CAPITULO 1

INTRODUCCIN
A LA SOLDADURA
Y SUS PROCESOS

CAPITULO 1
INTRODUCCIN A LA SOLDADURA
1.1.- DEFINICIN DE SOLDADURA
La soldadura es un proceso de fabricacin caracterizado por la ocurrencia simultnea de
una amplia variedad de fenmenos asociados a transferencia de calor, cambios de estado,
contraccin y dilatacin trmica, electricidad, deformacin plstica, etc. De manera que, en
cierta forma, rene los principios de muchos procesos de fabricacin a la vez. No es
simple por lo tanto, enunciar una definicin de un proceso tan complejo como la soldadura
que permita diferenciarla de otros procesos de fabricacin y que a su vez permita ubicar,
sin ambigedades todos los procesos industriales de soldadura dentro de ese concepto.
Podemos encontrar definiciones muy generales como: La soldadura es un proceso de
unin de dos o ms partes metlicas. Otra definicin ms especfica seria como: La
soldadura es un proceso de Unin de los metales por fusin en sus superficies de
contacto. Con el desarrollo de nuevos procesos y materiales, no es esencial ni la fusin
ni los metales soldables para la ejecucin de una soldadura.
La primera definicin es demasiado general pues dentro de ella quedan incluidas las
uniones atornilladas, remachadas, por pegamentos y an las obtenidas por atadura. Por
su parte, la segunda definicin excluye procesos industriales de soldadura donde no existe
fusin, como las soldaduras por forja, por difusin, por explosin, etc. Todos los procesos
industriales de soldadura tienen una caracterstica comn: Los tomos de las partes de la
unin se encuentran en estrecha relacin unos con otros. Esta caracterstica, nos permite
elaborar una definicin actual de soldadura, la cual seria como sigue a continuacin: La
soldadura es un proceso de fabricacin que permite unir los metales, utilizando para
ello tcnicas razonablemente econmicas, asegurndose que la junta tenga una
continuidad en las propiedades fsicas y qumicas adecuadas al trabajo que
desempeara la pieza y compatible con el metal base. El termino continuidad, en este
caso, significa que las propiedades en las juntas deben ser constantes o variables
continuamente, esto es, sin saltos. Actualmente se trabaja en la soldabilidad de diversos
materiales, incluyendo, los tradicionales, los plsticos y los vidrios.

1.2.- CRONOLOGA Y DESARROLLO HISTRICO

Los principios del proceso de soldadura fueron conocidos por el hombre desde
pocas muy remotas. Sabemos, por referencia del poeta griego Homero, que
los trabajo de los metales eran conocidos por lo menos tres mil aos atrs.
Probablemente, el primer proceso de soldadura fue desarrollado a partir del
proceso SOLDADURA POR FUNDICIN (Figura 1). Se han encontrado
piezas con ms de 2.000 aos de antigedad, en las cuales se han soldado
apndice por soldadura, proceso que era posiblemente ejecutado de la
siguiente forma: Primero, a la pieza a la cual se soldara el apndice, era
calentada a una temperatura lo ms alta posible, cercana a la de fusin, luego
sobre ella se colocaba un molde de arena cuya cavidad interna reproducira la
geometra del apndice a soldar. Acto seguido, se vaciara metal fundido en esa
1

cavidad el cual, por su alta temperatura contribuira a fundir la parte del

material de la pieza colocada debajo, logrndose una soldadura de calidad
satisfactoria. Otro ejemplo de piezas unidas por soldadura ha sido encontrado en piezas
SOLDADAS POR FORJA EN CALIENTE en el siglo XVI (Figura 2). En este proceso las
dos piezas a ser unidas eran calentadas en una fragua, puestas en contacto una sobre la
otra y forjadas a martillo hasta lograr su unin. En los procesos descritos, la presencia de
xidos en la zona de contacto entre las piezas unidas produca la ruptura de la unin, bajo
fuerzas moderadas. Sin embargo, hay que considerar que, para las fuerzas involucradas
antes de la revolucin industrial, estos tipos de unin cumplan satisfactoriamente las
funciones a que fueron destinadas como objetos decorativos, implementos agrcolas,
armas, etc.

Figura 1.- Descripcin del proceso de soldadura

ms antiguo.

Figura 2.- Soldadura por forja en caliente en el

siglo XVI.

No slo resulta histricamente curioso, sino tcnicamente imprescindible, conocer con

datos y fechas lo que se deca y comentaba acerca de la soldadura, tanto en el lejano
pasado como en los ltimos 70 aos y lo que se dir en el siglo XXI.
Siglo VI a.C. (Grecia): Glauco de Quos, se le atribuye la invencin del temple y la
soldadura? del hierro. Autor de la crtera (vaso de boca ancha, utilizado en la antigedad
para mezclar el agua y el vino) de plata dedicada a Delfos por el prncipe Ldio de Aliates.
Siglos I y V d.C.: Soldadura por forja, encontrada en piezas del yacimiento arqueolgico
conocido como La Olmeda, Valencia (Espaa), por Jos M. Gmez de Salazar y A. Soria.
1540: Renacimiento: En Venecia, Vannoccio Biringuccio, indica numerosas operaciones
de uniones en caliente preparadas bajo presin.
1782: Alemania: G. Lichtenberg, realiz uniones de metales por fusin elctrica.
1801-1808: La invencin de los procesos modernos de soldadura comienza hace unos
190 aos y surge del descubrimiento efectuado por el investigador ingls Sir Humphrey
Davy, segn el cual la electricidad puede ser conducida a travs del aire entre dos
electrodos de carbn bajo la forma de una "descarga gaseosa", la cual va acompaada de
gran desprendimiento de calor, se descubre el ARCO ELCTRICO.
1865: Wilde, ingls, es la primera persona que produce intencionadamente la unin de
dos metales mediante un arco elctrico. Consigui una subvencin y es la primera patente
que se conoce relativa a la soldadura.
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1885-1886: El ruso Nikolas Benardos y el alemn Stanislav Olszewski, utilizan el arco

de carbn para la fusin local y lograr la unin satisfactoria de piezas de acero.
1889: Zerener, introduce en el proceso de Nikolas un segundo electrodo, haciendo el arco
entre los dos electrodos, permitiendo la soldadura de materiales no conductores.
1891-1892: La soldadura por arco elctrico con electrodo metlico se hizo gracias a las
investigaciones independientes del ruso N.G. Slavianoff y del norteamericano Charles
Coffin, al utilizar el arco de un hilo de acero desnudo para soldar dos chapas de acero.
1908: Oscar Kjelberg, sueco, desarrolla el primer electrodo revestido.
1910-1912: A. Le Chatelier, el francs, desarrolla las primeras construcciones industriales
con soldadura al arco.
En 1912: Strohmenger, Estados Unidos, obtiene una patente para la fabricacin a gran
escala de los electrodos revestidos, con un metal de soldadura sano y de buenas
propiedades mecnicas. Sin embargo, su introduccin ha sido lenta debido al costo.
1914: Primera Guerra Mundial: Se produce entonces la mayor aplicacin de soldadura
conocida. Numerosos barcos de guerra son producidos en USA y Gran Bretaa,
combinando la construccin remachada con la soldada.
1920: Con la botadura del buque britnico Fulagar, enteramente soldado, el proceso de
soldadura al arco comienza a ser aceptado para la construccin naval.
1923-1925: En estos aos son construidos, mediante el proceso de soldadura al arco,
pesados recipientes a presin para refineras, as como estructuras para puentes.
1927: R. Sazarin, francs, desarrolla la primera soldadura francesa por arco.
1928: Se lleva a cabo en Cleveland (Ohio) el montaje del Upper Carnegie Building,
utilizando el proceso de soldadura en numerosas uniones, bajo la direccin de The Lincoln
Electric Co.
1930: Durante estos aos, la soldadura al arco recibe un nuevo impulso, tanto en Europa
como en USA. El tratado London Naval Treaty (1930), induce la soldadura como uno de
los medios para minimizar peso y aumentar la potencia de sus navos. Por esta misma
razn, los alemanes, usaron la soldadura para la fabricacin de sus acorazados de
bolsillo, tres de los cuales fueron botados de 1931 a 1934. Tambin en 1930 se constituy
en Charleston, Carolina del Sur, el primer buque mercante enteramente soldado,
precursor de los miles de buques producidos durante la Segunda Guerra Mundial. Se lleva
a cabo en Pars la creacin del Instituto de Soudure y de LEcole Superior de
Soudure. Sazarin y Moneyron, ponen a punto el electrodo bsico en la construccin naval.
1935: En USA y Francia aplican helio para proteger la atmsfera del arco e Inglaterra
aplica argn, ambos gases monoatmicos, sirven para el desarrollo de procesos de
soldadura al arco tan conocidos como: TIG (Tungsten Inert Gas) y GMAW (Gas Metal Arc
Welding). Este ao se comienza a probar la corriente alterna con electrodos revestidos.
1936: Ao decisivo. Se pone a punto USA el proceso de soldadura automtico bajo flux, o
polvo conductor, tambin conocido como Unionmelt o SAW. Suecia y USA introducen el
concepto en cascos soldados de forma ininterrumpida.
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1938: R.C. Reinhardt, americano, realiza las primeras soldaduras en material plstico y
Farbenindustrie, Alemania, realiza el mismo proceso a escala industrial.
1942: Alemania tena 300 submarinos enteramente soldados.
1943 y 1944: Cartagena: Realizan una gra flotante con 60 toneladas de acero, 66 das
de ejecucin y 40.000 electrodos (unas dos toneladas de soldadura) y un dique flotante
con 330 toneladas de acero, 164.000 electrodos y 12.000 m de soldadura.
1945: Se perdieron en el Atlntico unos 3.000 barcos. La soldadura signific el mejor y
ms rpido colaborador en la reposicin de barcos hundidos. Se construyen en un tiempo
inverosmil 2.600 barcos con un peso de 8 millones de toneladas. El Reino Unido produjo
durante la Guerra 50.000 toneladas de electrodos por ao. Sin duda alguna, durante los
aos 40, se sienta las bases cientficas de lo que hoy da llamamos tecnologa de
procesos, entre los cuales la soldadura se ha ganado un lugar propio, como lo muestra la
breve evolucin que acabamos de describir.
La Segunda Guerra Mundial es sin duda alguna un referente obligada para la
soldadura, la construccin naval y en general para toda la industria pesada.
1946: Consolidacin de la soldadura como tcnica de reparacin de defectos o grietas
que era necesario corregir con economa y rapidez (Manual de reparaciones de Lincoln).
Las principales invenciones en mtodos de soldadura se muestran en la tabla siguiente:
Tabla 1.- Principales desarrollos en Mtodos de Soldadura
Mtodo de soldadura
Ao
Pas
Descubre el Fenmeno del Arco Elctrico
Arco Elctrico con Electrodos de Carbn
Soldadura por Resistencia
Arco con dos Electrodos de Carbn
Arco Elctrico con Electrodo Metlico
Soldadura Oxiacetilnica
Soldadura por Termita (Aluminotrmica)
Desarrolla el Electrodo Revestido
Protegida por CO2
Por Hidrgeno Atmico
Protegida por Gas Inerte
Desarrolla el Proceso TIG y Arco Sumergido SAW
Desarrolla el Proceso MIG/MAG
Desarrolla el Proceso Haz de Electrones
Desarrolla el Proceso Electroescoria y Lser

1.808
1.886
1.886
1.889
1.892
1.901
1.903
1.905
1.918
1.926
1.930
1.935
1.948
1.950
1.960

Inglaterra
Rusia
USA
Inglaterra
Rusia y USA
Francia
Alemania
Alemania
USA
USA
USA
USA
USA
Francia/Alemania
Rusia/USA

Inventor
Humphrey Davis
Benardos y Olszewski
Thompson
Zerener
Slavianoff y Coffin
Fouch y Piccard
Goldschmidt
Kjellberg
Lincoln
Langmuir
Hobart y Denver
Kennedy
Kennedy

Los ltimos aos han sido de una intensa actividad en el desarrollo de nuevos procesos de
soldadura producto de las necesidades de la produccin y a la aparicin de nuevas
aleaciones. Hoy prcticamente la soldadura se usa casi en un 100% de los casos. La
dcada de los 70 la soldadura se aplico de forma masiva y a todo tipo de estructuras, en
sus ms diversas variantes, procesos y aplicaciones industriales y navales. Al lado de los
12 millones de electrodos necesarios para la construccin de un superpetrolero de
300.000 toneladas de desplazamiento, cuyas dimensiones an hoy resultan increbles
(300 m de longitud, 52 m de ancho y 32 m de altura) 50.000 toneladas de acero, figuran
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fragatas de la ltima generacin con aceros de muy alto lmite elstico tipo HY 80. Los
nuevos desarrollos y controles estn en el Diseo, Materiales, Consumibles y Tcnicas de
Soldadura que permitan soldaduras sanas e incrementar la productividad y rentabilidad.

CONCEPTOS FUNDAMENTALES
Material de Base: Es el material que constituye las partes a unir.
Material de Adicin o Aporte: Es el material que ser usado como aporte en el
proceso de soldadura (de la misma naturaleza que el material base), capaz de rellenar el
espacio entre las superficies a unir. El material de adicin es de la misma naturaleza de las
partes y ser usado para asegurar la continuidad de las propiedades en caso de la
soldadura por fusin, de chapas y de piezas relativamente gruesas. Ella rellenara el
espacio entre las superficies. Los trminos soldar y soldadura, indican zona de unin
donde hubo solubilidad y el proceso por el cual se consigue la unin respectivamente.
La soldadura como tcnica envuelve varios campos de conocimiento, a saber: La
metalurgia, la mecnica, la electrnica (analgica y digital), la electrnica de potencia, la
qumica, la fsica, resistencia de los materiales y los procesos de produccin industrial.

TENDENCIA DE LA SOLDADURA
La evolucin tecnolgica obliga, cada vez ms, a que las tcnicas de soldadura estn
enfocadas a mejorarse y desarrollarse. Los factores determinantes para estos avances
pueden ser relacionados a tres aspectos fundamentales:
a) DESARROLLO DE METALES Y ALECIONES. A inicio del siglo soldar era usada en
hierro, en aceros y en el cobre. Actualmente el proceso es aplicado a los aceros
inoxidables, aleaciones, aceros aleados especiales, y mas recientemente, al titanio,
zirconio y molibdeno. Por siempre la perspectiva del uso de nuevos materiales es por
lo tanto una investigacin de nuevas tcnicas de soldadura.
b) LA AUTOMATIZACIN. Forzado para la busca de reduccin de costos, tiempos de
ejecucin y productividad, la investigacin para la automatizacin de procesos es
constante, involucrando profesionales de otras reas da la ingeniera.
c) NUEVAS NORMAS, ESPECIFICACIONES Y MTODOS DE CONTROL. El campo de
la soldadura se ampla constantemente, y las especificaciones se hace mas restrictas y
las tolerancias mas estrechas. El control de calidad actual exige el uso creciente de
recursos de informtica de diseo y control.

