Cuándo necesita un bastidor soldado alivio de tensiones y cuándo no
La soldadura introduce calor en un volumen pequeño de una pieza grande. Ese volumen se dilata, el metal frío que lo rodea lo retiene y después se contrae al enfriarse. Lo que queda es tensión residual, bloqueada en la estructura con valores cercanos en algunos puntos al límite elástico del material.
El bastidor tiene buen aspecto. Mide bien. Después una herramienta abre una cara, elimina el material que mantenía esa tensión en equilibrio y la pieza se mueve.
Qué hace realmente el alivio de tensiones
El alivio de tensiones no hace la pieza más resistente ni corrige un mal armado. Reduce la tensión residual que ha dejado la soldadura para que la pieza sea estable cuando se le quita metal.
En un ciclo térmico, el acero se calienta hasta una temperatura en la que su límite elástico cae muy por debajo de la tensión bloqueada. La tensión ya no puede sostenerse, así que se relaja mediante pequeños movimientos plásticos mientras la pieza está caliente y apoyada de manera uniforme. Si se enfría lenta y uniformemente, la pieza sale con un nivel de tensión mucho más bajo que el que tenía al entrar.
La palabra importante es uniformemente. Un enfriamiento rápido o desigual vuelve a introducir tensión de inmediato, por eso las velocidades de rampa importan tanto como la temperatura de mantenimiento.
Cuándo la pieza lo necesita
Hágase cuatro preguntas sobre la pieza.
¿Cuánto material de aporte se ha depositado? Un bastidor con cientos de metros de soldadura acumula mucha más energía que un soporte con cuatro soldaduras en ángulo.
¿Qué grado de embridamiento tienen las uniones? Las soldaduras hechas en una estructura rígida y cerrada no pueden contraerse libremente, así que la tensión no tiene adónde ir. Las uniones abiertas y sin embridar se relajan solas al enfriarse.
¿Cuánto material se quita en el mecanizado? Quitar 5 mm de una cara es una invitación a que la sección de debajo se relaje. Rozar 0,5 mm de un pequeño asiento no lo es.
¿Qué estrecho es el elemento que tiene que sobrevivir? La alineación de alojamientos a lo largo de un bastidor largo, una indicación de planitud en una cara de montaje, el paralelismo entre guías. Si esas cifras están en el plano, el alivio de tensiones forma parte normalmente de la respuesta.
Si tres o cuatro de estas preguntas apuntan en la misma dirección, inclúyalo en el presupuesto.
Un ciclo térmico típico
Para el acero al carbono y el acero de baja aleación, un ciclo habitual es:
| Etapa | Valor típico |
|---|---|
| Velocidad de calentamiento por encima de 300 °C | Controlada, a menudo de 100 a 200 °C por hora según el espesor |
| Temperatura de mantenimiento | 580 a 650 °C |
| Tiempo de mantenimiento | Alrededor de una hora por cada 25 mm de la sección más gruesa, con un mínimo indicado |
| Enfriamiento en el horno | Controlado hasta unos 300 °C, después al aire en calma |
Es práctica publicada, y lo que realmente rige es el código o la especificación aplicable. Dos familias de materiales requieren una conversación aparte. Los aceros templados y revenidos como el A514 o el S690QL obtuvieron sus propiedades mediante un tratamiento térmico, y un ciclo de alivio de tensiones demasiado caliente o demasiado largo les quitará parte de ellas. El inoxidable austenítico tiene su propio rango de sensibilización, así que el ciclo utilizado para el acero al carbono no es trasladable.
Alivio de tensiones por vibración
El alivio de tensiones por vibración fija un motor a la pieza, recorre la gama de frecuencias para encontrar las resonancias y mantiene la pieza en ellas durante un tiempo. Es rápido, cuesta una fracción del tiempo de horno, no necesita un horno capaz de alojar un bastidor de 6 m y no deja cascarilla en la superficie.
