Este documento describe la caracterización del cordón de soldadura. Explica que el cordón está compuesto de tres zonas principales: la zona de aportación pura, la zona de dilución y la zona de afectación térmica. También describe las características geométricas del cordón como la penetración, el ángulo de bisel, las dimensiones de lado y garganta, y el acabado superficial. Finalmente, explica cómo factores como la técnica y los materiales utilizados afectan la morfología y el aspecto superficial del cord

1. 1
UD2. CARACTERIZACIÓN
DEL CORDÓN DE
SOLDADURA.
2.1. Constitución y zonas de afectación.(p.3)2.1. Constitución y zonas de afectación.(p.3)
2.3. Parámetros básicos.(p.27)
2.2. Características geométricas.(p.14)
Caracterización del cordón.
A efectos de definir la junta soldada y
establecer los parámetros de fabricación
necesarios para asegurar su funcionalidad,
es primordial reconocer la configuración del
INTRODUCCIÓN.
2
cordón y sus características. La afectación
térmica del proceso así cómo la geometría
del cordón son elementos a considerar para
su correcto diseño y ejecución, asegurando
su resistencia.
2 Caracterización del cordón.
Ejemplo de cordón de soldadura y
escoria © All rights reserved.
Caracterización. Zonas de afectación.
Hemos definido el cordón de soldadura cómo la materialización de la
junta soldada, más comunmente, en la unión de elementos metálicos
por fusión.
En éste caso, y considerando la aportación de metal de manera
2.1._ CONSTITUCIÓN Y ZONAS DE AFECTACIÓN.
3
generalista, la unión o cordón de soldadura se configura en tres
zonas principales:
Aportación pura.
Zona de dilución.
Zona de afectación térmica.
2 Caracterización del cordón.
Sección característica de un cordón de soldadura ©
JM.Casals. All rights reserved.

2. 2
Caracterización. Zonas de afectación.
En la zona de aportación pura, se deposita el metal de
aporte fundido. En la zona de dilución se obtiene una
aleación entre el metal de aporte y el metal base, por
la fusión de ambos, dando continuidad metalúrgica a
la unión. En las zonas adyacentes, se produce una
4
afectación térmica del metal base debido al aporte
calorífico del proceso de soldeo. Dependiendo del
metal base y de la energía calorífica aportada, puede
aparecer una primera zona del metal templada y una
zona contigua de metal base afectado térmicamente
en mayor o menor grado.
2 Caracterización del cordón.
Sección de un cordón preparada
mediante ataque químico ©
JM.Casals. All rights reserved.
Caracterización. Zonas de afectación.
La zona de dilución suele determinarse cómo el porcentaje de la unión
soldada en sección, que corresponde a metal base; así, en una
soldadura a tope sin preparación de bordes, puede llegar al 100%
puesto que no hay aporte puro, mientras que en juntas con preparación,
ese porcentaje oscilarápreparación
5
2 Caracterización del cordón.
Porcentaje de dilución según preparación de bordes en unión a tope ©
JM.Casals. All rights reserved.
dependiendo de la geometría
en la preparación de bordes,
las pasadas necesarias y la
posición, llegando a valores
de 30 o 40% en uniones
ortogonales.
refuerzo
dilución Aporte
Caracterización. Zonas de afectación.
La dilución influye en la composición química del cordón de soldadura
y suele determinarse mediante el porcentaje de dilución a efectos de
predecir esa composición.
% Dilución = (zd / sc)*100.
Dónde zd es el área de dilución
6
2 Caracterización del cordón.
Areas de determinación del porcentaje de dilución según preparación
de bordes de unión © JM.Casals. All rights reserved.
y sc es la sección total de
soldadura incluyendo la
dilución, el sobreespesor de
refuerzo y el aporte puro, si los
hay.

