Con Weldware® o JMatPro se puede determinar la evolución de la microestructura resultante de la soldadura a partir de la curva de temperatura o de la velocidad de enfriamiento.
Para que se forme una estructura determinada con unas propiedades mecánicas preestablecidas, se necesita una velocidad de enfriamiento definida.
La velocidad de enfriamiento se puede controlar mediante la energía por tramo y la temperatura de precalentamiento. Estos dos parámetros se diseñan teniendo en cuenta la conducción del calor. La herramienta numérica para el cálculo del campo de temperaturas es la simulación de la estructura de soldadura.
La soldadura modifica el estado del material en la zona afectada por el calor y en el cordón de soldadura. En los aceros transformables se producen transformaciones microestructurales, que dependen del material y del ciclo de temperatura. El ciclo de temperatura —la evolución de la temperatura en función del tiempo en un punto de evaluación— se calcula, en el caso de componentes más complejos, a partir de la simulación de la estructura de soldadura. En el cálculo del campo de temperatura se tienen en cuenta tanto las relaciones de espesor de las chapas o las relaciones de masa de los componentes adyacentes como la conductividad térmica específica del material.
En el caso de los aceros transformables, la transformación se describe para cada tipo de acero —o, más concretamente, según el análisis químico del lote utilizado— mediante el diagrama ZTU de soldadura. Los diagramas ZTU de soldadura pueden consultarse en la herramienta de asesoramiento técnico en soldadura WeldWare®. WeldWare® se basa en un gran número de diagramas ZTU de soldadura determinados mediante ensayos. Los datos se relacionan mediante ecuaciones de regresión, de modo que pueden evaluarse para cualquier lote del tipo de acero correspondiente. A partir de la velocidad de enfriamiento y del tiempo T8,5/5, WeldWare® proporciona información sobre la composición microestructural, las resistencias mecánicas, el alargamiento de rotura y la dureza.
El tiempo T8,5/5 se deduce del ciclo de temperatura calculado mediante la simulación de la fabricación. Para poder obtener una estructura con las propiedades mecánicas deseadas, no se debe descender por debajo de un tiempo T8,5/5 determinado. Para garantizarlo, es necesario respetar una energía de tramo o una temperatura de precalentamiento específicas. El diseño de estos parámetros para respetar el tiempo de enfriamiento se denomina gestión térmica. Cuanto mayor es el espesor de las paredes de los componentes, más crítica resulta la disipación del calor y más importante es el diseño de la gestión térmica.
Mediante simulación también se puede evaluar si la temperatura de precalentamiento se mantiene por encima de la velocidad de avance de la soldadura, si aumenta o si disminuye a medida que se van añadiendo capas. La siguiente imagen muestra, tomando como ejemplo un soporte de prensa de paredes muy gruesas, la evolución de la temperatura en la soldadura de cuello y garganta en la zona adyacente a la misma. Se muestran los ciclos de temperatura para tres temperaturas de precalentamiento y para una secuencia lenta de cordones. Con una secuencia lenta de cordones, la temperatura disminuye de forma constante de un cordón a otro. A partir de una determinada frecuencia de secuencia de cordones, se produce una situación en la que la temperatura aumenta de forma constante.
La evolución deseada de la temperatura, la temperatura de la capa intermedia y si esta se mantiene constante durante el proceso de llenado pueden calcularse previamente y ajustarse mediante la simulación.
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