CLASIFICACIN DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA

Los Procesos de Soldadura pueden dividirse en dos grandes grupos: Por fusin (uso del
calor), por presin y por combinacin de calor y presin.

POR FUSIN: La energa es aplicada para producir calor capaz de fundir al material
base. En este caso se dice que la solubilizacin ocurre en la fase lquida que caracteriza al
proceso de soldadura por fusin. Asimismo, en la fusin, la soldadura es obtenida por la
solubilizacin en la fase lquida de las partes a unir. Ej. Soldadura Oxiacetilnica y al Arco.

POR PRESIN: La energa es aplicada para provocar una tensin en el material base,
capaz de producir la solubilizacin en la fase slida, caracterizando la soldadura por
presin. Hay casos donde no es ntida la diferencia entre la soldadura por fusin y por
5

presin. Las formas de energa son: Calor, Induccin, Electromagntica y ultrasonido. A

continuacin se indican los principales procesos de soldadura, considerando los dos
grandes grupos, en donde las fuentes de energa son: Elctrica, Qumica y Mecnica.

LA SOLDADURA Y SU REGULACIN
Debido al camino histrico recorrido por la soldadura y sus tcnicas afines, a medida que
acumula experiencia en fallos y aciertos, da lugar al desarrollo de cdigos, normas y todo
tipo de reglas como: Normas UNE, ASTM, ASME, AWS, DIN, AFNOR, British Standard,
entre otras, que forman parte de cualquier especificacin sobre uniones soldadas, cuya
nica finalidad es hacer que las uniones soldadas sean fiables y seguras.
El tcnico que se inicia en soldadura debe comprender, dominar y aplicar para que los
requisitos exigidos validen la unin soldada. No pocas dificultades comportan, adems del
idioma, fuente de numerosos errores de interpretacin semntica y mentalidades
diferentes. Hoy hay organismos, instituciones y centros tecnolgicos o laboratorios
especializados para el mantenimiento y desarrollo de toda la normativa existente. Se
crearon centros especializados como: Centro Espaol de Soldadura (CESOL), American
Welding Society (AWS), American Standard of Mechanical Engineers (ASME) y la
American Bureau of Shipping (ABS) en USA, Welding Institute (TWI) y el (CVS).

PROCESOS DE SOLDADURA ELECTRICO AL ARCO

La soldadura con arco elctrico es el principal mtodo empleado para la fabricacin de
estructuras tanto de acero como de otros metales. Hay varios procesos de soldadura por
arco elctrico (SMAW o MMA, GMAW o MIG/MAG, GTAW y PAW, SAW, etc.), lo que
significa que hay muchas formas de optimizar la operacin de soldadura. Con muchos
mtodos es posible la mecanizacin del proceso, disminuyendo el costo de la soldadura.

Figura 3.- Procesos de Soldadura Elctrica al Arco

RESUMEN PROCESOS DE SOLDADURA

PROCESO
SOLDADURA POR FUSIN (ARCO ELCTRICO)
Soldadura metlica por arco con hidrgeno atmico.
Soldadura por arco metlico con electrodo desnudo sin proteccin gaseosa.
Soldadura metlica por arco con electrodos revestidos. (Soldadura manual).
Soldadura por gravedad con electrodos revestido.
Soldadura por arco hilo tubular (sin proteccin gaseosa).
Soldadura por arco sumergido.
Soldadura por arco sumergido con hilo/alambre.
Soldadura por arco sumergido con varillas/electrodos desnudos.
Soldadura por arco con gas.
Soldadura por arco con gas inerte; Soldadura MIG MAG.
Soldadura por arco con hilo tubular (con proteccin de gas activo - inerte)
Soldadura por arco con proteccin gaseosa y electrodos no consumibles
Soldadura por arco con electrodos de wolfrmio (SAEW) SAEW y gas inerte.
Soldadura TIG.
Soldadura por arco plasma.
Soldadura MIG por arco plasma.
Soldadura por arco de carbn.
Soldadura por arco con electrodos de grafito.
Soldadura a tope por arco magnticamente impedido.
SOLDADURA POR RESISTENCIA
Soldadura de puntos por resistencia.
Soldadura de costura por resistencia.
Soldadura a solape de costura o cordn por resistencia.
Soldadura de costura por estampacin.
Soldadura de costura con varilla por resistencia.
Soldadura por proyeccin y percusin.
Soldadura por chispa con presin.
Soldadura a tope por resistencia; Soldadura recalcada.
Soldadura por resistencia de resalto.
Soldadura por resistencia con alta frecuencia HF.
Soldadura de costura por alta frecuencia; Soldadura a tope con alta frecuencia.

Designacin

AWS
AW
AHW
BMAW
SMAW
FCAW
SAW
GMAW
GMAW
FACW
GTAW
GTAW
GTAW
PAW
PAW
CAW
RW
RSW
RSEW
PEW
FW
UW
RPW
HFRW
RSEW-HF

SOLDADURA POR LLAMA

Soldadura Oxigs.
Soldadura Oxiacetilnica
Soldadura Oxipropano.
Soldadura Oxhdrica.
Soldadura Aerogas.
Soldadura Aeroacetilnico.

OFW
OAW
OHW
AAW
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Soldadura Aeropropano.
Soldadura a gas con presin.
SOLDADURA POR PRESIN
Soldadura por ultrasonido.
Soldadura por friccin.
Soldadura por forja.
Soldadura por alta resistencia mecnica o por explosin.
Soldadura por difusin.
Soldadura por dilucin.
Soldadura por presin con gas.
Soldadura por presin en fro. Soldadura en fro.
OTROS PROCESOS DE SOLDADURA Y CORTE DE METALES
Soldadura por termita o aluminotrmica.
Soldadura por electroescoria.
Soldadura por electrogas.
Soldadura por induccin.
Soldadura por radiacin luminosa.
Soldadura por rayo lser.
Soldadura por imagen de arco.
Soldadura por infrarrojos.
Soldadura por haz de electrones.
Soldadura por percusin.
Soldadura de esprragos.
Soldadura por arco de esprragos.
Soldadura por resistencia de esprragos.
Soldadura fuerte, Soldadura blanda, Cobresoldeo y Termorociado.
Soldadura fuerte con arco de carbono.
Soldadura fuerte con infrarrojos.
Soldadura fuerte por flama; soldeo fuerte con soplete.
Soldadura fuerte en horno.
Soldadura fuerte por inmersin.
Soldadura fuerte por inmersin en bao salado y en bao qumico fundido.
Soldadura fuerte por induccin.
Soldadura fuerte por ultrasonidos.
Soldadura fuerte por resistencia.
Soldadura fuerte por difusin y por friccin.
Soldadura fuerte en vaco.
Rociado trmico o termorociado con arco elctrico.
Rociado trmico o termorociado a la llama.
Rociado trmico o termorociado con plasma.

PGW
HFW
USW
FRW
FOW
EXW
DEW
DFW
HPW
CW
TW
ESW
IW
LBW
IRW
EBW
SW
RSW
CAB
IRB
TB
FB
DB
DB
IB
UB
RB
DFB
EASP
FLSP
PSP

CORTES DE METALES
Corte con arco de carbn.
Corte con arco de carbn y aire.
Corte con arco y plasma.
Corte con gas combustible y oxgeno.
Corte con arco y oxgeno.

CAC
AAW
PAC
OFC
AOC
8

Corte con lanza de oxgeno.

Corte con haz de rayos lser.

LOC
LBC

1.3.- CLASIFICACIN DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA

No es fcil enunciar una clasificacin simplificada de los Procesos de Soldadura. No
obstante, es posible hacer una clasificacin amplia y consistente en dos grandes grupos:
Las soldaduras por presin o en fase slida y las soldaduras por fusin o en fase lquida.
Sus caractersticas bsicas y subdivisiones se muestran a continuacin:

SOLDADURAS POR PRESIN O EN FASE SLIDA

Caracterizadas por que la eliminacin o desplazamiento de las capas de xido y
consiguiente unin estrecha entre los tomos se obtiene por la deformacin de las
superficies en contacto. Se subdividen en:
Soldaduras en fro: Donde la deformacin es efectuada a temperatura ambiente. Son
ejemplos tpicos de este tipo de soldadura la soldadura por presin o por forja en fro y la
soldadura por explosin.
Soldaduras en caliente: En donde las piezas son calentadas para aprovechar el
incremento en la ductilidad y disminucin de las propiedades mecnicas que sufren los
metales con el incremento de la temperatura. Son ejemplos de este tipo de soldadura la
soldadura por forja y la soldadura por friccin.

SOLDADURAS POR FUSIN O EN FASE LQUIDA

Caracterizadas por que la remocin de los xidos contempla que el material a ser unido,
conocido como material base o el material de aporte o ambos alcancen el estado lquido
como consecuencia del incremento de la temperatura de la unin. Estos procesos se
subdividen en:
Por fusin del metal base: En donde el metal base y generalmente el material de aporte,
alcanzan el estado lquido. Son ejemplos de este tipo de soldadura la soldadura por arco
elctrico en todas sus formas, por termita, a gas, etc.
Por fusin del material de aporte: Donde exclusivamente el material de aporte alcanza
el estado lquido. Los representantes ms conocidos de este tipo de proceso son la
soldadura blanda o soldering y la soldadura dura o brazing.
a) Soldadura por llamas: La fusin se produce por el calor generado por la quema de un
gas combustible, el material de adicin es introducido separadamente. Los combustibles
ms utilizados son el metano, acetileno y el hidrgeno, los que al combinarse con el
oxgeno como comburente generan las soldaduras autgena y oxhdrica. La soldadura
oxhdrica es producto de la combinacin del oxgeno y el hidrgeno en un soplete. El
hidrgeno se obtiene de la electrlisis del agua y la temperatura que se genera en este
proceso es entre 1500 y 2000 C. Ejemplo: Soldadura Oxiacetilnica.
b) Soldadura elctrica al arco voltaico: La fusin se origina por la accin directa y
localizada de un arco voltaico. Ventajas: El arco permite obtener elevadas temperaturas
en un pequeo espacio, limitando la zona de influencia calorfica. Permite el uso de
cualquier atmsfera gaseosa, que cundo es neutra, proporciona menor contaminacin
del bao metlico.
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1.4.- PROCESOS DE SOLDADURA OXIACETILNICA (OAW)

Este proceso Oxyacetylene Welding (OAW), emplea gases para generar la energa que es
necesaria para fundir el material de aporte. La soldadura a gas con soplete, que tambin
recibe el nombre de soldadura autgena ya que con la combinacin del combustible y el
comburente se tiene autonoma, es el proceso de soldeo ms antiguo que se conoce. Hoy
da se contina utilizando cuando no se pueda disponer de un equipo para soldar
elctricamente o por razones de accesibilidad, pues la varilla a fundir puede acodarse sin
dificultades. Para la fusin se emplea el calor procedente de una llama oxiacetilnica
formada por los gases acetileno y oxgeno. La llama se produce en el extremo de la
boquilla del soplete por la combustin terica de un volumen de acetileno con un volumen
de oxgeno. El acetileno se produce al dejar caer terrones de carburo de calcio en agua,
en donde el precipitado es cal apagada y los gases acetileno. La llama muestra tres zonas
diferenciadas, (Zona brillante de forma cnica, llamada dardo, alcanza temperatura de
3500C; Zona azul, llamada reductora y alcanza 2100C y Zona exterior o punta de color
rosado, llamada penacho y llaga a 1275C. En los sopletes de la soldadura autgena
se pueden obtener tres tipos de llama las que son reductora, neutral y oxidante. En
la llama reductora o carburizante hay exceso de acetileno lo que genera que entre el cono
luminoso y el envolvente exista un cono color blanco cuya longitud esta definida por el
exceso de acetileno. Esta llama se utiliza para la soldadura de Monel, nquel, ciertas
aleaciones de acero y muchos de los materiales no ferrosos. La llama oxidante tiene la
misma apariencia que la llama neutral excepto que el cono luminoso es ms corto y el
cono envolvente tiene ms color, esta llama se utiliza para la soldadura por fusin del latn
y bronce. Una de las derivaciones de este tipo de llama es la que se utiliza en los sopletes
de corte en los que la oxidacin sbita genera el corte de los metales. En los sopletes de
corte se tiene una serie de llamas pequeas alrededor de un orificio central, por el que
sale un flujo considerable de oxgeno puro que es el que corta el metal.
La instalacin consta de los elementos siguientes: Una botella de oxgeno y otra de
acetileno provistas cada una de manorreductores de presin y vlvulas de seguridad.
Mangueras para cada gas. Soplete, en donde se mezclan ambos gases, conducindose la
mezcla a travs de un inyector a la boquilla de salida a una velocidad mnima de 150 m/s a
fin de superar la de propagacin de la llama y evitar que sta se encienda en el interior del
soplete, lo que producira una detonacin y un silbido caracterstico.

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Figura 4.- Soldadura Oxiacetilnica u Oxyacetylene Welding (OAW)

El combustible utilizado es el acetileno, empleando el oxgeno como gas comburente. El

acetileno es un gas incoloro, de olor aliceo caracterstico, ms ligero que el aire, su
densidad relativa es 0,91. Altamente inflamable, forma mezclas explosivas con el aire en
concentraciones entre el 2,5 y el 80 %. Es un hidrocarburo no saturado, cuyo triple enlace
le da inestabilidad frente a otros compuestos con los que puede reaccionar con violencia.
Se obtiene industrialmente por hidrlisis del sulfuro clcico y posterior purificacin. Se
suministra en cilindros de acero, rellenos de materia porosa impregnada con acetona, que
acta como disolvente del acetileno, eliminando el riesgo de explosin.

1.5.- PROCESOS DE SOLDADURA ELCTRICA AL ARCO

A continuacin se describen los procesos de soldadura elctrica al arco tales como:
Soldadura con Electrodos Revestidos (SMAW); Soldadura MIG/MAG o GMAW; Soldadura
con Electrodo Tubular FCAW; Soldadura TIG y por Plasma PAW; Soldadura al Arco
Sumergido SAW y la Soldadura con Escoria Electroconductora o Electroescoria (EWS).