3. 3
Caracterización. Zonas de afectación.
La estructura metalúrgica obtenida
en el cordón de soldadura dependerá
de la velocidad de enfriamiento y del
porcentaje de carbono y elementos
de aleación presentes. Con
TTT
7
enfriamientos rápidos, la aparición de
fases duras y frágiles (martensita)
junto con la presencia de H2 atrapado
en la soldadura puede dar lugar al
agrietamiento y fisura de la misma.
2 Caracterización del cordón.
Diagrama de transformación del acero y
microestructuras de los constituyentes
obtenidas © JM.Casals. All rights reserved.
Caracterización. Zonas de afectación.
Cabe considerar que a mayor
aumento del porcentaje de
carbono, mayor desplazamiento
de la curva de transformación a la
derecha, por lo que facilita la %C +%C
8
aparición de fases duras,
disminuyendo la soldabilidad del
acero en cuestión. Así, a mayor
templabilidad del acero, menor es
su soldabilidad.
2 Caracterización del cordón.
Afectación del porcentaje de Carbono y
elementos de aleación en la transformación
metalúrgica © JM.Casals. All rights reserved.
Caracterización. Zonas de afectación.
En general, la soldabilidad de un material define su aptitud para ser
soldado mediante un determinado procedimiento y de acuerdo al
cumplimiento de las especificaciones de resistencia y propiedades
exigidas . Cómo se ha dicho, el porcentaje de carbono y elementos
de aleación, afectan a la soldabilidad del acero. Para valorar el
9
efecto de los elementos de aleación, suele procederse al cálculo del
porcentaje equivalente de carbono:
Cabe considerar también, la afinidad entre el material base y el de
relleno, si existe aporte; o las tensiones mecánicas en la unión.
2 Caracterización del cordón.
%Ec =

4. 4
Caracterización. Zonas de afectación.
La zona afectada térmicamente (ZAT) o HAZ (Heat Affected Zone)
corresponde a la parte de material base que no ha fundido durante la
soldadura pero cuyas propiedades mecánicas o microestructura han
dilución
sido alteradas por el calor aportado
en el proceso. Ésta afectación se
10
2 Caracterización del cordón.
Identificación de las zonas características de
un cordón de soldadura sobre foto de una
sección preparada mediante ataque químico ©
JM.Casals. All rights reserved.
Aporte
puro
Afectación térmica
Tª cm
p
produce desde el límite de fusión
hasta el límite de la temperatura
mínima de cambio metalúrgico para
el metal base (Tªcm) y será
preferible cuanto menor posible.
Caracterización. Zonas de afectación.
La afectación térmica está pues directamente relacionada con el
aporte térmico del proceso para conseguir la fusión. Ese calor
aportado depende principalmente de:
El tipo de fuente de energía.
11
La velocidad de soldeo.
El rendimiento térmico del proceso.
Por lo que deben considerarse no sólo los medios sino también la
técnica operativa en la determinación del aporte térmico.
2 Caracterización del cordón.
Caracterización. Zonas de afectación.
Analizando la ZAT, se debe considerar que en los
casos susceptibles de aparecer temple del metal
base, éste efecto disminuye la capacidad
mecánica de la junta, puesto que aumenta su
dureza y en consecuencia su fragilidad, por lo que
12
puede resultar en rotura, incluso por las propias
tensiones internas en el proceso de soldeo. Dado
el caso, puede minimizarse tal efecto mediante el
precalentamiento de las partes a soldar,
consiguiendo así un enfriamiento más lento y
evitando el temple.
2 Caracterización del cordón.
Visualización de coloración del
area afectada por aporte de calor .
Pipe root weld with HAZ ©
Ytrottier. CC-BY-SA-3.0

