Tema 5

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE
VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR
PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA,
CIENCIA Y TECNOLOGÍA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN MATURÍN
SOLDABILIDAD DE LOS
METALES Y DE LAS FUNDICIONES
Profesora:
Ing. Amalia Palma
Bachiller:
Barreto Cristopher C.I: 26.190.201
Maturín, Septiembre 2017

2. Soldabilidad de las fundiciones
Como preámbulo cabe señalar que las fundiciones o hierros fundidos
o las conocidas aleaciones “cast iron” generalmente son asociadas a
fundiciones grises, pero en realidad identifican a un grupo grande de
aleaciones ferrosas. El color de una superficie fracturada puede ser usado
para identificarla de manera global, así, un color blanco identifica a una
fundición blanca debido a su carburo e impurezas, y el hierro fundido gris
tiene una variedad de composiciones, pero por lo general es tal que la
estructura de la matriz es principalmente perlita con copos de grafito
dispersos. El Hierro (Fe) representa más del 95% en peso del material de la
aleación, mientras que el principal elemento de aleación es el carbono (C),
seguido del silicio (Si). La cantidad de carbono en la fundición de hierro es de
2,1 a 4% en peso. Los hierros fundidos contienen cantidades apreciables de
silicio, normalmente de 1 a 3% en peso, y por consiguiente, estas aleaciones
se les deben considerar aleaciones ternarias de Fe-C-Si.
El hierro fundido tiende a ser frágil, con excepción de los hierros
fundidos maleables. Gracias a su bajo punto de fusión, buena fluidez, colado,
excelente maquinabilidad, resistencia a la deformación y resistencia al
desgaste, las fundiciones de hierro se han convertido en un material de
ingeniería con una amplia gama de aplicaciones, incluyendo tuberías,
máquinas y partes de la industria automotriz, como cabezas de cilindros,
bloques de cilindros, y los housing de cajas de cambios, housing de bombas,
tambores de freno, entre otras. Es resistente a la destrucción y debilitamiento
por corrosión.
También hay hierros fundidos aleados que contienen cantidades
pequeñas de cromo, níquel, molibdeno, cobre, u otros elementos
constituyentes para así, agregar propiedades específicas. Estas suelen
proporcionar mayor resistencia mecánica. Otra aleación de importancia es el
hierro fundido austenítico que se modifica por la adición de níquel y otros

3. elementos para reducir la temperatura de transformación para que la
estructura sea austenítica a temperatura ambiente, esta aleación posee un
alto grado de resistencia a la corrosión. Otra clase de hierro fundido se llama
hierro maleable. Esto se hace dando la fundición blanca un tratamiento
térmico de recocido para cambiar la estructura del carbono en el hierro. De
este modo, la estructura se cambia a perlítica o ferrítica, lo que aumenta su
ductilidad.
Hay otras dos clases de hierro fundido que son más dúctiles que la
fundición gris. Estas son conocidas como el hierro nodular y fundición dúctil.
Éstos se fabrican mediante la adición de magnesio o aluminio que, o bien se
atan el carbono en un estado combinado o le dará al carbono libre o nodular
una forma esférica en lugar de la escama normal en la fundición gris. Esta
estructura proporciona un mayor grado de ductilidad o maleabilidad de la
fundición. La fundición gris tiene una capacidad muy baja para doblar y baja
ductilidad. La ductilidad es baja debido a la presencia de los copos de grafito
que actúan como discontinuidades.
En la mayoría de los procesos de soldadura el ciclo de calentamiento
y enfriamiento crea la expansión y contracción de la aleación, lo que crea
tensiones de tracción durante el período de contracción. Por esta razón, la
fundición gris es difícil de soldar sin precauciones especiales. Por otra parte,
el hierro fundido dúctil como el hierro maleable, hierro dúctil y hierro nodular
pueden ser exitosamente soldadas. Para obtener los mejores resultados,
estos tipos de fundiciones de hierro, deberán estar soldadas en estado
recocido.
Soldadura por Arco con Electrodo Revestido
En la preparación de la pieza de fundición para la soldadura es
necesario eliminar todos los materiales extraños de la superficie, y limpiar
completamente el área de la soldadura, esto significa quitar pintura, grasa,
aceite y otros materiales indeseables de la zona de soldadura. Es

