Flujo de calor en la soldadura

By | 5 junio, 2014

El proceso de soldadura involucra necesariamente aporte de calor para unir dos piezas entre sí. El aporte de calor es muy importante no solo porque permite que se lleve a cabo la unión, si no por que afecta su microestructura y ésta a su vez, sus propiedades mecánicas. Además provoca variaciones dimensionales y puede generar tensiones residuales que afecten la integridad de los componentes soldados.


Distribución de la Temperatura.

Si se realiza una soldadura sobre la superficie A-B como se muestra en la imagen y si se colocara termocuplas representadas por círculos pequeños distribuidas inmediatamente debajo de la superficie; la distribución de calor se comportara así:

distribucion en la soldadura

 

Si el calor aportado por la soldadura no fluyera a través de la pieza a soldar, todo el calor se concentraría solamente en la zona a fundir. De esta manera, sólo una zona estrecha en el material alcanzaría la temperatura de fusión mientras que el resto del metal permanecería a la temperatura ambiente, como se muestra en la línea continua de color rojo. Sin embargo, la realidad es otra, ya que los metales son buenos conductores de calor, es decir, sus átomos transmiten rápidamente calor a sus vecinos, distribuyéndolo a lo largo de la pieza. Entonces si midiéramos la temperatura con las termocuplas (termopares) en cada punto del material durante la soldadura, tendríamos una distribución de la temperatura como la representada por la curva de trazos de la figura.

Estas curvas reales de distribución de temperaturas son muy importantes, pues nos permiten conocer en un momento determinado cuál es la temperatura en diferentes puntos de la pieza que está siendo soldada. Si conocemos la temperatura en cada punto, podemos predecir en que zonas del metal se verán afectadas microestructuralmente incluso podremos estimar el grado de distorsión a la que estaría sometida la unión como consecuencia del calor de soldadura.

Ahora bien, la fuente de calor se aplica a la pieza a soldar durante un lapso de tiempo determinado; por lo tanto, es lógico pensar que en su primer momento, ésta se calienta y luego, una vez que la fuente de calor deja de actuar, comienza a enfriarse. Esto significa que cada punto del metal experimentará una variación de su temperatura en función del tiempo, es decir un ciclo térmico, si representamos los dos conceptos, distribución de temperatura y ciclo térmico en un mismo gráfico, tendremos una serie de curvas de temperatura que van cambiando en el tiempo como se indica en la imagen siguiente :

soldadura distribucion soldada

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