5. 5
Caracterización. Zonas de afectación.
El precalentamiento para evitar
fisuras, se aplica también a materiales
de alta conductividad térmica, con el
fin de llegar a las temperaturas de
soldeo necesarias.
13
Por otro lado, pueden realizarse
tratamientos térmicos posteriores al
soldeo, principalmente para minimizar
tensiones residuales en la unión o
mejorar prestaciones mecánicas de
las zonas de afectación térmica.
2 Caracterización del cordón.
El tratamiento térmico puede mejorar el afinado de
grano de la estructura afectada por el soldeo ©
JM.Casals. All rights reserved.
Ejemplo de micrografías de la estructura de grano en el
metal base, la zat y el metal fundido respectivamente, en
una unión soldada.
Caracterización. Geometría.
Desde una visión macroscópica, el cordón de soldadura puede
aparentar diferente aspecto visual dependiendo de la tecnología
utilizada y la técnica, especialmente manual, del soldador.
2.2._CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS.
Así pues, se definen cordones:
14
2 Caracterización del cordón.
Recto, si se realiza
longitudinalmente a la unión, en
línea recta.
Oscilante, si se realiza
longitudinalmente a la unión con
oscilaciones del electrodo.
Dirección de avance
Cordón recto © JM.Casals. All rights reserved.
Caracterización. Geometría.
Asimismo, en los cordones oscilantes, pueden darse dos
movimientos; en forma circular o en zig-zag.
15
2 Caracterización del cordón.
Dirección de avance
Cordón oscilante en zig-zag © JM.Casals. All rights reserved.
Dirección de avance
Cordón oscilante en círculos © JM.Casals. All rights reserved.

6. 6
Caracterización. Geometría.
Desde el punto de vista de las dimensiones fundamentales, cabe
recordar la terminología utilizada en la definición del cordón de
soldadura; así, se entiende por raíz de la junta, a la parte inferior de
la soldadura que, en su caso, presenta la mínima distancia entre las
partes a unir, llamada abertura de raíz.
16
2 Caracterización del cordón.
Raíz y abertura de raíz en cordón de soldadura de ranura y chaflán respectivamente
© JM.Casals. All rights reserved.
Cara de la raíz Abertura de raíz
Caracterización. Geometría.
Por su lado, la cara de la junta se presentará en la parte superior y en
su caso, de máxima distancia entre las partes a unir.
Cara de soldadura
Sobreespesor de cara
El sobreespesor de metal
de soldadura en cara y
raíz, se conoce también
17
2 Caracterización del cordón.
Sobreespesores en cara y raíz en soldadura de ranura ©
JM.Casals. All rights reserved.
Sobreespesor de raíz Cara de la raíz
como refuerzo, y
representa la cantidad de
metal de la junta que
sobresale de los límites
del metal base.
Caracterización. Geometría.
El acuerdo se refiere al
redondeo de enlace entre
el sobreespesor de la
soldadura y la superficie
Acuerdo de soldadura
18
2 Caracterización del cordón.
Acuerdo del cordón de soldadura
© JM.Casals. All rights reserved.
del metal base. Este
acuerdo puede ser
cóncavo o convexo. Si se
elimina el refuerzo, se
tiene un acabado plano.

7. 7
Caracterización. Geometría.
En caso de chaflán entre las partes a unir, deberá considerarse el
ángulo y profundidad del bisel en el dimensionado de la junta y en
caso de espesores considerables, el número de pasadas
longitudinales para rellenar la unión.
Á l d bi l
Ángulo de chaflán
19
2 Caracterización del cordón.
Ángulo y profundidad de bisel © JM.Casals. All rights reserved.
Ángulo de bisel
Profundidad
del bisel
Pasadas múltiples de relleno © JM.Casals. All rights reserved.
Caracterización. Geometría.
La penetración, representa la profundidad que el metal de soldadura
se introduce dentro del metal base; puede ser completa o parcial, si
abarca todo el espesor de junta o sólo una parte respectivamente.
Penetración
parcial
20
2 Caracterización del cordón.
Cota de penetración completa y penetración de raíz en junta a
tope con chaflán © JM.Casals. All rights reserved.
Penetración
completa
Penetración
de raíz
Penetración
de raíz
Cota de penetración parcial y penetración de raíz en junta a
solape © JM.Casals. All rights reserved.
Caracterización. Geometría.
Si se habla de penetración de raíz,
se refiere a la distancia de
introducción del metal de
soldadura que sobrepasa la raíz de
l i L d ió
Penetración
parcial
Penetración
21
la misma. La cota de penetración
de la junta representa la distancia
desde la parte fundida más alejada
hasta la cara de la junta.
2 Caracterización del cordón.
Cota de penetración y penetración de raíz en junta de filete ©
JM.Casals. All rights reserved.
de raíz