SOLDADURA CON ELECTRODO REVESTIDO (SMAW)

Debido a su versatilidad es el proceso ms usado, se conoce como Shelded Metal Arc
Welding SMAW. Es indicado para soldadura de aceros. Los ingredientes del
revestimiento son triturados, medidos y mezclados hasta obtener una masa homognea
que es conformada sobre las varillas metlicas (Figura 5), con un tamao patrn a partir
de 300 mm. El revestimiento de una de las extremidades es removido para permitir el
contacto elctrico. La toma de corriente se hace en una extremidad, y el arco arde en la
otra. La escoria formada por los ingredientes del revestimiento determina el resultado
deseado, como electrodos bsicos, cidos, etc. Tradicionalmente ningn arco es lanzado
al mercado sin que antes existan electrodos revestidos aptos para soldarlo. Por esta
razn, existe una grande variedad de electrodos revestidos a disposicin de los usuarios,
lo que no ocurre con los otros procesos de soldadura al arco con electrodos consumibles.

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Figura 5.- Proceso de Soldadura al arco con Electrodos Revestidos (SMAW)

SOLDADURA CON PROTECCIN GASEOSA (GMAW)

La denominacin Metal Inert Gas MIG es la que se da al proceso de soldadura elctrica
que utiliza un arco en atmsfera de gas inerte que arde visible entre la pieza y un
electrodo consumible. En el caso de ser usado gas activo, el proceso se denomina Metal
Active Gas MAG. En los Estados Unidos, el proceso es conocido como Gas Metal Arc
Welding GMAW. Como el electrodo es continuamente renovado y la longitud del arco es
relativamente pequea, se pode usar densidades de corriente extraordinariamente altas
(300 A/mm2), generando una elevada velocidad de fusin, hasta cinco veces a la que se
consigue con electrodos revestidos. En la soldadura al Arco con Proteccin Gaseosa
(GMAW), el empleo de alambres slidos gemelos, bandas y alambres tubulares o con
ncleo han aumentado la productividad (figura 6).

Figura 6.- Proceso de soldadura al Arco con Proteccin Gaseosa (GMAW)

SOLDADURA CON ELECTRODO TUBULAR (FCAW)

El proceso es tambin denominado MAG con electrodo tubular. Presenta las ventajas de la
automatizacin (MIG/MAG) en conjunto con las ventajas de la soldadura bajo escoria
protectora de los electrodos convencionales, no est sujeta a la manipulacin del flux o
fundente, como en el caso del arco sumergido. Es semejante al MIG/MAG, pero con
escoria. El alambre-electrodo es tubular, contenido en su ncleo ingredientes fluxantes de
12

metal fundido, adems de componentes generadores de gases y vapores protectores del

arco y formadores de escoria de cobertura. En relacin al proceso con electrodo revestido
convencional, permite alcances mayores en las densidades de corriente. Son dos las
versiones del proceso (Figuras 7a y 7b). En la primera, la proteccin del arco es hecha
solamente por la accin fsica y qumica del fundente o polvo investido en el alambreelectrodo. La segunda versin el arco queda envuelto por un flujo adicional de gas
protector que fluye de la misma boquilla por donde emerge el electrodo tubular.

Figura 7a.- FCAW con proteccin gaseosa

Figura 7b.- FCAW auto protegido

SOLDADURA CON PROTECCIN GASEOSA (TIG)

Sus sigla TIG provienen del ingles Tungsten Inert Gas (en alemn se denomina WIG,
siendo W el smbolo qumico del Wolfrmio = Tungsteno). Es la denominacin dada al
proceso de soldadura que utiliza electrodos de Tungsteno en atmsfera de gas inerte. El
proceso puede ser empleado con o sin metal de aporte. Por lo general, son llamados
electrodos permanentes, pero estos electrodos de tungsteno son consumibles en
condiciones normales, los electrodos ms comunes (de 150 mm y 170 mm) duran 30
horas de arco abierto. En la mayora de los casos el proceso es manual. Una de las
manos conduce la pistola y la otra conduce la varilla o material de aporte. El proceso
tambin puede ser semiautomtico o totalmente automtico. La soldadura TIG automtica
existe en dos versiones: Sin metal de aporte y con metal de aporte. Ambas versiones se
aplican para fabricacin en serie, en el caso de chapas finas de aceros de baja aleacin,
inoxidables, algunos aceros comunes o aleados. La soldadura tiene un bello aspecto, con
excelente regularidad en la penetracin y alta productividad. Es indicado para grandes
series donde sean exigidos: trabajo limpio, esmero y precisin en el montaje. El proceso
TIG es especialmente indicado para soldar Aluminio, Magnesio y sus respectivas ligas,
aceros inoxidables y para metales especiales como Titanio y Molibdeno. Es tambin
utilizado para aceros comunes e ligados sobretodo para espesores pequeos y medianos.
Con la utilizacin de metal de aporte se pode soldar chapas espesas, principalmente en
aleaciones leves y aceros inoxidables. Los materiales de consumo (gas inerte y electrodo
de tungsteno) son relativamente caros. El proceso TIG, (Figura 8) es usado para unir
aceros comunes y especiales, principalmente para pequeas espesores (menores de 2
3 mm) donde es posible obtener mejor aspecto en la soldadura y menores deformaciones
en las piezas. Es el principal proceso cuando se trata de aleaciones leves y metales
especiales. El TIG es adecuado cuando se trata de obtener un buen aspecto en la junta,
combinado con bajas tensiones internas y pequeas deformaciones en acero inoxidable.

13

Figura 8.- Proceso de soldadura al Arco con Proteccin Gaseosa (GMAW)

SOLDADURA POR PLASMA (PAW)

Cuando en el arco voltaico se genera un plasma, el proceso recibe el nombre de
soldadura por plasma (PAW). La particularidad que llevo a esta designacin es el hecho
de que el calor llega hasta la pieza sin la existencia de un arco conectado a ella. El arco
existente es establecido dentro de una pistola, entre un electrodo de tungsteno y una
boquilla de cobre que la circunda. El Argn es forzado para adentro de la pistola y se
ioniza continuamente al pasar por el arco, tornndose en plasma y llevando calor para la
junta. Una versin del proceso de soldadura al arco por plasma (Figura 9) es denominada
Arco no Transferido y otra versin es denominada Arco Transferido, esta utiliza un
segundo arco, establecido entre el electrodo y la pieza.

Figura 9.- Proceso de soldadura al Arco por Plasma (PAW)

1.6.- SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO (SAW)

Caractersticas: Es conocido como Proceso Submerged Arc Welding SAW (Figura 10).
El alambre desnudo es alimentado continuamente y se funde en el arco voltaico, el cual es
protegido con un flujo de polvo. Dependiendo de las condiciones del material, espesor de
la chapa, naturaleza de la superficie exterior, se trabaja con diferentes polvos o fundentes.
Los fundentes son diferenciados por: tipo de fabricacin, composicin y granulometra. El
arco arde en una caverna dentro de un bao de escoria, que al solidificarse recubre el
cordn. Las densidades de corriente llegan a 150 A/mm 2 en alambre-electrodo de 2,4 mm
14

(dos veces el dimetro usado en el proceso MIG/MAG). Como el arco es enclaustrado (en
la escoria lquida), el rendimiento trmico es elevado. Estos dos factores propician una
grande velocidad de fusin. Puede soldar chapas hasta de 15 mm de espesor sin chafln
en los bordes. Se limita a soldar en la posicin plana y horizontal al filete. Para chapas
gruesas, soldadas con varias pasadas, es uno de los procesos ms econmicos.
Entretanto se caracteriza por alto costo inicial. Cuando es bien usado, se revela como el
ms econmico entre todos los procesos. Puede ser empleado desde pequeos
espesores de chapa (2 o 2,5 mm) hasta espesores de 60 mm en pases mltiplos.

Figura 10.- Soldadura por Arco Sumergido (SAW)

SOLDADURA CON ESCORIA ELECTROCONDUCTORA (EWS)

Desarrollado en Rusia, el proceso denominado soldadura bajo escoria electroconductora
(EWS), es una variante del arco sumergido. Se presta solamente para la soldadura vertical
ascendente y es insustituible para soldadura de piezas compactas con paredes de ms de
60 mm de espesor. A pesar de su inclusin en el grupo de procesos al arco, no existe
propiamente un arco voltaico. La corriente produce el calor necesario para la soldadura, al
atravesar un bao de escoria. La escoria es generada por la fusin del fundente o polvo de
soldar. La mquina de soldar es mostrada en la siguiente (Figura 11). El charco o pileta de
fusin se forma entre las piezas (junta en l) entre las dos mordazas de cobre, refrigerados
con agua, como paredes laterales, es el material de aporte solidificado. Puede ser utilizado
para juntas a tope y eh ngulo, soldadura a tope de tubos y operaciones de recubrimiento.

Figura 11.- Soldadura por Escoria Electroconductora (EWS)

15

SOLDADURA POR RESISTENCIA ELCTRICA (RW)

El principio del funcionamiento de este proceso consiste en hacer pasar una corriente
elctrica de gran intensidad a travs de los metales que se van a unir, como en la zona de
unin la resistencia es mayor se generar el aumento de temperatura y el calor lleva a las
piezas hasta un estado plstico, y con un poco de presin se logra la unin de las piezas.
La corriente elctrica pasa por un transformador en el que se reduce el voltaje de 120 o
240 a 4 o 12 V, y se eleva el amperaje considerablemente para aumentar la temperatura.
La soldadura por resistencia elctrica (RW) es una de las ms aplicadas en la fabricacin
en serie (Figura 11), casi para todos los metales, excepto el estao, zinc y plomo. Dentro
de este campo se distinguen la soldadura por puntos, resalte, costura y la soldadura por
chisporroteo o a tope, tal como se indica en la figura 11 anexa.

Figura 11.- Soldadura por resistencia Elctrica (RW)

1.7.- OTROS PROCESOS DE SOLDADURA

La soldadura es un proceso para la unin de dos metales por medio de calor y/o presin y
se define como la liga metalrgica entre los tomos del metal a unir y el de aporte. Para
lograr la soldadura algunos procesos requieren slo de fuerza para la unin, otros
requieren de un metal de aporte y energa trmica que derrita a dicho metal. Existen
diversos procesos de soldadura los que difieren en el modo en que se aplica el calor o la
energa para la unin. A continuacin se presenta otros procesos de soldadura. Cada uno
de los procesos de soldadura tiene sus caractersticas de ingeniera particulares y sus
costos especficos. Su aplicacin depender fundamentalmente del tipo de material.
SOLDADURA CON RAYOS LSER (LBW)
Se basa en una energa emitida por radiacin proveniente de una luz amplificada por
estimulacin, en esta soldadura se emplean principalmente dos tipos de lser que se
caracterizan por el medio en que tiene lugar la amplificacin: (Lser slidos como el YtrioAluminio-Granate/NEODIMIO y el gaseoso como el CO 2). La Soldadura por Lser (LBW)
16

es un proceso de unin por fusin que produce la coalescencia del material con el calor
obtenido de un rayo concentrado de luz coherente, monocromtica que impacta en la junta
a ser soldada. En los procesos, el haz lser es dirigido por elementos pticos planos, tales
como espejos, y luego enfocados a un pequeo punto (para una alta densidad de
potencia) en la pieza de trabajo usando tanto elementos focalizantes reflexivos o lentes.
(LBW) es un proceso en que no hay contacto, por lo que no requiere la aplicacin de
presin. Generalmente se utiliza gas protector inerte para evitar la oxidacin de la pileta
fundida, y ocasionalmente se puede utilizar metal de aporte. Las principales ventajas de la
soldadura por lser incluyen lo siguiente: El aporte de calor es mnimo, permite reducir el
tiempo para soldar secciones de gran espesor y eliminar la necesidad de alambre de
aporte, la distorsin inducida es mnima y se elimina el desgaste de herramienta.

Figura 12.- Soldadura con Rayos Laser (LBW)

SOLDADURA FUERTE (BREAZING)

El brazing difiere de la soldadura ya que el brazing se realiza sin la fusin de los metales
base. El brazing utiliza metales de aporte por lo regular no ferroso cuyo punto de fusin es
superior a los 450 C (840 F) y menor que la del metal base . Por lo regular se requieren
fundentes especiales para remover los xidos de las superficies a unir y aumentar la
fluidez al metal de aporte. Algunos de los metales de aporte son: Aleaciones de Cobre
(punto de fusin es de 1083 C); Bronces y latones (punto de fusin entre los 870 y 1100
C); Plata (fusin entre 630 y 845 C) y el Aluminio con temperatura de fusin entre 570 y
640 C. Se clasifica por la forma en la que se aplica el metal de aporte (Inmersin, horno,
soplete y electricidad). Cuando se aplica correctamente, la junta brazing puede desarrollar
una resistencia igual o superior que el metal base a pesar que el material de brazing sea
mucho ms dbil que el metal base, esto es posible debido al diseo y reas de contacto.
SOLDADURA BLANDA (SOLDERING)
Es la unin de dos piezas de metal por medio de otro metal llamado de aporte, ste se
aplica entre ellas en estado lquido. El metal de aporte en el soldering funde a una
temperatura no superior a los 430 C. En este proceso se produce una aleacin entre los
metales y con ello se logra una adherencia que genera la unin. En los metales de aporte
por lo regular se utilizan aleaciones de plomo y estao los que funden entre los 180 y 370
C. Este tipo de soldadura es utilizado para la unin de piezas que no estarn sometidas a
grandes cargas o fuerzas. Una de sus principales aplicaciones es la unin de elementos a
circuitos elctricos. Por lo regular el metal de aporte se funde por medio de un cautn y
fluye por capilaridad. El trmino soldering con plata es incorrecto, porque el metal de
aporte, con plata, funde arriba de 450 C
SOLDADURA POR INDUCCIN (FRW)
17