4. conveniente calentar el área de soldadura por un corto tiempo para eliminar
el gas atrapado en el defecto(s) o la zona de soldadura del metal base. Se
recomienda biselar la zona afectada en V, con un ángulo entre 60-90° se
debe utilizar soldaduras de penetración completa para que la grieta o defecto
se elimine completamente, dado que el defecto puede volver a aparecer en
condiciones de servicio.
El precalentamiento es conveniente para la soldadura con cualquiera
de los procesos de soldadura. Esto puede ser reducido cuando se utiliza
material de aporte muy dúctil. El Precalentamiento reducirá el gradiente
térmico entre la soldadura y el resto de la pieza. Las temperaturas de
precalentamiento están relacionadas con el proceso de soldadura, el tipo de
metal de relleno, la masa y la complejidad de la fundición. El proceso SMAW
puede ser utilizado para la soldadura de hierro fundido. Hay cuatro tipos de
metales de aportación que se pueden utilizar:
Electrodos revestidos de hierro fundido,
Electrodo revestido con aleación base de cobre
Electrodos revestidos a base de níquel
Electrodos recubiertos de acero suave.
Existen razones para emplear cada uno de los electrodos específicos
de la siguiente manera: la maquinabilidad del depósito, la fuerza del
depósito, y la ductilidad de la soldadura final y la disponibilidad de equipos.
a) Cuando la soldadura por arco se hace con electrodos
revestidos de hierro fundido, es necesario precalentar entre 120 ° y
425 °C, dependiendo del tamaño y la complejidad de la fundición y la
necesidad de mecanizar el depósito y las áreas adyacentes. En
general, es mejor utilizar electrodos de diámetro pequeño y ajustar la
longitud de arco, y si es posible la soldadura se debe hacer en la
posición plana.

5. b) Hay dos tipos de electrodos a base de cobre, la
aleación de estaño-cobre (ECuSn-A y C) y la aleación aluminio-cobre
(ECuAl-A2). Las aleaciones de zinc cobre no se pueden utilizar para
electrodos de soldadura de arco debido a la temperatura de fusión
baja del zinc. El zinc se volatiliza en el arco y hará que exista
porosidad en soldadura aplicada. Los electrodos de cobre-estaño
producen una soldadura con buena ductilidad. Los electrodos (ECuSn-
A, ECuSn-C), ofrecen depósitos fuertes y de dureza. Por lo que se
emplean para el recargue de las fundiciones. La diferencia está en el
contenido de estaño, el electrodo ECuSn-A contiene un 5% y el
ECuSn-C un 8%. Cuando se utilizan los electrodos a base de cobre,
un precalentamiento entre 120-200°C se recomienda, también usar
diámetros pequeños y bajas corrientes. El enfriamiento lento se
recomienda después de la soldadura. Los electrodos (ECuAl-A2) son
a base cobre y aluminio y tiene un punto de fusión relativamente bajo,
así como una gran velocidad de aportación a bajas intensidades. Esto
permite una soldadura rápida y reduce la de formación y la posibilidad
de formación de fundición blanca en la zona de la soldadura. La
resistencia a la tracción y la carga de fluencia de estos depósitos son
casi el doble de los obtenidos con electrodos a base de cobre y
estaño.
c) Hay tres tipos de electrodos de níquel usado para
soldar hierro fundido. El ENiFe-CI contiene aproximadamente 50% de
níquel, el ENiCI contiene aproximadamente el 85% de níquel y el tipo
ENiCu contiene níquel y cobre. El electrodo ENiFeCI es más barato y
proporciona resultados aproximadamente iguales al electrodo de alto
níquel. Estos electrodos pueden ser utilizados sin precalentamiento,
sin embargo se sugiere su almacenamiento a 40 °.Los depósitos de
níquel y níquel-hierro son extremadamente dúctiles y no se vuelven
frágiles con presencia de carbono. La dureza de la zona afectada por

