Modelando la formación de una unión soldada avanzada La unión de piezas metálicas para formar componentes integrados es un proceso muy común. Investigadores financiados por la Unión Europea desarrollaron una herramienta de simulación de soldaduras avanzadas, con descripciones detalladas de comportamientos microestructurales. Tecnologías industriales © Thinkstock La soldadura por fricción-agitación (FSW) es un proceso de estado sólido relativamente nuevo. Se denomina de «estado sólido» porque une dos componentes metálicos sin fundirlos. Los componentes son calentados y reblandecidos mediante fricción proveniente de una pieza cilíndrica en rotación que frota la unión de dos piezas de metal sujetas. A continuación, las piezas se funden mediante presión, de modo similar a la unión que se forma al apretar dos pedazos de arcilla. Se considera la FSW como uno de los desarrollos recientes más importantes en el ámbito de la soldadura de metales, al producir soldaduras de alta dureza y resistentes a la fractura en metales blandos como el aluminio y sus aleaciones. De hecho, incluso la NASA (Administración Nacional para la Aeronáutica y el Espacio de los Estados Unidos) la utilizó en el proyecto External Tank (Tanque externo) del Transbordador espacial (Space Shuttle). Además de sus ventajas mecánicas y económicas, la FSW es un proceso extremadamente ecológico ya que consume menos energía que los métodos convencionales y utiliza materiales y técnicas respetuosos con el medio ambiente. El proceso de FSW produce características microestructurales muy inusuales y diversas zonas microestructurales. La comprensión detallada del proceso de FSW va por detrás de su implementación práctica y una herramienta de diseño virtual sería extremadamente valiosa para los sectores de diseño y manufactura. Investigadores europeos decidieron desarrollar una herramienta de software para simular el proceso de FSW, con la financiación del proyecto Deepweld («Modelado multifísico detallado de la soldadura por fricción-agitación»). Los principales objetivos eran incluir escalas múltiples para el modelado, desde la escala microscópica a la macroscópica, y obtener predicciones precisas del comportamiento de las piezas, las propiedades de la soldadura y las cargas de las herramientas. Los científicos de Deepweld consiguieron desarrollar una herramienta de simulación numérica multiescala y multifísica para el proceso de FSW. La herramienta integra un nuevo sistema de resolución del flujo de materiales a la escala más reducida, con módulos de elementos finitos disponibles a nivel industrial, para modelar todas las fases del proceso de FSW. Los investigadores incorporaron nuevos módulos metalúrgicos en la herramienta de resolución del flujo termomecánico a pequeña escala para estudiar los cambios microestructurales que se producen durante la agitación y el enfriado del metal. La herramienta de resolución de Deepweld se ha aplicado a componentes aeronáuticos reales y ha calculado con precisión propiedades macroscópicas de uniones como la tensión residual y la deformación, validadas mediante experimentos con paneles soldados. El software de simulación de FSW de Deepweld constituye una importante herramienta para diseñadores y fabricantes de componentes metálicos. Tiene el potencial para reducir significativamente la inversión de tiempo y dinero asociada al diseño y la manufactura de productos, mejorando al mismo tiempo la fiabilidad y la calidad de los productos acabados.
