¿Qué causa la distorsión de la soldadura (deformación)? Explicado

Sueldas un marco perfectamente cuadrado, retrocedes para admirarlo y observas cómo pierde su forma a medida que se enfría. Los paneles se arquean, las esquinas se inclinan y los agujeros dejan de alinearse. Esa es la distorsión de la soldadura y es uno de los dolores de cabeza más comunes en la fabricación. El metal no está defectuoso y sus soldaduras pueden estar bien; la forma cambió debido al calor. La buena noticia es que la distorsión sigue reglas predecibles, por lo que una vez que la comprendes, puedes controlarla. Esta explicación cubre las causas de la distorsión de la soldadura y cómo prevenir la deformación.

La distorsión de la soldadura es un cambio permanente en la forma o las dimensiones de una pieza causado por el calentamiento y enfriamiento desigual de la soldadura. El metal calentado se expande, luego se contrae a medida que se enfría, y esa contracción deforma la pieza. He aquí por qué sucede y cómo detenerlo.

Cómo se ve la distorsión

La distorsión se manifiesta en varios tipos de movimiento:

• Distorsión angular, donde una articulación se inclina o un filete se cierra.
• Arquearse o doblarse, donde una pieza larga se curva a lo largo de su longitud.
• Contracción, donde la pieza se acorta o se estrecha a lo largo de la soldadura.
• Pandeo, donde las láminas delgadas se ondulan u ondulan.

Diferentes partes se distorsionan de diferentes maneras, pero todas ellas se remontan a la misma causa raíz.

Respuesta directa: ¿qué causa la distorsión?

La distorsión proviene de una expansión y contracción desigual. Los principales impulsores son:

• Calentamiento desigual, ya que solo se calienta la zona de soldadura mientras que el resto se mantiene frío.
• Contracción al enfriar, ya que el metal calentado se contrae y tira de la pieza.
• Esfuerzo residual, fijado en la pieza por el metal frío circundante que resiste ese movimiento.
• Demasiado aporte de calor, lo que aumenta la expansión y la contracción.
• Restricción débil o mala secuencia, que permite que la pieza se mueva libremente.

La causa principal es simple: el metal se expande cuando se calienta y se contrae cuando se enfría, y cuando eso sucede de manera desigual, la pieza cambia de forma.

¿Por qué ocurre la distorsión?

La física es sencilla una vez que la imaginas. Cuando sueldas, calientas intensamente un área pequeña mientras el resto de la pieza se mantiene fría. Ese metal caliente quiere expandirse, pero el metal frío que lo rodea lo mantiene en su lugar, por lo que el área calentada queda apretada. Luego, a medida que la soldadura y el área a su alrededor se enfrían, el metal se contrae. El metal circundante también resiste esa contracción, y el resultado es una tensión interna o residual atrapada en la pieza. Si esas tensiones son lo suficientemente fuertes como para superar la rigidez del metal, deforman la pieza y, una vez que la sueltas, se nota el movimiento. Esta es la razón por la que la cantidad de distorsión está ligada a la cantidad de calor que entró y a cuánto se le permitió moverse a la pieza: más calor significa más expansión y contracción, y menos restricción significa más libertad para deformarse.

Cómo prevenir la distorsión de la soldadura

No es posible eliminar el calentamiento y el enfriamiento, pero sí gestionarlo, y varias técnicas comprobadas mantienen la distorsión bajo control. Comience limitando el aporte de calor: no suelde demasiado (una soldadura más grande de lo necesario solo agrega calor y contracción) y use configuraciones y técnicas que agreguen solo el calor que requiere la unión. Utilice puntos de soldadura para mantener las piezas en su posición antes de soldar y utilice accesorios o abrazaderas para sujetar el trabajo de modo que no pueda moverse mientras se enfría. Planifique su secuencia de soldadura: la soldadura en retroceso (soldadura de segmentos cortos en la dirección opuesta al recorrido general) y la soldadura saltada o escalonada distribuyen el calor en lugar de tirarlo todo en un solo lugar, y el equilibrio de las soldaduras en lados opuestos de una junta permite que sus fuerzas de contracción se cancelen. Preestablecer las piezas ligeramente fuera de su posición para que se alineen a medida que se enfrían es otro truco clásico. Para láminas delgadas, mantener el calor bajo y las soldaduras cortas ayuda a evitar que se pandeen. Combine menos calor, buena moderación y una secuencia inteligente, y la deformación disminuye drásticamente.

¿Se puede reparar la distorsión después de soldar?