6. el calor puede reducirse al mínimo mediante la reducción de la
penetración en el metal base. El electrodo tipo de níquel-cobre se
presenta en dos grados, el ENiCu-A con 55% de níquel y 40% de
cobre y el ENiCu-B con el 65% de níquel y 30% de cobre. Cualquiera
de estos electrodos se puede utilizar de la misma manera como el
electrodo de níquel o el electrodo de Ni-hierro con aproximadamente
la misma técnica y los resultados. Los depósitos de Níquel-hierro son
especialmente diseñados para unión y reparación de piezas de
fundición con alto porcentaje de fósforo, fundición nodular y esferoidal,
sin necesidad de precalentamiento. El depósito tiene una alta
resistencia, es de excelente apariencia libre de grietas y porosidad,
incluso sobre superficies contaminadas. Al igual que todas las
soldaduras de hierro fundido, se recomiendan los cordones cortos a
fin de no calentar excesivamente la pieza. No se recomienda el
martillado
d) El electrodo de acero suave (AWS E St) no se
recomienda para soldar hierro fundido si el depósito se debe
mecanizar. Este electrodo a base de hierro se emplea para muchos
tipos de hierro fundido utilizados en la industria. El depósito de la
soldadura es muy duro y no mecanizable, es especial para fundición
sucia, podrida o quemada, en fundición con un alto contenido de
fósforo o azufre. Además, el depósito de acero suave tendrá una
reducción del nivel de ductilidad, como resultado de mayor contenido
de carbono.
Soldadura Autógena
El proceso de gas combustible-oxígeno es a menudo usado para la
soldadura de hierro fundido. La llama debe ser neutra. Hay dos tipos de
metales de relleno que están disponibles: Las barras de hierro fundido (RCI y
A y B) y las barras de zinc-cobre (RCuZn-B y C). Las soldaduras realizadas

7. con las varillas de hierro fundido adecuadas serán tan fuertes como el metal
base. La clasificación RCI se utiliza para la fundición gris ordinaria. La varilla
RCI-A tiene pequeñas cantidades de la aleación y se utiliza para la aleación
de hierro fundido de alta resistencia y la RCI-B se utiliza para la soldadura de
hierro fundido nodular y maleable.
El procedimiento de soldadura debe ser óptimo y se debe preparar
bien la junta, y tener presente el precalentamiento, y postcalentamiento. Las
barras de zinc-cobre producen soldaduras de bronce. Hay dos
clasificaciones: RCuZn-B, y RCuZn C- El bronce depositado tiene ductilidad
relativamente alta.
Se recomienda emplear la varilla que trae el fundente extruido en ella
como revestimiento, de lo contrario emplear desoxidante, así se mantendrá el
baño de fusión limpio y fluido, de lo contario se formaran óxidos de difícil
fusión que dificultan la operación y provocan inclusiones y sopladuras.
Composición química de los hierros fundidos.
La composición química ejerce una influencia determinante sobre
la estructura y propiedades de los hierros fundidos, pues la presencia de
elementos tales como: carbono, silicio, níquel, etc., favorecen la
grafitización mientras que el manganeso y el cromo dan lugar a la
formación de cementita. La fundición gris objeto de nuestro estudio
presenta las mismas impurezas pero en mayor grado.
La cantidad de carbono en forma de grafito o de cementita
depende de la velocidad de enfriamiento, la cual está muy relacionada
con el espesor de la pieza, mientras mayor sea el espesor menor será la
velocidad de enfriamiento y mayor tendencia a la grafitización.
El contenido de silicio en los hierros fundidos se encuentra entre
el 1,4 y el 5 % lo que da la posibilidad al material de obtener las
siguientes estructuras:

8.  Fundición intermedia o atruchada.
 Fundición gris perlítica.
 Fundición gris ferrito-perlítica.
 Fundición gris ferrítica.
El manganeso favorece la formación de cementita (Fe3C) o el
carburo complejo de cementita, el cual es de mayor estabilidad. Este efecto
del manganeso se nota para bajos por cientos del mismo, no sobrepasando
por lo general el 1% en los hierros fundidos normales. El azufre favorece la
formación de cementita, pero esta influencia es poco notable cuando existen
cantidades apreciables de carbono y silicio. Este elemento disminuye la
fluidez del hierro fundido, por lo que su máximo contenido se limita a 0.1%.
Empeora el costo del metal y sus propiedades mecánicas.
El fósforo es un elemento que se encuentra en valores entre el 0.1 y
el 0.5 %. Este se introduce a los hierros fundidos con el objetivo de aumentar
la fluidez de estos materiales. Esto se logra a partir de la formación de la
eutéctica fosfórica (Fe-Fe3C-Fe3P), la cual presenta bajo punto de fusión. La
influencia de este elemento en la grafitización es nula.
En la obtención del hierro fundido nodular tienen mucha importancia
los elementos nodulizantes, como los encargados de suministrar al grafito la
forma que conduce a la obtención de este hierro fundido de alta resistencia.
Según (Lajtin, 1973) el contenido de
Mg a introducir durante la inoculación del hierro fundido nodular sería
entre 0.03-0.07 %. Señala además que el mismo eleva la capacidad del
hierro al sobre enfriamiento y por tanto de temple al aire. Para evitar la
tendencia de temple al aire se realiza una doble inoculación, agregando
magnesio para nodulizar e introduciendo ferrosilicio como grafitizador.

