Tecnologias-de-Soldadura

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Universidad Tecnológica de Panamá 
Facultad de Ingeniería Industrial 
Licenciatura en Ingeniería Mecánica Industrial 
 
Investigación de Ciencias de los Materiales 
Tecnologías de la Soldadura en Materiales Ferrosos 
 
 
Estudiante: 
Lissa Carolina Vega Alvarado 
Cédula: 8-907-2299 
 
 
Profesor: Ricardo Mon 
 
 
Grupo: 1MI-131 
 
 
Martes, 12 de septiembre de 2017 
ÍNDICE 
INTRODUCCIÓN 
Las industrias del metal utilizan una variedad de métodos para unir diferentes 
componentes y los métodos de unión pueden ser permanentes o temporales 
dependiendo del tipo y diseño del producto. Los últimos métodos utilizan piezas 
como pernos, tornillos y remaches, mientras que la unión permanente suele 
implicar soldadura. La soldadura es uno de los procesos de unión más comunes 
en la industria metalúrgica, aplicada en instalaciones de talleres de taller a 
fábricas altamente automatizadas controladas por computadora. La implicación 
de factores interdependientes en el proceso, como los recursos humanos, las 
condiciones del mercado y la maquinaria de soldadura, que varía con el tipo de 
metales a soldar y las necesidades del cliente, exigen el uso de un sistema 
avanzado y completo de inspección y diseño. Los diseñadores y los ingenieros 
de fabricación necesitan conocer todo el potencial de todos los procesos de 
soldadura y unión disponibles para que puedan hacer la mejor selección de 
posibles métodos de fabricación. El conocimiento científico, la ingeniería y el 
entrenamiento deben ser más estrechamente integrados en el proceso de 
soldadura para competir con otras tecnologías y realizar su potencial. Otro 
determinante importante del futuro de la soldadura es el impulso para mejorar 
la eficiencia y la productividad. Para que los productos fabricados puedan 
competir, deben hacerse más rápidos, más baratos y mejores que los de los 
competidores. El crecimiento continuo en la compra de equipos de soldadura 
muestra que la utilización mundial de la soldadura sigue aumentando y su uso 
se espera que crezca aún más debido a sus ventajas económicas. En el futuro 
previsible, las soldaduras de diseño inteligente siempre serán menos costosas 
para aplicaciones similares que los productos fabricados por otros métodos de 
fabricación. 
El último par de décadas ha visto el desarrollo El crecimiento continuo en la 
compra de equipos de soldadura muestra que la utilización mundial de la 
soldadura sigue aumentando y su uso se espera que crezca aún más debido a sus 
ventajas económicas. En el futuro previsible, las soldaduras de diseño 
inteligente siempre serán menos costosas para aplicaciones similares que los 
fabricados por otros métodos de fabricación. El último par de décadas ha visto 
el desarrollo significativo en los campos de la soldadura por láser, soldadura 
híbrida (especialmente el láser híbrido MIG / MAG), soldadura fuerte, FSW, 
técnicas de hilo múltiple, plasma en polvo, técnicas de espacio estrecho, 
TOPTIG y tecnología de arco frío. El futuro crecimiento de la soldadura 
depende en gran medida de la adopción de procesos de soldadura modernos y 
de la evolución de los materiales utilizados. Tales materiales y aleaciones 
incluyen aceros de alta resistencia, baja aleación y nuevos aceros de alta 
aleación y alta temperatura. Por lo tanto, se necesitan nuevas estrategias 
tecnológicas, con el fin de desarrollar la tecnología de soldadura al mismo 
tiempo que el desarrollo de nuevos materiales. 
También se necesitarán amplias investigaciones para desarrollar nuevos metales 
de aportación y para mejorar la pureza de ciertos productos asociados con la 
soldadura. Los mejores metales de aportación con mayores tasas de deposición 
y el mayor uso de equipos y procesos de soldadura controlados por 
computadora, que reducen los costos laborales generales, son los principales 
impulsores de la creciente productividad de la soldadura y por qué la soldadura 
seguirá dominando la industria de unión de materiales. Se están desarrollando 
tecnologías de reemplazo tales como adhesión de polímeros, adhesivo y 
abrasión, y sólo si las empresas de tecnología de soldadura siguen promoviendo 
el desarrollo tecnológico serán capaces de soportar una mayor competencia. 
Los avances en ingeniería, ingeniería de la construcción, construcción naval, 
petroquímica y empresas de procesamiento de petróleo y otras ramas, los costos 
más altos de soldadores; problemas laborales y sociales necesitan de nuevas 
soluciones. Este trabajo discute diferentes aspectos de la industria de soldadura, 
considerando oportunidades para mejorar la productividad y permitir que la 
soldadura sea un motor de crecimiento. Enfoques para mitigar los efectos de la 
recesión y salvaguardar el futuro de la soldadura son considerados y explicados. 
El documento describe nuevos materiales de soldadura que permiten tal mejora 
y esboza problemas que necesitan ser resueltos para lograr un progreso 
adicional en el proceso de soldadura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
TECNOLOGÍAS DE LA SOLDADURA EN MATERIALES 
FERROSOS 
¿Qué son materiales ferrosos? 
Como el más abundante de todos los metales comerciales, las aleaciones de 
hierro y acero siguen cubriendo una amplia gama de aplicaciones estructurales. 
 