Tampoco es el mismo proceso. No cambia la metalurgia, actúa sobre todo en los picos de tensión y no en todo el campo, y los códigos que exigen un tratamiento térmico posterior a la soldadura por un motivo metalúrgico no lo aceptarán como sustituto.
En la práctica se gana su sitio en grandes bastidores de máquina, donde el objetivo es la estabilidad dimensional durante el mecanizado y no el cumplimiento de un código, y donde la alternativa es llevar en camión una pieza de 4 toneladas a un horno situado a doscientos kilómetros. Pregunte al taller qué ha visto funcionar en piezas como la suya y cómo verifica el resultado.
Dónde se sitúa en la secuencia
El orden que funciona para la mayoría de las estructuras soldadas mecanizadas es:
- Cortar y preparar
- Armar y puntear
- Soldar según una secuencia planificada
- Inspeccionar las soldaduras
- Aliviar tensiones
- Desbastar si hay mucho sobreespesor
- Mecanizar el acabado
- Aplicar el recubrimiento, con las caras mecanizadas enmascaradas
En piezas exigentes aparecen dos variantes. En un bastidor con mucha soldadura y una geometría muy estrecha, algunos talleres desbastan, aplican un segundo alivio de tensiones y después dan el acabado. Cuesta otro ciclo de horno y merece la pena cuando la pieza ya ha demostrado que se mueve.
La otra variante es la que hay que evitar. Pasar el alivio de tensiones a después del mecanizado no ahorra dinero. Entrega una pieza que midió bien en el taller y mide mal en su planta.
Qué poner en el plano
Diga lo que quiere con palabras a las que el taller pueda poner precio:
- «Aliviar tensiones después de soldar, antes de mecanizar.» No solo «aliviar tensiones».
- El método, si le importa: térmico o por vibración. Si no le importa, dígalo también y deje que el taller lo proponga.
- El estado al que se aplica cada tolerancia geométrica, por ejemplo «planitud 0,1 mm después del alivio de tensiones y del mecanizado de acabado».
- Si se requiere un registro. Un gráfico de tiempo y temperatura del horno es normal y barato de pedir al cotizar, e incómodo de pedir después.
Si no está seguro de qué camino tomar, plantee la pregunta en la solicitud. Un taller que suelda y mecaniza la misma pieza cada semana tiene una opinión que vale más que una regla empírica, y preguntar antes de la cotización no cuesta nada, a diferencia de hacerlo después de la primera pieza.
¿Tiene un bastidor que debe mantener su posición después del mecanizado? Envíe el plano y le pondremos en contacto con talleres que disponen del horno y de la máquina.
Preguntas frecuentes
¿Toda estructura soldada necesita alivio de tensiones?
No. Un soporte con poca soldadura y tolerancias amplias no lo necesita. Un bastidor con mucha soldadura y con alojamientos o caras de montaje que deben mantener su posición suele necesitarlo, porque la tensión residual liberada durante el corte es lo que desplaza esos elementos.
¿Qué temperatura se usa para el alivio de tensiones del acero al carbono?
Típicamente de 580 a 650 °C con un mantenimiento de alrededor de una hora por cada 25 mm de espesor, más una velocidad de calentamiento y de enfriamiento controlada. El ciclo exacto lo fijan el código aplicable y el material. Los aceros templados y revenidos tienen sus propios límites, porque el ciclo puede afectar al revenido.
¿Es el alivio de tensiones por vibración una alternativa real al horno?
Se utiliza en la industria, es mucho más rápido y cuesta una fracción del tiempo de horno. Funciona de forma distinta a un ciclo térmico y no se acepta en todos los casos en que un código exige un tratamiento térmico posterior a la soldadura. Trátelo como una decisión que debe comentarse con el taller, no como un sustituto directo.
¿Necesita una cotización para esta pieza?
Envíe el plano. Le ponemos en contacto con hasta 3 talleres que la sueldan y mecanizan en sus instalaciones, y respondemos en un plazo de 24 horas hábiles.
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