9. En la referencia bibliográfica (Lakhtin, 1970) se plantea además que
la presencia de titanio durante la obtención del hierro fundido nodular,
deforma el nódulo de grafito y provoca la aparición de carburos.
Propiedades de los hierros fundidos.
Los hierros fundidos grises están compuestos por una base metálica
y grafito. Los valores de las propiedades mecánicas están dados
fundamentalmente por la base metálica, aunque la forma tamaño y
distribución del grafito tienen influencia en dichas propiedades. Las láminas
de grafito tienen una resistencia cohesiva muy pequeña. Su presencia
reduce grandemente la sección transversal efectiva del metal de la fundición.
Las bases metálicas de los hierros fundidos pueden ser: ferríticas,
ferrito-perlíticas, perlíticas y atruchadas o intermedias. El grafito puede
encontrarse en forma de láminas gruesas o de pequeñas escamas,
disminuyendo las propiedades mecánicas debido a que disminuye el área de
sección transversal de la pieza, pues el mismo se considera como una
cavidad dentro de la matriz metálica, por no presentar resistencia. Constituye
además un concentrador de tensiones. El grafito ofrece sin embargo algunas
propiedades al hierro fundido en comparación con el acero debido a que
facilita la mecanización, haciendo que la viruta sea más frágil y se rompa
cuando la herramienta llegue a la inclusión de grafito.
Gracias a sus cualidades lubricantes el grafito aumenta las
propiedades antifricción del hierro fundido.
La existencia de segregaciones de grafito amortigua rápidamente las
vibraciones y las oscilaciones de resonancia. La resistencia a la tracción de
los hierros fundidos se encuentra entre 210 y 280 MPa. El límite de fluencia
no está bien definido como en otras aleaciones ferrosas, pero para la
práctica se considera igual a la resistencia máxima del material, es decir en

10. ellos la deformación plástica es nula. La resistencia a la compresión es de
2.5 a 4.5 veces mayor que la resistencia a la tracción y la viscosidad de
impacto es muy baja, sobre todo cuando el contenido de fósforo es muy
elevado. Los hierros fundido de acuerdo con sus propiedades mecánicas, la
forma de obtención de los mismos y la forma en que aparece el grafito según
(Iron Casting Society, 1981) y (White, 1948) se pueden clasificar en:
Hierro fundido gris de baja resistencia.
Hierro fundido gris de mediana resistencia.
Hierro fundido gris de alta resistencia.
Problemas en la Soldabilidad de los hierros fundidos grises.
Exceptuando los hierros fundidos blancos que no se consideran
soldables, en los hierros fundidos grises se presentan problemas
fundamentales y secundarios que afectan su soldabilidad. Los problemas
principales siempre están presentes, mientras que los secundarios pudieran
aparecer algunas veces. Según (Rodríguez, 1983) y (Seferian, 1979) los
hierros fundidos durante la soldadura pueden presentar los siguientes
problemas:
Problemas de Soldabilidad principales del hierro fundido.
a) Agrietamiento debido a las características físico
químicas del material (plasticidad nula). La presencia de grafito en
forma laminar constituye un factor que favorece el agrietamiento.
b) Formación más o menos localizada de cementita
(fundición blanca) la cual se puede presentar tanto en la zona
fundida como en la zona de influencia térmica. En la práctica se
conoce con el término de granos duros, dificultando enormemente
la maquinabilidad de los hierros fundidos.