El mineral de hierro constituye aproximadamente el 5% de la corteza terrestre 
y es fácil de convertir en una forma útil. El hierro se obtiene fundiendo el 
mineral para eliminar oxígeno, azufre y otras impurezas. El mineral se funde en 
un horno en contacto directo con el combustible utilizando piedra caliza como 
un fundente. La piedra caliza se combina con impurezas y forma una escoria, 
que se elimina fácilmente. 
 
La adición de carbono en pequeñas cantidades reduce el punto de fusión (2,777 
° F) de hierro. Todas las formas comerciales de hierro y acero contienen 
carbono, que es una parte integral de la metalurgia del hierro y el acero. La 
manipulación de relaciones átomo a átomo entre hierro, carbono y diversos 
elementos de aleación establece las propiedades específicas de los metales 
ferrosos. A medida que los átomos se transforman de una disposición específica, 
o red cristalina, a otra, se alteran la resistencia, dureza, resistencia al impacto, 
dureza, ductilidad y otras propiedades. La metalurgia del hierro y del acero es 
un estudio de cómo se producen estos reordenamientos atómicos, cómo se 
pueden controlar y qué propiedades se ven afectadas. 
 
Diferencias entre metales Ferrosos y No ferrosos 
Nos ocupamos de todo tipo de metales ferrosos y no ferrosos. Hemos incluido 
una información útil aquí para ayudarle a identificar los tipos comunes de 
chatarra. 
 
Los metales ferrosos contienen principalmente hierro. Tienen pequeñas 
cantidades de otros metales o elementos añadidos, para dar las propiedades 
requeridas. Los metales ferrosos son magnéticos y dan poca resistencia a la 
corrosión. 
Algunas de las ventajas más notables del hierro es su precio ciertamente bajo y 
la capacidad que posee para unirse con otros elementos, con el fin de mejorar 
en gran parte sus propiedades. 
En el momento en que está formándose la estructura (cuando el hierro se 
encuentra en el horno) los átomos de hierro están moviéndose libremente. 
Cuando baja la temperatura en el metal, es el momento en que empiezan a 
formar filas y los átomos de hierro se agrupan entonces de tal manera que 
generan un cubo. En caso de que se haya añadido un poco de carbono (alrededor 
del 1%), los átomos de dicho elemento no metálico se unen en la formación del 
cubo mencionado o más bien red cristalina, creando de esta manera una aleación 
con unas propiedades mecánicas mejores. 
 
 Hierro Puro 
 Hierro Dulce 
 Acero al Carbono 
 Acero al Silicio 
 Acero Galvanizado 
 Permalloy 
 
Los metales no ferrosos no contienen hierro, no son magnéticos y suelen ser 
más resistentes a la corrosión que los metales ferrosos. 
 
