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fundamentos
de la soldadura
porarco eléctrico
FUNDACION LATINOAMERICANA DE SOLDADURA

Asta, Eduardo
Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico
1 a ed. - Buenos Aires : Fundación Latinoamericana de Soldadura, 2006.
32 p. ; 26 x 19 cm.
ISBN 987-23244-0-9
1. Electricidad-Soldadura. I. Título
CDD 671.521 2
Fundamentos de la Soldadura por Arco Eléctrico
Eduardo Asta
1ª. Edición
Fundación Latinoamericana de Soldadura
Calle 18 N° 4113
Villa Lynch, Buenos Aires
ISBN: 987-23244-0-9
ISBN: 978- 987-23244-0-7
Impreso en: Talleres Gráficos Universal S.R.L.
Fragata Presidente Sarmiento 1551
C1416 CBI Ciudad Autónoma de Buenos Aires
4582-0396 / 4585-5220
(c), 2006 Fundación Latinoamericana de Soldadura
Queda hecho el depósito que establece la Ley 11.723.
Libro de edición Argentina
No se permite la reproducción parcial o tota, el almacenamiento, el alquiler, la transmisión o la transformación de este
libro, en cualquier forma o por cualquier medio, sea electrónico o mecánico, mediante fotocopias, digclización u otros
métodos, sin el permiso previo y escrito del editor. Su infracción está penada por leyes 11723 y 25446.-

Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico
Por: Ing. Eduardo Asta, ESAB- CONARCO
Contenido
4
6
14
24
25
27
Prefacio 4
Resumen histórico 5
Concepto de soldadura 5
Procesos de soldadura 6
Soldadura en fase sólida 6
Soldadura en fase sólido-líquida 6
Soldadura en fase líquida 6
Soldadura por resistencia 7
Energía térmica de la soldadura 7
El arco eléctrico utilizado en soldadura 8
Protección del metal fundido 10
Soldadura manual con electrodo revestido (SMAW) 10
Soldadura TIG (GTAW) 11
Soldadura MAG-MIG (GMAW) 12
Soldadura por arco sumergido (SAW) 13
Aceros estructurales 14
Regiones de la unión soldada: metal de soldadura y zona afectada por el calor 15
Soldabilidad 15
Determinación del precalentamiento en la soldadura de aceros estructurales 18
Métodos predictivos para establecer la temperatura de precalentamiento 18
Ensayos de soldabilidad 19
La influencia del hidrógeno 20
Discontinuidades y defectos en las soldaduras 20
Selección y clasificación de materiales de aporte 20
Referencias 24
Apéndice A:
Cálculo del precalentamiento 25
Apéndice B:
Guía de temperaturas de precalentamiento para aceros AISI-SAE 27
Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico

Prefacio |
La soldadura constituye uno de los recursos
tecnológicos de vital importancia para el desarrollo
industrial a nivel global. Las industrias de diferentes
ramas de la técnica tales como: construcciones,
petroquímicas ,de generación de energía, de
transporte, alimenticias ,agrícolas, aeroespacial,
electrónica, automotriz,etc., no podrían haber
alcanzado su desarrollo actual si no hubiera estado
disponible la tecnología de soldadura.
Hoy, prácticamente no existe emprendimiento
tecnológico alguno en el cual la soldadura no
intervenga en alguna de sus etapas. Sin dudas, el
desarrollo nos ha llevado a definir un concepto más
general y abarcativo que es el de tecnologías de unión.
Como proceso de unión, de protección y de
recuperación de materiales, la soldadura se destaca
por su versatilidad tanto en el aspecto tecnológico
como en el económico. Durante las últimas décadas
esta tecnología ha recibido importantes esfuerzos
en recursos humanos y económicos destinados a
promover su investigación y desarrollo.
Como resultado directo de dichos aportes, se
han generado innovaciones tanto en el campo de los
procesos y equipos como en el de los consumibles,
que han transformado a una actividad en sus orígenes
técnico-artesanal en una disciplina científicotecnológica
de alta complejidad.
La activa incorporación de la soldadura como
tecnología de fabricación en el campo de unión de
metales para dar eficaz respuesta a la gran diversidad
de requerimientos que impone el servicio, muchos de
ellos de alto compromiso, hace necesario un riguroso
conocimiento de los alcances y limitaciones de esta
técnica.
Es imprescindible tener en cuenta que la unión
por soldadura, a diferencia de otros medios de
unión de metales, interactúa con las partes que
vincula. Esto es así puesto que por su propia esencia
constituye un todo metalúrgico con las mismas, al
tiempo que introduce en el sistema acciones térmicas
y mecánicas que no quedan confinadas a la soldadura
propiamente dicha (zona de fusión) sino a toda la
región de la unión por soldadura .
Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico

Resúmen histórico |
En 1891 Nicholas de Bernados y S. Olczewsky
realizaron las primeras soldaduras por fusión
empleando electrodos de carbón N.G.
Slawianoff continúa estos experimentos utilizando
como electrodo una varilla de alambre desnudo.
Dichas soldaduras presentaron un gran número de
inconvenientes tales como inestabilidad del arco
eléctrico,porosidad del cordón de soldadura debido a
la absorción de gases por el baño de metal fundido,
obtención de soldaduras muy frágiles, etc.
En 1908 el sueco Oscar Kjellberg emplea por
primera vez un electrodo de acero revestido con
elementos que al vaporizarse en el arco formaban una
atmósfera estabilizadora de éste.
La implementación del revestimiento en un principio
pretendió facilitar la soldadura en posición. Para estos
revestimientos se emplearon elementos similares a los
formadores de escoria utilizados en las acerías, por
ejemplo: dolomita, cuarzo y calcita junto con agentes
ligantes. En relación con estos materiales se obtuvo
un revestimiento el cual, cuando se soldaba, formaba
una escoria que facilitaba el manejo y protegía además
el metal depositado.
Este primitivo electrodo de revestimiento delgado,
aunque fue un paso hacia adelante de extraordinaria
importancia en el desarrollo de la soldadura eléctrica,
constituyó un mediano producto, porque tanto el
aspecto del cordón como la composición del metal
depositado dejaban mucho que desear. Posteriormente,
un mayor revestimiento, con una mayor cantidad de
óxidos, sólo logró mejorar el aspecto del cordón y el
manejo, pero el metal depositado seguía siendo de
bajas propiedades mecánicas.
En el año 1912 fue Oscar Kjellberg quien patentó
el invento del electrodo revestido. Este fue el primero
en concebir un revestimiento por medio del cual podía
estabilizar el arco y crear una atmósfera protectora del
oxígeno y el nitrógeno del aire.
Otros historiadores aseguran que fue Strohmenger el
que patentó en 1912 el electrodo revestido en Estados
Unidos [1-5].
Concepto de soldadura |
En un sentido amplio y generalizado, la soldadura
puede definirse como la realización de una unión
entre dos piezas de metal haciendo uso de las fuerzas
de cohesión que derivan de un enlace metálico.
Un análisis del concepto precedente señala que, a
diferencia de los procesos mecánicos utilizados para
unir metales, en soldadura se utilizan las fuerzas
interatómicas para lograr la concreción de un
empalme resistente.
Todo proceso de soldadura debe esencialmente
lograr el acercamiento de las superficies a unir a
distancias de orden interatómico con el propósito de
crear las condiciones propicias para que se desarrollen
las fuerzas de cohesión inherentes a los enlaces
metálicos.
Para que dicha unión interatómica se efectivice,
los átomos en cuestión deben encontrarse lo
suficientemente próximos para que se manifiesten
las fuerzas de atracción y repulsión que permiten
la obtención de un cristal metálico. Si fuera posible
que las superficies de contacto de las dos piezas
que se desean unir estuvieran perfectamente lisas y
libres de óxidos y de humedad, por el simple acto de
superponerlas se obtendría la unión deseada.
Pero, aún pulida por los métodos de mayor
precisión, la superficie presenta crestas y valles a nivel
microscópico, además suele haber una importante
capa de óxido y humedad sobre la misma que impide
el contacto a nivel interatómico. Normalmente, el
acercamiento de los átomos periféricos se logra mediante
el aporte de energía.
Si dicha energía es calor, se pueden llegar a fundir
los bordes de los metales, los cuales se mezclarán
en estado líquido para que durante la solidificación
se forme una nueva red cristalina. Si en vez de calor
se aplica presión se produce, en primer término, la
ruptura de la capa de óxido y luego se nivelan las
crestas y valles por deformación plástica, permitiendo
el contacto íntimo de las dos superficies y por lo tanto
la unión metalúrgica.
Antiguamente la unión soldada ejecutada por forja,
aplicando conjuntamente calor y presión, representó el
Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico

único tipo de unión soldada en las piezas.
En la actualidad, la energía utilizada en la mayoría de
los procesos de soldadura se manifiesta en forma de
calor y los procesos más comúnmente utilizados en la
industria implican aportar suficiente calor para fundir
localizadamente las piezas a unir. Generalmente
estos procesos necesitan de material que se agrega, en
estado líquido, al metal a soldar que se ha fundido.
Siempre que haya fusión se forma un cordón de
soldadura constituido por el metal base fundido y el
metal aportado que, por lo general, tiene características
microestructurales y apariencia superficial diferente al
metal base no fundido.
Procesos de soldadura |
Cada proceso de soldadura ha sido desarrollado
para resolver un problema específico o para satisfacer
una necesidad especial.
Tales procesos de soldadura se pueden clasificar
en función del estado (líquido o sólido) en que se
encuentra el material cercano a los bordes en el
momento en que se efectúa la unión metalúrgica o
interfase de la unión [1].
Esto da origen a cuatro grandes grupos:
soldadura en fase sólida
soldadura en fase sólido-líquido
soldadura en fase líquida
soldadura por resistencia
Todos ellos proveen de una u otra manera, tres
funciones básicas:
1- una fuente de calor que lleva al material a la
temperatura a la cual puede ser soldado.
2- una fuente de protección del cordón o punto de
soldadura para prevenir su contaminación que puede
provenir de diferente origen.
3- una fuente de producción de elementos químicos
que puede alterar beneficiosa o perjudicialmente la
naturaleza del metal a soldar.
En la tabla 1 se sintetizan estos procesos.
Soldadura en fase sólida
Cuando no se recurre a la fusión de los bordes de las
piezas.
Soldadura en fase sólido-líquida
Otra forma de lograr el desarrollo de las fuerzas
de cohesión consiste en calentar las piezas a unir a
temperaturas inferiores a la fusión e introducir un
metal de aporte de menor punto de fusión que ellas,
en estado líquido.
No se utiliza presión y el metal de aporte se distribuye
espontáneamente entre las superficies a unir por
efecto de capilaridad.
A este tipo de unión pertenecen:
Soldadura por capilaridad a temperaturas elevadas
mayores que 450 ºC, denominada Brazing.
Soldadura por capilaridad a bajas temperaturas
menores que 450 ºC, denominada Soldering.
Soldadura en fase líquida
El suministro de calor puede ser de características
tales que se produzca la fusión de los bordes de las
piezas a unir y del metal de aporte, si lo hubiera.
En este caso se produce una mezcla de los líquidos
provenientes de los elementos componentes.
Los procesos basados en este principio cubren un alto
porcentaje de las toneladas de metales que se sueldan
a nivel global.
A este grupo pertenecen los procesos de mayor
utilización, principalmente aquellos que emplean
como fuente de calor el arco voltaico, tales como:
Soldaduras por arco con electrodo revestido
(SMAW), también denominada corrientemente
soldadura manual con electrodo revestido
Soldadura por arco sumergido (SAW)
Soldadura por arco eléctrico con protección gaseosa
(GMAW), también denominada semiautomática con
alambre macizo, bajo la sigla MAG-MIG
Soldadura por arco con alambre tubular (o
semiautomática alambre tubular) con o sin protección
gaseosa (FCAW)
Soldadura por arco eléctrico con electrodo de
tungsteno bajo protección gaseosa (GTAW)
también denominada corrientemente por medio de la
sigla TIG
NOTA: Las siglas para identificar los procesos indicadas entre paréntesis,
corresponden a la simbología de la Sociedad Americana de soldadura,
AWS (American Welding Society).
Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico

También pertenecen a este grupo los procesos de
soldadura:
Por impacto de haz de electrones (electron beam)
Soldadura láser
Existen también procesos de soldadura por fusión
que obtienen el calor necesario a partir de reacciones
químicas tales como:
Combustión de gases (soldadura oxiacetilénica,
soldadura oxídrica, soldadura oxigas)
Aluminotermia
Soldadura por resistencia
En estos procesos el calor suministrado proviene
del pasaje de una corriente a través de la interfase
creada por las superficies a unir que con motivo de
las imperfecciones y recubrimientos de óxidos poseen
alta resistividad.
Como consecuencia del calor generado los bordes
alcanzan temperaturas muy cercanas a la de fusión o
inclusive se produce la fusión de un pequeño volumen
de metal.
Al alcanzarse el estado mencionado se aplica
presión para obtener el acercamiento a distancia
interatómica requerido para la soldadura. Esta presión
expulsa los óxidos y el exceso de metal fundido.
Tabla 1 |
Clasificación de los procesos de soldadura
Energía térmica de la soldadura |
Al describir el fundamento de los procesos por
fusión señalamos que el acercamiento de las superficies
a soldar, a distancia de orden interatómico, se logra
mediante el aporte de calor altamente localizado hasta
alcanzar la fusión de los bordes a unir y del metal
de aporte, si lo hubiera. Al decir bordes a unir, nos
referimos a la fusión de un espesor mínimo, cuyo valor
ideal sería el que corresponda a la distancia entre átomos.
En la práctica sabemos que esa distancia ideal
se supera holgadamente y concecuentemente se
produce la fusión de espesores considerables. En lo
que se refiere a soldadura por arco manual, debido
a la limitada penetración de este proceso, cuando se
deben soldar piezas de espesores que superan unos
pocos milímetros se hace necesario abrir un bisel,
en los bordes de las mismas que permita el acceso
del arco hasta asegurar una adecuada penetración
a través del espesor remanente. Esto implica una
posterior tarea de relleno de los chaflanes o biseles
abiertos, lo que a su vez significa hacer entrar en
fusión considerabes volúmenes provenientes del
metal base y del metal de aporte.
Cuando se emplea el proceso de soldadura
por arco sumergido en el que es posible obtener
penetración a gran profundidad, la necesidad de
biseles con áreas importantes se observa en buena
parte disminuída pero de igual manera el volumen del
metal base fundido sigue siendo considerable.
Designado con “a” el ancho de la zona fundida y con
“t” la profundidad de la soldadura podemos decir que
la junta óptima será aquella en que el cociente a/t se
hace muy pequeño, figura 1.
En fase sólida En fase sólido líquida En fase líquida Por resistencia
Forja Difusión Electrodo revestido (SMAW) Punto
Fricción o rozamiento Brazing Arco sumergido (SAW) Costura continua
Colaminación en frío MIG-MAG (GMAW) Proyección
Explosión TIG (GTAW) A tope
Colaminación en caliente Plasma (PAW) Flash o soldadura con destellos
Ultrasonido Electroescoria (ESW) Percusión o recalcado
Haz electrónico
Láser
Oxigas
Aluminotermia
Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico

y 85%. Este rendimiento es bajo para el proceso de
soldadura TIG, alcanzando los mayores valores para
la soldadura por arco sumergido y los procesos de
soldadura GMAW y FCAW.
De manera que el calor que realmente llega a la pieza, o
calor aportado neto (H net
) podrá expresarse afectando por
un coeficiente f 1
a la expresión de H.
Resultará entonces:
Figura 1 |
Relación Ancho/Profundidad (a/t) en la unión soldada
Los modernos procesos de soldadura por
plasma, rayo láser y por impacto de electrones
constituyen importantes adelantos en este sentido.
Este efecto se consigue al disponerse de una
mayor densidad de energía calórica, en otros
términos, cuanto mayor sea la cantidad de energía
por unidad de superficie calentada tanto menor será
el cociente a/t.
Haciendo particular referencia a la soldadura por
arco, hemos visto que en este proceso se emplea un
arco voltaico para aplicar calor en una zona altamente
localizada y producir la fusión de una pequeña zona
de las piezas coincidentes con el arco y el extremo del
electrodo.
La energía, aporte térmico o calor aportado [1-6 ]
por una soldadura de arco eléctrico queda determinada
por la expresión:
H V I 60
v
Siendo:
H, cantidad de energía liberada por centímetro de
soldadura, (calor aportado) expresada en Joule/cm
(J/cm ó KJ/cm)
V, tensión de arco expresada en volts (V)
I, corriente del arco expresada en amperes (A)
v, velocidad de avance de la soldadura, expresada en cm/min
De esta energía liberada sólo una parte se utiliza
para efectuar la soldadura, consumiéndose el resto en
pérdidas por conducción, convección, radiación de la
columna del arco y por salpicaduras.
El rendimiento del arco, definido como el cociente
entre la energía empleada en la soldadura y la energía
liberada, varía para los diferentes procesos entre 20
H net
f 1
V I 60
v
Siendo f 1
, rendimiento de la transferencia de calor de
la fuente de energía.
Desde el punto de vista económico, así como
metalúrgico y mecánico la condición tenderá a la
ideal cuando se logra la fusión requerida con el
mínimo aporte de calor lo que a su vez será posible
cuanto más alto sea el valor de la intensidad de la
fuente (medida por el cociente de la energía aportada
sobre la sección calentada).
En virtud de la conductividad térmica de los
metales, el calor aportado para lograr la fusión se
disipa por conducción hacia las zonas adyacentes,
las que alcanzarán, según su ubicación respecto de la
zona fundida , temperaturas que van desde la fusión
hasta la inicial de las piezas antes de soldar.
El cociente entre el calor de fusión y el calor total
aportado se define como f 2
: rendimiento de la fusión
del proceso.
El arco eléctrico utilizado en soldadura |
Haciendo particular referencia a la soldadura por
arco hemos visto que en estos procesos se hace uso
del arco voltaico (de características especiales) para
aplicar calor en forma altamente localizada, de forma
de conseguir la fusión simultánea de pequeñas zonas
enfrentadas de las piezas y del metal de aporte si lo
hubiera.
La zona de fusión en la pieza avanza en
coincidencia con el avance del arco a la velocidad de
soldadura, al mismo tiempo se produce el enfriamiento
y solidificación de la zona inmediatamente por detrás.
El arco voltaico de soldadura puede ser definido
como una “descarga sostenida de energía eléctrica a
Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico

través de un plasma y a baja diferencia de potencial”.
Un gas en estado ionizado se denomina plasma y se
considera como un estado de la materia [1-7].
La cantidad de energía necesaria para ionizar los
átomos dependerá del gas de que se trate y por lo tanto
el calor puesto en juego variará al variar dicho gas.
Las disociaciones moleculares comienzan a
temperaturas del orden de los 1000 ºC y las ionización
de orden atómico alrededor de los 3500 ºC.
Es decir, si la temperatura es suficiente, un gas puede
encontrarse con parte de sus moléculas disociadas
en átomos y parte de sus moléculas disociadas en
iones (con carga positiva y los electrones con carga
negativa).
El plasma es un estado capaz de conducir corriente
(los gases en estado molecular no son conductores),
permitiendo así cerrar un circuito eléctrico entre dos
conductores metálicos (electrodos), generando un
arco eléctrico. Es decir que las partículas ionizadas se
trasladarán, atraídas por el polo de signo opuesto, al
establecer una diferencia de potencial o tensión entre
los mencionados electrodos.
La figura 2 muestra un esquema del arco eléctrico.
Las cargas de signo contrario se mueven en sentido
opuesto: los electrones hacia el ánodo (polo positivo) y
los iones positivos hacia el cátodo (polo negativo).
El espacio comprendido entre los dos electrodos,
o en soldadura eléctrica, entre el electrodo y la pieza a
soldar, puede ser dividido en tres zonas de generación
de calor: el ánodo, el cátodo y el plasma.
El arco de soldadura se caracteriza por una alta
intensidad de corriente y baja tensión (50-300 A y
20-25 V para soldadura manual) que requiere una
elevada concentración de electrones para el transporte
de la corriente eléctrica.
La cantidad de energía disipada por el arco
eléctrico es relativamente baja si se compara con otras
fuentes de calor utilizadas en soldadura. La ventaja del
Figura 3 |
Mapa isotérmico del arco eléctrico en grados Kelvin (ºK)
1 Electrodo consumible
2 Gota de metal fundido
3 Columna plasma
4 Pileta líquida
5 Metal base
L c
Largo columna plasma
L a
Largo ánodo
L k
Largo cátodo
d a
diámetro ánodo
diámetro cátodo
d k
Figura 2 |
Esquema del arco eléctrico y columna plasma [10]
Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico

arco eléctrico es la gran concentración de calor y el alto
rendimiento de energía disipada, que se consume en la
fusión del electrodo y los bordes de la pieza a soldar.
El calor generado en el ánodo y el cátodo es producido
por la colisión electrónica e iónica respectivamente. La
columna central del plasma es la parte más caliente,
donde los átomos, iones y electrones se encuentran en
un movimiento acelerado y en constante colisión. La
zona que rodea a la columna central del plasma es la parte
más fría y consiste en moléculas recombinadas de gas.
La figura 3 muestra el mapa isotérmico de un
arco voltaico. Existe una gran diferencia entre el
calor generado en el ánodo y el generado en el cátodo,
lo que determina muchas veces el modo de uso del
arco. Por ejemplo en soldaduras TIG con argón como
gas protector, el electrodo de tungsteno como cátodo
(negativo) puede usar alrededor de diez veces más
corriente, sin fundirse, que cuando se usa como ánodo,
ya que genera mucho más calor que el cátodo en este
caso. Esto se debe a que el estado de ionización es bajo
y el gran bombardeo de electrones sobre el ánodo es
el que provoca el aumento relativo de temperatura de
éste frente al cátodo. En general es mayor la cantidad
de calor que se localiza en el baño de fusión cuando
se utilizan electrodos consumibles, que cuando se
emplean los no-consumibles; de esta manera se obtiene
una gran eficiencia térmica y una zona afectada por el
calor (ZAC) más estrecha en el metal base. Además
del tipo de gas que conforma al plasma gaseoso,
incidirán en el calor aportado sobre la pieza las
variables o parámetros de soldaduras que son fijados
en el momento de iniciar el trabajo, de acuerdo con las
características del mismo.
En relación a como se manejan dichos parámetros
(intensidad de corriente, tensión de arco y la
velocidad de avance), se estará frente a uno de los
siguientes procesos:
Manual: intensidad, tensión y velocidad de avance
son gobernados, dentro de ciertos límites por el
soldador.
Proceso típico: soldadura con electrodo revestido
(SMAW).
Semiautomático: intensidad y tensión son
parámetros inamovibles. Ante cualquier variación
de éstos por causa del soldador la fuente de poder
automáticamente anula dicha variación, restituyendo
los parámetros originales. La velocidad de avance
depende del soldador.
Proceso típico: soldadura semiautomática GMAW
(MIG-MAG) y FCAW (alambres tubulares)
Automático: los tres parámetros se fijan de antemano. El
soldador no puede incidir sobre ellos mientras suelda
Proceso típico: soldadura por arco sumergido SAW
Protección del metal fundido |
El metal fundido por el arco eléctrico es
susceptible a la incorporación de elementos del
aire, que resultan nocivos, desde un punto de vista
metalúrgico, para el cordón de soldadura. Dichos
elementos son: oxígeno (oxida al metal a alta
temperatura), nitrógeno (forma nitruros de gran
dureza y fragilización en frío en ciertos casos),
hidrógeno (tiende a fragilizar el metal base).
Esto hace necesario proteger la zona de influencia
del arco por medio de un gas que elimine el aire de
dicha zona. Dicho gas puede estar generado por la
descomposición de elementos sólidos (por ejemplo:
revestimiento del electrodo) o por la inyección de un
gas de determinadas características que circunde la
zona de fusión. Los distintos métodos de proteger el
metal fundido y las distintas formas de gobernar los
parámetros de soldadura dan origen a los distintos
procesos de soldadura eléctrica.
Soldadura manual con electrodo revestido
(SMAW) |
En la figura 4 se ilustra un circuito elemental de
soldadura manual.
La fuente de corriente alterna (CA) o continua(CC)
provista de los controles necesarios se conecta por un
cable con una pinza de masa a la pieza y por el otro a
la pinza portaelectrodos, en contacto con el electrodo o
consumible.
Cuando éste hace contacto sobre la pieza y luego
se retira una mínima distancia, se establecerá un
arco eléctrico, quedando cerrado el circuito. El arco
produce una temperatura superior a la necesaria para
fundir la mayoría de los metales. El calor producido
funde el metal base en la vecindad del arco y el metal
de aporte, que en este caso sería el mismo electrodo.
10 Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico

De esta manera se establece un baño de fusión o
pileta líquida, que va solidificando a medida que el
electrodo se mueve a lo largo de la junta.
En la soldadura manual la corriente de soldadura
quedará fijada aproximadamente por el diámetro del
electrodo y la tensión de trabajo por el largo del arco
y por el tipo de revestimiento.
La energía aplicada podrá modificarse de manera
restringida mediante la variación de la velocidad de
avance. Una reducida velocidad de avance (cordones
anchos) provoca un mayor calentamiento local de la
pieza (que en muchos casos puede ser beneficioso
desde el punto de vista metalúrgico), en cambio una
mayor velocidad de avance se traducirá en un menor
aporte de energía y de calentamiento zonal (que en
otros casos podrá ser indispensable ya sea desde el
punto de vista metalúrgico o bien para disminuir
deformaciones). Variaciones involuntarias en el largo
del arco (distancia electrodo-metal base) también
implicarán variaciones en el calor aportado.
Figura 4 |
Proceso manual con electrodo revestido (SMAW)
Soldadura TIG (GTAW) |
El calor necesario para la fusión es producido por
un arco eléctrico intenso, establecido entre un electrodo
de tungsteno virtualmente no consumible y el metal
a ser soldado. El electrodo, la zona fundida, el arco y
las zonas adyacentes se protegen de la contaminación
ambiental con un gas inerte (argón o helio).
El equipo utilizado consiste en una torcha
portaelectrodo, equipada con conductos para el
pasaje del gas protector y una tobera para dirigir
dicho gas alrededor del arco. La torcha es alimentada
de corriente por una fuente de poder de corriente
continua o de alterna y puede además, estar
refrigerada por agua lo que aumenta la capacidad de
conducción de dicha corriente.
El argón es el gas utilizado en la mayoría de
aplicaciones. Se provee en tubos, en estado gaseoso y
comprimido a unos 150 Kg/cm 2 .
Es un gas pesado, inerte monoatómico, se obtiene
de la atmósfera por destilación fraccionada del aire y
debe ser de una pureza de 99,95% como mínimo.
El gas protege adecuadamente la superficie
superior del metal base pero no da protección a la cara
inferior. Especialmente en espesores finos, la cara
inferior se calienta lo suficiente para oxidarse y producir
un cordón de penetración rugosa y oxidada. Para
evitarlo hay que proteger la cara inferior ya sea con el
mismo gas inerte (respaldo gaseoso) o apoyando sobre
ella un respaldo metálico que impida el acceso del aire.
Dicho respaldo puede ser de cobre, removible luego de
efectuada la soldadura, o del mismo metal a soldar, que
se funde incorporándose al cordón de soldadura.
El electrodo utilizado es de tungsteno que, por
su temperatura de fusión elevada (3400 ºC) y por ser
excelente emisor electrónico, reune las condiciones
favorables: vida útil, estabilidad y encendido del arco,
capacidad de conducir corriente. El electrodo puede ser
de tungsteno puro o aleado, por ejemplo con óxido de
torio o zirconio. La aleación le aumenta la vida útil y su
capacidad de conducir corriente.
De ser necesario material de aporte para
conformar el cordón éste se aplica con una varilla, de
composición química similar al metal a soldar, que
se sostiene por un extremo y se hace fundir dentro
de la pileta líquida, de igual forma que en soldadura
Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico
11

oxiacetilénica. La necesidad de metal de aporte
depende del espesor del material a soldar, del tipo de
junta y de factores metalúrgicos.
El equipo utilizado en soldadura MIG-MAG o
GMAW, tal como se muestra en la figura 6, requiere
de un mayor número de elementos que los dos
procesos precedentes, según el siguiente detalle:
Una fuente de energía eléctrica de corriente
continua, de tensión constante.
Un devanador que alimente el alambre en forma
continua. Consta de un mecanismo de tracción,
compuesto por uno o dos pares de rodillos comandados
por un motor eléctrico y una caja conductora.
Una torcha en forma de pistola, que recibe alambre
a través de un manguera flexible. En el extremo
inferior posee un tubo de contacto, donde el alambre es
energizado con la corriente de soldadura proveniente
de la fuente. Rodeando el tubo de contacto, una tobera
de cobre encauza y dirige el gas protector. Un contactor
permite gobernar la salida del alambre y el gas.
Tubo de gas, con reductor de presión, precalentador
(en caso de usar CO 2
) y medidor de caudal.
Figura 5 |
Proceso TIG o GTAW
Las piezas de poco espesor usualmente son
soldadas sin metal de aporte. En la figura 5 se
esquematiza la soldadura TIG.
Soldadura MIG-MAG (GMAW) |
El arco eléctrico se genera entre un alambre
desnudo alimentado en forma continua y la pieza a
soldar. La protección del arco se efectúa por medio
de un gas que puede ser inerte (argón o helio) o
activo(dióxido de carbono, CO 2
).
Al fundir el alambre se aporta al baño de
fusión, por lo tanto debe tener una composición
química tal que permita obtener las propiedades
deseadas del cordón de soldadura y proveer,
además, elementos desoxidantes que garanticen
la calidad de dicho cordón. El CO 2
, utilizado para
soldar acero al carbono, debe cumplir con los
siguientes requisitos:
Pureza mínima: 99,7%
Hidrógeno y nitrógeno máximo: 0,15%
Punto de rocío: -35ºC
Figura 6 |
Proceso MAG-MIG o GMAW
12 Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico

Utilizando el mismo tipo de equipamiento y
principio de funcionamiento se ha desarrollado de
manera importante una variante a la soldadura MIG-
MAG: el proceso de soldadura semiautomática con
alambre tubular (FCAW). El alambre tubular consiste
en un tubo metálico que es rellenado con un fundente
(flux) o polvo metálico. Muchos alambres tubulares
son utilizados con protección gaseosa del tipo activa,
tanto con dióxido de carbono puro como mezcla de
argón con 15 a 20 % de CO 2
.
También puede utilizarse un alambre con un
relleno que permita generar una adecuada protección
de la pileta líquida respecto de la atmósfera, en este
caso el alambre o la variante del proceso FCAW se
denomina autoprotegido o de arco abierto.
Soldadura por arco sumergido (SAW) |
El arco eléctrico se genera entre un alambre
desnudo, alimentado en forma continua y la pieza a
soldar. La protección del arco se efectúa por medio de
un fundente o flux granulado que se alimenta a través
de una tolva y que cubre totalmente el arco haciendo
innecesaria la protección de la vista. Dicho flux se
funde por el calor del arco, formando una protección
eficiente, proveyendo de elementos desoxidantes y
eventualmente elementos de aleación al baño metálico.
Tanto el alambre como el fundente deben tener
una composición química adecuada para que, en
combinación, conformen un cordón de soldadura que
cumpla con los requisitos exigidos.
El equipo necesario es complejo, requiriéndose
los siguientes elementos:
Una fuente de energía eléctrica de corriente
continua y tensión constante o de corriente alterna.
Un devanador que alimente el alambre en forma
continua por medio de un mecanismo de tracción
similar al utilizado en MIG-MAG.
Una tolva que alimente el fundente
Un mecanismo de traslación que desplace con
velocidad regulable, alambre y fundente en forma
automática a lo largo de la junta a soldar.
La automatización del proceso permite trabajar
con altas intensidades de corriente (hasta 1200 A)
lo cual disminuye considerablemente los tiempos
Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico
completos en soldar una junta, comparado con los
demás procesos de soldadura eléctrica.
Figura 7 |
Proceso de arco sumergido SAW
13

Aceros estructurales |
El acero es una aleación relativamente compleja y
los aceros comerciales disponibles no son aleaciones
binarias de hierro y carbono, dado que contienen
otros elementos secundarios presentes debido a los
procesos de fabricación [8-12]. En estas condiciones
será necesario considerar dos tipos fundamentales de
aceros:
Aceros al carbono: es la aleación hierro-carbono
conteniendo generalmente 0,008 % hasta aproximadamente
2 % de carbono, además de ciertos elementos residuales
resultantes de los procesos de fabricación.
Aceros aleados: es el acero al carbono que
contiene otros elementos de aleación o presenta los
elementos residuales en contenidos por encima de los
que son considerado normales.
Los aceros al carbono y de baja aleación presentan
una variedad amplia de composición y propiedades
mecánicas que permiten cubrir un gran campo de
aplicaciones estructurales. Las clasificaciones pueden
estar vinculadas con: formas de suministro, propiedades
mecánicas, composición química, microestructura,
usos o aplicaciones, etc., y pueden estar superpuestas
en composición química.
La tabla 2 resume los distintos efectos de los
elementos más comunes de composición del acero.
Una clasificación muy útilizada para evaluar
la soldabilidad de los aceros al carbono y de baja
aleación, basada en la composición química o
procesamiento es la siguiente:
Aceros de bajo carbono.
Aceros de alto carbono.
Aceros de alta resistencia y baja aleación (HSLA).
Aceros templados y revenidos (HSQT)
Aceros de baja aleación tratables térmicamente
(HTLA).
Aceros de procesos termo mecánicamente controlados
(TMCP).
Aceros al cromo-molibdeno.
Figura 8 |
Zonas de la unión soldada [10]
Tabla 2 |
Efectos de los distintos elementos de composición del acero.
Elementos de composición
Aleantes Microaleantes Formadores Impurezas Controladores Gases Inclusiones
de carburos de la forma no metálicas
Carbono Aluminio Molibdeno Azufre Silicato de calcio Nitrógeno Óxidos
Manganeso Vanadio Cromo Fósforo Tierras raras Oxígeno Sulfuros
Silicio Niobio Vanadio Plomo (cerio, lantanio)
Cobre Titanio Niobio Arsénico
Molibdeno Boro Titanio Antimonio
Níquel Tungsteno Calcio
Cromo
Zirconio
Tungsteno
Tierras raras
Vanadio
Efectos generales
Endurecimiento Endurecimiento Endurecimiento Efectos varios Mejora la Efectos varios Deterioro de
por solución por precipitación Pueden reducir Pueden reducir tenacidad Pueden reducir propiedades:
sólida y refinamiento la ductilidad la tenacidad la tenacidad Tenacidad
de grano y tenacidad y ductilidad
14 Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico

Regiones de la unión soldada: metal de soldadura y
zona afectada por el calor
La unión soldada se divide en dos regiones: el
metal de soldadura (MS) y la zona afectada por el
calor (ZAC) en el material base (MB), tal como se
esquematiza en la figura 8.
El metal de soldadura es la región que
corresponde a la pileta líquida de la soldadura o
la que alcanza la fusión completa. Desde el punto
de vista metalúrgico en esta región ocurre un
proceso de solidificación de relativa complejidad
con la presencia de una microestructura primaria
de granos columnares cuya morfología dependerá
del modo de solidificación. A partir de la estructura
primaria y como consecuencia de las subsiguientes
transformaciones de estado sólido aparece una
microestructura secundaria que confiere buena parte
de las propiedades mecánicas del metal de soldadura
y consecuentemente de la unión soldada. El metal
de soldadura por su parte es resultado de un proceso
de dilución entre el material o metal de aporte y el
metal base [13]. En el acero al carbono o carbonomanganeso,
particularmente de composición
hipoeutectoide, el metal de soldadura presenta
una microestructura secundaria de ferrita o ferrita
y perlita. Dependiendo del tipo de morfología de la
ferrita resultante serán sus propiedades mecánicas,
particularmente la relación entre resistencia y
tenacidad. En general un alto contenido de ferrita
del tipo acicular resulta en un metal de soldadura
con un buen nivel de tenacidad. Es necesario señalar
que en pasadas múltiples se produce un efecto de
refinamiento de la microestructura de la pasada o
el cordón como consecuencia de un calentamiento
por encima de la temperatura de transformación,
por la acción de la pasada siguiente. Este efecto de
tratamiento térmico produce una recristalización con
refinamiento de grano, mejorando notablemente la
tenacidad del metal de soldadura [3].
El metal de soldadura tiene una composición
resultante que es consecuencia del aporte de metal
base fundido en los bordes de la junta y el metal de
aporte propiamente dicho. En consecuencia el MS
es producto de la dilución entre ambos materiales;
esta última se define en % como una relación, en la
sección de la junta, entre el área de metal diferente al
de aporte y el área total de la sección de la junta.
Por su parte la ZAC es una región del metal
base adyacente a la línea de fusión cuyo tamaño
dependerá del aporte térmico de la soldadura. En la
ZAC se producen transformaciones metalúrgicas
de estado sólido, similares a las que ocurren en
los tratamientos térmicos. La ZAC se puede
subdividir en zonas diferenciadas desde el punto
de vista microestructural en función del tipo de
transformación que se produce en el acero. La zona
adyacente a la línea de fusión está caracterizada por
una microestructura de granos gruesos donde se
alcanza una temperatura por encima del punto crítico
superior del acero (Ac3) produciendo austenitización
con crecimiento de grano. El efecto del grano grueso
deteriora la tenacidad haciendo que la ZAC, en esa
región, sea más susceptible a la propagación de una
fisura. Además, dependiendo del aporte térmico,
la velocidad de enfriamiento y la composición
del acero pueden originarse, por transformación,
fases duras o frágiles sensibles a la aparición de
fisuras. A la región de grano grueso le sigue una
región de transformación de fase que determina una
microestructura de grano fino, en general, de buenas
propiedades mecánicas. Finalmente tiene lugar una
región subcrítica con transformaciones parciales,
similares a las del recocido subcrítico de un acero,
cuyo límite es la aparición de material base no
afectado. La figura 9 muestra un esquema de la ZAC
en la soldadura de una sola pasada [14] y la figura 10
para soldadura multipasada. Esta última permite un
revenido tanto del metal de soldadura como de la
ZAC, refinando la microestructura y mejorando las
propiedades mecánicas de la misma.
Soldabilidad
La soldabilidad puede definirse como la mayor
o menor facilidad que presenta un metal para ser
soldado; permitiendo la obtención de soldaduras
sanas, homogéneas, que respondan a las necesidades
para las que fueron realizadas, incluyendo los
requisitos de fabricación.
Por su parte la definición establecida por el
Instituto Internacional de Soldadura (International
Institute of Welding, IIW) dice que: “un material
metálico es considerado soldable, en un grado dado,
para un proceso y para una aplicación específica,
cuando una continuidad metálica puede ser obtenida
Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico
15