11. Problemas de Soldabilidad secundarios de los hierros fundidos.
a) Formación de poros en la zona fundida, debido a que
por el alto contenido de carbono de los hierros fundidos se forman
óxidos de carbono (CO2 y CO) los cuales no tienen tiempo de escapar
del baño fundido por el rápido enfriamiento.
b) Formación de una película refractaria de óxidos de
silicio y manganeso durante el proceso de soldadura, los cuales tienen
un alto punto de fusión con respecto al metal base.
c) Alta fluidez de los hierros fundidos, ya que provoca la
imposibilidad de soldar estos materiales en posiciones inclinadas,
verticales y menos aún sobrecabeza.
En algunas ocasiones las condiciones de trabajo de las piezas,
previas al proceso de recuperación por soldadura, ocasionan problemas que
dificultan la reparación de estas que son:
a) Crecimiento del hierro fundido gris: Este problema se
presenta cuando la pieza trabaja largos períodos por encima de los
400ºC o sufre calentamiento reiterados por encima de esta
temperatura y muy especialmente por encima de los 800ºC, lo cual
provoca un aumento del volumen alrededor de un 40% y un gran
desarrollo de tensiones internas. Todo lo expuesto anteriormente se
debe a la descomposición de la cementita (Fe3C) en hierro (Fe) y
carbono. Este problema provoca el agrietamiento durante el proceso
de soldadura.
b) Infundibilidad: Aparece en piezas que han estado en
contacto con aceite, grasas y agua de mar durante un período
prolongado de tiempo, debido a que estas se embeben o empapan
con estas sustancias trayendo consigo que a la hora de soldar la
acción de la temperatura provoque que estos líquidos salgan a la
superficie llevando a la pieza a un estado de infundibilidad.

12. Electrodos empleados en la soldadura del hierro fundido
Los métodos de soldadura manual por arco eléctrico de los hierros
fundidos grises pueden ser muy variados, diferenciándose esencialmente en
el tipo de electrodo a utilizar y en la aplicación o no de precalentamiento.
Estos métodos se clasifican en dos grandes grupos en dependencia o no de
la aplicación del precalentamiento: soldadura manual por arco eléctrico con
precalentamiento (en caliente) y soldadura manual por arco eléctrico sin
precalentamiento (en frío). Los electrodos utilizados para la soldadura del
hierro fundido según la American Welding Society (A.W.S.) se dividen de
acuerdo a (AWS, 1992) en:
a) Electrodos base hierro AWS: ECI, ESt.
b) Electrodos de níquel - hierro AWS: ENiFeCI.
c) Electrodos de níquel puro AWS: ENiCI.
d) Electrodos de metal monel AWS: ENiCu-A, ENiCu-B.
e) Electrodos de bronce AWS: ECuSn-A, ECuSn-C.
En la referencia (Udim et al, 1954) se dan las consideraciones de la
utilización de cada uno de estos electrodos en dependencia de la tecnología
de soldadura que se desee aplicar en cada caso. Cuando se realiza la
soldadura en frío se recomienda la utilización de cualquiera de estos
electrodos teniendo en cuenta los siguientes requisitos:
1) Cuando no se requiere maquinar el refuerzo del
cordón ni cortarlo transversalmente obteniendo una resistencia de la
costura similar a la del metal base se recomienda el electrodo base
hierro.

13. 2) Cuando se requiere maquinar el refuerzo del cordón
sin cortar transversalmente la costura se recomienda el electrodo de
níquel hierro.
3) Cuando se requiere maquinar el refuerzo y la sección
transversal de la costura se recomienda el electrodo de níquel puro.
Durante el empleo de estos dos últimos electrodos hay que tener en
cuenta durante la reparación el costo elevado de los mismos siendo más
elevado en el caso de los electrodos de níquel que los electrodos de níquel
hierro. Estos últimos brindan una mayor resistencia mecánica que los de
níquel.
La soldadura en frío se aplicará cuando se suelden piezas con libre
dilatación y contracción del metal. Cuando la pieza muestre condiciones de
empotramiento o limitaciones en su libre dilatación es que se recomendará la
soldadura en caliente. Durante la soldadura en caliente se disminuye la
tendencia al agrietamiento del hierro fundido por sus problemas de dilatación
y a la formación de cementita. Sin embargo es necesario que el
precalentamiento se aplique sólo cuando hace falta debido a que este
ocasiona ciertas desventajas tales como:
a) Manipulación difícil de la pieza a reparar y mayor
riesgo de accidente.
b) Dificultad de operación debido al calor de radiación.
c) Costos del calentamiento y accesorios para efectuar
el mismo.
Si se selecciona la soldadura en caliente los criterios de selección de
los electrodos serían:
1) Cuando las piezas estén empotradas, necesiten
maquinado, se precise elevada resistencia mecánica de la costura y