 Aluminio y aleacionesde aluminio 
 Cobre 
 Bronce 
 Magnesio 
 Latón 
 Estaño 
 Zinc 
 Níquel 
 Oro 
 Acero inoxidable 
 
 
 
 
Composición, propiedades y usos de los metales ferrosos 
Nombre y Punto de 
Fusión 
Propiedades y 
Características 
Usos Principales 
Hierro fundido 
1200 °C 
Exterior fuerte, 
quebradizo, se corroe 
por la oxidación 
Partes con formas 
complejas que se 
pueden hacer por 
fundición 
Acero Dulce 
1600 °C 
Resistente, dúctil, 
maleable, buena 
resistencia a la tracción, 
mala resistencia a la 
corrosión 
Material de ingeniería 
de uso general 
Acero al carbono alto 
1800 °C 
Es incluso más duro 
que el acero de carbono 
medio y más frágil, 
puede ser tratado 
térmicamente para 
hacerlo más difícil y 
resistente 
Herramienta de corte, 
rodamientos de bolas 
Acero inoxidable 
1400 °C 
Duro, resistente al 
desgaste y a la 
corrosión 
Cubiertos, utensilios de 
cocina 
 
Antes de enunciar las diferentes tecnologías de soldadura aplicadas en 
materiales ferrosos, definiré ciertos aspectos que considero fundamentales para 
la completa compresión de esta investigación. 
¿Qué es la soldadura? 
Como ya hemos utilizado este concepto en cursos anteriores como en tecnología 
mecánica, diseño de elementos de máquinas, entre otros, la soldadura no es más 
que un proceso de unión por medio de fusión que se puede sintetizar en tres 
pasos fundamentales: 
1. Se aplica calor intenso en la zona donde se formará la unión con el objeto 
de fundir un pequeño volumen de material. 
2. El calor debe ser aplicado el tiempo necesario para permitir la mezcla de 
los líquidos de las piezas que van a ser unidas. Está mezcla se puede 
clasificar en dos: directa (cuando solo se mezclan los materiales que se 
van a unir) o indirecta (el material de las piezas se mezcla con un material 
de relleno para que se pueda formar la unión). 
3. La mezcla se deja enfriar y solidificar, en donde se debe formar una unión 
metalúrgica entre las piezas. 
Cabe destacar que la soldadura no solo es utilizada en materiales metálicos, por 
lo que se puede soldar cualquier tipo de material siempre que una parte de ellos 
se pueda calentar, fundir, que sus líquidos se mezclen y se solidifiquen en una 
unión permanente. Como ejemplos se puede mencionar que los plásticos y 
vidrios se pueden soldar. 
Tipos de Soldadura: En esta parte mencionaré las soldaduras que considero 
más importantes: 
 Soldadura Dip: También conocida como soldadura por inmersión, es un 
proceso de soldadura a pequeña escala mediante el cual los componentes 
electrónicos se sueldan a una placa de circuito impreso (PCB) para 
formar un ensamblaje electrónico. La soldadura se moja a las áreas 
metálicas expuestas del tablero (las que no están protegidas con máscara 
de soldadura), creando una conexión mecánica y eléctrica fiable. 
La soldadura por inmersión se utiliza tanto para ensamblajes de circuitos 
impresos de paso a través como para montaje en superficie. Es uno de los 
métodos más baratos para soldar y es ampliamente utilizado en las 
industrias de pequeña escala de los países en desarrollo. 
La soldadura por inmersión es el equivalente manual de la soldadura 
automática por ola. El aparato requerido es sólo un pequeño tanque que 
contiene soldadura fundida. El PCB con los componentes montados se 
sumerge manualmente en el tanque cuando la soldadura fundida se pega 
a las áreas metálicas expuestas del tablero. 
No hay mucho equipo o configuración para este proceso, todo lo que se 
necesita es la olla de soldadura con su panel de control de temperatura, el 
baño de soldadura fundida y el dispositivo de sujeción de trabajo. Por lo 
general, el dispositivo de sujeción de trabajo es hecho a medida para cada 
pieza de trabajo respectiva, ya sea para la inmersión manual o automática. 
En cuanto a sus aplicaciones, se puede mencionar que se utiliza 
ampliamente en la industria electrónica. Sin embargo, tienen un uso de 
servicio limitado a temperaturas elevadas debido al bajo punto de fusión 
de los metales de relleno. Los materiales soldados no tienen mucha 
resistencia y por lo tanto no se utilizan para soportar cargas 
 