mediante el uso de un proceso adecuado, tal que la
junta cumpla completamente con los requerimientos
especificados tanto en las propiedades locales como en
su influencia en la construcción de la cuál forma parte”.
En el caso particular de la soldadura de aceros también
la soldabilidad puede ser definida, simplemente, como
la mayor o menor facilidad que presentan los aceros
para ser unidos mediante soldadura. De esta forma
podemos decir que la soldadabilidad de un acero
depende en gran medida de su composición química,
tanto por el contenido de carbono como de otros
elementos de composición que actúan de manera
análoga. Cuanto mayor sea el porcentaje en peso de
carbono y otros elementos de composición mayor será
la tendencia al aumento de templabilidad del acero
y consecuentemente menor su soldabilidad. La
templabilidad indica la tendencia a la formación
de microestructuras de temple, martensíta, cuya
susceptibilidad a la fisuración bajo determinadas
condiciones de soldadura es muy importante. En
los aceros las características de temple se evalúan
a través de las curvas denominadas temperaturatiempo-
transformación (TTT) [3,8], figura 11, que
permiten medir la proporción de la transformación a
temperatura constante (curvas isotérmicas).
En soldadura para evaluar las transformaciones
del acero, en relación con las características de
soldabilidad que posea, se aplican curvas de
enfriamiento continuo (CCT) [15], figura 12. Dichas
curvas miden la proporción de la transformación en
función del tiempo para una disminución continua
de la temperatura. En las técnicas de tratamientos
térmicos las curvas CCT son normalmente utilizadas
para analizar las transformaciones en el acero que
permitan establecer un camino para relacionar
proceso con microestructura y propiedades mecánicas
resultantes. Considerando que en las uniones soldadas
se produce un proceso de enfriamiento relativamente
rápido y continuo, de forma similar al tratamiento
térmico del acero por aplicación de un medio de
enfriamiento(agua, aceite, aire, sales, etc), se puede
extender la aplicación de las curvas CCT para
evaluar, en determinadas condiciones de soldadura
y composición química del acero, la aparición de
microestructuras con fases frágiles (martensita) o las
denominadas zonas locales frágiles (ZLF o LBZ en
nomenclatura inglesa)[16-17].
ZAC CG (CGHAZ): Región de grano grueso o de crecimiento de grano
ZAC GF (FGHAZ): Región de grano fino o de recistalización
ZAC IC (ICHAZ): Región intercrítica o parcialmente transformada
ZAC SC (SCHAZ): Región subcrítica o de recocido subcrítico
Figura 9 |
Regiones de la ZAC en la soldadura de una sola pasada,
entre paréntesis las siglas correspondientes a la nomenclatura
en inglés [10]
Una forma práctica de evaluar la soldabilidad
es por medio de un parámetro denominado carbono
equivalente(CE), el cual se expresa en un número
dado como % de peso, que vincula al carbono y otras
elementos de aleación que inducen la templabilidad
del acero. Se han desarrollado una gran cantidad
de fórmulas de CE [18], pero las más utilizadas o
tomadas como referencias son las siguientes:
Fórmula IIW
Fórmula de Ito y Bessyo
ZAC CG IC(ICGHAZ ó IRCGHAZ): Región ZAC de grano grueso (1 a
pasada) recalentada intercríticamente (2 a pasada)
ZAC CG SC(SCGHAZ ó SRCGHAZ): Región ZAC de grano grueso (1 a
pasada) recalentada subcríticamente (2 a pasada)
Figura 10 |
Regiones de la ZAC en una soldadura multipasada, entre
paréntesis las siglas correspondientes a la nomenclatura
en inglés [10]
CE C (Mn+Si) (Cr+Mo+V) (Ni+Cu)
6 5 15
P cm
C Si Mn Cu Ni Cr Mo V 5B
30 20 20 60 20 15 10
16 Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico

Cuanto mayor sea el valor del CE (%) menor será
la soldabilidad del acero y deberán tomarse medidas
de precaución para la soldadura de manera de evitar
el riesgo a la aparición de fisuras. Con valores de
CE (%), según la fórmula del IIW menores que 0,30
tendríamos una muy buena soldabilidad del acero
para diferentes y variadas condiciones de soldadura.
Figura 11 |
Diagrama esquemático temperatura/tiempo/transformación,
curva TTT [10]
de enfriamiento y temperatura.
Una forma de visualizar este problema es
utilizando el denominado Diagrama de Graville [19].
El mismo permite una clasificación de los aceros en base
a su soldabilidad asociada a problemas de fisuración
en frío, en función del porcentaje de carbono y de
elementos de aleación medidos a través del carbono
equivalente del IIW. El diagrama agrupa a los aceros
de acuerdo al tipo de curva de templabilidad (Ensayo
de Jominy). La figura 13 muestra el diagrama de
Graville en el cual se distinguen tres zonas: I; II
y III. En la zona I los aceros tienen bajo carbono,
consecuentemente aún bajo las condiciones más
exigidas que puedan generarse durante la soldadura
(elevado nivel de hidrógeno y alta restricción) no
son muy susceptibles a fisuración. En la Zona II los
aceros tienen altos contenidos de carbono y bajos
elementos de aleación. Las curvas de templabilidad
indican un amplio rango de durezas, con lo cual
para evitar microestructuras sensibles a la fisuración
deberá considerarse una disminución de la velocidad
de enfriamiento de la ZAC, a través de un control en
el aporte térmico y empleo de precalentamiento al
conjunto soldado. En la zona III los aceros poseen
elevado carbono y elementos de aleación, lo que
les confiere un alto endurecimiento, por lo que la
soldadura produciría microestructuras susceptibles
a fisuración bajo cualquier condición. Por lo tanto,
para evitar la fisuración en frío asistida por hidrógeno
en los aceros ubicados en la zona III deberían
emplearse procesos de soldadura y consumibles de
bajo hidrógeno, precalentamiento y eventualmente
tratamientos térmicos post-soldadura.
Figura 12 |
Diagrama de enfriamiento contínuo, curva CCT,
correspondiente a un acero del tipo 1,25 Cr - 0,50 Mo
La definición de soldabilidad en aceros se encuentra
íntimamente asociada con la integridad estructural de la
unión soldada de un material en relación con el riesgo
a fisuración en frío asistida por hidrógeno. Este tipo de
fisura implica la interacción de numerosas variables
tales como: proceso de soldadura, materiales de aporte
y base, nivel de hidrógeno, tensiones, velocidades
Figura 13 |
Diagrama de Graville
Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico
17

Determinación del precalentamiento en la
soldadura de aceros estructurales
Un factor que controla la microestructura de la
ZAC, es su velocidad de enfriamiento, esta velocidad
depende de los espesores del material base, la geometría
de la unión, el calor aportado y la temperatura de
precalentamiento.
La velocidad de enfriamiento puede entonces
ser usada, dentro de cierto rango, para prevenir la
formación de microestructuras peligrosas en la ZAC.
Tal como se ha establecido en párrafos anteriores,
por efecto de la velocidad de enfriamiento pueden
originarse en el acero estructuras metalúrgicas de
elevada dureza por la transformación directa de
austenita a martensita. Si calentamos el material,
previamente a la soldadura, disminuimos el
desnivel térmico desde la temperatura de fusión
del acero, desplazando la curva de enfriamiento
hacia la derecha del diagrama o curva TTT o, para
el análisis de aceros bajo procesos de soldadura,
la curva CCT. De este modo se favorecen las
transformaciones metalúrgicas a estructuras más
blandas que resultan menos frágiles y propensas a
fisuración.
La temperatura de precalentamiento tiene
como principal función disminuir la velocidad de
enfriamiento de la soldadura. Es la mínima temperatura
que debe ser alcanzada en todo el espesor y en
una zona suficientemente ancha a ambos lados
de la junta del material base, antes que comience
el proceso de soldadura y que normalmente debe
mantenerse entre pasadas en caso de soldadura
de pasadas múltiples. Se aplica localmente por
resistencia eléctrica (mantas térmicas) o llama de
gas y su medición se realiza, siempre que sea
posible, en la cara opuesta a la que se está aplicando
la fuente de calor por medio de termocuplas, lápices
termo-indicadores, termómetros de contacto, etc.
La temperatura de precalentamiento debe ser
balanceada con el calor aportado durante la operación
de soldadura de acuerdo al tipo de acero y en función
de las propiedades requeridas para la junta.
La temperatura de precalentamiento produce
también un efecto importante en la velocidad de difusión
del hidrógeno y previene la formación de martensita
en aceros de alto carbono. Además tiene un efecto
secundario de reducir las tensiones residuales
disminuyendo los gradientes térmicos asociados a la
soldadura.
El precalentamiento incluye la temperatura entre
pasadas cuando se trata de soldadura en multipasadas.
En general la temperatura de precalentamiento
requerida en soldadura multipasadas es menor que
para soldadura de simple pasada. En soldadura de
multipasadas el calor de la segunda pasada disminuye
la dureza de la ZAC que generó la primera pasada
y acelera la migración de hidrógeno. Esto reduce
notablemente la posibilidad de fisuración en frío en
aceros soldados.
La pasada en caliente realizada inmediatamente
después de la pasada de raíz, técnica habitual
en la soldadura de cañerías en campo, es muy
efectiva para prevenir la fisuración en frío, dado
que puede reducir la concentración de hidrógeno en
aproximadamente un 30 a 40 % comparados con
los casos de pasada de raíz solamente. Esta hace
que la temperatura de precalentamiento necesaria se
pueda disminuir entre 30 y 50 ºC aproximadamente.
La pasada en caliente además, puede disminuir la
dureza en la ZAC. Generalmente, en la práctica las
temperaturas de precalentamiento pueden variar
desde temperatura ambiente hasta los 450 ºC, en
casos específicos puede ser aún mayor.
Métodos predictivos para establecer la temperatura
de precalentamiento
Existen numerosos métodos de carácter predictivo
propuestos para determinar o estimar la necesidad de
precalentar en la soldadura de aceros [20-22]. Estos
métodos consideran algunos o todos los factores
que influyen en la fisuración en frío: composición
química del acero, difusión de hidrógeno, calor
aportado, espesor del metal base, tensiones
residuales en la soldadura y restricción de la junta.
Sin embargo, hay una considerable diferencia en la
valoración de la importancia de estos factores entre
los distintos métodos. Por ejemplo, el efecto de la
composición química difiere de un método a otro en
la evaluación de la importancia de cada elemento de
aleación y por lo tanto pueden considerar distintos
carbonos equivalentes (CE). Alguno de los métodos
más conocidos y aplicados para el cálculo de la
temperatura de precalentamiento son los siguientes:
18 Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico

Norma British Standard BS 5135
Nomograma de Coe
Criterio de Duren
Criterio de Ito y Bessyo
Criterio de Suzuki y Yurioka
Método de Seferian
Método del Instituto Internacional de Soldadura
ANSI/AWS D1.1, Código de Estructuras Soldadas en Acero
Método de la Carta
En el apéndice A de esta publicación se adjunta a
modo de guía el nomograma de Coe, mientras que el
apéndice B proporciona una tabla guía de orientación
para temperaturas de precalentamiento en aceros
clasificados según AISI-SAE.
Ensayos de soldabilidad
El fenómeno de fisuración en frío es de tal
importancia práctica que se han desarrollado numerosos
ensayos para estudiar la susceptibilidad de un material
a la misma, permitiendo establecer una temperatura de
precalentamiento adecuada que garantice una soldadura
libre de fisuras [3, 8, 23, 24]. Es por ello que puede
recurrirse a un análisis experimental mediante ensayos
de soldabilidad a fin de establecer la temperatura de
precalentamiento y el aporte térmico más adecuados
para evitar la aparición de fisuras y de esta forma
asegurar la integridad estructural de la unión soldada.
Se han desarrollado diversos ensayos que permiten
evaluar la soldabilidad y particularmente el riesgo a la
fisuración en frío entre los que podemos mencionar:
Lehigh
Tekken o JIS
Slot
WIC
CTS
TWI
G-BOP
Cruciforme
Ranura circular
Los ensayos en todos los casos consisten en
realizar soldaduras con las características, materiales
y variables del proceso que se está analizando, pero
bajo condiciones extremas de restricción física y
térmica, que hacen propicia la aparición de fisuras
y otros defectos. Normalmente se utilizan varias
probetas que serán ensayadas a diferentes temperaturas de
precalentamiento para determinar cual será el valor mínimo
de la misma que verifique la no aparición de fisuras tanto
para la ZAC como para el metal de soldadura.
En la figura 14 (a) podemos observar un esquema del
ensayo CTS donde se trabaja con un ángulo de 45° y
bajo la restricción mecánica de un tornillo central y
dos soldaduras laterales, previo a aplicar la soldadura
de ensayo. Esta configuración impide la libre
dilatación generando tensiones, que en caso de no ser
óptimas las condiciones de soldabilidad, provocarán
fisuras que luego serán detectadas mediante métodos
visuales o ensayos no destructivos. Por su parte la
figura 14 (b) muestra un ensayo similar pero con la
placa en posición vertical y parcialmente sumergida
en un baño de agua, agregando condiciones térmicas
desfavorables.
La figura 15 muestra la probeta para ensayo
Tekken[25] donde la junta con bisel en Y inclinada provee
una importante restricción; una vez aplicada la soldadura
de ensayo se observa la presencia de fisuras por medio de
ensayos no destructivos y exámenes metalográficos.
a
Figura 14 |
Esquema de probeta para ensayo CTS,
(a) en ángulo a 45º y (b) en baño de enfriamiento
Figura 15 |
Probeta para ensayo Tekken
b
Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico
19

La influencia del hidrógeno
El riesgo a figuración en frío en la soldadura de
los aceros depende de varios factores mutuamente
relacionados, no obstante la cantidad de hidrógeno
introducido durante el proceso de soldadura es de
fundamental importancia.
Las principales fuentes de contaminación con
hidrógeno para la soldadura son: la atmósfera,
humedad e hidrocarburos (aceites, grasas, pinturas)
en la superficie del metal base, solventes, humedad
en el revestimiento del electrodo, humedad en el
fundente o flux, etc.
Los procesos y consumibles de soldadura pueden
ser clasificados en relación con su contenido de
hidrógeno en: de muy bajo, bajo, medio y alto nivel.
Dependiendo de la cantidad de hidrógeno introducido
en el metal de soldadura, en ml por cada 100 g de
metal depositado, se establecen los siguientes niveles:
Muy bajo, menor que 5 ml /100 g.
Bajo, entre 5 y 10 ml /100 g.
Medio, entre 10 y 15 ml /100 g.
Alto, mayor que 15 ml /100 g.
También aparece otro nivel denominado de extra bajo
hidrógeno con valores menores que 3 ml /100 g.
La figura 16 muestra las distribuciones estadísticas
típicas del contenido de hidrógeno en el metal depositado
para distintos procesos de soldaduras.
Figura 16 |
Distribución estadística del contenido de hidrógeno para
diferentes consumibles y procesos [11]
Discontinuidades y defectos en las
soldaduras |
A través de técnicas de inspección visual y
ensayos no destructivos (END) es posible detectar, y
en algunos casos medir, discontinuidades existentes
en las uniones soldadas. Una “discontinuidad” es
una interrupción estructural que dependiendo del
riesgo que signifique para el objetivo de la pieza
soldada se considera “defecto”. Un defecto en una
soldadura puede constituir por su naturaleza, tamaño
y concentración un motivo de no aceptabilidad
en si mismo, pudiendo ser un iniciador de fallas
en servicio. En general los códigos y reglamentos
constructivos establecen criterios de aceptación y
rechazo para la evaluación de las discontinuidades
y defectos en las soldaduras; en la tabla 3 podemos
observar una síntesis de las discontinuidades
más comunes de encontrar en uniones soldadas,
clasificados según su origen [1, 26].
Las discontinuidades también se pueden clasificar
por su forma: Las de tipo plano o bidimensional,
que son particularmente graves porque crean
concentración de tensiones; ejemplos de este tipo son:
las fisuras, falta de penetración, falta de fusión.
Las discontinuidades volumétricas o tridimensionales,
como poros e inclusiones, son menos concentradoras
pero pueden afectar seriamente el área o sección
resistente de las uniones soldadas.
Las características a tener en cuenta en una
discontinuidad serán: tamaño, agudeza, orientación y
localización relativa a la soldadura.
Selección y clasificación de materiales de
aporte |
La selección del material de aporte para una
determinada unión soldada se basa fundamentalmente
en dos criterios: la igualación de la resistencia con el
material base o igualación de resistencia y similitud
de composición química.
La igualación de resistencia es frecuentemente
aplicada en la soldadura de aceros estructurales en
general, mientras que la igualación por resistencia
y composición química se aplica en aceros que
contienen elementos característicos de aleación
para conferir propiedades específicas relacionadas
con el comportamiento en servicio. Este es el
20 Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico

caso de los aceros destinados a aplicaciones tales
como: altas temperaturas, bajas temperaturas o
régimen criogénico, resistencia a la corrosión (aceros
inoxidables), etc.
En algunos casos se puede presentar una variante a
los criterios de selección mencionados en los párrafos
de arriba, es la utilización de un material de aporte
con una resistencia menor al material base. Dicha
alternativa es definida cuando se busca que la soldadura
actúe como fusible o cuando la resistencia de los
materiales base excede el nivel de resistencia admisible
y se define un material de aporte ajustado a la necesidad
de resistencia estructural, privilegiando un buen nivel de
ductilidad y tenacidad en el metal de soldadura.
Otro caso particular lo constituyen las uniones
soldadas de materiales disímiles, como es el caso de la
soldadura de dos aceros de diferentes niveles de resistencia
a la tracción o la soldadura de un acero inoxidable con
un acero al carbono. Por ejemplo: el caso de dos aceros
estructurales del mismo tipo pero de diferente resistencia
mecánica requiere la selección de un material de aporte
para la unión soldada que iguale al acero de menor
resistencia.
Otros casos de uniones disímiles requerirán un
análisis menos sencillo que el ejemplo dado para poder
definir adecuadamente el aporte, como es el caso de la
soldadura de un acero al carbono o de otro tipo con un
acero inoxidable.
Una vez definido el material de aporte, será especificado
en un procedimiento de soldadura o para una solicitud
de compra de acuerdo con la clasificación de las normas
para materiales de aporte en soldadura por arco. Existen
normas para aportes de soldadura con origen en diferentes
países, tales como: AWS (USA), DIN, (Alemania) AFNOR
(Francia), IRAM (Argentina), GOST (Rusia), JIS (Japón),
entre otras e internacionales como Euronorm o ISO.
La clasificación de los materiales de aporte se realiza
por proceso de soldadura; las normas de materiales
de aporte de uso muy extendido internacionalmente
son las correspondientes a la Sociedad Americana
de Soldadura, AWS (American Welding Society). La
tabla 4 brinda una guía básica de orientación para la
selección de materiales de aporte para algunos aceros
estructurales, tanto al carbono como aleados. [26]
Tabla 3 |
Discontinuidades en uniones soldadas.
Discontinuidades
Referidas al diseño
Cambio de sección
Concentradores de tensiones
Originadas en el procedimiento
Desalineado
y/o en el proceso de soldadura
Socavado
Concavidad / convexidad
Falta de penetración
Falta de fusión
Solapado
Quemado
Contracción
Inclusiones
Películas de óxidos
Cráteres
Originadas en relación Fisuras En caliente
con el comportamiento
En frio
metalúrgico de las uniones
De recalentamiento
soldadas y el proceso de
Desgarramiento laminar
soldadura
Porosidad Localizada
Uniforme
Vermicular
Producidas o propagadas Fisuras Fatiga
en servicio
Crecimiento estable dúctil
Corrosión
Creep
Fragilización por revenido
Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico
21

