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El tratamiento de impacto de alta frecuencia o método HiFIT consiste en el tratamiento de estructuras de acero soldadas en la zona de transición de la soldadura para aumentar la resistencia a la fatiga.
Características
La durabilidad y la vida útil de las estructuras de acero soldadas sometidas a cargas dinámicas están determinadas, en muchos casos, por las soldaduras, en particular por las transiciones de soldadura. Mediante el tratamiento selectivo de las transiciones ( esmerilado (corte abrasivo) , granallado abrasivo , martilleo , etc.), la durabilidad de muchos diseños aumenta significativamente. Los métodos de martilleo han demostrado ser especialmente eficaces y fueron ampliamente estudiados y desarrollados en el marco del proyecto conjunto REFRESH [ 1 ] . El proceso HiFIT (Tratamiento de Impacto de Alta Frecuencia (también llamado HFMI (Impacto Mecánico de Alta Frecuencia))) es un método de martilleo de aplicación universal que requiere un equipo de baja tecnología y ofrece una alta reproducibilidad y la posibilidad de control de calidad.
Operación
El martillo HiFIT funciona con un pasador endurecido con una bola que descansa sobre la pieza de trabajo, con un diámetro D de 3 mm. [ 2 ] Este pasador se golpea con una intensidad ajustable de aproximadamente 180–300 Hz en la raíz de la soldadura. Se producen deformaciones mecánicas locales en forma de una pista de tratamiento. La raíz de la soldadura se deforma plásticamente. La tensión residual de compresión inducida impide el agrietamiento de la pista y la propagación de grietas en la superficie.
Evidencia
El Instituto Internacional de Tecnología de Soldadura (IIW) publicó la Guía "Recomendaciones para el tratamiento HFMI" [ 3 ] en octubre de 2016. Se presenta una descripción general de los martillos de alta frecuencia (HFMI) y recomendaciones para la correcta aplicación del método y mediciones cuantitativas para el aseguramiento de la calidad. La guía proporciona la base para las mediciones de las uniones soldadas mejoradas con HFMI sobre la base de todos los conceptos conocidos de cálculo de tensiones.
En numerosos experimentos realizados en diversos institutos y universidades, se demostró un aumento del 80 al 100 por ciento en la resistencia a la fatiga y un incremento de 5 a 15 veces en la vida útil de la soldadura. El proyecto de investigación más extenso, entre 2006 y 2009, fue "REFRESH: extensión de la vida útil de estructuras de acero soldadas existentes y nuevas" (P702). En este proyecto, se desarrolló el dispositivo HiFIT y se preparó para su producción. Este informe está disponible en formato libro en FOSTA (Forschungsvereinigung Stahlanwendung eV) y puede solicitarse con el número ISBN. 978-3-942541-03-9El libro contiene verificaciones y validaciones científicas detalladas.
Pasos del método HiFIT
El método HiFIT puede aplicarse tanto a estructuras de acero existentes como a estructuras de nueva construcción.
Pasos preliminares
Para un tratamiento preciso, es necesario que la transición en las zonas soldadas sea visible y accesible. Las estructuras existentes suelen prepararse en la transición para el acabado superficial . Las piezas deben estar libres de óxido suelto y pintura vieja. Si es necesario, se requiere un arenado previo .
El dispositivo funciona con un suministro de aire comprimido de 6 a 8 bares.
Pasos
El dispositivo HiFIT se coloca manualmente en la transición de soldadura tratada y, durante el tratamiento, a lo largo de este tramo.
Resultado
Mediante transformaciones locales, el cordón de soldadura se deformó plásticamente y se solidificó. La profundidad de la zona de tratamiento posterior debe estar entre 0,2 y 0,35 mm. El socavado en el cordón de soldadura ya no es perceptible.
Seguridad de los procesos
Mediante inspección visual, se examina la zona tratada. La profundidad del tratamiento se puede comprobar con un medidor especial. Una pantalla digital que muestra la presión de funcionamiento permite al usuario controlar todo el proceso.