14. cuando hay limitación de recursos monetarios se recomienda soldar
con electrodos de níquel hierro.
2) El electrodo de níquel puro se recomienda en
aquellas costuras donde hay que utilizar gran cantidad de metal de
aporte y donde las condiciones de empotramiento de la pieza exige
alta plasticidad de la costura; siendo las realizadas con estos
electrodos las más caras y donde resistencia mecánica se ve afectada
con respecto a los electrodos de níquel hierro.
Con el objetivo de disminuir los costos de las soldaduras se
recomienda realizar la soldadura depositando cordones alternos de
electrodos de níquel y de níquel hierro. Así se consigue elevar también la
resistencia mecánica de la costura. En costuras muy grandes se recomienda
asimismo depositar un lecho o base de electrodos de níquel y níquel hierro y
los cordones de relleno realizarlos electrodos de acero del tipo E6013 o
E7018.
La soldadura con electrodos de metal monel y de bronce tiene el
inconveniente que al soldar con los mismos se desprenden vapores de
metales no ferrosos perjudiciales a la salud del operario, por lo cual se exige
una buena ventilación del local donde se efectúa la soldadura. La resistencia
mecánica de los cordones realizados con estos electrodos es muy baja.
Recomendaciones para la soldadura del Hierro Fundido. Principios
del precalentamiento.
Según (Rodríguez, 1983) el precalentamiento de los hierros fundidos
se define a través de las siguientes interrogantes y condiciones:
a) ¿Se soldará con o sin precalentamiento?
b) Si se precalienta ¿De qué forma? ¿Local o total?
c) El precalentamiento se emplea sólo cuando es
indispensable y sólo hasta la temperatura que sea necesario.

15. En la selección del precalentamiento de una forma local o total será
necesario analizar si durante el calentamiento existe la libre dilatación es
decir la no aparición de tensiones de compresión (σc) y de tracción (σt).
Desde el punto de vista de las propiedades mecánicas de los hierros
fundidos no será necesario el precalentamiento de las piezas cuando existe
la libre dilatación, sin embargo para evitar la formación de cementita se le
aplica un ligero calentamiento local. En piezas de hierro fundido rígidas, es
decir, cuerpos huecos reforzados, con nervios, etc., el calentamiento local es
inútil y entonces es indispensable el calentamiento total el cual debe ser
uniforme en todas las dimensiones y secciones. En la soldadura de piezas
grandes se aplica un precalentamiento local, mantenido durante el proceso
de soldadura para lograr la libre dilatación de la pieza.
Soldabilidad de los metales
La soldabilidad es la aptitud o mayor o menor dificultad que tiene un
metal o aleación para formar uniones soldadas con unas propiedades
tecnológicas de calidad. Podemos distinguir dos grupos:
Metales ferrosos:
Aceros al carbono. Se sueldan fácilmente cuanto menor
porcentaje de carbono haya; la formación de martensita es un riesgo en los
aceros con alto contenido en carbono. La martensita no sólo es dura y frágil,
sino que su formación procede con un incremento de volumen que impone
esfuerzos adicionales en la estructura. El precalentamiento y, si es posible, el
postcalentamiento son necesarios cuando la formación de martensita o
bainita son inevitables.
Aceros inoxidables. Siempre contienen cromo, que forma una
película extremadamente densa de Cr2O3. Se debe evitar su formación. Los
aceros austeníticos (que contienen Cr y Ni) son también soldables, aunque

16. los carburos de cromo formados reducen el nivel de cromo total en el acero y
éste queda sin protección contra la corrosión. Para evitar esto, el contenido
de carbono debe ser muy bajo.
Hierro fundido. La soldabilidad de los hierros fundidos varía en gran
medida, pero muchos de ellos se sueldan, especialmente mediante
soldadura por arco. Frecuentemente se emplea un metal de aporte al alto
níquel para estabilizar el grafito. El precalentamiento y el enfriamiento lento
también son útiles.
Metales no ferrosos:
Metales de bajo punto de fusión. El estaño y el plomo se sueldan
fácilmente, a condición de que la entrada de calor se mantenga
suficientemente baja para evitar el sobrecalentamiento. El zinc es uno de los
materiales más difíciles de soldar, porque se oxida fácilmente y también se
vaporiza a baja temperatura (906 ºC).
Aluminio y magnesio. La mayoría de sus aleaciones se sueldan
fácilmente, particularmente con una envolvente de gas inerte. De otra
manera, la película de óxido debe ser removida con un fundente poderoso,
que a su vez puede requerir eliminarse después de la soldadura para evitar
la corrosión. La humedad (H2O) se debe evitar, ya que reacciona y produce
un óxido que vuelve frágil la unión al causar porosidad.
La alta conductividad térmica y el elevado calor específico, aunque
con un bajo punto de fusión de estas aleaciones, requieren de una entrada
de calor y de precauciones adecuadas contra el sobrecalentamiento. Debido
a las dificultades encontradas con los materiales endurecidos por
precipitación, las aleaciones a menudo son tratadas térmicamente después
de la soldadura o, si esto no es posible, se utiliza un material de aporte
diferente (con frecuencia Al-Si para aleaciones de aluminio).