8. 8
Caracterización. Geometría.
La unión ortogonal o en ángulo se
realiza con cordones denominados
de filete, que se definen por las
dimensiones de lado (c) y garganta
(t). La resistencia de la junta suele
Lado C
Lado C
Garganta
efectiva
22
formularse en base al término de
garganta. Cómo puede deducirse, la
relación entre ellas es de:
2 Caracterización del cordón.
Dimensiones de lado y garganta en cordón de filete ©
JM.Casals. All rights reserved.
Garganta t
teórica
Caracterización. Geometría.
Otro aspecto de la geometría del cordón se refiere al acabado
superficial del mismo, que puede ser convexo, cóncavo o plano:
Cordón
cóncavo
Cordón
plano
Cordón
convexo
23
2 Caracterización del cordón.
Cordón convexo, cóncavo y plano respectivamente © JM.Casals. All rights reserved.
cóncavoplanoconvexo
Caracterización. Geometría.
Además, la morfología y el aspecto superficial se ve afectado
visualmente por factores tales cómo la técnica, la intensidad, el
aporte térmico o los materiales usados; todo ello modifica la
penetración, la rugosidad del cordón, las proyecciones resultantes, …
mostrando acabados distintos según la variación de sus parámetros.
24
2 Caracterización del cordón.
Ejemplo de variación de la morfología del cordón según variación de
parámetros en SMAW © All rights reserved.

9. 9
Caracterización. Geometría.
En uniones de gran longitud, puede darse un cordón continuo o bien
un cordón intermitente que, en caso de doble cara puede ser
enfrentado o alternado:
25
2 Caracterización del cordón.
Cordón continuo e intermitente respectivamente en una junta a solape © JM.Casals. All rights reserved.
Caracterización. Geometría.
Finalmente cabe remarcar el uso de cordones de reverso, eso es,
que se practican posteriormente a la unión por el lado de la raíz; y los
cordones de respaldo, que se realizan por el lado de raíz, en primera
instancia, para evitar el escape del metal fundido durante la
soldadura de la unión.
26
2 Caracterización del cordón.
Cordón de reverso y de respaldo respectivamente en una junta de ranura con bisel © JM.Casals. All rights reserved.
Cordón previo
Cordón de reverso
Cordón de respaldo
Cordón posterior
Caracterización.
Según lo descrito, los principales parámetros que afectan a la
constitución y geometría del cordón de soldadura son, entre otros:
2.3._PARÁMETROS DE AFECTACIÓN.
Espesor de la unión. Velocidad de avance.
I t id d
27
2 Caracterización del cordón.
Preparación de la unión.
Técnica aplicada.
Aporte térmico.
Tipo de material base.
Tipo de electrodo y fundentes.
Intensidad.
Distancia del electrodo.
Posición de soldeo.
Tipo de soldadura.
Tipo de junta.

10. 10
Caracterización.
Algunos de estos parámetros, ya se han
presentado; otros se resumen, cómo se
verá, en las siguientes UD; así, los tipos
de uniones, la técnica aplicada o la Ejemplo de cordón contrapuesto en ángulo y
varias pasadas © JM Casals All rights
28
preparación de la geometría de los
extremos de las partes o piezas a unir,
que se describen, serán a su vez un factor
determinante para el diseño de la unión
soldada.
2 Caracterización del cordón.
Ejemplo de cordón desprendido por deficiencia
de penetración © JM.Casals. All rights
reserved.
varias pasadas © JM.Casals. All rights
reserved.
Fi d l UD2
Caracterización.
29
Fin de la UD2.
2 Caracterización del cordón.