 Soldadura heterogénea: éste tipo se efectúa entre materiales de distinta 
naturaleza, se puede realizar con o sin metal de aportación; o entre metales 
iguales, pero con un material de aportación distinto. La misma se clasifica 
en: 
 Soldadura blanda: Las temperaturas a las que se realiza es por debajo 
de los 400°C. El tipo de material metálico de aportación más utilizado 
es la aleación de estaño-plomo; ya que esta se funde a 230°C. Su 
aplicación va desde la fabricación de juguetes hasta de motores de 
avión y vehículos espaciales. Por lo general es utilizada para la unión 
de piezas pequeñas o de diferentes materiales, en donde resulta difícil 
utilizar un proceso de soldadura por fusión. La soldadura blanda posee 
una clasificación en donde se puede mencionar: con soplete, en horno, 
por inducción, por resistencia, entre otros. Entre las principales ventajas 
de este tipo de soldadura son: 
 
1. No se logran cambios físicos en el material que se suelda debido a que 
este no alcanza la temperatura de fusión. 
2. Se puede conservar los recubrimientos de los materiales base. 
3. Proceso que es fácilmente automatizable. 
4. La apariencia de la soldadura es muy buena. 
 
 Soldadura fuerte: es conocida también como dura o amarilla. Es 
parecida a la blanda, con la excepción que las temperaturas pueden 
alcanzar los 800°C. Como principales materiales de aportación se 
encuentran el estaño y plomo, y el cobre y cinc; y el material de 
aportación se debe fundir a temperaturas mayores a 450°C. Un soplete 
de gas es el que aporta el calor que se necesita para la unión. Esta 
soldadura se efectúa generalmente a tope, pero también se puede soldar 
a solape o en ángulo. La principal ventaja es que se utiliza cuando se 
exige una resistencia considerable en la unión de dos piezas, y esto es 
posible al obtener uniones que son capaces de resistir esfuerzos 
elevados o temperaturas excesivas. Entre su clasificación se 
encuentran: por llama de combustión de gas, por inducción, por 
resistencia, por inmersión, exotérmica, entre otros. 
 
 Soldadura por puntos de resistencia eléctrica: La soldadura por puntos 
de resistencia está basada en el sistema de soldadura más antiguo que 
se conoce, pero a pesar de ello tiene completa vigencia hoy en día, 
empleándose masivamente en la industria del automóvil, 
electrodomésticos de línea blanca y muebles metálicos; entre otras. 
Aunque cabe destacar que, el método y los equipos disponibles para su 
aplicación han ido incorporando los avances de la técnica. La soldadura 
por puntos de resistencia se basa en el procedimiento de soldadura más 
antiguo que se conoce, lo soldadura por forjo. Esta soldadura se lleva a 
cabo aprovechando la propiedad de unión que presentan algunos 
metales al final de su fase sólida (un estado pastoso) cuando se aplica 
sobre ellos uno presión. 
Para ejecutar esta soldadura se efectúa mediante presión, en la que 
posteriormente se eleva la temperatura de las piezas que se van a unir 
hasta casi alcanzar la temperatura de fusión. Esta temperatura tan alta 
se consigue haciendo pasar una corriente eléctrica con una elevada 
intensidad entre dos electrodos en un tiempo muy corto. Es un tipo de 
procedimiento que está basado en que al poner un material conductor 
entre dos electrodos con diferente polaridad, se hace pasar una corriente 
produciendo un movimiento de electrones que atraviesa el material. 
Cada electrón tiene una velocidad diferente, pero al momento de chocar 
con el material a soldar hace que la energía cinética de los electrones, 
se convierta en un tipo de energía calorífica que es la que permitirá que 
se ejecute el soldeo del material. 
 
 
 Soldadura homogénea: los materiales que se sueldan yel metal de 
aportación, si hay, son de misma naturaleza. Si no hay metal de aportación, 
las soldaduras homogéneas se denominan autógenas. Entre la clasificación 
podemos mencionar: 
 Soldadura oxiacetilénica: El calor aportado en este tipo de soldadura se 
debe a la reacción de combustión del acetileno (𝐶2𝐻2): que resulta ser 
fuertemente exotérmica, pues se alcanzan temperaturas del orden de los 
3500 °C. Es la forma más difundida de soldadura autógena. Este tipo 
de soldadura puede realizarse con material de aportación de la misma 
naturaleza que la del material base (soldadura homogénea) o de 
diferente material (heterogénea), y también sin aporte de material 
(soldadura autógena). Es capaz de soldar materiales ferrosos y no 
ferrosos. El equipo que se utiliza normalmente consta de: botella de 
acetileno, botella de oxígeno, soplete soldador, mangueras, entre otros. 
 