17. Aleaciones con base de cobre. El cobre desoxidado se suelda de
manera sencilla, especialmente si el material de aporte contiene fósforo para
proporcionar una desoxidación instantánea. Los latones se pueden soldar
pero las pérdidas de zinc son inevitables; por lo tanto, o el metal de aporte se
enriquece en zinc, o se agrega Al o Si para formar un óxido que reduzca la
evaporación. Los bronces de aluminio no representan problema, aunque el
óxido formado se debe desalojar, igual que con el aluminio puro.
Níquel. Este metal y sus aleaciones de solución sólida se sueldan
fácilmente. Todas las aleaciones de níquel son muy sensibles incluso a la
cantidad más pequeña de azufre, que forma un eutéctico de bajo punto de
fusión y provoca agrietamiento por calor.
Titanio y zirconio. Las aleaciones también son soldables, pero una
atmósfera inerte es esencial para evitar la oxidación; por lo tanto, a menudo
se encierran en cámaras de soldadura de atmósfera inerte o se sueldan con
un haz de electrones. En la soldadura del titanio el principal defecto suele
ser, como en el aluminio, la presencia de porosidad debida a los gases que
se forman durante la soldadura, sobre todo hidrógeno.
Bloques de ensayo para el Estudio de la soldabilidad de Hierros
fundidos.
La selección de un cuerpo de ensayo para el estudio de la
soldabilidad de cualquier material de base, está soportada por la dirección
del objetivo del estudio mismo. Existe una diversidad de bloques de ensayo
cuyo diseño geométrico se fundamenta en la preservación de características
tales como: Restricción física del cordón de soldadura (si lo que se requiere
modelar es susceptibilidad al agrietamiento), modelos de evacuación de calor
en dos y tres dimensiones (para evaluar susceptibilidad a algunas
transformaciones), restricciones a nivel de geometría de junta (para evaluar

18. la dificultad de aplicación del material de aporte), etc. Para las fundiciones de
hierro, los diseños más importantes están concentrados en los modelos de:
restricción para la solidificación del cordón, el modelo homologado por la
AWS y los de selección libre. En el primer caso, el más trabajado y estudiado
desde 1956 es el modelo de Schaeffler & Schumbacker [4]; el segundo es el
que se acoge desde 1960, bajo la norma AWS 11.1 [3], y para el último caso
suelen elegirse modelos conservativos y pequeños cuyo único
condicionamiento, es que las dimensiones impuestas permitan extraer
probetas para pruebas y realizar cómodamente las soldaduras; tal es el caso
de los estudios de Devletian [6] (1978), Voigth [7] (1983), etc.
Propiedades del aluminio
El aluminio es un metal ligero, de color blanco plateado y
relativamente blando. Si comparamos dos piezas de las mismas
dimensiones, una de aluminio y otra de acero, observaremos que el peso de
la primera es aproximadamente tres veces superior a la de la segunda, por lo
que podemos decir que la densidad del aluminio es la tercera parte de la del
acero.
El aluminio es conocido también por su resistencia a la corrosión
frente al aire, agua, aceites, alimentos y muchos agentes químicos. Esta
resistencia se debe a la existencia de una capa de óxido de aluminio,
llamada alúmina, que impide la corrosión del metal. Se trata de una capa
refractaria, es decir, que posee una temperatura de fusión muy elevada por
lo que se debe retirar antes o durante la operación de soldeo para permitir
una buena fusión del metal base.
El aluminio es un metal muy dúctil (incluso a muy bajas
temperaturas) y con baja resistencia mecánica. Sin embargo las aleaciones
de aluminio tienen mayor resistencia mecánica que el aluminio puro ya que
los elementos de aleación endurecen y mejoran las características
mecánicas del aluminio.

