Generalmente, martillar el cordón de soldadura lo adelgaza al estirarlo sobre la superficie. Esto ayuda a reducir las tensiones inducidas por la contracción del metal a medida que se enfría.
El granallado se considera un proceso de trabajo en frío. La superficie del componente de soldadura se deforma deliberadamente con la ayuda de un martillo neumático.
Durante el proceso de granallado, la capa superficial de la soldadura puede parecer que se expande lateralmente. Sin embargo, se evita que se expanda realmente por la naturaleza elástica del material a granel debajo de la superficie. Esto conduce a la formación de tensiones internas compresivas pero beneficiosas en la capa superficial que obtienen un equilibrio correspondiente mediante tensiones de tracción internas en otras partes de la soldadura.
El proceso de acicalamiento crea una capa de material superficial comprimido que resiste el desarrollo y la propagación de grietas. También mejora la resistencia de la soldadura a fallas por fatiga, corrosión bajo tensión, fatiga por resistencia y erosión de la cavidad.
Tipos de técnicas de granallado
Hay cuatro tipos principales de técnicas de granallado utilizadas en la soldadura.
Granallado
Este es el método más común para el granallado de soldadura. Se trata de martillar la superficie metálica con un disparo esférico de una pistola de aire. La inyección también incluye partículas diminutas y redondeadas de varios componentes en diferentes tamaños de malla.
En la mayoría de los casos, se utiliza una corriente de aire de alta velocidad para impulsar el proyectil hacia la superficie. Se pueden utilizar sistemas de granallado manuales o mecanizados, según el proyecto de soldadura en particular y el área bajo tratamiento.
Roto (macha) Granallado
En el roto granallado, el área de la superficie se comprime con la ayuda de múltiples aletas que se recubren con granalla y se extienden hacia los lados para formar un eje. Las aletas contienen perdigones (metal o carburo a base de tungsteno) que están incrustados en una fibra de malla de alambre.
La herramienta se introduce en una herramienta de perforación. Este taladro gira a una velocidad de aproximadamente 3000 rpm. Las aletas se ponen en contacto con la superficie de soldadura para crear el efecto granallado. La energía aplicada a la soldadura está determinada por la velocidad de rotación del husillo.
Granallado con aguja
El proceso de granallado con aguja utiliza una pistola desincrustante con múltiples agujas que tienen una cabeza de aguja de forma radial. Las agujas generalmente están hechas de un metal de acero para herramientas endurecido.
Durante esta operación de granallado, la superficie de la soldadura bajo tratamiento recibe múltiples y repetidos impactos de la pistola de agujas, comenzando desde la punta de la soldadura hasta el cordón en un movimiento entrecruzado.
Granallado con martillo
El granallado con martillo es similar al granallado con aguja, con la única diferencia de que utiliza una sola varilla de metal en lugar de un grupo de agujas para el granallado. El martillo se aplica de la misma manera que las agujas durante el proceso de granallado.
El método básico se basa en usar el extremo esférico del martillo. Esta técnica de granallado se usa a menudo como un medio para aplicar alivio de tensión entre soldaduras adyacentes cuando se realizan soldaduras que estarán sujetas a alta tensión y fatiga estructural.
Áreas de enfoque para granallado
Cuando se trata de granallado, hay tres áreas principales de preocupación en las que el proceso puede ser útil; agrietamiento de la soldadura o del metal base para reducir la corrosión por tensión, el oscurecimiento o el enmascaramiento de las distorsiones de la soldadura y el endurecimiento por trabajo de la capa superficial de un área.
- El granallado básico se utiliza para aplicar tensión de compresión que reduce el agrietamiento debido a la corrosión por tensión o la fatiga de la resistencia con el tiempo.
- Las correcciones se pueden imponer estirando o comprimiendo un área localizada. Esto ayuda a lograr una planitud perfecta para la superficie de soldadura cuando se ha distorsionado por el calor, las formas estructurales complejas o el mecanizado de la superficie.
- El granallado se puede utilizar para endurecer la superficie de trabajo para formar pieles, alerones, paneles de acceso y/u otras secciones del fuselaje.
¿Dónde se aplica el granallado?
El granallado se utiliza generalmente en industrias donde las estructuras metálicas están expuestas a mucha tensión. Esto incluye las industrias de cohetes, aviones, barcos y automóviles. Los bastidores de los vehículos deben repararse después de la soldadura para aliviar cualquier tensión en la estructura que pueda estar presente debido al proceso de mecanizado o calentamiento.
El granallado reemplaza estas tensiones del metal con enlaces beneficiosos. La tensión residual que está presente en los enlaces metálicos se produce debido a la transferencia de la energía de enlace que lo protege del desgaste con el tiempo.
El proceso de acicalamiento se utiliza para lograr tres objetivos. debe ser:
- preciso
- reproducible
- revisado
Los sectores aeroespacial, de producción naval y automotriz son críticos para el granallado. Los soldadores siempre deben seguir altos estándares y realizar granallado para mejorar las propiedades mecánicas de las estructuras que van a estar bajo una tensión considerable durante el uso.
Controle el proceso de granallado para un mejor acabado
El uso de escaladores de agujas, pistolas trituradoras y martillos para escoria para alisar la superficie de la soldadura no es granallado cuando intenta eliminar la escoria. Una vez que se ha eliminado la escoria, el uso de estas herramientas en la superficie de la junta de metal al trabajar en exceso un área puede incluso causar distorsiones.
El valor de la tensión residual para sus juntas depende de varias variables, incluidos los parámetros del proceso de granallado y la dureza del material del componente.
Es importante lograr la intensidad correcta de la tensión, ya que el proceso de acicalamiento se utiliza a menudo para mejorar el rendimiento de los componentes que son críticos para la seguridad. Repetir el proceso con variables similares debería conducir al mismo nivel de integridad estructural.
La franja de Almen
El procedimiento de prueba de Almen Strip puede ayudar a eliminar las conjeturas del proceso de acicalamiento. Se utiliza para predecir con bastante precisión la energía que se aplica en cada disparo.
La tira Almen mide las estrictas tolerancias de dureza y planitud. La tira se martilla por un lado con un dispositivo de granallado. La tensión de compresión inducida en la tira da como resultado que la tira se arquee o se curve.
El grado de curvatura se calcula para que sea comparable a la energía impartida por el disparo. El ‘Almen Gauge’ se utiliza para este propósito.
La altura del arco de la tira Almen varía según la velocidad y la masa del disparo, es decir, la cantidad de energía emitida por la corriente del disparo y el impacto que absorbe la tira.