 Soldadura por arco eléctrico: como ya sabemos, la soldadura eléctrica 
cada vez se hace más indispensable para las industrias, ya que es un 
sistema de coste reducido, de fácil y rápida utilización, resultados 
perfectos. El procedimiento de soldadura por arco consiste 
principalmente en provocar la fusión de los bordes de las piezas que se 
desea soldar gracias al calor intenso desarrollado por el arco eléctrico. 
Los bordes y el material de aportación cuando están en fusión se 
mezclan, y forman al enfriarse, una pieza única, resistente y 
homogénea. 
En cuanto a la cantidad de energía que se hace necesaria para que se 
haga una soldadura de la mejor manera va a depender de una gran 
variedad de cosas Pero más que nada depende de la resistencia eléctrica 
que se opone el flujo de los electrones por los materiales. Por otra parte, 
la presión ejercida sobre las piezas de metal hace que los electrodos 
logren tener un mayor contacto, reduciendo la resistencia eléctrica que 
produce el material. El proceso para llevar a cabo la soldadura pasa a 
través de diferentes fases o procesos con el fin de obtener los resultados 
esperados. 
 
Como el fin de esta investigación es conocer las diferentes tecnologías que 
se están aplicando para el desarrollo y mejora de las técnicas de soldadura 
en materiales ferrosos. Estas nuevas tecnologías impulsan diferentes tipos 
de industrias como la industria automotriz, naval, energético, entre otros. 
En los últimos años se pueden mencionar distintos avances tecnológicos 
como: 
 