Tabla 4 |
Guía de selección básica de procesos y aportes para aceros estructurales ASTM
Acero Límite de Fluencia Resist. a la Especificación de proceso
mínimo (MPa) Tracción (MPa) y material de aporte según AWS
ASTM A36 250 400-550
ASTM A53 Grado B 250 415 min SMAW
ASTM A106 Grado B 240 415 min AWS A5.1
ASTM A131 Grado A, B, CS, D, DS, E 235 400-490 E60XX
ASTM A139 Grado B 241 414 min E70XX
ASTM A381 Grado Y35 240 415 min AWS A5.5
ASTM A500 Grado A 228 310 min E70XX-X
Grado B 290 400 min SAW
ASTM A501 250 400 min AWS A5.17
ASTM A516 Grado 55 205 380-515 F6XX-EXXX, F6XX-ECXXX
Grado 60 220 415-550 F7XX-EXXX, F7XX-ECXXX
ASTM A524 Grado I 240 415-586 AWS-A5.23
Grado II 205 380-550 F7XX-EXX-XX, F7XX-ECXXX-XX
ASTM A529 290 415-586
ASTM A570 Grado 30 205 340 min GMAW y GTAW
Grado 33 230 360 min AWS A5.18
Grado 36 250 365 min ER70S-X
Grado 40 275 380 min AWS A5.28
Grado 45 310 415 min ER70S-XXX, E70C-XXX
Grado 50 345 450 min
ASTM A573 Grado 65 240 450-530 FCAW
Grado 58 220 400-490 AWS A5.20
ASTM A709 Grado 36 250 400-550 E6XT-X, E6XT-XM
API 5L Grado B 240 415 E7XT-X, E7XT-XM
Grado X42 290 415
Grado A, B, CS, D, DS 400-490 AWS A5.29
ABS Grado E 400-490 E7XTX-X, E7XTX-XM
ASTM A131 Grado AH32, DH32, EH32 315 470-585 SMAW
Grado AH36, DH36, EH36 350 490-620 AWS A5.1
ASTM A441 275-345 415-485 E7015, E7016
ASTM A516 Grado 65 240 450-585 E7018, E7028
Grado 70 260 485-620 AWS A5.5
ASTM A537 Clase 1 310-345 450-620 E7015-X, E7016-X
ASTM A572 Grado 42 290 415 min E7018-X
ASTM A572 Grado 50 345 450 min SAW
ASTM A588 (< 100 mm) 345 485 min AWS A5.17
ASTM A595 Grado A 380 450 min F7XX-EXXX, F7XX-ECXXX
Grados B y C 415 480 min AWS-A5.23
ASTM A6065 310-340 450 min F7XX-EXX-XX, F7XX-ECXXX-XX
ASTM A607 Grado 45 310 410 min GMAW y GTAW
Grado 50 345 450 min AWS A5.18
Grado 55 380 480 min ER70S-X, E70C-XC
ASTM A618 Grado Ib, II, III 315-345 450 min AWS A5.28
ASTM A633 Grado A 290 430-570 ER70S-XXX, E70C-XXX
Grados C, D 345 485-620 FCAW
(< 65 mm) AWS A5.20
ASTM A709 Grado 50 345 450 min E7XT-X, E7XT-XM
Grado 50W 345 485 min AWS A5.29
ASTM A710 Grado A, Clase 2 . 380 450 min E7XTX-X, E7XTX-XM
ASTM A808 (2-1/2 in y por debajo) 290 415 min
ASTM A913 Grado 50 345 450 min
API 2H Grado 42 290 550-430
Grado 50 345 485 min
API 2W Grado 42 290-462 427 min
Grado 50 345-517 448 min
Grado 50T 345-551 483 min
API 2Y Grado 42 290-462 427 min
Grado 50 345-517 448 min
Grado 50T 345-552 483 min
API 5L Grado X52 360 455-495
ABS Grado AH32, DH32, EH32 315 490-620
Grado AH36, DH36, EH36 350 490-620
22 Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico

Acero Límite de Fluencia Resist. a la Especificación de proceso
mínimo (MPa) Tracción (MPa) y material de aporte según AWS
API 2W Grado 60 414-621 517 min SMAW
AWS A5.5
API 2Y Grado 60 414-621 517 min E8015-X, E8016-X
ASTM A572 Grado 60 415 515 min E8018-X
Grado 65 450 550 min SAW
ASTM A537 Clase 2 315-415 550-690 AWS-A5.23
ASTM A633 Grado E 380-450 515-690 F8XX-EXX-XX, F8XX-ECXXX-XX
ASTM A710 Grado A, Clase 2 < 50 mm 415-450 495 min GMAW y GTAW
ASTM A710 Grado A, Clase 3 > 50 mm 415-450 485 min AWS A5.28
ASTM A913 Grado 60 415 520 min ER80S-XXX, E80C-XXX
ASTM A595 Grado 65 450 550 min FCAW
AWS A5.29
E8XTX-XX, E8XTX-XM
ASTM A709 Grado 70W 485 620-760 SMAW
AWS A5.5
ASTM A852 485 620-760 E9015-X, E9016-X
E9018-X
SAW
AWS-A5.23
F9XX-EXX-XX, F9XX-ECXXX-XX
GMAW y GTAW
AWS A5.28
ER90S-XXX, E90C-XXX
FCAW
AWS A5.29
E9XTX-XX, E9XTX-XM
ASTM A709 Grado100, 100W (< 65mm) 690 760-895 SMAW
AWS A5.5
ASTM A514 (< 65 mm) 690 760-760 E11015-X, E11016-X
ASTM A517 620-690 725-930 E11018-X
SAW
AWS-A5.23
F11XX-EXX-XX, F11XX-ECXXX-XX
GMAW y GTAW
AWS A5.28
ER110S-XXX, E110C-XXX
FCAW
AWS A5.29
E11XTX-XX, E11XTX-XM
Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico
23

Referencias |
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strength consumables in the root pass of weldments
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soldadura de aceros estructurales, Revista Soldar
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[23] Vuik, J. An update of the state of the art of
weld metal hydrogen cracking, Welding in the
World, 31 (1993), Nº 5, p 23-32.
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hydrogen cracking, Welding in the World, 24
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[25] Quesada, H. Salazar, M, Asta E. P, Ensayos
Tekken en un acero ASTM A514 GrB para
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Actas jornadas CONAMET - SAM 2004, La
Serena, Chile, 2004.
[26] AWS D1.1: Structural Welding Code- Steel,
American Welding Society, 2000.
24 Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico

Apendice A | Cálculo de la temperatura de precalentamiento utilizando nomograma de Coe
Este método de predicción utilizando el
nomograma de Coe 1 está basado en el ensayo
de severidad térmica controlada CTS aplicado
en aceros Carbono- Manganeso(C-Mn), con
un CE IIW
en el rango entre: 0,40 a 0,54 % y el
contenido de C entre: 0,15 a 0,25 %.
La escala de CE IIW
se selecciona en función
del tipo de consumible, teniendo en cuenta el
nivel de hidrógeno que deposita en la soldadura,
preparación y grado de restricción de la junta. Se
asignan cuatro letras cuyo criterio de selección
puede asignarse de la siguiente forma:
Escala A: consumibles que aporten un metal de
soldadura con un nivel de hidrógeno difusible
mayor que 15 ml/ 100g.
Escala B: consumibles que aporten un metal de
soldadura con un nivel de hidrógeno difusible
mayor que 10 ml/ 100g pero menor o igual que
15 ml/ 100g.
Escala C: consumibles que aporten un metal de
soldadura con un nivel de hidrógeno difusible mayor
que 5 ml/ 100g pero menor o igual que 10 ml/ 100g,
luego de un adecuado resecado.
Escala D: consumibles que aporten un metal de
soldadura con un nivel de hidrógeno difusible menor
que 5 ml/ 100g, luego de un adecuado resecado.
Espesor combinado (mm) = t 1
+ t 2
+ t 3
según fig. A2
H net
, Calor aportado [KJ/mm]
H net
f 1
V I 60
v
CE
C
Mn Cr+Mo+V Ni+Cu
6 5 15
Figura A1 | Monograma de Coe. Determinación de la temperatura de precalentamiento para aceros C-Mn (válido hasta C= 0,25%)
Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico
25

Una vez seleccionada la escala correspondiente
(A, B, C o D) se ingresa al nomograma de Coe de
la figura A1, con el valor de CE IIW
calculado para
el acero al carbono a ser soldado, trazando una
vertical a partir de dicho valor en el lado izquierdo
del nomograma. Luego se ingresa del lado
derecho del gráfico con el valor del calor aportado
neto (H net
), considerando el factor f 1
= 0,7 para
el proceso de soldadura manual (SMAW),
trazando una nueva línea vertical hasta interceptar
una de las rectas representativas del espesor
combinado de la unión que se está evaluando.
Este espesor combinado se determinará utilizando
el criterio de cálculo indicado en la figura A2.
Finalmente, a partir del punto de intercepción
determinado en el lado derecho, se traza una línea
horizontal hacia el lado izquierdo del gráfico
provocando una nueva intercepción con la línea
vertical inicialmente trazada, desde alguna de las
escalas A, B, C o D.
Este último punto de intercepción se ubicará
próximo o sobre alguna de las rectas que representan
una determinada temperatura de precalentamiento;
si el punto se ubica entre líneas, en forma práctica
se puede tomar la temperatura de precalentamiento
correspondiente al mayor valor.
1
Bailey, N et al. Welding steels without hydrogen cracking, Abington Publishing, 1990
Figura A2 | Cálculo del espesor combinado
26 Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico

Apendice B |
Guía de precalentamiento para aceros AISI-SAE
Aceros al carbono
Composición, en peso (%)
Espesor de la pieza a soldar (mm)
SAE C Mn 2,5 5 10 25 50 250
ºC
1030 0,28 - 0,34 0,60 - 0,90 - - 70 180 220 250
1035 0,32 - 0,38 0,60 - 0,90 - - 140 220 260 290
1040 0,37 - 0,44 0,60 - 0,90 - - 240 290 320 330
1045 0,43 - 0,50 0,60 - 0,90 60 240 300 340 360 370
1050 0,48 - 0,55 0,60 - 0,90 170 290 330 360 380 390
1052 0,47 - 0,55 1,20 - 1,50 200 300 340 390 390 400
1055 0,50 - 0,60 0,60 - 0,90 240 320 350 380 400 410
1060 0,50 - 0,65 0,60 - 0,90 280 340 370 400 420 430
1065 0,60 - 0,70 0,60 - 0,90 320 370 400 430 440 450
1070 0,65 - 0,75 0,60 - 0,90 330 380 410 440 450 460
1080 0,75 - 0,88 0,60 - 0,90 380 420 450 470 480 490
1085 0,80 - 0,93 0,70 - 1,00 400 440 460 480 490 500
1090 0,85 - 0,98 0,60 - 0,90 410 450 470 490 500 510
1095 0,90 - 1,03 0,30 - 0,50 420 460 480 500 510 520
Aceros de corte libre
Composición, en peso (%)
Espesor de la pieza a soldar (mm)
SAE C Mn S 2,5 5 10 25 50 250
ºC
1132 0,27 - 0,34 1,35 - 1,65 0,08 - 0,13 - - 190 260 290 310
1137 0,32 - 0,39 1,35 - 1,65 0,08 - 0,13 - - 140 220 260 290
1141 0,37 - 0,45 1,35 - 1,65 0,08 - 0,13 - 180 250 300 320 330
Aceros al manganeso (menos de 2 % de Mn)
Composición, en peso (%)
Espesor de la pieza a soldar (mm)
SAE C Mn Si 2,5 5 10 25 50 250
ºC
1320 0,18 - 0,23 1,60 - 1,90 0,20 - 0,35 - - - 150 210 240
1330 0,28 - 0,33 1,60 - 1,90 0,20 - 0,35 - - 130 230 260 280
1335 0,33 - 0,38 1,60 - 1,90 0,20 - 0,35 - 100 180 270 290 300
1340 0,38 - 0,43 1,60 - 1,90 0,20 - 0,35 - 190 260 310 320 340
Aceros al níquel
Composición, en peso (%)
Espesor de la pieza a soldar (mm)
SAE C Mn Si Ni 2,5 5 10 25 50 250
ºC
2317 0,15 - 0,20 0,40 - 0,60 0,20 - 0,35 3,25 - 3,75 - - - 140 200 230
2330 0,28 - 0,33 0,60 - 0,80 0,20 - 0,35 3,25 - 3,75 - - 110 240 270 290
2340 0,38 - 0,43 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 3,25 - 3,75 160 230 290 330 350 360
2345 0,43 - 0,48 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 3,25 - 3,75 180 290 330 370 380 390
2515 0,12 - 0,17 0,40 - 0,60 0,20 - 0,35 4,75 - 5,25 - - - 160 220 240
Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico
27

Aceros al níquel-cromo
Composición, en peso (%)
Espesor de la pieza a soldar (mm)
SAE C Mn Si Ni Cr 2,5 5 10 25 50 250
ºC
3115 0,13 - 0,18 0,40 - 0,60 0,20 - 0,35 1,10 - 1,40 0,55-0,75 - - - 160 220 240
3120 0,17 - 0,22 0,60 - 0,80 0,20 - 0,35 1,10 - 1,40 0,55-0,75 - - 100 220 250 270
3130 0,28 - 0,33 0,40 - 0,60 0,20 - 0,35 1,10 - 1,40 0,55-0,75 - 70 200 270 290 310
3135 0,33 - 0,38 0,40 - 0,60 0,20 - 0,35 1,10 - 1,40 0,55-0,75 - 180 260 310 330 340
3140 0,38 - 0,43 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 1,10 - 1,40 0,55-0,75 140 270 320 350 370 380
3141 0,43 - 0,48 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 1,10 - 1,40 0,70-0,90 150 280 330 360 380 390
3145 0,43 - 0,48 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 1,10 - 1,40 0,70-0,90 250 330 360 390 400 410
3150 0,48 - 0,53 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 1,10 - 1,40 0,70-0,90 300 360 390 420 430 440
3240 0,38 - 0,45 0,40 - 0,60 0,20 - 0,35 1,65 - 1,20 0,90-1,20 220 300 340 380 390 400
3310 0,08 - 0,13 0,45 - 0,60 0,20 - 0,35 3,25 - 3,75 1,40-1,75 150 280 320 360 370 380
Aceros al molibdeno
Composición, en peso (%)
Espesor de la pieza a soldar (mm)
SAE C Mn Si Ni 2,5 5 10 25 50 250
ºC
4023 0,20 - 0,25 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 0,20 - 0,30 - - 70 180 230 250
4027 0,25 - 0,30 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 0,20 - 0,30 - - 110 210 250 270
4032 0,30 - 0,35 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 0,20 - 0,30 - - 150 250 280 290
4037 0,35 - 0,40 0,75 - 1,00 0,20 - 0,35 0,20 - 0,30 - 130 240 290 320 330
4042 0,40 - 0,45 0,75 - 1,00 0,20 - 0,35 0,20 - 0,30 130 240 300 340 360 370
4047 0,45 - 0,50 0,75 - 1,00 0,20 - 0,35 0,20 - 0,30 200 300 340 370 380 390
4063 0,60 - 0,67 0,75 - 1,00 0,20 - 0,35 0,20 - 0,30 340 390 420 440 450 460
4068 0,64 - 0,72 0,75 - 1,00 0,20 - 0,35 0,20 - 0,30 360 400 430 450 460 470
Aceros al cromo-molibdeno
Composición, en peso (%)
Espesor de la pieza a soldar (mm)
SAE C Mn Si Cr Mo 2,5 5 10 25 50 250
ºC
4119 0,17 - 0,22 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 0,40 - 0,60 0,20 - 0,30 - - 150 250 280 300
4125 0,23 - 0,28 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 0,40 - 0,60 0,20 - 0,30 - 110 210 280 300 320
4130 0,28 - 0,33 0,40 - 0,60 0,20 - 0,35 0,80 - 1,10 0,15 - 0,25 - 110 230 290 310 330
4137 0,35 - 0,40 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 0,80 - 1,10 0,15 - 0,25 150 280 330 360 370 380
4140 0,38 - 0,43 0,75 - 1,00 0,20 - 0,35 0,80 - 1,10 0,15 - 0,25 250 330 360 390 400 420
4145 0,43 - 0,48 0,75 - 1,00 0,20 - 0,35 0,80 - 1,10 0,15 - 0,25 310 370 390 420 430 440
4150 0,48 - 0,53 0,75 - 1,00 0,20 - 0,35 0,80 - 1,10 0,15 - 0,25 350 400 420 450 460 470
Aceros al níquel-cromo-molibdeno
Composición, en peso (%)
Espesor de la pieza a soldar (mm)
SAE C Mn Si Ni Cr Mo 2,5 5 10 25 50 250
ºC
4320 0,17 - 0,22 0,45 - 0,65 0,20 - 0,35 1,65-2,00 0,40 - 0,60 0,20 - 0,30 - 180 260 310 330 340
4340 0,38 - 0,43 0,60 - 0,80 0,20 - 0,35 1,65-2,00 0,70 - 0,90 0,20 - 0,30 350 400 420 450 460 470
28 Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico

Aceros al níquel-molibdeno
Composición, en peso (%)
Espesor de la pieza a soldar (mm)
SAE C Mn Si Ni Mo 2,5 5 10 25 50 250
ºC
4615 0,13 - 0,18 0,40 - 0,65 0,20 - 0,35 1,65-2,00 0,20 - 0,30 - - 70 190 230 260
4620 0,17 - 0,22 0,50 - 0,65 0,20 - 0,35 1,65-2,00 0,20 - 0,30 - - 100 220 240 270
4640 0,38 - 0,43 0,60 - 0,80 0,20 - 0,35 1,65-2,00 0,20 - 0,30 130 270 320 350 370 380
4815 0,13 - 0,18 0,40 - 0,60 0,20 - 0,35 3,25-3,75 0,20 - 0,30 - - 105 230 250 260
4820 0,18 - 0,23 0,50 - 0,70 0,20 - 0,35 3,25-3,75 0,20 - 0,30 - - 190 270 290 310
Aceros al cromo
Composición, en peso (%)
Espesor de la pieza a soldar (mm)
SAE C Mn Si Cr 2,5 5 10 25 50 250
ºC
5120 0,17 - 0,22 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 0,70 - 0,90 - - 70 180 230 250
5130 0,18 - 0,33 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 0,80 - 1,10 - - 170 250 280 300
5140 0,38 - 0,43 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 0,70 - 0,90 - 230 280 330 340 360
5150 0,48 - 0,53 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 0,70 - 0,90 270 340 370 400 410 420
52100 0,95 - 1,10 0,25 - 0,45 0,20 - 0,35 1,30 - 1,60 440 470 500 520 530 540
Aceros al cromo-vanadio
Composición, en peso (%)
Espesor de la pieza a soldar (mm)
SAE C Mn Si Cr V 2,5 5 10 25 50 250
ºC
6150 0,48 - 0,53 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 0,80-1,10 0,15 mín. 330 380 400 430 440 450
Aceros al silicio-manganeso
Composición, en peso (%)
Espesor de la pieza a soldar (mm)
SAE C Mn S 2,5 5 10 25 50 250
ºC
9255 0,50- 0,60 0,70 - 0,95 1,80 - 2,20 280 340 370 400 410 420
9260 0,55- 0,65 0,70 - 1,00 1,80 - 2,20 300 360 390 420 430 440
Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico
29

Notas |
30 Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico

ATENCION | Los contenidos de esta publicación están basados en información de diferentes fuentes, algunas de las cuales han sido
incluidas en la lista de referencias.
ESAB- CONARCO, FLS y el autor no se responsabilizan por la precisión de la información o por cualquier daño, imprevisto o indirecto,
perjuicio comercial o incidentes similares que pudieran ser causados por la implementación de medidas o acciones descriptas en esta
publicación.
Seguridad en soldadura | la aplicación de una técnica industrial como la soldadura por arco eléctrico obliga a la aplicación
de prácticas de protección adecuadas, para tal fin ESAB- CONARCO y FLS recomiendan la lectura de su publicación titulada: Riesgos &
Precauciones en Soldadura y Corte.

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