uft 2021

1. Símbolos
estándares para la
soldadura
Revista
Hecha por
José Ángel Pineda Mosquera
para la materia de Elementos de maquina I

2. Definiciones básicas
sobre soldadura.

3. La soldadura es un proceso utilizado para unir
piezas metálicas. Consiste en aplicar una corriente
eléctrica para sobrecalentar y fundir el metal el
cual, al enfriarse, queda fijo.
Existen diferentes tipos de soldadura, las más
populares son:
MMA o soldadura manual de electrodo
La corriente eléctrica crea un arco voltaico entre
una varilla de electrodo revestido consumible y el
metal base de la unión a soldar. El arco
proporciona el calor necesario para fundir el metal
y el electrodo actúa como material de relleno para
la fijación. Es el tipo más utilizado debido a su
versatilidad y posibilidades de aplicación.
MIG o soldadura de arco metálico con gas
La corriente eléctrica crea un arco voltaico entre
un hilo continuo consumible y el metal base de la
unión a soldar. El hilo de soldar es un alambre que
se alimenta de corriente continuamente y funciona
como material de unión. Además, el hilo y la base
de metal quedan protegidas de la contaminación
ambiental mediante una mezcla de gas. De esta
manera se consigue una soldadura a mayor
velocidad y en posiciones difíciles.

4. TIC o soldadura de arco, tungsteno y gas
Este tipo de soldadura utiliza un electrodo de
tungsteno no consumible para crear el arco
eléctrico. Si el metal base lo requiere, se puede
utilizar una aportación como electrodo de relleno.
El electrodo y la base de metal están protegidos
por una mezcla de gas. El resultado es una
soldadura de alta calidad, pero requiere cierta
habilidad para aplicarla.

5. Tipos de electrodos
Existen muchos tipos de electrodos. La utilización
de uno u otro dependerá sobre todo del tipo de
máquina de soldar, del metal base a unir, de la
posición en la que vamos a soldar y del acabado
que queramos.
En la soldadura manual o MMA, los electrodos
más comunes son los revestidos. Suelen tener una
nomenclatura estándar formada por la letra E y
cuatro dígitos. La E significa que es un electrodo
para la soldadura manual. Los dos primeros dígitos
son la resistencia a la tensión, medida en libras por
pulgada cuadrada por 1000. Por ejemplo, un
electrodo E6013 resiste una tensión de 60.000 PSI
y el 7018 tiene la fuerza de alta resistencia a
tensión de 70.000 PSI. El tercer y cuarto dígito
indican las condiciones (posición, corriente,
polaridad) en las que se puede soldar
satisfactoriamente.

6. Según el material predominante en el
revestimiento, el electrodo será conveniente para
un metal u otro.
El electrodo de rutilo es el más comúnmente
utilizado para soldar acero por ser el más universal
para todas las posiciones.
El electrodo básico crea una soldadura muy
resistente y es utilizado en estructuras rígidas y
grandes espesores.
El electrodo con revestimiento de ferro-níquel se
utiliza para metal de fundición.
El electrodo utilizado para
metales inoxidables tiene un revestimiento bajo
en carbono.
El electrodo con revestimiento rutilo-celulósico se
utiliza en metales galvanizados.

7. Las uniones en
soldadura: Tipos y
características

8. Cuando las condiciones de trabajo son favorables,
la soldadura es la forma más económica de
efectuar uniones. Por ello, las uniones efectuadas
en el taller son normalmente soldadas.
Cuando hace falta efectuar uniones en la obra
(montaje) generalmente se atornillan, pero es
frecuente que estas uniones se preparen en el taller
soldando las chapas, etc. que se necesitan en una
unión atornillada.
En soldadura, la manera de cómo están colocadas
las piezas a unir se denomina tipos de juntas de
unión o juntas de soldadura posibles.
Existen cinco tipos de uniones básicas: la unión a
tope, en ángulo, en T, en solape, en ángulo y de
borde.

9. Características de los distintos tipos de unión.
Cada tipo de junta tiene una serie de ventajas e
inconvenientes que debe conocer el diseñador, ya
que la calidad final de la obra soldada dependerá
no sólo de la técnica y habilidad para realizar la
soldadura sino también del tipo de junta.
Como recomendaciones generales, se citan las
siguientes:
Cuando la longitud del cordón soldadura a ejecutar
no tenga una longitud superior a 500 mm, para su
realización se comenzará por un extremo y se
seguirá hasta el otro.
Si dicha longitud está comprendida
entre 500 y 1.000 mm, el cordón se ejecutará en
dos tramos, comenzando por el centro.
Para longitudes mayores de 1.000 mm se ejecutará
por cordones parciales, terminando cada tramo
dónde comenzó el anterior.
Las esquinas de chapas que coincidan con puntos
de cruce de cordones, se recortarán para evitar
dicho cruce.
En todo caso, no se realizará una soldadura a lo
largo de otra ya ejecutada.