 Proyecto SMARTDRESS: este es un proyecto europeo que se aplicó al 
sector automotriz, debido a que el mismo produce alrededor de 60 millones 
de vehículos al año. Como conocemos, las primeras etapas de la producción 
se utiliza profusamente un proceso de soldadura por puntos de resistencia 
eléctrica. Para ellos es necesario emplear máquinas de RSW con puntas de 
electrodos. El desgaste de dichas puntas resta calidad a la soldadura y puede 
causar interrupciones en la producción, lo que implica pérdidas de dinero. 
La finalidad del proyecto SMARTDRESS (Adaptive tip dress control for 
automated resistance spot welding) es mejorar estos procesos que son 
fundamentales en este sector, y se desarrolló un sistema de control 
automático con el que mejorar varios procesos de soldadura. Como ya 
mencioné, la mayoría de los problemas de calidad inherentes a este método 
de soldadura tienen como origen un recubrimiento deficiente de la punta de 
los electrodos que se utilizan, y esta es la principal causa de interrupciones 
en la cadena de montaje. 
Se tiene que tomar en cuenta que la línea de montaje es capaz de sacar 
normalmente un vehículo cada uno o dos minutos, por lo que si este 
problema diario de tan solo cinco minutos puede provocar un retraso de diez 
vehículos a la semana, lo que monetariamente significaría siete millones de 
euros al año. 
Los sistemas de revestimiento que son destinados a conservar la calidad de 
las puntas son de uso común en diversas cadenas de producción, pero estas 
soluciones deben instalarse, optimizarse y vigilarse de manera continua por 
medios manuales durante la producción, lo que se convierte en una labor 
poco eficaz en cadenas de gran tamaño. Además, los sistemas de 
revestimiento actuales no pueden ser empleados en la producción de 
estructuras de aluminio a gran escala, por lo que no es posible utilizar las 
técnicas de RSW y se necesitan tecnologías cuyo coste es muy elevado como 
las de remache auto perforador. 
El sistema de SMARTDRESS será capaz de optimizar, vigilar y mantener 
las puntas de electrodo de RSW de manera inteligente y automática. Esta 
tecnología permite soldar aluminio, objetivo que hasta ahora no se producía 
a escala comercial, lo que disminuirá el coste de fabricación de los vehículos 
basados en este material. Al emplear aluminio en vehículos tiene como 
efecto reducir el peso de los vehículos y la reducción de emisiones de C𝑂2. 
Ha sido muy importante esta nueva tecnología en el campo de las ciencias 
de los materiales, debido a que como ya mencioné se podrá soldar aluminio 
en gran escala, y no cambia las propiedades del acero que se utiliza. 
Las ventajas de introducir SMARTDRESS en la línea de producción en los 
procesos de soldadura por puntos de resistencia son: 
 Capaz de aumentar la vida útil de los electrodos debido a la remoción 
mínima del material gracias al desarrollo del aparador abrasivo. Los 
resultados iniciales muestran un aumento de tres veces la vida útil de la 
soldadura de acero recubierto de zinc 
 El mantenimiento regular de los electrodos con un apósito abrasivo 
permite que la soldadura por puntos en aluminio sea económica, ya que 
el consumo de cobre se reduce drásticamente. 
 Optimización automatizada de la frecuencia del apósito de la punta del 
electrodo durante la fase de puesta en marcha de la línea de producción. 
 Control y control adaptativo del electrodo durante la producción de 
soldadura por puntos, capaz de adaptar los horarios de mantenimiento de 
los electrodos para compensar daños inesperados en los electrodos. 
 Control de la calidad de la soldadura por puntos mediante el control y 
mantenimiento de los electrodos de soldadura mejorando la garantía de 
calidad de la línea de producción. 
 Flujo de activación para soldadura GTA: 
El uso de flujos de activación proporciona un nuevo método que permite 
aumentar la capacidad de penetración del arco en la soldadura GTA. El proceso 
se efectúa mediante la aplicación de un recubrimiento delgado de un material 
de flujo de activación sobre la superficie de la junta antes de la soldadura. El 
efecto del flujo en el proceso es encoger el arco que es el que aumenta la 
densidad de corriente en la raíz del ánodo y la acción de la fuerza del arco en la 
piscina de soldadura. El arco estrecho produce una soldadura profunda estrecha 
en comparación con el cordón de soldadura superficial y ancho obtenido con 
GTA convencional. Los fundentes de activación están disponibles 
comercialmente para soldar una gama de materiales, incluyendo acero C-Mn, 
aceros Cr-Mo, aceros inoxidables y aleaciones a base de níquel. Los fundentes 
están generalmente disponibles en forma de aerosol o de pasta (flujo en polvo 
mezclado con un disolvente adecuado) que se aplica a la superficie con un 
cepillo. Los flujos de activación pueden aplicarse tanto en soldadura manual 
como mecanizada, aunque es más difícil de controlar en el modo de 
funcionamiento anterior. 
A pesar de los beneficios de productividad de la soldadura de flujo activado 
GTA, la industria hasta la fecha ha sido lenta para explotar el proceso. Esto se 
debe a que el coste relativo de los flujos comerciales es alto, y la aplicación de 
flujo es una operación adicional. Además, los flujos comerciales tienden a 
producir un acabado superficial inferior en comparación con la soldadura GTA 
convencional y proporcionan un residuo de escoria superficial que se requiere 
eliminar. Con el fin de mitigarestas desventajas, TWI ha desarrollado un flujo 
de activación de bajo coste con las siguientes características. 
 Comprende un ingrediente de flujo fácilmente disponible, que se puede 
aplicar como una pasta a base de agua usando un cepillo o aplicador de 
pulverización. Se puede obtener como un reactivo químico estándar. 
Cuando se adquiere en esta forma, se calcula que el coste de flujo es 
inferior a 15 centavos por metro de longitud de soldadura. 
 El ingrediente de flujo no es tóxico. No contiene haluros ni fluoruros. 
 
 El rendimiento del flujo, incluyendo la profundidad de penetración de la 
soldadura, es similar a los flujos comerciales alternativos, es decir, hasta 
12 mm en acero inoxidable en comparación con 3 mm para la soldadura 
GTA convencional. 
 Es adecuado para la soldadura de acero al carbono y acero inoxidable. 
 Produce un aspecto de superficie de depósito de soldadura satisfactorio 
con un mínimo residuo de escoria. 
 La acción de penetración profunda de los fundentes de activación se 
puede utilizar para obtener beneficios de productividad significativos 
para la soldadura orbital de un tubo de acero inoxidable. El espesor de la 
pared del tubo de hasta 5,5 mm se puede soldar en una sola pasada usando 
una preparación de tope cerrado de borde cuadrado. El procedimiento de 
soldadura GTA convencional requiere una preparación de bisel junto con 
la deposición de varios pases de soldadura para completar la junta. 
 