Esta soldadura se produce al aprovechar el calor generado por la resistencia que se tiene
al flujo de la corriente elctrica inducida en las piezas a unir. Por lo regular esta soldadura
se logra tambin con presin. Consiste en la conexin de una bobina a los metales a unir,
y debido a que en la unin de los metales se da ms resistencia al paso de la corriente
inducida en esa parte es en la que se genera el calor, lo que con presin genera la unin
de las dos piezas. La soldadura por induccin de alta frecuencia utiliza corrientes con el
rango de 200,000 a 500,000 Hz de frecuencia, los sistemas de soldadura por induccin
normales slo utilizan frecuencias entre los 400 y 450 Hz.
SOLDADURA POR FORJA (FOW)
Es el proceso de soldadura ms antiguo. El proceso consiste en el calentamiento de las
piezas a unir en una fragua hasta su estado plstico y posteriormente por medio de
presin o golpeteo se logra la unin de las piezas. En este procedimiento no se utiliza
metal de aporte y la limitacin del proceso es que slo se puede aplicar en piezas
pequeas y en forma de lmina. La unin se hace del centro de las piezas hacia afuera y
debe evitarse a como de lugar la oxidacin, para esto se utilizan aceites gruesos con un
fundente, por lo regular se utiliza brax combinado con sal de amonio. La clasificacin de
los procesos de soldadura mencionados hasta ahora, es la ms sencilla y general, a
continuacin se hace una descripcin de los procesos de soldadura ms utilizados en los
procesos industriales.
SOLDADURA DE ESPRRAGO (SW) Este proceso de soldadura de esprragos, se usa
para soldar esprragos, o fijaciones, a la superficie del metal, se considera como un
proceso de soldadura por arco porque el calor para la soldadura es generado por un arco
entre el esprrago y el metal base. El proceso es controlado por una pistola mecnica la
fijada a la fuente de potencia a travs del panel de control. Entonces, la soldadura se
realiza muy fcilmente y en forma repetida. El proceso se realiza en cuatro ciclos, los
cuales estn temporizados y secuenciados por la caja de control una vez que el esprrago
es posicionado y se empuja el gatillo. La industria de la construccin y puentes usan SW
en forma extensa como transmisores de corte para componentes estructurales de acero.
Una vez que el concreto es vertido, cubriendo los esprragos fijados a las vigas, la unin
mecnica obtenida permite al acero y al concreto actuar como una unidad compuesta
debido a la mejora de la resistencia total y la rigidez de la estructura.
SOLDADURA CON HAZ DE ELECTRONES (EBW)
La soldadura por Haz de Electrones (EBW) se basa en el choque de electrones con una
pieza metlica transformando su energa cintica en calor, desarrollado por el Dr. Stohr en
Francia, (1954). Ventajas: el proceso EBW es extremadamente eficiente, tiene una
profundidad de foco relativamente larga, penetracin total, suelda metales distintos y
metales con alta conductividad trmica, suelda con una sola pasada sin agregar el metal
de aporte, minimiza la contaminacin del metal por oxgeno y nitrgeno, permite una
soldadura de pasada nica para juntas de gran espesor. Limitaciones: Costos principales
iniciales altos pero al final puede ser altamente competitivo, La rapidez de solidificacin
alcanzada pueden causar fisuras en aceros inoxidables altamente embridados, de baja
ferrita y la preparacin de las soldaduras con alta relacin profundidad - ancho requiere
una precisin de mecanizado.

18

SOLDADURA POR EXPLOSIN (EXW)

La soldadura por Explosin (EXW) se basa en el uso de explosivos, esta soldadura
tambin se llama de recubrimiento consiste en la unin de dos piezas metlicas, por la
fuerza que genera el impacto y presin de una explosin sobre las proximidades a las
piezas a unir. En algunas ocasiones, con el fin de proteger a las piezas a unir, se coloca
goma entre una de las superficies a unir y el yunque que genera la presin.

PROCESOS DE CORTE
Hasta ahora la discusin involucr slo aquellos mtodos usados para unir materiales
entre s. En la produccin tambin son importantes los procesos para cortar o remover
metal. Frecuentemente estos procesos se requieren previos a la soldadura para producir
perfiles adecuados de las partes o hacer preparaciones especficas de la junta. Durante o
luego de la soldadura, algunos de estos mismos procesos pueden emplearse para quitar
las reas defectuosas de soldaduras o producir una configuracin especfica.
CORTE CON OXGAS (OFC)
El primero de estos procesos de corte es el corte por oxigs. Aqu, usamos una llama de
oxigs para calentar el metal a la temperatura a la cual se oxida rpidamente o quema. La
temperatura necesaria es conocida como la temperatura de 'ignicin', y para los aceros,
est alrededor de 925 C (1700F). Una vez que se alcanz la temperatura, se dirige un
chorro de oxgeno de corte de alta presin a la superficie calentada para producir una
reaccin de oxidacin. Este chorro de oxgeno tambin tiende a remover la escoria y el
residuo de xido que se produce por esta reaccin de oxidacin. Por esto, OFC puede ser
considerado como un tipo de proceso de corte qumico.
CORTE Y ACANALADO CON ARCO (CAC-A)
Otro proceso de corte muy efectivo es el corte por arco electrodo de grafito. Este proceso
usa un electrodo de carbn para crear un arco para calentar a lo largo, y con un fuerte
chorro de aire comprimido remueve mecnicamente el metal fundido. El equipo usado
19

para CAC-A consiste en una pinza de electrodo especial que est fijada a una fuente de
corriente continua y una fuente de aire comprimido. La pinza, toma al electrodo de carbn
en mordazas de cobre, una de las cuales tiene una serie de agujeros a travs de los
cuales pasa el aire comprimido. Para lograr el corte, el electrodo de carbn se coloca
cerca de la pieza de trabajo para crear un arco. Una vez que se funde el metal, el chorro
de aire comprimido sopla al metal fundido fuera, para producir una ranura o corte.

CORTE CON PLASMA (PAC), RAYOS LSER (LBC) Y CORTE MECNICO

Otros mtodos de corte trmico es el corte por Laser y Plasma. Estos procesos son
similares en la mayora de los aspectos al LBW y PAW excepto que ahora el propsito es
remover el metal en lugar de unir dos piezas. Los requerimientos del equipo son similares,
excepto que la fuente de potencia requerida debe ser mucho mayor que la utilizada para la
soldadura. Los Corte Mecnico usados en conjunto con la soldadura son: cizallado, corte
por sierra, amolado, fresado, torneado, perfilado, taladrado, cepillado, y cincelado.

1.8.- PROCESOS DE SOLDADURA Y SOLDABILIDAD

20

21

1.9.- EL ACERO Y SU CLASIFICACIN

QUE ES EL ACERO
Los metales y las aleaciones empleadas en la industria y en la construccin pueden
dividirse en dos grupos: Materiales Ferrosos y No Ferrosos, Ferrosos vienen de la
palabra FERRUM que los romanos empleaban para el Hierro. Por lo tanto, los Materiales
Ferrosos son aquellos que contienen hierro como su principal ingrediente; es decir, las
numerosas calidades del hierro y el acero. Los Materiales No Ferrosos no contienen
hierro. Estos incluyen al Aluminio, Magnesio, Zinc, Cobre, Plomo y otros elementos
metlicos. Las Aleaciones (Latn y Bronce), son una combinacin de algunos de estos
Metales No Ferrosos y se les denomina ALEACIONES NO FERROSAS. Uno de los
materiales de fabricacin y construccin ms verstil, adaptable y ampliamente usado es
el ACERO. A un precio relativamente bajo, el acero combina la resistencia y la posibilidad
de ser trabajado, mediante muchos mtodos. Sus propiedades pueden ser manejadas
mediante tratamiento con calor, trabajo mecnico, o mediante aleaciones. El ACERO es
bsicamente una aleacin Fe-C o combinacin de Hierro y Carbono (alrededor de
0.05%C hasta menos del 2%C). Algunas veces otros elementos de aleacin tales como
el Cr (Cromo) y el Ni (Nquel) se agregan con propsitos determinados. Ya que el acero es
bsicamente hierro altamente refinado (ms de un 98%), su fabricacin comienza con la
reduccin de hierro (produccin de Arrabio) el cual se convierte en acero. El hierro puro es
uno de los elementos del acero. No se encuentra libre en la naturaleza ya que
qumicamente reacciona con la facilidad con el oxgeno del aire para formar xidos de
hierro. El xido se encuentra en cantidades significativas en el mineral de hierro, el cual es
una concentracin de xidos de hierro con impurezas y tierra.
Existen varios criterios para clasificar a los Aceros:

1)
2)
3)
4)
5)

COMPOSICIN QUMICA
PROCESO DE FABRICACIN
MICROESTRUCTURA
PROPIEDADES
APLICACIONES

Como ejemplo tenemos: Aceros al Carbono, Aceros para Herramientas, Aceros Fundidos,
Aceros Inoxidables, etc. El criterio de clasificacin utilizado es: La Composicin
(Carbono); el Procesamiento (Fundidos); las Propiedades (Inoxidable) y las
Aplicaciones (Herramientas, tuberas, etc.). Existe una relacin directa entre los criterios
considerados (procesamiento y composicin) que determinan la Microestructura de los
materiales; A su vez la Microestructura, la geometra y el ambiente determinan las
propiedades que a su vez determinan el campo de aplicacin de los materiales.

22

CLASIFICACIN DE LOS ACEROS (COMPOSICIN QUMICA)

1.- ACEROS AL CARBONO: La mayor cantidad de aceros consumidos en el mundo
corresponden a esta categora, son de bajo costo y con amplia gama de propiedades que
se obtienen con la variacin del Carbono y el estado como se comercializa (Templado,
Normales, etc.). Se subdividen en:

A) ACERO DE BAJO CARBONO (%C < 0.3): Son aplicados en sitios donde los
requisitos de Ductilidad son elevados, Ej. Chapa para Estampado, Embuticin, Tubos
Alambres, etc. Estos pueden ser suministrados o fabricados en Laminacin en Caliente
Recocido o Normalizado. Pueden ser aplicados cuando se requiere soldadura ya que
l %C bajo favorece su soldabilidad, no se forma Martensita cuando se enfran
rpidamente en los cordones. Estos aceros combinados con Elementos de Aleacin y
Cementados son usados cuando se requiere combinar la resistencia al desgaste
(Dureza Superficial) con Tenacidad en el ncleo tales como los Engranajes,
Herramientas de Impacto, etc. Ejemplo: AISI/SAE 1020.

B) ACERO DE MEDIO CARBONO (0.3 > %C < 0.5): Son aplicables en productos
Forjados pues poseen Ductilidad en Caliente (Para Forja) asociadas a media
resistencia al fro en el estado de forjado (Ferrtico-Perltico). Cuando se combinan con
aleantes son usados en situaciones que requieren Alta Resistencia obtenida mediante
Templado y Revenido, manteniendo alguna Ductilidad. La Templabilidad es obtenida
mediante el uso de algunos elementos aleantes. Ejemplo: AISI/SAE 1040.

C) ACERO DE ALTO TENOR DE CARBONO (%C > 0.5): Son utilizados en los
casos que se requiere un Alto Lmite de Resistencia. Obtenido por la presencia de
Elementos Aleantes que forman Carburos Primarios (VC, Mo2C, WC, TiC, etc.), en el
caso de aceros de herramienta mediante Temple y Revenido del Acero. Los Aceros
Aleados con Carbono forman los Carburos que aumentan la Dureza. Ejemplo:
AISI/SAE 1060.

2.- ACEROS MICROALEADOS: El uso de Elementos Microaleantes introducen

propiedades especificas al acero como el aumento de su Resistencia a la Corrosin
(Aceros Inoxidables); Resistencia al Desgaste (Aceros Hadflelds); Resistencia en
Caliente (Aceros de Herramienta). Aumentan la Templabilidad y la Resistencia al
Revenido. Se dividen en dos categoras:

a) ACEROS DE BAJA ALEACIN: Son los aceros cuya sumatoria de los elementos
aleantes es menor o inferior al 5%. Sus funciones son aumentar la Templabilidad y la
23

Resistencia al Revenido. Los elementos de aleacin tpicos son Cr, Mo, Ni, Mn y Si.
Sus aplicaciones estn en piezas grandes que deben tener Alta Resistencia en el
ncleo, facilitar la transferencia de la Dureza entre el ncleo y la superficie del Acero
Cementado, elevar la Dureza en las superficies nitruradas por la formacin de NiAl
Cromo. Entre los Aceros Microaleados estos son los ms usados. Ejm. AISI/SAE 4340

b) ACEROS DE MEDIANA ALEACIN: (La sumatoria de los elementos aleantes

oscila entre el 5% y 10%). Son aplicados en situaciones que envuelve Elevada
Resistencia Mecnica a Elevada Temperatura (500 C), tales como el Acero Resistente
al Creep o termofluencia. Ej. Aceros tipo H (0.3%C; 5%Cr; 1.5%Mo; 1%Si).
Hay casos donde se requiere resistencia al impacto con alta dureza, tales como los
Aceros de Herramienta, para trabajar a temperaturas Altas o Bajas. Estos aceros
posen alta Templabilidad (Marinera, Estampado, etc.) presentan bajas distorsiones al
temple, son recomendados para mantenimiento donde se precisa dimensiones,
Herramientas, etc.

3.- ACEROS ALEADOS: (Cuando la sumatoria de elementos aleantes es mayores o

supera el 10%). Se pueden aplicar en diversos casos tales como Elevada Resistencia a la
Oxidacin (Inoxidables con Cromo mayor al 12%). Elevada Resistencia Mecnica y al
Desgaste. Son aplicables en Matriceria para Forjado y Estampado. Son usados para
fabricar herramientas de corte (Aceros Rpidos) por mantener la dureza en caliente.
Tienen capacidad de endurecerse por impacto (Acero Hadflelds) con (1%C; 12.7%Mn y
0.5%Si). Estos Aceros son Austenticos y durante el servicio por accin de los impactos se
vuelve Martensticos. Ejemplo: AISI/SAE 316.

2.- CLASIFICACIN DE LOS ACEROS (PROCESO DE FABRICACIN)

Los aceros pueden sufrir los siguientes tipos de procesamiento tales como:
2.1.- Aceros trabajados en Caliente y en Fro
2.2.- Aceros Fundidos
2.3.- Aceros Sinterizados

PROCESO

MICROESTRUCTURA

PROPIEDADES

Aceros
trabajados en
Caliente
Aceros
trabajados
en Fro

Recristalizada (menos dura)

Granos refinados y axiales
Ausencia de tensiones residuales

Resistencia moderada
Ductilidad elevada
Anisotropa pequea
Resistencia elevada
Ductilidad baja
Anisotropa elevada

Aceros
Fundidos
Aceros
Sinterizados.

Microestructura endurecida
Estructura dendrtica con granos
columnares y equiaxiales
Presencia de segregaciones
Baja densidad de dislocaciones
Tensiones residuales y poros
Recristalizada (menos dura)
Heterogeneidad qumica
Mucha presencia de poros

Resistencia baja.
Ductilidad moderada.
Anisotropa moderada.
Resistencia baja
Ductilidad baja
Anisotropa moderada

CLASIFICACIN DE LOS ACEROS (AISI/SAE)

24

CLASIFICACIN DE LOS ACEROS (ASTM)

La norma ASTM (American Society for Testing and Materials) no especifica la
composicin directamente, sino ms bien determina la aplicacin o su mbito de empleo.
Por tanto, no existe una relacin directa y biunvoca con las normas de composicin. El
esquema general que esta norma emplea para la numeracin de los aceros es:

YXX
Donde: Y es la primera letra de la norma, indica el grupo de aplicacin segn la lista:

A
B
C
D
E
F, G, H

Si se trata de especificaciones para aceros

Especificaciones para no ferrosos
Especificaciones para hormign, estructuras civiles
Especificaciones para qumicos, as como para aceites, pinturas, etc.
Si se trata de mtodos de ensayos
Otros...