Una pregunta justa es qué hacer cuando una pieza ya se ha deformado y hay opciones, aunque la prevención es más fácil. A veces, la distorsión se puede corregir después del hecho mediante medios mecánicos, como presionar o enderezar la pieza, o mediante técnicas de calentamiento controlado como el enderezamiento con llama, donde se aplica calor cuidadosamente para encoger áreas específicas y devolver la forma a la pieza. El alivio de tensiones térmicas, calentando toda la pieza soldada a una temperatura determinada y enfriándola de forma controlada, también puede relajar las tensiones residuales. Estas correcciones requieren habilidad y pueden llevar mucho tiempo, y el alisado con calor en particular debe realizarse con cuidado para evitar empeorar las cosas. Es por eso que controlar la distorsión durante la soldadura, mediante el control del calor, la restricción y la secuencia, casi siempre es mejor que intentar enderezar una pieza deformada después.

El resultado final

La distorsión de la soldadura es un cambio de forma permanente causado por el calentamiento y enfriamiento desigual de la soldadura: el metal calentado se expande, luego se contrae a medida que se enfría, y debido a que el metal frío circundante resiste ese movimiento, la tensión residual se acumula y deforma la pieza. Se manifiesta como inclinación angular, curvatura, contracción y pandeo, y la cantidad depende de la cantidad de calor que entró y de la libertad con la que se podía mover la pieza. Usted lo controla limitando la entrada de calor, virando y sujetando el trabajo, y usando una secuencia inteligente como retroceso, salto y soldadura equilibrada, además de preestablecer piezas cuando sea útil. Las piezas deformadas a veces se pueden enderezar presionando o calentando cuidadosamente, pero prevenir la distorsión durante la soldadura es mucho más fácil que arreglarlas después.

Preguntas frecuentes

¿Qué causa la distorsión de la soldadura? La distorsión de la soldadura es causada por un calentamiento y enfriamiento desigual. La soldadura calienta intensamente un área pequeña mientras que el resto permanece frío, por lo que el metal caliente se expande y luego se contrae a medida que se enfría. El metal frío circundante resiste esto, bloqueando la tensión residual que deforma la pieza. Una mayor entrada de calor y una menor restricción aumentan la distorsión.

¿Cómo se evita la deformación al soldar? Limite la entrada de calor no soldando demasiado y utilizando la configuración adecuada; suelde por puntos y sujete piezas en accesorios para que no se puedan mover mientras se enfrían; y planifique la secuencia utilizando soldadura hacia atrás, soldadura saltada y soldaduras de equilibrio en lados opuestos para que las fuerzas de contracción se cancelen. Preajustar las piezas ligeramente fuera de posición y mantener las soldaduras cortas en láminas delgadas también ayuda a controlar la deformación.

¿Por qué el metal fino se deforma más que el metal grueso? El metal delgado tiene menos rigidez para resistir las fuerzas de contracción de la soldadura, por lo que la misma tensión residual lo deforma más fácilmente, a menudo en forma de pandeo u ondulación. La lámina delgada también se calienta rápidamente en un área más grande. Es por eso que el material delgado necesita un cuidado especial: menor calor, soldaduras más cortas, buena sujeción y una secuencia extendida para mantenerlo plano.

¿Se puede corregir la distorsión de la soldadura después del hecho? A veces. Una pieza deformada se puede corregir mecánicamente presionando o enderezando, o mediante métodos de calentamiento controlado como el enderezamiento con llama, que encoge áreas específicas para devolver la forma a la pieza. El alivio del estrés térmico también puede relajar las tensiones residuales. Estos arreglos requieren habilidad y tiempo, por lo que controlar la distorsión durante la soldadura suele ser más fácil que enderezar una pieza después.

¿La secuencia de soldadura realmente afecta la distorsión? Sí, significativamente. El orden en el que suelda cambia la forma en que se distribuyen el calor y la contracción. Verter todo el calor en una soldadura continua concentra la contracción, mientras que técnicas como la soldadura hacia atrás, la soldadura por salto y la alternancia de lados distribuyen el calor y permiten que las fuerzas de contracción se equilibren. Una buena secuencia puede marcar la diferencia entre una pieza plana y una muy deformada.

¿Qué es la soldadura por retroceso? La soldadura en retroceso es una técnica en la que la soldadura general avanza en una dirección, pero cada segmento corto se suelda en la dirección opuesta. Esto distribuye el calor a lo largo de la unión en lugar de concentrarlo y ayuda a equilibrar la contracción para que la pieza se deforme menos. Es uno de varios métodos de secuenciación utilizados para controlar la deformación en uniones más largas.

Referencias

• Lincoln Electric, causas y control de distorsión de soldadura (fabricante), lincolnelectric.com.
• TWI, control y prevención de distorsiones mediante técnicas de fabricación (industria), twi-global.com.
• ESAB, pasos claves para minimizar la distorsión en la soldadura (fabricante), esab.com.