Para la unión por fusión de dos materiales de soldadura es necesario aplicar grandes cantidades de energía en forma de calor en las piezas a soldar. Dicha energía puede generar cambios estructurales y efectos de dilatación y contracción que traen consigo la expansión térmica en los materiales.
Los cambios y los demás fenómenos ocurridos por el aporte de calor, causan alteraciones microestructurales en los materiales. Estos se traducen en defectos lineales y en tensiones térmicas que aumentan su creación y su propagación.
Sin contar con otras consecuencias que son provocadas por la actividad de la soldadura, como las desviaciones geométricas o estructurales, los puntos heterogéneos de temperatura y el hidrógeno difusible en el material depositado.
En este ámbito, el precalentamiento de los materiales cumple una función importantísima a la hora de combatir o contrarrestar los efectos de la soldadura.
Precalentamiento
Es la aplicación de calor por varios métodos (llama, resistencia, etc.) de una forma controlada a los materiales base. El procedimiento se realiza previo a las actividades de unión, reconstrucción o recubrimiento por algún proceso de soldadura.
Las temperaturas de precalentamiento dependen de muchos factores. Por ejemplo, el porcentaje de carbón, el porcentaje de aleaciones, los espesores, la geometría de la pieza (donde la dilatación puede estar restringida), los materiales de aporte a aplicar y demás.
Durante el proceso de soldadura la energía se distribuye de manera heterogénea, los puntos cerca de la fuente de calor llegan a punto de fusión. Sin embargo, hay zonas adyacentes que a pesar de recibir grandes cantidades de calor no alcanzan su punto de fusión. Esta zona es denominada ZAC o zona afectada por el calor.
En la zona ZAC los efectos de transformaciones pueden alcanzar estructuras austeníticas que, en el proceso de enfriamiento, se transforman en fases martensíticas. Estas estructuras cristalinas de gran dureza, favorecen la fisuración, tanto en el proceso de soldadura y de enfriamiento, como en el trabajo por fatiga.
También están las tensiones térmicas generadas en el proceso de enfriamiento y que vienen precedidas por los fenómenos de contracción y dilatación en el proceso de soldadura.
En la actividad de soldadura son muchas las consecuencias adversas en las malas praxis y es en este punto que el precalentamiento juega un papel importante.
A continuación, mencionamos dos ventajas de este proceso:
- Homogeneizar, en cierto nivel, la entrada de calor. De esta manera se disminuye la ZAC y se reduce la posibilidad de transformaciones microestructurales.
- Reducir el tiempo de enfriamiento. Al tener zonas aledañas al charco de soldadura con temperaturas elevadas, el gradiente de enfriamiento disminuye. Así, se evita la generación de tensiones residuales por el proceso de contracción.
La determinación de la temperatura de precalentamiento viene dada por las variables ya mencionadas. Además, por técnicas de predicción de esfuerzos y comportamientos térmicos.
En próximos artículos mostraremos los métodos de predicción de la temperatura y tiempo de precalentamiento. Así que debes estar atento porque hablaremos del análisis del carbón equivalente, de diagramas, del control de hidrógeno y más.
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