Mejora de soportes de soldadura mediante análisis de distorsiones por elementos finitos en componentes de la cámara de vacío de ITER
- Autores: Francisco Javier Ordieres Tuero
- Directores de la Tesis: Eduardo Rodríguez Ordóñez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Oviedo ( España ) en 2021
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Esther Rincón Rincón (presid.), Alberto García Martínez (secret.), Natalia Casal Iglesias (voc.), Jorge Roces García (voc.), Julio Antonio Guirao Guijarro (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería de Producción, Minero- Ambiental y de Proyectos por la Universidad de Oviedo
- Materias:
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- Resumen
Esta tesis versa sobre el cálculo predictivo de distorsiones de soldadura. En particular se ha investigado la influencia de los soportes en la distorsión de la pieza soldada, para la mejora de ambos basándose en el análisis numérico.
El contexto del problema se enmarca en la fabricación actual de grandes componentes soldados para instalaciones científicas (cámara de vacío, o bobinas en ITER) y en la futura fabricación de tales componentes para reactores nucleares de fusión, u otras instalaciones cualesquiera que presenten exigentes requerimientos dimensionales y de fabricación.
En cuanto a su origen, causas y antecedentes, éstos se pueden resumir en que el conocimiento existente sobre distorsión de soldadura es cualitativo, basado en experiencia del fabricante, ni sistematizado ni bien documentado. Por ello, dicho conocimiento no resulta aplicable en componentes de complejidad geométrica (pieza y soportes), complejidad de fabricación, dimensiones globales ni espesores de soldadura tales como los requeridos en los proyectos punteros de instalaciones científicas que se llevan a cabo hoy en día.
Se ha empleado un método ya existente de simulación de soldadura por elementos finitos y se han desarrollado nuevos procedimientos y métodos de simulación que tienen en cuenta los soportes de soldadura. De este modo se evalúan tanto la influencia de los soportes como de las cargas mecánicas que reciben, y se obtiene información tanto para su diseño como para su dimensionamiento.
Como resultado intermedio de la investigación, se ha posibilitado la comprensión de la distorsión del conjunto pieza-soporte, y de la capacidad o incapacidad del soporte de restringir o dirigir la distorsión de soldadura. También se ha conseguido verificar si el dimensionamiento de los soportes es adecuado en términos de resistencia mecánica.
Algunos de los objetivos finales alcanzados han consistido en la consecución de mejoras significativas en la distorsión de soldadura de un prototipo a escala y de un componente final de la cámara de vacío de ITER. Tales mejoras se han obtenido en la fase de diseño de los soportes de soldadura y se han empleado exitosamente en el proceso de fabricación del componente, mediante el rediseño de los soportes empleados.
Adicionalmente, se ha desarrollado un procedimiento de simulación que ha permitido predecir y calcular la modificación de tamaño necesaria para que las sucesivas piezas que se añaden a un ensamblaje durante la fabricación encajen de forma precisa en su correspondiente alojamiento. Éste se ve afectado por las deformaciones de soldadura generadas antes de la incorporación de cada pieza. Todo ello se ha realizado en fase de diseño previa a la fabricación permitiendo la mejora tanto técnica como económica de ésta.
