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MC-3612 Procesos de Fabricación II
Profa. Suhail Marval
Temas
Tema 1: Procesos y 
equipos de soldadura
Parcial I
( sem 4)
Tema 2: Procesos y 
equipos 
convencionales de 
mecanizado
Parcial II
()
Tema 3: Geometría de 
la herramienta, Fuerza 
de corte, Vida de la 
herramienta y 
Optimización de Costo 
y Tiempo de 
Fabricación.
Parcial III
()
 Parcial I 25% 
 Parcial II 25%
 Parcial III 25%
 Asistencia y reporte técnico 10%
 Exposición y trabajo 15%
 Talleres (5% extra)
 Pasó mucho tiempo mucho tiempo antes
de que los antiguos descubrieran un
método para unir metales. Los primeros
métodos consistían en formar un molde
de arena encima de la pieza de metal y
fundir directamente sobre ella.
1
En los tiempos antiguos se utilizaban otros tipos de adhesivo para
unir la madera y la piedra.
Para el 1800 Humphrey Davy descubrió el arco eléctrico en
1801 y a Auguste De Meritens con su primera soldadora
por arco eléctrico en 1880.
 La revolución industrial (1750- 1850)
introdujo un método para unir piezas de
hierro, como soldadura por forja.
 Para 1886, Elihu Thomson desarrolló la
técnica de soldadura por resistencia.
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Larry Jeffus. Soldadura: Principios y aplicaciones 3
4
 A medidas de que fueron desarrollando las 
técnicas, el remache fue sustituido en Estados 
Unidos y Europa por la soldadura de fusión 
para:
- Reparar los barcos a finales de la Primera 
Guerra Mundial 
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 Soldadura
La American Welding Society (AWS) define una
soldadura como “una coalescencia localizada” (la
fusión o unión de la estructura de granos de los
materiales que se están soldando) de metales o no
metales a las temperaturas de soldaduras
requeridas, con o sin la aplicación de presión, o
mediante la aplicación de presión sola y con o sin
el uso de material de aportación.
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Idealmente: unión o fusión de la estructura de los granos de los 
materiales 
Los metales sometidos a procesos de soldadura experimentan 
cambios en su microestructura que dependen de los 1)ciclos 
térmicos a los cueles fueron sometidos, 2) de las propiedades 
físicas de cada material y 3) de la composición química del 
mismo.
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 Soldadura por fusión:
- Constituye un proceso térmico de unión.
- Los efectos de tal elevado calentamiento 
deben ser considerados.
- La manera en la que los cristales o granos del 
metal adquieren sus formas en el proceso de 
solidificación dependerá del ritmo con que el 
metal fundido PIERDA calor 
Conductividad térmica
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 Tabla de conductividades de metales varios
https://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm11/fcm11_4.html
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 Soldadura por fusión:
1. Pérdida rápida de calor
Cuando el metal fundido llega a su temperatura de solidificación, se 
forman núcleos que contienen grupos de 2 o 3 átomos
A medida que ocurre el enfriamiento,
otra moléculas se unen a dichos núcleos,
hasta adquirir el tamaño de su grano.
Estos granos se desarrollan en columnas 
hacia adentro, a la vez que se unen en la 
periferia, formándose granos columnares.
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2. Perdida lenta de calor:
En este caso la masa del metal se enfría a un ritmo uniforme y lento.
Los núcleos se distribuyen al azar en la 
parte fundida.
A medida que los granos se desarrollan, chocan 
entre si en todas la direcciones y forman granos 
equiaxiales. 
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 La primera formación tiene lugar en el reborde de 
la soldadura y la última en su centro.
El tipo y tamaño de las formaciones cristalinas tiene un efecto 
profundo sobre la fuerza/ naturaleza de la soldadura
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 Los cambios en estructura y propiedades en
las soldaduras se observarán en este caso
de forma exagerada.