10. Características de los distintos tipos de unión.

11. Características de los distintos tipos de unión.
Para poder escoger el tipo de unión hay que
conocer y evaluar los factores de los que depende.
Son tres: esfuerzo, espesor y coste.
1. Esfuerzo: debe tenerse en cuenta el tipo de
esfuerzo a que estará sometida la pieza, ya sea
a tracción, compresión, flexión, impacto, etc.
También es necesario conocer si la carga es
constante o variable en el tiempo, ya que en
este último caso pueden aparecer problemas de
fatiga.
2. Espesor: el espesor de los materiales a soldar es
un factor que determina el tipo de junta que se
puede aplicar.
3. Coste: la forma de la junta de la soldadura
influirá en el coste final, por lo que deberá
considerarse a efectos económicos.

12. RESISTENCIA DE
LAS UNIONES
SOLDADAS

13. La adaptación de las propiedades de los
electrodos a las del metal matriz no es tan
importante como la velocidad, la habilidad del
operador y el aspecto de la unión completa. Las
propiedades de los electrodos varían
considerablemente, pero la tabla 5-7 relaciona
las propiedades mínimas para algunas clases de
electrodos.
Es preferible, al proyectar componentes
soldados, seleccionar un acero que produzca una
rápida y económica soldadura, aunque esto
pueda exigir el sacrificio de otras cualidades,
tales como su aptitud de mecanización. Bajo
condiciones apropiadas, todos los aceros pueden
soldarse, pero se obtendrán los mejores
resultados si se escogen aceros que tengan unas
especificaciones AISI entre C1014 y
C1023. Todos estos aceros, cuando están
laminados en caliente, tienen una resistencia a
la tracción comprendida entre 4.200 y 5.000
k/cm2.
El proyectista podrá escoger coeficientes de
seguridad o tensiones de trabajo permisibles con
más confianza, si está al tanto de los valores
que emplean otros. Una de las mejores
especificaciones que se puede emplear es la
norma para la construcción de edificios del
American Institute of Steel Construction (AISC),
que se ha revisado recientemente.

14. Las tensiones permisibles se basan ahora en el límite de
fluencia en vez de en el límite de rotura, y la norma permite el
empleo de una diversidad de aceros estructurales ASTM, con
límites de fluencia variables desde 2.300 a 3.500 kg/cm2. Con
tal de que los esfuerzos sean los mismos, la norma permite la
misma tensión en el metal de la soldadura y en el metal
base. Para estos aceros ASTM Sy=0,5 Sm. La tabla 5-8
relaciona las fórmulas especificadas por la norma para poder
calcular estas tensiones permisibles en diversas condiciones de
carga. Los coeficientes de seguridad que emplea esta norma
se calculan fácilmente. Para tracción n=1/0,60=1,67. Para
cizalladura n=0,577/0,40=1,44, si aceptamos la teoría de la
energía de distorsión como criterio de fallo.

15. Tanto la norma AISC como la AWS incluyen las
tensiones permisibles cuando están presentes
cargas de fatiga. El proyectista no tendrá
dificultades en emplear estas normas, pero su
naturaleza empírica tiende a oscurecer el hecho de
que se han obtenido por medio de los mismos
conocimientos sobre el fallo por fatiga, que se
discutieron en la unidad 3. Naturalmente, para las
estructuras a las que se refieren estas normas, las
tensiones reales no pueden exceder a las tensiones
permisibles; de otro modo, el proyectista es
legalmente responsable. Pero en general, las
normas tienden a disimular el margen real de
seguridad empleado. Por otra parte, si se emplea
el conocimiento total disponible para proyectar,
digamos, una máquina, se sabe el margen de
seguridad real con cierta precisión y también la
dispersión que ha de esperarse. Por tanto, con
objeto de recalcar y reforzar las nociones
fundamentales, utilizaremos también los métodos
de la unidad 3 en el proyecto de elementos
soldados frente a la fatiga.

