Desafío técnico: tensiones residuales en estructuras soldadas
El cliente, un fabricante de componentes para puentes peatonales y soportes de carga industrial, enfrentaba problemas de distorsión y microfisuras en vigas de acero estructural de hasta 12 metros de longitud. Tras el proceso de soldadura, las tensiones residuales comprometían la integridad mecánica de las piezas, impidiendo que cumplieran con las normas de fatiga y resistencia exigidas por la normativa europea EN 1090.
Nuestro equipo de ingeniería realizó una inspección termográfica y análisis de elementos finitos (FEA) para mapear las zonas críticas. Se identificó que las uniones en T y las soldaduras de filete en los extremos de las vigas concentraban tensiones superiores al 60% del límite elástico del material, lo que hacía inviable su uso sin un tratamiento térmico posterior.
Enfoque y metodología aplicada
Para resolver el problema, diseñamos un ciclo de normalizado y recocido en hornos de atmósfera controlada con capacidad para piezas de gran tamaño. El proceso se dividió en tres fases:
- Fase 1 – Calentamiento controlado: Se elevó la temperatura de las vigas hasta 920 °C a una velocidad de 50 °C/hora, evitando gradientes térmicos que pudieran generar nuevas tensiones. Se utilizó una atmósfera de nitrógeno con un 5% de hidrógeno para prevenir la oxidación superficial.
- Fase 2 – Mantenimiento isotérmico: Las piezas permanecieron a temperatura constante durante 4 horas, permitiendo la homogenización de la microestructura y la relajación de las tensiones internas. Se monitoreó en tiempo real la temperatura mediante termopares tipo K distribuidos en 8 puntos estratégicos.
- Fase 3 – Enfriamiento lento: Se redujo la temperatura a razón de 30 °C/hora hasta alcanzar los 200 °C, seguido de un enfriamiento al aire libre. Este perfil evitó la formación de martensita y garantizó una dureza uniforme en toda la sección transversal.
Resultados y validación
Tras el tratamiento, se realizaron ensayos no destructivos (ultrasonidos y partículas magnéticas) y pruebas mecánicas de tracción y dureza. Los resultados fueron contundentes:
- Reducción de tensiones residuales por debajo del 15% del límite elástico, cumpliendo con los requisitos de la norma ISO 17636.
- Eliminación total de microfisuras detectadas en la inspección inicial.
- Recuperación de la resistencia a la fatiga en un 92%, superando las especificaciones de diseño del cliente.
El cliente pudo instalar las vigas tratadas en un puente peatonal de 30 metros de luz, sin reportar deformaciones ni fallos durante la puesta en servicio. Además, se redujo el tiempo de inspección posterior en un 40% gracias a la mejora en la calidad superficial de las soldaduras.
Este caso demuestra que un tratamiento térmico bien diseñado no solo resuelve problemas de tensiones residuales, sino que también optimiza los plazos de entrega y reduce los costes de retrabajo. En Halalgrouptr Tratamientos Térmicos, combinamos ingeniería de precisión con hornos de última generación para garantizar la integridad de sus estructuras metálicas.