Es importante saber que la 
mayoría de los metales que se 
unen por soldadura han sido 
previamente manufacturados en 
forma de: 
- Láminas
- Barras
- Tiras 
Laminado en caliente o en frío 
(TEMPERATURA)
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 Laminado en caliente o en frío: ambos 
procesos refinan y orientan el grano 
Incrementan en gran medida la resistencia 
del metal
En el metal laminado en frío se produce una considerable distorsión 
del grano en los planos de deslizamiento
Endurecimiento por deformación asociado
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Los procesos de soldadura
Tienen tendencia a recocer a 
metal
Hay una 
consiguiente 
reducción en 
su resistencia
La perdida de 
resistencia se 
debe a las altas 
temperaturas
Da lugar a un 
crecimiento masivo 
del grano
A menos de que el material tenga buena 
conducción de calor y pueda eliminarlo 
rápidamente de la zona de soldadura
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Piezas soldadas previamente 
Laminadas en frio 
Los cristales distorsionados 
tendrán esfuerzos residuales 
internos.
Esto precipita 
la 
recristalización
a temperaturas 
inferiores a la 
normal
Se pueden formar 
núcleos en los 
puntos de esfuerzo
Estos núcleos 
atraen a su vez 
grupos de átomos y 
crecen en tamaño 
Cuanto más 
elevada es la temp. 
y mas largo el 
tiempo, mayor 
será la migración 
de los átomos 
hacia los núcleos y 
así los granos irán 
creciendo.
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Acotación: si el metal puede enfriarse
rápidamente antes de que la migración de los
átomos hacia los núcleos llegue a ser excesiva,
se formaran granos pequeños
Mejorándose la resistencia de la soldadura y 
del metal próximo a ella
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 Efecto del calor generado por la soldadura en 
la estructura cristalina 
Zonas de 
Temperatura
Descripción
Zona de fusión La temperatura llega al pto. de fusión. El ritmo de 
enfriamiento es del orden de 350- 400C/min. La 
soldadura es menos dura que el área adyacente 
del metal base, por la pérdida de elementos útiles 
como C, Si, Mn.
Zona 
sobrecalentada
La temperatura llega a 1100- 1500C. El 
enfriamiento es extremadamente rápido del orden 
de 200- 300 C/min. Se produce algún 
crecimiento del grano.
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Zonas de Temperatura Descripción
Zona recocida Temperatura ligeramente superior a 900C. 
El metal base tiene una estructura granular 
refinada normalizada. El cambio no es 
completo, porque el ritmo de enfriamiento 
es elevado: 170- 200 C/min
Zona de transformación Temperatura entre 720 y 910C. Estas son 
las temperaturas críticas entre las cuales el 
hierro en el acero se transforma, pasando 
de tener una estructura cúbica centrada en 
el cuerpo, a una centrada en las caras 
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https://www.youtube.com/watch?v=FAMDgyP2Iow
 Estructura de la unión soldada
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 Se refieres a los procesos de enfriamiento y 
calentamiento a los que se somete el material.
 Afecta a la microestructura del material.
 Como consecuencia se produce un efecto en 
las propiedades mecánicas.
 Se crean esfuerzos residuales.
https://www.youtube.com/watch?v=uYiIZVI7png
En el proceso de soldadura se debilita el metal base en los
lugares adyacentes a la soldadura (por consecuencia del
crecimiento de grano)
Esto da lugar a que cualquier fractura posterior se 
produzca cerca de la soldadura, en lugar de que 
ocurra en la soldadura misma
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El efecto sobre el metal va a depender de 
diversas condiciones 
Tipo de soldadura 
Modo de 
aplicación de 
calor
En frío por 
aplicación 
de presión
Ej: Al soldar acero dulce 
por el método de 
soldadura eléctrica, la 
zona afectada por el 
calor será mucho más 
angosta que en caso de 
la soldadura autógena.
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Soldadura 
autógena
Soldadura manual 
eléctrica
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Como el calor de la flama 
del soplete se aplica 
durante un tiempo más 
largo con respecto al arco 
eléctrico, el crecimiento 
granular resulta más 
pronunciado
¿Qué convendría 
más entonces ?
¿Depende de la 
aplicación?
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 Comparación de la microestructura
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Cuando se lleva a cabo una soldadura en acero al bajo carbono 
con adición de material de relleno se obtendrán las siguientes 
estructuras:
1. El metal que se ha fundido formará una estructura de fundición
constituida por una mezcla del metal depositado y el metal base.
2. Habrá una línea defusión en la unión entre el metal que ha sido fundido
y el metal base.