Ejemplos: A36: Especificacin para aceros estructurales al carbono. A285: Especificacin

para aceros al carbono de baja e intermedia resistencia para uso en planchas de
recipientes a presin. A325: Especificacin para pernos estructurales de acero con
tratamiento trmico y una resistencia a la traccin mnima de 120/105 ksi. A514:
Especificacin para planchas aleadas de acero templadas y revenidas con alta resistencia
a la traccin, adecuadas para soldar.

PROPIEDADES DE LOS ACEROS (ASTM)

25

3.- CLASIFICACIN DE LOS ACEROS (MICROESTRUCTURA)

26

Existen los siguientes grupos:

3.1.- Aceros Endurecidos: Tienen una estructura predominantemente Ferrtica con

un poco de Perlita, son resultados de un proceso de deformacin en fro. Son aceros de
bajo tenor de Carbono (%C < 0.4) y con bajos niveles de Elementos Aleantes.

3.2.- Aceros Ferrticos/Perlticos: Estos Aceros poseen un tenor de Carbono por

debajo de 0.8%C y son resultantes de un proceso de enfriamiento lento, tales como los
materiales trabajados en Caliente, Recocidos Normalizados. Estos aceros presentan una
estructura ferrtica a cualquier temperatura (o se convierte en estructura austentica en el
calentamiento). El grano no se regenera. Son difciles de soldar y se usan en embuticin
profunda por su gran ductilidad. Son magnticos y su Composicin puede variar:
A.- 15-18% de cromo y una mxima de 0,12% de carbono. Resistencia a la corrosin
superior a la de los martensticos.
B.- 20-80% de cromo y una mxima de 0,35% de carbono.
C.- Aceros al cromo-aluminio hasta un 4% ms resistente a la oxidacin.

3.3.- Aceros Martensticos: Son Aceros formados o constituidos de Martensita

Revenida, son aplicables en situaciones en que se exige resistencia elevada a lo largo de
toda la seccin del material. Ejemplo: Ejes, Punzones, etc. Los Martensticos con Carburo
Primario son aplicados en situaciones que exigen resistencia al desgaste tales como las
Herramientas de Corte y Trabajos en Caliente. La Martensita propicia la Elevada
Resistencia y los Carburos Primarios propician Dureza elevada o una gran dureza cuando
se los enfra rpidamente una vez austenizados.
A.- 12 - 14 % de cromo, 0,20 0,50% de carbono. Principalmente en cuchillera.
B.- 16-18% de cromo, 0,60-1; 20% de carbono.
Por temple adquieren grandes durezas. Resistentes a la corrosin y al desgaste. Tipo
normalizado AISI-311, acero inoxidable extra dulce. Menos del 0,1% de carbono, 13% de
cromo y 0,30 % de nquel. Resiste a la corrosin atmosfrica, la del agua corriente y la de
los cidos y lcalis dbiles. Fcilmente soldable. Usos: Utensilios domsticos, grifera,
ornamentacin, cubertera, etc.

3.4.- Aceros Bainticos: En determinadas condiciones de resistencia y dureza, la

estructura Bainitica propicia mayor tenacidad que una Martenstica. Estos aceros son
preferibles en situaciones que se necesitan resistencias asociadas con la Tenacidad.

3.5.- Aceros Austenticos: Como la Austenita no es un constituyente estable a

temperatura ambiente, su estabilizacin depende de la presencia de elementos aleantes
tales como el Cromo y el Manganeso. La Austenita por ser no Magntica, encuentra
aplicaciones en situaciones en que se desea minimizar efectos de campos magnticos
inducidos. Por otra parte cuando la Austenita se estabiliza por el Manganeso, sta se
transforma en Martensita mediante impacto, poseyendo elevada resistencia al impacto y a
la abrasin. Se utiliza para revestimiento. Los Inoxidables Austenticos, tienen elevada
resistencia a la Oxidacin por el Cr y el Ni. Presentan una estructura austenticos a
cualquier temperatura. Baja conductividad calorfica. Es el tipo de aceros ms utilizados.
Tipo normalizado AISI 304 Acero inoxidable austentico al cromo nquel conocido
como18/8. Contiene 0,08% de carbono, 18% de cromo y 9% de nquel. Muy dctil y
resistente a la corrosin atmosfrica, al agua de mar, al ataque de productos alimenticios,
ciertos cidos minerales y de la mayora de los cidos orgnicos. Usos: Construccin de
equipos para la industria qumica y de la alimentacin. Utensilios de cocina y aparatos
27

domsticos que no requieren soldaduras en las zonas sometidas a fuerte corrosin.

Admite pulidos con acabados a espejo, por lo que tambin se usa para ornamentacin.

3.6.- Aceros Dplex o Bifsicos: Se le denomina Dplex a la existencia de dos

estructuras o fases tales como la Austenita y la Ferrita. Hay ciertos Aceros Inoxidables
cuya Resistencia Mecnica y de Oxidacin es superior a los Austenticos, debido a las dos
estructuras presentes. La otra categora lo representan los Martensticos-Ferrticos,
resultado del Temple a partir de temperatura entre A1 y A3. Los Aceros de Bajo Carbono
con estructura mixta presentan combinacin de Resistencia y Ductilidad mas elevada que
los equivalentes Ferrticos-Perlticos.

4.- CLASIFICACIN DE LOS ACEROS POR SUS PROPIEDADES

De todos los criterios que se acostumbra para clasificar los aceros, ste es el menos
sistemtico. En la literatura se destacan cinco grupos que son:
4.1.4.2.4.3.4.4.4.5.-

Aceros de Alta Resistencia y Baja Aleacin

Aceros de Alta Resistencia
Aceros Inoxidables
Aceros Indeformables. (Baja distorsin, resultado del Temple y Revenido)
Aceros para fines Elctricos y Magnticos

5.- CLASIFICACIN DE LOS ACEROS (APLICACIONES)

Es mas frecuente en la literatura tcnica, posiblemente debido a asociaciones inmediatas
entre el tipo de acero y las aplicaciones pretendidas para el mismo. Los aceros de acuerdo
a sus aplicaciones los podemos agrupar en cinco bloques:
5.1.5.2.5.3.5.4.5.5.-

Aceros Estructurales
Aceros para Tubos, Rieles y Alambres
Aceros para Cementacin y para Nitruracin
Aceros de Herramienta (Trabajos en Fro, Caliente, Impacto)
Aceros para fines Elctricos y Magnticos

5.1.- ACEROS ESTRUCTURALES: Cerca del 80% del Acero consumido en el mundo
pertenecen a esta categora de los Aceros Estructurales. Por uso de Convertidores y
Laminadores (etapa de fabricacin y transformacin) en caliente y en fro, tienen bajos
elementos aleantes y de bajo costo. Entre sus aplicaciones tenemos que se usan en
estructuras metlicas como Puentes, Edificios Recipientes, Vagones, Aviones,
Automviles, Barcos, submarinos, etc. Es decir en estructuras fijas y mviles, debido a las
siguientes propiedades:
a) Resistencia Mecnica: La mayora de las aplicaciones estructurales (Puentes,
Edificios Recipientes) no exigen propiedades de resistencias elevadas, pero que resista su
propio peso. Por eso la mayor parte no tienen requisitos de Resistencia Mecnica. En
general, su Limite de Resistencia varia entre 300 y 500 MPa. Cuando se trata de
estructuras mviles (Aviones, Navos, Carros, etc.) es importante una resistencia mayor
del acero, a fin d usar menores secciones del material para reducir economa y peso. En
casos especiales (Submarinos, Recipientes a presin, Reactores Nucleares, etc.) se
emplean los aceros de Baja Aleacin y Alta Resistencia.
28

b) Ductilidad Elevada: Como los aceros estructurales deben sufrir deformaciones

(Estampado, etc.) es necesario una elevada ductilidad y para ello el porcentaje de carbono
es bajo (%C < 0.2).
c) Resistencia a la Corrosin: Para alargar la vida de los aceros estructurales, deben
presentar buena resistencia a la corrosin atmosfrica, obtenida por la pequea aleacin
sin perjudicar la soldabilidad. Estos aceros son clasificados como Aceros de Baja Aleacin
y Alta Resistencia y no como Aceros Aleados.
d) Elevada Soldabilidad: Durante el empleo de stos aceros es comn usar soldadura,
para ello es bueno (%C < 0.2) y sin elementos aleantes importantes.

GEOMETRIA DE LOS TIPOS DE ACEROS ESTRUCTURALES

Los aceros estructurales son clasificados de acuerdo a su geometra, Cada geometra
posee particularidades en la Composicin y Procesamiento.
A.- Chapas, Tiras y Placas (El ancho es mayor que el espesor)
B.- Perfiles, Barras y Cabillas (Ancho y Espesor iguales)
C.- Tubos, Rieles y Alambres
A.- ACEROS PARA CHAPAS, TIRAS Y PLACAS. Hay tres tipos que son:
A.1.- ACEROS AL CARBONO (%C < 0.25): Aplicables a Estructuras fijas, tienen como
requisito principal la Ductilidad y Soldabilidad. Se divide a su vez en tres categoras.
a) Estampados Profundos. (%C < 0.08)
b) Calidad Comercial. (%C < 0.15)
c) Calidad Estructural. (%C < 0.25)
Los de Calidad Comercial son los ms comunes, aceptan doblez de 180. Los dos
primeros no poseen especificaciones en cuanto a Resistencia. Mecnica, pero el de
Calidad Estructural s y debe estar entre 350 y 500 MPa.
A.2.- ACEROS DE BAJA ALEACION Y ALTA RESISTENCIA: A pesar de tener aleantes
son considerados Microaleados. Son Aceros con (%C < 0.20) y baja cantidad de
aleantes (menor al 2%). Ejemplo: Acero con 0.5%Mo, 0.5%Ni, 0.5%Cu, 0.050%Nb o
V. Cuyas finalidades son: (Elevar la resistencia a la corrosin atmosfrica y mayor
relacin Resistencia/Peso). Estos Aceros son usados en estructuras mviles (Carros,
Vagones, etc.) a fin de aumentar la ductilidad y disminuir la relacin resistencia/peso.
A.3.- ACEROS DE BAJA Y MEDIA ALEACIN: El empleo de Aceros Microaleados (Baja
Aleacin) tales como 4140, 4320, 4340 (menor costo y por su soldabilidad) son
empleados en los casos de exigir mxima relacin Resistencia/Peso, adems de
Tenacidad, ejemplo: (Submarinos Nucleares Aviones, Reactores Atmicos). Son los
aceros de menor consumo entre el grupo de los Aceros Estructurales.

Nota: Los aceros de Bajo Carbono, elaborados en forma de chapas, presentan defectos
como: Variaciones de Espesores (irregularidades en el conformado); Marcas de Concha
de Naranja (originadas por el tamao de granos grandes) y Bandas de Deslizamiento
(producto de la ubicacin intersticial de los tomos de C y N). Se elimina mediante
deformacin plstica (2 - 3%) antes de someter a un Estampado.
29

B.- ACEROS PARA PERFILES, BARRAS Y CABILLAS

PERFIILES y BARRAS: Son fabricados en diversas formas L, H, T, generalmente
laminados en fro y en caliente. La composicin empleada es similar a los aceros para
chapas dependiendo de la aplicacin los hay de bajo carbono y de baja aleacin.
CABILLAS: Es un caso particular de los perfiles, se usa en la construccin civil, los hay:
Aceros para Concreto Armado (0.4 > %C < 0.6) de Resistencia Media. Aceros para
Concreto Pretensado: (0.6 > %C < 0.9). Los primeros tienen resistencia de 50 Kgf/mm y
los segundos 150 Kgf/mm.
5.2.- ACEROS PARA TUBOS, RIELES Y ALAMBRES
TUBOS: Los aceros para tubos pueden tener aplicaciones Estructurales (Usados como
elementos constructivos con caractersticas similares a las Chapas,
Soldabilidad, ductilidad, y elevada resistencia al peso); Constructivos en
aplicaciones estticas como (Aceros Inoxidable en pabellones, muebles) y
constructivas (tuberas). En cuanto a la fabricacin, los aceros para tubos,
pueden ser: Sin Costura: (hechos a partir de barra maciza) se aplican en
situaciones donde no se admite heterogeneidad microestructural. Ej.: tubos de
Alta presin hechos a partir de tiras dobladas, se aplican en situaciones poco
rigurosas (Ductos de Agua y Vapor). En caso de requerir Resistencia a la
Corrosin se usan Aceros Galvanizados y si se requiere Resistencia a la
Fluencia usar Aceros Aleados con 9% Cr. y 1%Mo. Los tubos son
comercializados: Recocidos, Normalizados o Trefilados. En cuanto a la
Composicin los Aceros para Tubos se agrupan en: Bajo Carbono: Sin
Elementos de Aleacin contienen (0.1 < %C < 0.25) y el Limite de Resistencia
350/500 MPa. Aplicados en situaciones de sin responsabilidad y Medio
Carbono: Con pocos Elementos Aleantes: contienen (0.3 < %C < 5) donde el
Limite de Resistencia esta entre 500 y 600 MPa y se aplica cuando hay alta
responsabilidad.
RIELES: Es un caso particular de los Perfiles Estructurales, fabricados por laminacin en
caliente y deben atender los siguientes requisitos: Resistencia (FLEXION Y
DESGASTE) tambin (los extremos) soportan impacto por parte de las ruedas.
Dado la imposibilidad de templar o cementar (tamao) la resistencia es obtenida
por el empleo de tenores de Carbono elevados y baja cantidad de Elementos
Aleantes. Ejemplo: (0.6% < C < 0.8); 1%Mo; 0.5%Si; 1%Cr; 0.1% y 0.05%Nb.
En los lugares de mucho trafico (Desgaste) se puede usar el Acero Hadfield
(1.2%C y 13% Mn).
ALAMBRES E HILOS: Son Productos o Subproductos (semiacabados) que pueden servir
para Electrodos Telas Metlicas, etc. Se fabrican por Trefilado y su
composicin varia entre 0. 08 a 1 % C. con o sin Elementos
Aleantes.