19. El aluminio puro se utiliza principalmente en aplicaciones eléctricas,
debido a su excelente conductividad eléctrica, superior a la de las aleaciones
de aluminio
Aleaciones de aluminio
El aluminio se alea principalmente con el Cobre (Cu), Magnesio (Mg),
Silicio (Si), y Zinc
(Zn). También se suelen añadir pequeñas cantidades de Cromo (Cr),
Hierro (Fe), Níquel (Ni) y Titanio (Ti). Existen multitud de aleaciones de
aluminio, con la ventaja de que cada una de ellas posee alguna característica
superior a la del aluminio sin alear.
Las piezas de las aleaciones de aluminio pueden obtenerse por
moldeo, consiguiéndose así piezas de formas variadas, o mediante procesos
que conllevan una deformación, como la laminación o la forja, con los que se
obtienen chapas, barras, tubos, alambres, perfiles, etc. A las aleaciones
destinadas a la obtención de este tipo de productos se les denominan
aleaciones para forja.
Tanto en el grupo de aleaciones para forja, como en el de aleaciones
para moldeo, se pueden distinguir dos tipos de aleaciones:
X- Aleaciones tratables térmicamente (también llamadas
bonificables).
Y- Aleaciones no tratables térmicamente (también llamadas no
bonificables).
El tratamiento térmico de bonificado consiste en un calentamiento a
500ºC con enfriamiento rápido; posteriormente, y dependiendo de la
aleación, se realizará una maduración natural o artificial. La maduración
natural consiste en el mantenimiento a temperatura ambiente y la artificial a
unos 200ºC.

20. Si se realizara este tratamiento sobre las aleaciones bonificables,
aumentarían su dureza y resistencia mecánica, mientras que sobre las
aleaciones no bonificables, no experimentarían ningún cambio significativo
sobre sus propiedades.
Procesos de soldeo
El aluminio y sus aleaciones pueden soldarse mediante la mayoría
de los procesos de soldeo por fusión, así como por soldeo blando, fuerte y
soldeo en estado sólido. El soldeo por fusión se puede realizar mediante TIG,
MIG, por resistencia, plasma, láser y haz de electrones. El soldeo con
electrodos revestidos y oxigás sólo se emplea en reparaciones, o cuando no
es posible utilizar otro proceso por carencia de medios. El proceso por arco
sumergido no se realiza.
Una de las características del aluminio y sus aleaciones es que tiene
una gran afinidad con el oxígeno. Los átomos del aluminio se combina con
el oxígeno del aire para formar en un punto alto de fundido u óxido que
cubre la superficie del metal. Esta característica, no obstante, es la clave de
la alta resistencia del aluminio a la corrosión. Es por esta resistencia que el
aluminio puede ser utilizado en aplicaciones donde el acero se corroe
rápidamente. El aluminio puro se derrite a una temperatura de 1.200°F
(630°).El óxido que protege al metal se derrite a una temperatura de 3.700°F
(2.037°C). Esto quiere decir que debe limpiarse el óxido del metal antes de
comenzar la soldadura. Cuando los procesos de soldadura GMA o GTA son
utilizados, el chorro de gas inerte cubre el baño de fusión de la soldadura, lo
que exclue todo el aire del área de soldadura. Esto evita la re oxidación del
aluminio derretido. Ninguno de estos procesos de soldadura requiere un
fundente.
El aluminio tiene una alta conductividad térmica. El aluminio y sus
aleaciones pueden conducir rápidamente el calor lejos del área de soldadura.
Por esta razón es necesario aplicar el calor mucho más rápido al área

21. soldada para conducir el aluminio a la temperatura de soldadura. Por lo tanto
el calor intenso del acero eléctrico convierte este método en el mejor para
soldar aluminio.
Las aleaciones de aluminio son ligeras y resistentes a la corrosión en
ambientes marinos, haciéndolo un material superior para utilizar en la
industria naval. Hay dos aspectos que hacen que la soldadura general de
aluminio sea diferente de la soldadura de acero al carbono en la industria
naval, y ambas están relacionadas con el hecho de que gran parte de la
soldadura se realiza al aire libre:
 El almacenamiento de chapas de aluminio y extrusiones es
fundamental para evitar la oxidación
 Se debe tener un cuidado extra para evitar las brisas en al
área de la soldadura

22. Electrodos para la soldadura de fundición