Durante el proceso de soldadura, el metal a soldar sufre un calentamiento, fusión (o alcanza un estado termoplástico) y posterior solidificación y enfriamiento continuo debido al aporte y propagación de calor, lo que se denomina proceso de calor de soldadura.
El proceso de calor de soldadura recorre todo el proceso de soldadura y se convierte en uno de los principales factores que afectan y determinan la calidad y la productividad de la soldadura a través de los siguientes aspectos:
1) El tamaño y la distribución del calor aplicado al metal de la soldadura determinan la forma y el tamaño del baño de fusión.
2) El grado de reacción metalúrgica en el baño de soldadura está estrechamente relacionado con el efecto del calor y el tiempo que permanece el baño fundido.
3) El cambio de los parámetros de calentamiento y enfriamiento de la soldadura afecta el proceso de solidificación y transformación de fase del metal del baño de fusión, y afecta la transformación de la microestructura del metal en la zona afectada por el calor. Por lo tanto, la estructura y las propiedades de la soldadura y la zona afectada por el calor de la soldadura también están relacionadas con el efecto del calor.
4) Debido al calentamiento y enfriamiento desigual de cada parte de la soldadura, se produce un estado de tensión desigual y se generan diferentes grados de deformación y tensión.
5) Bajo la acción del calor de soldadura, pueden aparecer diversas formas de grietas y otros defectos metalúrgicos debido a la influencia combinada de la metalurgia, los factores de tensión y la estructura del metal a soldar.
6) El calor de entrada de soldadura y su eficiencia determinan la velocidad de fusión del metal base y del electrodo (alambre de soldadura), lo que afecta la productividad de la soldadura.
El proceso de soldadura por calor es mucho más complicado que el proceso de tratamiento térmico en condiciones generales. Tiene las siguientes cuatro características principales:
a. Concentración local del proceso térmico de soldadura.
Durante la soldadura, la soldadura no se calienta en su totalidad y la fuente de calor solo calienta el área cercana al punto de acción directa, y el calentamiento y el enfriamiento son extremadamente desiguales.
b. Movilidad de la fuente de calor de soldadura
Durante el proceso de soldadura, la fuente de calor se mueve con respecto a la pieza soldada y la zona calentada de la pieza soldada cambia constantemente. Cuando la fuente de calor de soldadura está cerca de un punto determinado de la pieza soldada, la temperatura de ese punto aumenta rápidamente y, cuando la fuente de calor se aleja gradualmente, el punto se enfría nuevamente.
c. Naturaleza transitoria del proceso térmico de soldadura.
Bajo la acción de una fuente de calor altamente concentrada, la velocidad de calentamiento es extremadamente rápida (en el caso de la soldadura por arco, puede alcanzar más de 1500 grados/s), es decir, una gran cantidad de energía térmica se transfiere desde la fuente de calor a la soldadura en muy poco tiempo y, debido al calentamiento, la velocidad de enfriamiento también es alta debido a la localidad y el movimiento de la fuente de calor.
d. Complejidad del proceso de transferencia de calor de la soldadura.
El metal líquido en el baño de soldadura se encuentra en un estado de intenso movimiento. Dentro del baño de fusión, el proceso de transferencia de calor está dominado por la convección del fluido, mientras que fuera del baño de fusión, la conducción de calor sólido es el proceso principal, y también hay transferencia de calor por convección y transferencia de calor por radiación. Por lo tanto, el proceso de calor de soldadura involucra varios métodos de transferencia de calor, lo que constituye un problema de transferencia de calor compuesto.
Las características de los aspectos anteriores hacen que el problema de la transferencia de calor de la soldadura sea muy complicado. Sin embargo, debido a que tiene una influencia importante en el control de la calidad de la soldadura y la mejora de la productividad, los soldadores deben dominar sus leyes básicas y las tendencias cambiantes en varios parámetros del proceso.