16. Tipos y proceso

17. Soldadura blanda. Se realiza a temperaturas por
debajo de los 400 ºC. El material metálico de
aportación más empleado es una aleación de
estaño y plomo, que funde a 230 ºC,
aproximadamente.
Soldadura fuerte. Con este método se alcanzan
temperaturas de hasta 800 ºC. Asimismo, se
utilizan aleaciones de plata y estaño o de cobre y
cinc. Como material fundente para cubrir las
superficies y eliminar el óxido, se emplea el bórax.
Mientras, un soplete de gas aporta el calor
necesario para la unión.
Soldadura por presión. Es una soldadura en frío,
donde la unión entre los metales se produce sin
aportación de calor. Puede resultar muy útil en
aplicaciones en las que sea fundamental no alterar
la estructura o las propiedades de los materiales
que se unen. Se puede realizar por:
Presión en frío o en caliente. Consiste en limpiar
las superficies por unir; tras ponerlas en contacto,
aplicar una presión sobre ellas hasta que se
produzca la unión

18. Por fricción. Se hace girar el extremo de una de
las piezas y luego se pone en contacto con la otra.
El calor producido por la fricción une ambas piezas
por deformación plástica
Soldadura oxiacetilénica (con gases al
soplete). El calor aportado en este tipo de
soldadura se debe a la reacción de combustión del
acetileno, que resulta ser fuertemente exotérmica,
pues se alcanzan temperaturas del orden de los
3500 ºC
Soldadura por arco eléctrico. Es un método que
se obtienen a bajo costo, además de ser de fácil y
rápida utilización, el cual es aplicable a toda clase
de metales, con lo que pueden obtenerse
resultados perfectos.

19. Ejemplo de
aplicaciones y
procesos

20. Procedimiento
Se provoca la fusión de los bordes que se desean
soldar mediante el calor intenso desarrollado por un
arco eléctrico. Los bordes en fusión de las piezas y
el material fundido que se separa del electrodo se
mezclan íntimamente, formando, al enfriarse, una
pieza única, resistente y homogénea. Al ponerse en
contacto los polos opuestos de un generador se
establece una corriente eléctrica de gran
intensidad. Si se suministra la intensidad necesaria,
la sección de contacto entre ambos polos se pone
incandescente. Esto puede provocar la ionización de
la atmósfera que rodea a la zona de contacto y que
el aire se vuelva conductor; de modo que al separar
los polos, el paso de corriente eléctrica se
mantenga de uno a otro a través del aire. Antes de
iniciar el trabajo de soldadura deben fijarse las
piezas sobre una mesa o banco de trabajo, a fin de
que permanezcan inmóviles a lo largo de todo el
proceso. Durante la operación, el soldador debe
evitar la acumulación de escoria, que presenta una
coloración más clara que el metal. El electrodo ha
de mantenerse siempre inclinado, formando un
ángulo de 15 grados, aproximadamente, sobre el
plano horizontal de la pieza, y comunicar un
movimiento lento en zigzag -de poca amplitud-,
para asegurar una distribución uniforme del metal
que se va desprendiendo del electrodo.

21. El arco eléctrico genera un cráter en la pieza. Es
fundamental tener en cuenta la longitud del arco
(distancia entre el extremo del electrodo y la
superficie del baño fundido). Si el arco es
demasiado pequeño, la pieza se calienta bastante y
la penetración resulta excesiva; en ese caso, puede
llegar a producirse una perforación peligrosa. Por el
contrario, si el arco es demasiado largo, se dispersa
parte de su calor y la penetración resulta
insuficiente. El soldador debe mantener el arco a la
longitud adecuada. Las temperaturas que se
generan son del orden de 3500 °C.
Este tipo de soldadura puede realizarse con
electrodos metálicos o de carbón, lo que ha dado
lugar, a lo largo de la historia de la soldadura por
arco, a varios procedimientos distintos:

22. Soldadura por arco sumergido. Utiliza un
electrodo metálico continuo y desnudo. El arco se
produce entre el alambre y la pieza bajo una capa
de fundente granulado que se deposita delante del
arco. Tras la soldadura, se recoge el fundente que
no ha intervenido en la operación. Procedimientos
de unión: soldadura, que se basa en aislar el arco y
el metal fundido de la atmósfera, mediante un gas
inerte. Procedimientos:
Zerener. El arco salta entre dos electrodos de
carbón, y mediante un electroimán se dirige hacia
la junta que se desea soldar para mejorar la
aportación de calor. Actualmente, este
procedimiento ha caído en desuso, debido a que se
forma óxido en la soldadura y a que resulta
excesivamente complicada tanto la construcción de
los portaelectrodos, como su posterior retirada