1.10.- EFECTO DE LOS ELEMENTOS ALEANTES EN EL ACERO

30

Existen muchos elementos qumicos que dan las caractersticas de ingeniera a las
aleaciones ferrosas, sin embargo hay algunos que se destacan por sus efectos
muy definidos, a continuacin se presentan algunos de estos elementos.
Carbono. Arriba del 4% baja la calidad del hierro, sin embargo es el elemento que da la
dureza al hierro y por medio de sus diferentes formas en las que se presenta, se
pueden definir varias propiedades de las aleaciones y su grado de
maquinabilidad. Con base a la cantidad de carbono en el hierro las aleaciones
se pueden definir o clasificar como se observ en los temas anteriores.
Silicio. Este elemento hasta un 3.25% es un ablandador del hierro y es el elemento
predominante en la determinacin de las cantidades de carbono en las aleaciones
de hierro. El silicio arriba de 3.25% acta como endurecedor. Las fundiciones con
bajo contenido de silicio responden mejor a los tratamientos trmicos.
Manganeso. Es un elemento que cuando se agrega a la fundicin arriba del 0.5% sirve
para eliminar al azufre del hierro. Como la mezcla producto del azufre y el
manganeso tiene baja densidad flota y se elimina en forma de escoria.
Tambin aumenta la fluidez, resistencia y dureza del hierro.
Azufre. El azufre constituye la fuente de las inclusiones sulfurosas en el acero. Esta
presente en las materias primas usadas en la fabricacin del acero, por lo tanto,
su presencia en el flujo de produccin siderrgica es inevitable. Es perjudicial ya
que se produce variaciones en las propiedades mecnicas (formacin de
inclusiones o sulfuros de hierro FeS y MnS) tales como la tenacidad, resistencia a
la fatiga y alargamiento. Se deposita en los lmites de los granos en unin del
xido de hierro. En los aceros ordinarios el contenido superior de azufre es de S =
0,06% en peso, y el nivel inferior es S = 0,03% en peso.. El CaO es el elemento
ms utilizado pera realizar la desulfuracin.
Fsforo. Es una impureza (al igual que el azufre) perjudicial que debe ser reducirlo al
mnimo. En la mayora de los aceros el contenido de fsforo [%P] es siempre
menor al 0,1% peso. (Hornos elctricos se obtiene un contenido menor de
0,03% peso).

Funciones de algunos elementos qumicos en la fundicin del hierro

Estabiliza
la
Austenita

Endurecen
la
Austenita

Formador
de
Carburos

Ni, Mn, N,
C, Cu

C, Mo, Cr,
Mn, Ni, W,
V

V, Ti, Ta,
Mn, W,
Cb o Nb,
Mo, Cr.

Afinador
del
Grano

Estabiliza
la
Ferrita

Resistencia
a la
Ferrita

Al, V, Ti,
Zr, N

Cr, Mo, P,
W, V, Si, Al,
Ti, Zr

Mn, Si, P,
Co, Ni, Al,
Cr, Mo, W,
N, Cu, V, O

Aumento
de la
Dureza
Mn, Mo,
Cr, Si, Ni

DESARROLLO DE LOS ACEROS

31

HYSLA PARA TUBERIAS A PRESIN

Alta

Tenacidad

Baja

1.11.- LA SOLDADURA Y SU TENDENCIAS (SIGLO XXI)

32

No es posible efectuar la proyeccin de una actividad, tal como la tecnologa de la

soldadura, sin tener en cuenta algunas tendencias globales tales como: Aumento de la
poblacin mundial, crecimiento de los centros urbanos, expansin del comercio
global, cambios geopolticos y modificaciones en el medio ambiente. Tengamos en
cuenta que la poblacin mundial es hoy aproximadamente 6.000 millones de seres
humanos, y se estima que para el ao 2075 alcanzara los 10.000 millones de habitantes.
Donde el 85% de la poblacin mundial se concentrar en el denominado tercer mundo
(Asia, frica y Latinoamrica). Los centros urbanos albergaran el 60% de la poblacin
total. La industrializacin provee a las sociedades los medios para mejorar su calidad de
vida y bienestar. Su desarrollo requiere de una poblacin estable, educada y saludable. En
la industrializacin las polticas deben garantizar la disponibilidad de servicios
indispensables tales como: Energa, Transporte y Comunicaciones, entre otras.
La Energa: No constituye solamente un insumo esencial sino que las cifras de
generacin y consumo se han convertido en un indicador de la capacidad industrial y el
grado de desarrollo alcanzado por un pas. Los mercados mundiales de energa se han
hecho cada vez ms competitivos, se estima que para el ao 2020 la produccin de
energa de origen nuclear superara a la producida mediante petrleo. En la actualidad,
pases como Suecia satisface ms del 50% de su demanda energtica mediante
generacin nuclear, mientras que Francia lo hace en un 70%. En Amrica Latina est
Argentina con un 20%. Se estima que la generacin de energa utilizando Gas Natural,
Carbn y Petrleo como combustible, continuar incrementndose y luego declinar.
Para entonces es probable que otros mtodos tales como Geotermia, Biomasa y la
Energa Solar tengan participacin. Todos esto nos permite prever y estimar la necesidad
de fabricar componentes capaces de prestar servicio en condiciones de temperatura y
presiones cada vez ms elevadas, lo que implica el uso de nuevos aceros (tales como los
9Cr 1Mo) y materiales de mayores espesores. El grado de desarrollo industrial en
Amrica Latina, medidos en trminos de produccin de acero y consumo de metal de
soldadura son los siguientes: Brasil, Mxico, Argentina, Venezuela, Chile, Colombia y
Per. Mientras que a nivel mundial entre los ms grandes se encuentra la Comunidad
Europea (CE), Japn y Estados Unidos, se indica en la siguiente figura.

33

PROCESOS DE SOLDADURA PARA EL NUEVO MILENIO

La soldadura con arco elctrico fue inventada hace unos cien aos y durante los ltimos
cincuenta aos, ha sido el principal mtodo empleado para la fabricacin de estructuras
tanto de acero como de otros metales. Hay varios procesos de soldadura por arco
elctrico (SMAW o MMA, GMAW o MIG/MAG, GTAW, SAW, etc.), lo que significa que hay
muchas formas posibles de optimizar la operacin de soldadura. Con muchos mtodos es
posible la mecanizacin del proceso, disminuyendo el costo de la soldadura.

Con el gran nmero de consumibles a disposicin, la flexibilidad requerida para lograr las
propiedades en la unin son casi ilimitados. Ajustar la composicin qumica del metal de
soldadura, controlar la transferencia metlica, estabilizar el arco y controlar la fluidez del
metal fundido, permiten obtener soldaduras ms sanas e incrementar la productividad
y rentabilidad. Debido a que la soldadura es un proceso importante, muchas de las
mejoras pueden clasificarse en tres grupos.
Desarrollos en el Diseo
Desarrollos en las Tcnicas de Soldadura
Desarrollos en los Materiales y Consumibles
DESARROLLOS EN EL DISEO: Con la introduccin de los ordenadores de alta
velocidad, los clculos de los detalles crticos (elementos finitos), se han vuelto una
herramienta estndar ayudando a optimizar las construcciones soldadas. Hay una
tendencia hacia la utilizacin de materiales tales como aceros de alta resistencia o
aluminio para producir estructuras ms livianas con una alta capacidad de soportar carga
(fatiga). Con el desarrollo de la soldadura mecanizada, es ms ventajoso usar la
soldadura a filete en vez de soldadura a tope.
34

DESARROLLO EN LAS TCNICAS DE SOLDADURA: Los procesos ms comunes se

indican en la (Figura 5 a 9) y son: Soldadura elctrica al arco con electrodos revestidos
(SMAW) como se indica (figura 10). Arco sumergido (SAW), soldadura al arco con
proteccin gaseosa y electrodo no consumible de tungsteno (GTAW), y soldadura al arco
con proteccin gaseosa y electrodo consumible (GMAW), fueron desarrollados hace ms
de cincuenta aos. Pero desde entonces han sido repotenciados con la ayuda de
sofisticados componentes electrnicos en las fuentes de poder (Sinrgicos) y en
elementos de manipulacin, en consecuencia, muchos de los mtodos estn hoy da
totalmente automatizados.

En la soldadura al Arco con Proteccin Gaseosa (GMAW), el empleo de alambres

slidos gemelos, bandas y con ncleo ha aumentado la productividad (figura 11).
En la soldadura de Arco Sumergido (SAW), la productividad puede ser
incrementada mediante el uso de sistemas de mltiples alambres o mediante la
alimentacin de polvo metlico en el depsito (figura 12).

Figura 10.- Proceso de Soldadura SMAW

Figura 11.- Proceso de Soldadura GMAW

35

En muchas circunstancias, la soldadura al arco sigue siendo el principal proceso. En

ciertas aplicaciones, otros procesos han adquirido una popularidad que va en aumento. En
la industria automotriz otros procesos de unin, como adhesivos y soldadura lser han
sustituido a la soldadura por arco. Recientemente, la soldadura lser (figura 13) y la
soldadura por friccin, han surgido y se han desarrollado, a tal grado que pueden
considerarse reales competidores de la soldadura al arco. El uso de electrodos recubiertos
ha sido reemplazado por mtodos de mayor productividad. La soldadura GMAW o
MIG/MAG, que utiliza alambres slidos, alcanzo el mayor mercado. Actualmente, es usado
con alambre tubular FCAW, con y sin proteccin gaseosa.

Figura 12.- Proceso de soldadura SAW

Figura 13.- Proceso de soldadura Lser

Paralelamente con el incremento de la productividad, se han generado consumibles

compatibles con el desarrollo del acero, para satisfacer situaciones donde se requieren
mayor resistencia y tenacidad, as como una mejorada resistencia a la corrosin.
DESARROLLOS EN LOS MATERIALES Y CONSUMIBLES: El gran avance, en trminos
de propiedades de soldadura, de los aceros estructurales vino con la introduccin de los
aceros procesados termomecnicamente (TM) al principio de los aos ochenta. Entre los
aceros de alta resistencia, incluimos tanto los templados y revenidos (TR) como los de
tratamiento termo-mecnico controlado (HSLA). Es posible que la utilizacin de estos
materiales sea significativamente mayor en el futuro ya que presentan las siguientes
ventajas:
Pueden fabricarse estructuras con lmina ms delgada (reduccin del peso), con un
mejorado desempeo de dichas estructuras a mayores cargas.
Los nuevos aceros microaleados son de alta calidad, presentan buenas propiedades de
soldabilidad y una gran resistencia a la carga, a pesar de que el contenido de carbono se
redujo, su calidad fue mejorada significativamente mediante la reduccin del contenido de
impurezas tales como (azufre y fsforo). Al aumentar los niveles de carga y de los
espesores, se necesitan mayores contenidos de elementos aleantes, as como de un
precalentamiento. La resistencia se mejora con un tamao de grano menor y una mayor
densidad de dislocaciones. A veces, se utiliza un enfriamiento acelerado para aadirle an
ms resistencia a medida que el acero se vuelve Baintico ms que Ferrtico. En tal
36

sentido, contamos hoy con consumibles de soldaduras perfectamente desarrollados y

establecidos que permiten obtener resistencias a la fluencia en el metal depositado
superiores a los 460 MPa. Estos consumibles tienen composiciones tpicas de
aproximadamente (0.05-0.1) %C y (1-1.5) %Mn y 0.5% Mo. Pequeas adiciones de Ni
permite mejoras significativas en la tenacidad. Los aceros de resistencia 500 MPa son
empleados en trabajos estructurales estndar, equipos para excavadoras, gras soportes
para techos en minas, construcciones mar afuera, etc. Los de mayor resistencia 700 MPa,
se utilizan para remolques de carga pesada, puentes, gras de gran capacidad y
elementos de volteo o descarga, etc. Los aceros de aun mayor resistencia (900 MPa)
tienen como aplicaciones tpicas en puentes mviles y transportadores, etc. Tambin estos
aceros son usados para aplicaciones que requieren resistencia a bajas temperaturas.
Soldabilidad: Los aceros de (350 a 450) MPa, usualmente presentan pocos problemas
de soldadura, tales como:

Baja resistencia en el metal de la soldadura, asociado comnmente con un alto

contenido de nitrgeno gracias al uso de un arco demasiado largo.

De usarse consumibles bajos en hidrgeno, el agrietamiento por hidrgeno constituye

rara vez un problema; pero si aparece, debe estar asociado a la soldadura de lminas
muy pesadas.

El agrietamiento por solidificacin podra ocurrir bajo circunstancias muy especiales,

pero por lo general no debera representar un problema.

La tenacidad en soldaduras de alta disolucin, a veces podra ser baja, por la

existencia de incompatibilidad entre el metal base y el consumible.
La soldadura de los aceros con resistencia a la fluencia en el rango 700-900 MPa
constituye un campo menos conocido. No obstante disponemos hoy de excelentes
consumibles para la soldadura de tales materiales. En general estos consumibles
pertenecen al sistema C-Mn-Cr-Ni-Mo. La soldadura requiere mayores precauciones slo
con los aceros de 600 MPa o superiores, en cuyo caso surgen dos problemas:
Primero: Hallar un consumible adecuado que tenga una resistencia superior al acero y
que a la vez tenga una buena tenacidad frente a los impactos.
Segundo: Problema de agrietamiento por hidrgeno. Hay que reducir el contenido de
hidrgeno en los consumibles, atmsfera circundante, humedad del material
base y contaminaciones con aceite en la placa y las superficies de unin.
Tabla 1.- Contenido de hidrgeno de diferentes consumibles.

TIPO DE CONSUMIBLE
Electrodos recubiertos
bsicos.
Alambres tubulares con
ncleo metlico.

CONTENIDO DE HIDRGENO
(ml/100g de metal de soldadura)

COMENTARIOS
3ml para tipos especiales

<5

Alambres tubulares, rutilo.

< 10

Flujos de arco sumergido.

<5

Usualmente < 5

37

ALAMBRE TUBULAR: El uso de este consumible fue inferior al 5% por mucho tiempo,
pero durante los ltimos aos, se ha incrementado hasta alcanzar casi un 10% y se
espera que esta demanda contine incrementando rpidamente. La principal razn para el
crecimiento de estos consumibles (alambres rellenos) es el potencial que ofrece para
lograr un incremento en la productividad (Velocidad de soldadura), una mejora de la
calidad del metal depositado (Transferencia Metlica, Penetracin, Forma del Cordn),
y una mayor comodidad para el soldador (Salpicaduras, Gases, etc.). Dentro de los
alambres tubulares podemos diferenciar los siguientes tipos.
I)
II)
III)
IV)

Aquellos destinados para la soldadura en posicin plana u horizontal con

asistencia de CO2 con escasa ductilidad y tenacidad.
Los nuevos tipos para soldadura en posicin con asistencia de CO 2, o mezcla
de gases con buenas propiedades de ductilidad y tenacidad.
Los alambres tubulares bsicos.
Los que contienen en el relleno polvo metlico.