 Soldadura por fricción-agitación: 
Se han realizado muchas investigaciones a nivel mundial que han permitido el 
desarrollo del proceso para aceros y otras aleaciones resistentes a la corrosión 
de alta resistencia, por ejemplo, aleaciones de níquel y titanio. 
Este proceso tiene la ventaja de estar totalmente mecanizado, por lo tanto, la 
calidad de la soldadura es confiable y repetible, y no requiere metal de 
aportación. Sin embargo, se recomienda fuertemente un gas de protección inerte 
para soldar aceros. El proceso que se realiza es completamente sólido, y por lo 
general no se encuentran craqueo, porosidad, u otras dislocaciones. También es 
muy eficiente en el consumo de energía, y no produce humo, salpicaduras o 
radiación. La soldadura por fricción no se utiliza en la producción para 
cualquier fabricación de acero, pero sus ventajas potenciales y la rápida tasa de 
desarrollo de la tecnología sugieren que esto cambiará. 
El reto principal con la soldadura por fricción de los aceros ha sido elegir el 
material de la herramienta, y aquí es donde entra la ciencia de los materiales, 
porque se deben conocer las características y las propiedades del material a 
utilizar. La herramienta experimenta temperaturas muy altas, a menudo del 
orden de 1200 ° C, junto con altas tensiones de frotamiento y altas tensiones de 
proceso. No es difícil concluir que muy pocos materiales tengan el potencial de 
sobrevivir a estas condiciones. 
Los estudios iniciales se concentraron en herramientas de aleación refractaria, 
basadas en el sistema W-Re. Esta aleación mantiene su resistencia a 
temperaturas muy superiores a las temperaturas de servicio, pero 
desafortunadamente su resistencia a baja temperatura no es particularmente 
alta. Sin embargo, hay muy pocas aleaciones más fuertes a 1200 ° C. Un 
enfoque alternativo para este tipo de soldadura ha sido utilizar herramientas 
cerámicas, en particular nitruro de boro cúbico policristalino (PCBN). Este es 
el segundo material más duro conocido, pero también es muy frágil, lo que 
significa que debe tratarse con gran cuidado. También se necesitan máquinas 
agitadoras de fricción que han sido específicamente diseñadas para eliminar casi 
toda la vibración para permitir que tales herramientas funcionen. Puesto que 
PCBN es muy frágil, la complejidad del diseño de la herramienta es limitada, 
ya que es esencial evitar las características de concentración de esfuerzos. El 
beneficio de este material es la muy alta resistencia y bajo desgaste en 
condiciones de funcionamiento. Una tercera opción, actualmente en desarrollo, 
es utilizar materiales cerámicos alternativos. Aunque éstos pueden tener vidas 
más cortas que PCBN, son más baratos, y se pueden volver a vestir cuando están 
usados. 
Existe más relación de este tipo de soldadura con las ciencias de los materiales, 
ya que, en casi todos los materiales, el centro de la soldadura contiene una 
microestructura consistente en granos equiaxios finos causados por la 
recristalización dinámica, aunque el detalle en los aceros ferríticos, y en muchas 
aleaciones de titanio se complica por el cambio de fase alotriomórfico que se 
produce al enfriarse. Además de la soldadura, las microestructuras se asemejan 
en general a las HAZ de soldadura por fusión convencionales, aunque la 
extensión del crecimiento del grano es generalmente menor debido a la menor 
entrada de calor y las temperaturas máximas. 
 