Importancia económica de HiFIT
Extensión de vida útil
Cuando se aplica a construcciones existentes, su vida útil puede prolongarse considerablemente. Si no hay grietas visibles a simple vista, HiFIT es una herramienta de reparación muy adecuada. Con una reparación oportuna de las estructuras existentes, la vida útil de las soldaduras tratadas es prácticamente la misma. Esto permite utilizar las construcciones existentes mucho más allá de su vida útil prevista. El método HiFIT se utiliza con gran eficacia, por ejemplo, en puentes de autopistas, en el diseño de perfiles de acero huecos en movimiento. Los costes de reconstrucción son bajos en comparación con los métodos convencionales. En la industria de vehículos comerciales y otras industrias, las soldaduras sometidas a altas tensiones en estructuras existentes y nuevas se tratan con HiFIT para prolongar su vida útil con éxito.
Aumentar el nivel de carga transferible
En el caso de construcciones nuevas y algunas estructuras existentes, se puede aumentar el nivel de carga para las soldaduras tratadas. Al utilizar estructuras con la misma vida útil que antes de las soldaduras, estas pueden soportar cargas 1,6 veces mayores. Esto tiene, por ejemplo, en el caso de las grúas, el efecto muy positivo de una mayor capacidad de elevación. La eficiencia de las grúas aumenta con cada carrera.
Ligero
Considerando el proceso HiFIT durante el desarrollo, con el mismo nivel de carga y la misma vida útil, la construcción puede optimizarse específicamente. Amplias investigaciones experimentales sobre detalles estructurales y métodos de diseño con soporte de elementos finitos han demostrado su alta eficiencia con aceros convencionales S235, S355J2 y aceros de grano fino, como S460N, S690QL e incluso aceros de mayor resistencia. El ahorro de material que se logra hace que la aplicación HiFIT sea económicamente viable en la mayoría de las aplicaciones. Teniendo en cuenta el beneficio adicional de la reducción de peso, por ejemplo, se puede aumentar la carga útil en los vehículos.
Véase también
- Soldadura
- Tratamiento de impacto ultrasónico
- granallado
- El autofrettage , que produce tensiones residuales de compresión en los recipientes a presión.
Publicaciones
- El libro REFRESH – prolongación de la vida útil de estructuras de acero soldadas existentes y nuevas. puede solicitarse con el número ISBN 978-3-942541-03-9en FOSTA – Asociación de Investigación para la Aplicación del Acero en Alemania, Düsseldorf.
- Stahlbau septiembre de 2009, 78 años, ISSN 0038-9145 A6449
- Recomendaciones del IIW para el tratamiento HFMI para mejorar la resistencia a la fatiga de las uniones soldadas. Autores: Gary B. Marquis, Zuheir Barsoum, https://www.springer.com/de/book/9789811025037
- Recomendación DASt - 026 Evaluación de soldadura para construcciones sometidas a fatiga mediante tratamientos con martillo de impacto de alta frecuencia, Stahlbau Verlags- und Service GmbH, https://shop.deutscherstahlbau.de/de/dast-richtlinie-026
Referencias
- ↑ Sitio web del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) – Proyecto REFRESH
- ↑ Th Nitschke-Pagel, Klaus Dilger, H. Eslami, I. Weich, T. Ummenhofer. "Tensiones residuales y estado del material cerca de la superficie de aceros de alta resistencia soldados después de diferentes tratamientos mecánicos posteriores a la soldadura" 2008.
- ↑ Recomendaciones del IIW para el tratamiento HFMI para mejorar la resistencia a la fatiga de las uniones soldadas . Colección IIW. springer.com. 2016. doi : 10.1007/978-981-10-2504-4 . ISBN 978-981-10-2503-7. Consultado el 27 de octubre de 2022 .
Enlaces externos
- Sitio web del Institut for Metal- und Leightweight: Tesis de maestría: Einsatz von Hochfrequenzhämmerverfahren zur Steigerung der Ermüdungsfestigkeit von geschweißten Stahlkonstruktionen
- Sitio web de la Universidad de Stuttgart: Proyecto de investigación Anwendung hochfrequente Hämmerverfahren im Stahlwasserbau
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