En la ltima dcada se han disminuido los dimetros de los electrodos tubulares,

popularizndose el uso de electrodos de 1.4 mm, 1.2 mm o menos de dimetro. Esto trajo
consigo un aumento en los niveles de tenacidad en el metal depositado, como
consecuencia fundamental la disminucin en el aporte trmico y posibilitar las soldaduras
en posicin y en lminas delgadas. El uso de los alambres rellenos con polvo metlico ha
crecido significativamente en los ltimos tiempos. Este tipo de alambre no contiene
prcticamente sustancia escorificantes (soldaduras multipasadas) y ha sido desarrollado
para ser utilizado con mezclas del tipo 80%Ar + 20%CO 2. Son de alta penetracin
reduciendo de este modo el riesgo de falta de fusin y presentan altos valores de
tenacidad. Estos consumibles son particularmente tiles para la soldadura narrow gap y
en sistemas de control automtico. Al mecanizar la operacin (Robots que operan en
forma continua) se traducir en una mxima productividad ya que los cambios de bobina,
las reparaciones y los rechazos se reducen significativamente. El uso de alambres para
soldadura de unin por arco abierto, es decir sin proteccin gaseosa, tambin se ha
incrementado en los ltimos aos y es previsible un desarrollo importante de stos
consumibles en el futuro. La ausencia de gas de proteccin hace que resulten
particularmente atractivos para la soldadura de campo. Sin embargo, tambin su uso se
va extendiendo en talleres de estructuras y caldereras.
En la actualidad, su utilizacin esta limitada por su precio relativamente elevado frente a
productos mas convencionales. Sin embargo, en la medida que dicho precio disminuya es
posible que los alambres tubulares autoprotegidos se conviertan en una alternativa
importante frente a los alambres tubulares para soldadura con proteccin gaseosa. En el
futuro se espera que la soldadura de ensamblaje y de equipo pesado, siga utilizando
electrodos recubiertos. El uso de alambres tubulares se incrementar especialmente en
Europa. Los alambres tubulares reemplazarn en cierto grado a los electrodos recubiertos
as como a los alambres slidos. Los principales avances se vern en alambres tubulares
y slidos, en particular en conexin con la soldadura mecanizada. Para los fabricantes
tcnicamente ms avanzados, se harn frecuentes, los mtodos sofisticados como la
soldadura lser. Para aquellos que no puedan invertir la gran cantidad de dinero (para
adquirir un lser), mtodos avanzados como la MIG de arcos gemelo y tandem, basados
en fuentes de poder relativamente convencionales (figura 14), podran con programas
avanzados, incrementar la productividad. Sin embargo la mayora de los fabricantes son
38

pequeas y medianas empresas, en consecuencia los mtodos convencionales de

soldadura seguirn siendo empleados. Luego, la productividad se obtendr de
consumibles ms eficientes.

Figura 14.- Soldadura MIG con arcos gemelos

Figura 15.- Soldadura MIG con arcos tandem

DESARROLLOS EN ACEROS RESISTENTES A ALTAS TEMPERATURAS

Los Aceros al Cromo-Molibdeno son utilizados para aplicaciones a alta temperatura
(superiores a 400 C) dentro de la industria petroqumica o la industria de generacin de
energa. Los aceros al Cr-Mo ms comunes son: 1,25Cr-0,5Mo 2,25Cr-1Mo, siendo la
mxima temperatura operativa de 565 C y capacidad de carga de 235 a 355 MPa. El
acero 2,25Cr-1Mo puede ser modificado, incrementando el contenido de cromo, y
aadiendo vanadio, de manera que la composicin tpica sea 3Cr-1Mo. El vanadio
incrementa la resistencia del acero a alta temperatura, pero incrementa el riesgo de
agrietamiento en la HAZ. Para aplicaciones ms exigentes, se utilizan aceros con un mayor
contenido de aleantes 12Cr-1Mo. Sin embargo, en aos recientes se ha tenido mayor
inters en el aceros 9%Cr-1%Mo, con buenas caractersticas a altas temperaturas,
similares al anterior, pero con propiedades de soldadura muy superiores. Las
modificaciones que han generado el acero 9Cr-1Mo, radica principalmente en la adicin
de vanadio, niobio y nitrgeno. Este acero (modificado) ha encontrado una cantidad de
aplicaciones, principalmente en forma de tuberas. Hay sugerencias para nuevas
composiciones de aceros, como el 9Cr-2Mo, o para el reemplazo del molibdeno por
tungsteno, con miras a mejorar las propiedades frente a la fluencia lenta. Estos desarrollos
requerirn de mayores avances en los metales de soldadura. Se espera que si contina
incrementndose el uso de los aceros del tipo 9Cr, en la industria petroqumica sta ser
una de las reas ms intensas e interesantes en el desarrollo de materiales en los
prximos aos. Para muchos de los aceros al Cr-Mo, la soldabilidad est limitada y se
deteriora a medida que aumenta el contenido de aleantes. Se requiere un cierto grado de
precalentamiento y de los tratamientos trmicos postsoldadura. Para todos los aceros
al Cr-Mo, existen consumibles con propiedades compatibles y usualmente con qumica
muy similar para todos los procesos comunes. Sin embargo, el acero 12Cr-1Mo es una
excepcin, esta aleacin no es soldable mediante mtodos de alta productividad. Los
consumibles para soldar los aceros modificados de 9Cr-1Mo se encuentran en etapa de
desarrollo. La unin soldada es tratada trmicamente (Recocido) despus de la soldadura
para mejorar la tenacidad y reducir las tensiones residuales que generan los carburos.
39

DESARROLLOS EN LOS ACEROS INOXIDABLES

Estos materiales han sido hasta ahora, y lo seguirn siendo en el futro, un insumo bsico
para la industria qumica, petroqumica y alimenticia, etc. Tambin en el sector de energa
los aceros inoxidables juegan un rol protagnico como materiales estructurales en
componentes crticos. Existen en particular dos grupos de aceros inoxidables para los que
se espera un incremento importante. Estos son los aceros Austenticos-Ferrticos (aceros
inoxidables dplex y superduplex), que tienen buena resistencia mecnica y presentan
una excelente resistencia a la corrosin por picado y a la corrosin bajo tensiones, y los
denominados superaustenticos, que con contenidos elevados de Cr y Ni, son aptos para
servicio a elevadas temperaturas, en medios fuertemente agresivos, tanto oxidantes como
reductores y en aplicaciones criognicas.
Los aceros inoxidables Dplex y Superduplex son aleaciones de base hierro, con alto
contenido de cromo (19-27%Cr), bajo carbono (0,03%C), aleadas con nquel (4-7%Ni), (05 %Mo), y con un contenido de nitrgeno que vara entre (0.1 y 0.3%N).
Los aceros inoxidables superaustenticos tienen composiciones que varan entre
(18%Cr-16%Ni) con (3-4%) Mo, hasta 25%Cr-25%Ni con adiciones de Cr, Nb y N. Ambos
son hoy objeto de intensos programas de investigacin y desarrollo. En los ltimos diez
aos se han desarrollado diversos electrodos para la soldadura de estos materiales y es
previsible que surjan otros productos en los prximos aos, particularmente para los
inoxidables endurecidos con nitrgeno y para aquellos destinados a servicio en
condiciones criognicas extremas en las que es necesario mantener valores de tenacidad
a esas temperaturas. Un campo en el que se producirn sin duda avances es en el de la
prediccin de ferrita y de otras fases en el metal depositado, basada en la composicin
qumica y en el ciclo trmico de la soldadura.
Olson y Siewert, en una proyeccin sobre el futuro desarrollo de los consumibles para
soldadura, prevn un avance importante en el conocimiento de la fsica del arco y de la
qumica de los fundentes y anticipan la aparicin de nuevos consumibles de bajo
hidrgeno para la soldadura en posicin y en vertical descendente en la forma de
electrodos revestidos y como alambres tubulares.
La Soldadura de los Aceros Inoxidables: Est establecida y existen en el mercado un
rango extenso de consumibles disponible y apropiados para todos los procesos comunes
de soldadura, los problemas ms importantes que podemos encontrar son: El
agrietamiento en caliente y la precipitacin de fases intermetlicas. A fin de evitar esto,
debe utilizarse un bajo suministro de calor y una baja temperatura de interpase,
restringiendo la dilucin.
Los Consumibles de los Aceros Inoxidables: Son a base de nquel y el tipo ms comn
es Ni-21Cr-9Mo-3Nb, y recientemente Ni-23Cr-16Mo. El mtodo ms popular para soldar
aceros inoxidables es manualmente mediante soldadura manual con arco elctrico,
seguido de MIG utilizando alambres slidos. Sin embargo, al utilizar alambres slidos
existe un mayor riesgo de defectos de soldadura (como falta de fusin). Los alambres con
ncleo, recientemente desarrollados para muchos de los grados comunes de acero
inoxidable, mejoran significativamente esta situacin y aumentan la productividad en un
30%, as como reducen las salpicaduras significativamente.
40

DESARROLLO EN ALUMINIO
Las ventajas del aluminio como metal de ingeniera son las siguientes: Es un material
liviano comparativamente fuerte y con buenas propiedades frente a la corrosin, adems,
es ecolgico en el aspecto de que es reciclable; pero tambin tiene desventajas tales
como la baja rigidez y el alto coeficiente de expansin trmica que produce problemas
durante la soldadura y conformado. Estas desventajas en combinacin con otros factores
como la prdida de resistencia en la HAZ durante la soldadura, hacen que el diseo y la
fabricacin en aluminio sean diferentes que para el acero. El aluminio est encontrando un
uso ms extenso en muchas de las reas de estructuras. Los nuevos transbordadores de
alta velocidad son buenos ejemplos de la manera como los aluminios estn siendo
empleados para obtener una reduccin de peso a fin de lograr una mayor velocidad o una
mayor capacidad de carga. Hoy en da encontramos que los principales problemas
tcnicos al soldar aluminio son:

Grietas de solidificacin en el metal de soldadura.

Grietas de licuefaccin en la HAZ.
Formacin de poros.
Reduccin de la resistencia en la HAZ.

Se piensa que tanto las grietas de solidificacin como las de licuefaccin se deben
principalmente a la ocurrencia de fases intermetlicas con una baja temperatura de fusin
en los lmites de grano. Las aleaciones endurecibles que tienen un gran rango de
solidificacin son susceptibles de agrietarse. Esto significa que las aleaciones a las que
se ha agregado cobre, zinc o plomo son las ms susceptibles. En las aleaciones
endurecibles (Al-Mg-Si), las grietas de solidificacin y de licuefaccin pueden evitarse
utilizando consumibles aleados con silicio. Probablemente, debido a que la temperatura
de solidificacin del metal de soldadura es inferior a la del metal base. En las aleaciones
de aluminio endurecibles (solucin slida), aleadas principalmente con magnesio, las
ms susceptibles a agrietarse son aquellas con menor contenido de este elemento. Sin
embargo, muchas aleaciones, en particular las no endurecibles tienen buenas
propiedades de soldadura. Los poros en las soldaduras de aluminio son normalmente
causados por el hidrgeno proveniente de la humedad. Al ocurrir la solidificacin del
metal de soldadura hay una gran sobresaturacin de hidrgeno que se precipita en forma
de poros. A fin de evitar o reducir su formacin debe reducirse al mnimo el contenido de
hidrgeno, controlando todas las fuentes de hidrgeno tales como (gas protector, el metal
base y los consumibles). Un mayor calor aportado es otra forma de mejorar la situacin,
debido a que le da ms tiempo al hidrgeno de abandonar el depsito fundido. Sin
embargo, an tomando las medidas es difcil eliminar por completo la formacin de poros.
Otras medidas puede ser ubicar las soldaduras en reas de bajo esfuerzo o aumentar
localmente el espesor del material.
EL ALUMINIO ES SOLDABLE casi exclusivamente usando MIG o TIG. Hay una gran
variedad de consumibles para soldar aluminio, ya sea puro o en aleaciones endurecidas
por solucin slida. Los alambres de soldadura son aleados principalmente con magnesio
y en algunos casos con silicio. La adicin de titanio o circonio, para actuar como
refinadores de grano, tambin es comn. El campo de la soldadura de aleaciones no
ferrosas sufrir seguramente un incremento en su importancia relativa como
consecuencia de un aumento en la utilizacin de dichas aleaciones, particularmente en
41

las aplicaciones estructurales de aluminio. En los ltimos aos se viene observando un

incremento a nivel mundial del uso de las aleaciones de aluminio de los tipos no
termotratables (Al-Mg-Mn) y termotratables (Al-Zn-Mg), (Al-Mg-Si) y (Al-Mg-Si-Cu)
para uso estructural fundamentalmente en equipos de transporte. Tenemos hoy camiones
tanque y vehculos para transporte de pasajeros totalmente construidos con estos
materiales, con el consiguiente ahorro en peso y combustible. El desarrollo de las nuevas
aleaciones Al-Li tambin abre otras posibilidades para estos materiales y dispondremos
sin duda de nuevos consumibles para su soldadura.

CALIDAD Y PRODUCTIVIDAD
Un anlisis de la situacin actual en el campo de la produccin industrial nos sugiere que
los cambios ms importantes en los prximos aos se darn con seguridad en el campo
de la Productividad y la Calidad. Esta ser sin duda una consecuencia directa de la
apertura de los mercados y del incremento del comercio internacional que obligar a la
industria de los distintos pases a alcanzar niveles de competitividad acordes con los
requerimientos del momento. La adopcin de las Normas ISO 9000 por parte de las
empresas para configurar sus sistemas de Garanta de Calidad ser cada vez mayor. La
adopcin de estas normas no garantiza un incremento de la productividad de las
empresas pero implica elementos que en ltima instancia conducen a tal resultado. Entre
estos elementos se destaca en primer lugar la necesidad de contar en todos los niveles
con personal calificado. En este sentido, Brasil, Argentina, Mxico y Venezuela han
desarrollado, en poco tiempo, un conjunto de normas (Industria de las Construcciones
Soldadas), que les generan ventajas competitivas en dicho campo frente a otros pases
del rea.

CONCLUSIONES
Las ms importantes tendencias en lo que atae al desarrollo de materiales y que a la vez
representan un reto al desarrollo de consumibles para la soldadura son:
Una mejorada productividad para los aceros comnmente utilizados.
Un incremento en el uso de aceros con propiedades mejoradas.
Para los consumibles, los desarrollos futuros se enfocarn en:
Alambres tubulares para aceros inoxidables y estructurales.
Nuevos consumibles con mejoradas propiedades a alta temperatura.
Nuevos consumibles con mejoradas propiedades frente a la corrosin.
Nuevos consumibles con un reducido contenido de hidrgeno.
Con respecto al proceso, se anticipan las siguientes tendencias:
Sistemas de alta productividad.
Mejores programas para el control de los procesos.
Ms consumibles para procesos automatizados.