 Nueva tecnología capaz de soldar acero y aluminio: 
La compañía automotriz Honda desarrolló de una nueva tecnología para unir 
acero y aluminio en el año 2013, que fue estrenada en el Acura RLX. 
La primera aplicación de esta nueva tecnología se realizó con un panel exterior 
de aluminio de una puerta que, convencionalmente se hacía de acero, para 
unirse al panel de acero del interior de la puerta. Para unir metales distintos 
como lo son el acero y el aluminio, se requería el establecimiento simultáneo 
de varias tecnologías diferentes, lo que resultaba más costoso, incluidas las de 
prevención de la corrosión eléctrica y la deformación térmica que es causada 
por los diferentes coeficientes de dilatación del acero y aluminio. 
Por ello, Honda logró una técnica de aplicación con el desarrollo de tres 
tecnologías que permiten que un panel exterior de aluminio de una puerta pueda 
ser unido al panel interior de acero: 
1) Tecnología para unir distintos materiales que permite la adopción de una 
estructura con costuras 3DLS, donde se superponen el panel de acero y el panel 
de aluminio, y se doblan juntas dos veces. 
2) El desarrollo de una tecnología para evitar la corrosión eléctrica (un problema 
que se intenta reducir al máximo en las ciencias de los materiales), mediante la 
adopción de acero altamente anticorrosivo para el panel interior y una nueva 
forma que garantiza el llenado completo de la brecha con el agente adhesivo. 
3) Tecnología para controlar la deformación térmica, mediante la utilización de 
un agente adhesivo con una baja elasticidad molecular (mejor capacidad de 
estirado) y la posición óptima de las costuras. 
Por los puntos anteriores, podemos notar la importancia de las ciencias de los 
materiales en el desarrollo de este proyecto, porque muchas de las propiedades 
o características antes enunciadas pueden ser determinadas por diversas técnicas 
que se utilizan en esta ciencia. 
Las ventajas de estas nuevas tecnologías desarrolladas por Honda, incluyen la 
eliminación de un proceso de soldadura por puntos que hasta ese momento era 
de uso obligatorio para unir los convencionales paneles de acero de las puertas. 
Además, estas tecnologías no requieren un proceso dedicado, y como resultado, 
las líneas de producción existentes pueden adaptarse a estas nuevas tecnologías. 
En el uso diario, la nueva tecnología se contribuye a la mejora de la economía 
de combustible y el rendimiento dinámico del vehículo gracias a la reducción 
de peso de la puerta del panel, aproximadamente, un 17% en comparación con 
un panel integral de acero de una puerta convencional. Además, la reducción de 
peso en el lado exterior de la carrocería del vehículo concentra el punto de 
gravedad más hacia el centro del vehículo, lo que contribuye a una mayor 
estabilidad en las maniobras del vehículo. 
 Intellingent Spot Welding y Pulse Spot: 
Con la tendencia a la alta resistencia de materiales de acero, las combinaciones 
de estas láminas, también cada vezmás diverso, y dependiendo del diseño, las 
hojas para unirse pueden volverse más gruesas en algunos casos. Por efecto, la 
soldadura de un empalme de tres hojas de elementos estructurales gruesos y un 
panel exterior es necesario, y la formación de nuggets estables se hace difícil. 
JFE Steel desarrolló "Intelligent Spot Welding” que es una tecnología para 
satisfacer tales requisitos. Hasta ahora, la soldadura por puntos se ha realizado 
en un electrodo constante fuerza y corriente de soldadura. En contraste, 
"Intelligent Spot welding "es una tecnología en la que los nuggets estables se 
forman cambiando la fuerza del electrodo y la soldadura corriente durante la 
soldadura. Esta tecnología ya se utiliza en el campo. Además, en la soldadura 
de aceros de alta resistencia a la tracción, era difícil asegurar la resistencia a la 
tracción cruzada de las articulaciones con el aumento de la fuerza. JFE Steel 
desarrolló una tecnología de soldadura conocida como "Pulse Spot" para 
satisfacer la estabilidad de las propiedades de las juntas controlando la 
segregación y distribución de la fuerza de las juntas soldadas. Como una 
característica de esta tecnología, una corriente pulsada de corto tiempo, de alto 
voltaje es aplicada después de la corriente principal. En la soldadura 
convencional, un patrón de corriente que utiliza el efecto de templado de la parte 
de alta resistencia aplicando una corriente de temple que se ha utilizado durante 
mucho tiempo. En comparación con eso método desarrollado, el método 
desarrollado permite obtienen propiedades de soldadura más estables en un 
tiempo corto. 
Recientemente, además de los nuevos procesos de soldadura, JFE Steel también 
ha explorado un enfoque de mejora propiedades conjuntas mediante el 
conocimiento de las ciencias de los materiales para el estudio de los factores y 
características de resistencia basadas en un análisis mecánico de fractura de 
soldaduras por puntos de resistencia en los materiales. Además, JFE Steel 
también se dedica al desarrollo técnico para mejora de la eficiencia de la 
soldadura. En particular, para realizar soldadura por puntos de resistencia en un 
automóvil, o sea en el proceso de montaje, es necesario acceder a las soldaduras 
de ambos lados de las chapas de acero aplicando robots de soldadura, pero para 
ello era necesario gestionar una vía de acceso y espacio para insertar las pistolas 
de ambos lados. Por lo tanto, JFE Steel desarrolló una tecnología de soldadura 
por puntos que permite la soldadura por el acceso de sólo un lado.