42

1.12.- EL INSPECTOR DE SOLDADURA

I.- El Inspector de Soldadura Qu hace?
Inspeccin Visual (ASME V, Art. 9)
Certifica
Califica
Indica Pautas de Prevencin de Riesgos
Verifica Planos

II.- Responsabilidades del Inspector de Soldadura

Seguimiento de la Soldadura
Mapa de Soldaduras
Nmero de Uniones Soldadas
Material
Espesor/dimetro
Porcentaje de Rechazo
Seguimiento de los Soldadores
Rango de Calificacin
Posicin / Espesor / Dimetro
Nmero de Uniones Soldadas
Porcentaje de Rechazo
Inspeccin con END
Inspeccin Radiogrfica
Inspeccin por Ultrasonido
Inspeccin por Partculas Magnetizables
Inspeccin por Lquidos Penetrantes
Control de Tratamientos Trmicos
Ubicacin de Termocuplas
Control de carta de Temperatura vs. Tiempo
Mantener Estrecho Contacto con el Supervisor
Programar en Conjunto la Inspeccin de Control Interno
Inspeccionar en Conjunto Almacenes de Consumibles

III.- Conocimientos del Inspector de Soldadura

Fundamentos de la Metalurgia de la Soldadura
Conocimientos de Tecnologa de los Materiales
Seleccin de Materiales Ferrosos y No Ferrosos
Propiedades Mecnicas de los Materiales
Conocimientos de Diagramas: Fe-C, TTT, CCT y Diagramas de Fases
Conocimiento de Estructuras de Uniones Soldadas de acuerdo a lIW
Soldabilidad de los Metales
Aspectos Trmicos en la Soldadura
Control de la Deformacin
43

Procesos de Soldadura

Arco Manual
MIG
TIG
Arco Sumergido
Plasma
Electro Escoria
Soldadura Oxiacetilnica
Soldadura de Esprragos

SMAW
GMAW
GTAW
SAW
PAW
ESW
OAW
SW

Control de Materiales
Control de Materias Primas. (ASTM A 432 / A 433)
Control de Gases.
Caractersticas de Equipos
Clasificacin de las Mquinas Soldadoras de Acuerdo a (EW-1; ANSI C 87.1)
Diseo de Uniones Soldadas
Simbologa de Soldadura ANSI/AWS A 24
Diseo de Uniones Soldadas
Factores de Diseo de Construcciones Soldadas
Diseo de Conversiones de Construcciones Soldadas
Discontinuidad en Soldaduras
Cdigos
API 1104
API 650
API 260
ASME IX
ASME B 31.1
ASME B 31.3
ASTM A 370
ANSI/AWS D1.1
ASME V
ANSI/AWS D 11.2
ANSI/AWS D 1.2
AWS D 3.6
ASME II Par C.

Tuberas e Instalaciones de Productos

Construccin de Estanques de Almacenamiento de Productos
Construccin de Estanques de Baja Presin
Soldadura de Recipientes a Presin
Planta, Lneas a Alta Presin
Plantas Qumicas, Refineras de Petrleo
Ensayos Mecnicos
Estructuras Metlicas
Ensayos No Destructivos
Soldadura de Hierro Fundido
Estructuras Soldadas de Aluminio
Especificaciones para Soldadura Submarina
Consumibles

EVALUACIN Y CONTROL DE LA CALIDAD EN LA SOLDADURA

Ensayos No Destructivos (ASME V)
RT - Radiografa Industrial. (Rayos X, Gammagrafa)
UT - Ultrasonido
MT - Partculas Magnetizables
PT - Lquidos Penetrantes
LT - Ensayos de Hermeticidad. (ASME V, Art. 10)
Ensayos Destructivos (ASTM A 370)
Traccin
Doblez
44

 Dureza

Tenacidad

NORMAS Y ESPECIFICACIONES
ESPECIFICACIONES DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA. (WPS)
Uniones. (QW 402)
Metales Base (QW 403)
Nmero P (Depende: Composicin Qumica, Propiedad Mecnica).
Metal de Aporte (QW 404)
Nmero F
Relacin de uso y composicin
Nmero SFA
Procedimiento
Nmero AWS
Clase
Nmero A
Clasificacin de anlisis del aporte
Posicin (QW 405)
Plancha = 1G - 2G - 3G - 4G
Tubera = 2G - 5G - 6G
Precalentamiento (QW 406)
De acuerdo a la Composicin Qumica del Metal Base y su Espesor.
(ANSI B 31.1 en la Tabla 330.1.1).
Tratamiento Trmico Post-Soldadura (QW 407)
De acuerdo al Metal Base y su Espesor
(ANSI B 31.1 en la tabla 331.1)
Gas (QW 408)
Gas de Proteccin y/o de Respaldo
Caractersticas Elctricas (QW 409)
Corriente (CA o CC), tensin, avance.
Tcnica (QW 410)
Forma de realizar el depsito.

REGISTRO DE CALIFICACIN D PROCEDIMIENTOS (RCP)

Para respaldar la EPS se prueban y certifican los resultados de la soldadura.

REGISTRO DE LAS PRUEBAS DE CALIFICACIN DE SOLDADOR (RPCS)

Con los documentos EPS y RCP en orden, se califican los soldadores.
Soldadura de Mantenimiento y Recargue
Elaboracin de Procedimientos de Reparacin
Soldadura de Reparacin y Recargue AWS A 5.13
Anlisis de Fallas
45

CDIGO DE TICA
CODIGO DE ETICA EXIGIBLES AL INSPECTOR DE SOLDADURA
Debemos admitir que ningn material de construccin ni estructura estn libres de
(imperfeccin) o discontinuidades; la soldadura de construccin y reparacin no son la
excepcin. Sabiendo que las discontinuidad son interrupciones en la estructura fsica de la
soldadura y que los defectos son una discontinuidad que constituye peligro para el buen
desempeo de la soldadura y que el significado que adquiere la discontinuidad tiene que
ver con la calificacin para el propsito que ha sido hecha la soldadura, que a su vez
obliga a la evaluacin crtica de la soldadura que busca un balance apropiado entre
calidad, confiabilidad y economa, es aqu donde la funcin del inspector de soldadura
pasa a jugar un papel fundamental en el control de la calidad aceptable de las uniones
soldadas. Los estndares de aceptacin en soldadura son usados cuando la
discontinuidad ha sido ubicada, identificada, medida, determinada su orientacin y su
significado estructural ha sido analizado. Con este anlisis se evalan la discontinuidad
para decidir su aceptacin o rechazo; teniendo presente que al aceptarla no estamos
sacrificando la confiabilidad de la estructura soldada. Las discontinuidades se dividen en
tres grandes grupos, dependiendo de la relacin que tienen con:
a) El diseo
b) Los procesos de soldadura
c) Los aspectos metalrgicos
Gran parte de lo que se requiere que juzgue un inspector no termina en una situacin de
pasa o no pasa. La mayora de las inspecciones se basan en normas que dan al inspector
un medio de comparacin como base de aceptacin o rechazo. Las normas son
suficientemente claras para no permitir defectos que produzcan una falla de la soldadura
estando esta en servicio. Como se aprecia, el inspector es una persona que debe aplicar
fundamentalmente el criterio en lo que es la interpretacin de las normas y en un campo
tan amplio como es la soldadura.

INSPECTORES DE SOLDADURA
Hay varios tipos de inspectores de soldadura, dependiendo de los requerimientos tcnicos
aplicados. Hoy en da que es de gran especializacin y complejidad, hay especialistas en
ensayos no destructivos, inspectores por cdigo, etc. Todos ellos en algn momento se
considerarn as mismo como inspectores de soldadura.

CDIGO DE NORMAS TICAS

Considerando que el inspector de soldadura es un individuo que debe tomar decisiones en
forma rpida, mantenindose imparcial y siendo tolerante con las opiniones de las otras
personas y que debe mantener y resguardar el buen funcionamiento, transparencia e
integridad y alto grado de especializacin y prctica que conduzcan a ser un inspector de
soldadura acreditado es que estos individuos deben tener las siguientes cualidades:
1.-

2.-

Integridad: por mantener una posicin de responsabilidad debe mantenerse como

una persona responsable con buen carcter, hbil y con sentido comn .sobre todo
debe ser honesto, no influenciable por opiniones externas, regalos o servicios
especiales.
Responsabilidad Pblica: Se requiere que se responsabilice por la salud y buen
46

desempeo de las personas, desarrollando las inspecciones de manera

concienzuda, imparcial, responsable y con responsabilidad cvica. Por lo tanto
debe:
a) Tomar y desarrollar trabajos slo cuando est calificado con entrenamiento
previo experiencia y capacidad.
b) Ser objetivo, preciso y veraz en sus informes, aseveraciones o testimonios en el
trabajo, esto incluye toda informacin relevante o pertinente en sus
comunicaciones o testimonios.
c) Firmar slo los trabajos que l ha desarrollado o aquellos en los cuales tiene
control tcnico directo.
d) Evitar asociarse con persona para trabajar en forma fraudulenta o deshonesta.
3.4.-

5.6.7.8.9.10.11.12.13.-

Respetar las ordenanzas, normas y cdigos. El inspector de soldadura no debe

argumentar, criticar cualquier materia conectada con las leyes.
Conflicto de Inters: Debe evitar conflictos de inters con su empleador o cliente.
No debe aceptar compensacin econmica u otra por ms de una de las partes
relacionadas con el servicio en el mismo provecto o por servicios potenciales al
mismo proyecto a no ser que las circunstancias estn absolutamente claras y
acordadas por las partes interesadas o por su empleador.
Solicitud de empleo: No debe pagar, solicitar, ofrecer directa o indirectamente
comisin por empleo. No debe falsificar, modificar ningn documento personal para
solicitar empleo.
Mantener sus principios profesionales en el cumplimiento de sus funciones.
Desempearse con profesionalismo, respeto por la verdad, esmero, equidad y
responsabilidad.
No representar intereses propios o ajenos, directa o indirectamente, que se
contrapongan, o pudieran estar en conflicto con los propsitos y objetivos de la
inspeccin.
Mantener la confidencialidad de la informacin obtenida.
No aceptar contratos, comisiones o consideraciones econmicas de organismos
personas con intereses creados en la informacin obtenida en su trabajo.
No satisfacer ningn inters particular en el cumplimiento de sus obligaciones, por
ejemplo inspeccionar una empresa con la cual exista alguna relacin de consultora
o negocio.
Toda comunicacin e informe debe canalizarse a travs de las instancias u
organismos normales.
Los inspectores deben demostrar tener criterio amplio y madurez, tener un juicio
sano. Habilidades analticas y tenacidad poseer fluidez en e! lenguaje oral y escrito,
tener facilidad de comunicacin.

Requerimientos esenciales de un Inspector de Soldadura

1.- Condicin fsica compatible con la labor de inspector
2.- Actitud apropiada para obtener la colaboracin de las personas en su entorno.
3.- Conocimientos de soldadura. (Procesos, Aspecto Metalrgico)
4.- Conocimiento de la simbologa, especificaciones y procedimientos
5.- Conocimiento de los mtodos de ensayos
6.- Habilidad para escribir informes tcnicos
7.- Educacin y capacitacin
8.- Experiencia en soldadura
9.- Experiencia en Inspeccin
47

10.- Ser acreditado mediante la certificacin

FUNCIONES Y RESPONSABILIDADES DEL INSPECTOR DE

CONSTRUCCIONES SOLDADAS
La principal funcin del. Inspector de Construcciones Soldadas es la comprobacin de que
las uniones por l inspeccionadas cumplen los requisitos mnimos establecidos en
aquellos planos, especificaciones, cdigos, normas o cualquier otro documento que
explcitamente le sean aplicables a dicho trabajo. Para ello, deber responsabilizarse de
haber llevado a cabo las siguientes actividades:

ACTIVIDADES DEL INSPECTOR DE CONSTRUCCIONES SOLDADAS

Estudiar y comprender el alcance de los planos y especificaciones aplicables.
Verificar que los procedimientos de soldadura estn debidamente calificados y son empleados
correctamente.

Verificar que la calificacin de los operarios es la adecuada y stos efectan el trabajo en las

condiciones especificadas.
Verificar que los materiales base y de aporte cumplen con sus especificaciones y son
empleados en las condiciones adecuadas.
Verificar que los equipos empleados son aptos para desarrollar el trabajo requerido.
Verificar las preparaciones de bordes, su limpieza, punteado y alineacin.
Verificar que la soldadura terminada con los requisitos establecidos, identificndola mediante
marcas apropiadas o registros documentales.
Realizacin de las inspecciones visuales que sean requeridas o estime oportunas.
Verificacin que los ensayos destructivos se aplican correctamente evaluando los resultados.
Seleccionar los tipos de probetas que sea necesario ensayar y evaluar los resultados.
Elaborar los informes necesarios y distribuirlos a los responsables del proyecto.

Todo lo anterior, deja patente que el Inspector de Construcciones Soldadas no es un

experto en ensayos no destructivos, dedicado a la bsqueda de posibles defectos en las
soldaduras, tal como se cree en muchas ocasiones. En este sector de la tecnologa, es
suficiente con que conozca el campo de aplicacin y limitaciones de cada ensayo no
destructivo que, pueda efectuarse, as como evaluar los resultados que de los mismos se
obtengan. En resumen, podemos decir que el Inspector de Construcciones Soldadas es
un tcnico altamente cualificado en el campo de la soldadura de su inspeccin, con unas
caractersticas personales de trato agradable y una tica profesional acusada, debido a la
importancia de su misin en relacin con la segundad ciudadana. Por ello, a continuacin
se transcriben los principios de conducta que se exponen en las normas de Calificacin y
Certificacin de Inspectores de Construcciones Soldadas.

EL INSPECTOR DE CONSTRUCCIONES SOLDADAS SE OBLIGA A:

Actuar con integridad moral en los asuntos profesionales que trate.

Llevar a cabo solamente aquellas funciones para las que est debidamente preparado.
Informar con objetividad de las actividades desarrolladas, tratndolas con la discrecin.
Responsabilizarse nicamente de aquellas inspecciones que haya efectuado personalmente
o de las que tenga conocimiento a travs de colaborado.
No aceptar compensaciones econmicas, o de otra ndole, mas que de una de las partes
involucradas en el trabajo, a menos que todas las partes lleguen a un acuerdo comn.
Mientras desempee funciones en nombre de la Administracin Pblica no podr
inspeccionar otra parte que no sea la de su competencia.

48

 Comunicar al Comit de Calificacin y Certificacin cualquier situacin conflictiva que surja.

49