3. Una zona afectada por el calor, que irá desde la “línea de fusión” hasta
aquella parte del metal por soldar que no ha sido calentada lo suficiente
como para afectar su estructura original.
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4. Zona próxima a la “línea de fusión” donde ocurre un
apreciable crecimiento granular.
5. Avanzando a partir de la soldadura y pasando por la zona 4
los granos van haciéndose menores, esta zona se llama “zona
refinada”.
6. Progresando a partir de la zona refinada, hay una zona de
transición, en la cual algunos granos recristalizaron y otros no,
obteniéndose una “estructura mezclada”.
7. La última zona es la “no afectada”.
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El cobre ordinario contiene oxígeno en la forma de óxidos de 
cobre. Estos óxidos dan al metal una mayor resistencia, pero 
reaccionan con la flama de soplete, produciendo vapor y 
dando lugar a una porosidad gaseosa en la soldadura, 
disminuyendo la resistencia.
Esta situación puede reducirse, utilizando una flama 
ligeramente oxidante y una varilla de relleno que 
contenga fósforo
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La alta conductividad térmica del cobre puede constituir una 
desventaja en el proceso de soldadura 
Lo que ocurre en este proceso es:
- El cobre al ser procesado en frío incremente su resistencia. El calor
conducido desde la unión recuece el metal de las piezas por soldar.
Dando lugar a una disminución en la resistencia en las 
proximidades de la unión.
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El aluminio también tiene una alta conductividad térmica y 
su procesamiento en frío incrementa su resistencia
El aluminio se oxida muy fácilmente y debe ser 
protegido del oxigeno atmosférico mediante el 
empleo de fundente y una flama reductora
Además absorbe hidrógeno mas fácilmente que cualquier otro 
metal al estar en estado líquido. Esto y su rápida oxidación, lo 
convierte en un material difícil de soldar.
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 Cordón de soldadura
 Zona de fusión 
 Zona de solución sólida
 Zona parcialmente recocida 
O envejecida
Estructura similar a la de una 
fundición. Se forma una aleación 
entre metal base y de aporte
Fusión parcial se produce entre 
separación de los granos 
Temperatura a la cual se 
puede disolver cualquier 
componente soluble
Región en la que el calor de la
soldadura ha dado lugar a una
precipitación ocasionado que las
partículas de los componentes
solubles se aglutinen.
Para el aleaciones de aluminio que aceptan TT:
La afinidad con el oxígeno de ciertos metales puede utilizarse 
como ventaja en ciertas operaciones de soldadura.
El Mn y el Si (elementos
comunes en acero de bajo
carbono), reacciones
fácilmente con el O cuando
el acero se encuentra
fundido.
Esta reacción produce
una capa de escoria que
tiende a proteger el
punto de fusión contra
una posterior oxidación
Evita también la 
formación de depósitos 
de gas (cavidades) en la 
unión. 
La eliminación y dispersión de la película de
óxido que se forma cuando se calientan los
metales, constituye uno de los problemas
principales
Algunas de las dificultades prácticas son: 
1. Cuando el óxido superficial forma una película tenaz.
2. Cuando el óxido tiene un punto de fusión mucho más elevado
que el del metal base.
3. Cuando el óxido se forma muy rápidamente.
 Problemas que se generan si no se elimina la 
capa de óxido en el metal base: 
1. La fusión puede resultar difícil.
2. Pueden generarse inclusiones en el metal base.
3. La junta puede resultar debilitada.
4. Si se forman óxidos puede que estos queden atrapados en el
metal que solidifica, impidiendo la agregación del metal de
aporte.
Compuestos químicos empleados para evitar la
oxidación y las reacciones químicas
indeseables y algunas funciones son:
1. Ayudar a eliminar la película de óxido.
2. Eliminar cualquier óxido que se produzca durante la soldadura, 
mediante la formación de escorias fusibles.
3. Proteger el punto de fusión del oxígeno atmosférico y evitar la 
absorción y reacción de otros gases presentes en la flama empleada 
para soldar.
4. Tener un punto de fusión más bajo que el del metal que está siendo 
soldado y el metal base. 
Importante: el tipo y características adecuadas
de la flama, más la técnica correcta para
soldar, protegerán al metal de aporte de los
efectos perjudiciales del oxígeno y nitrógeno
de la atmósfera.
Eliminación de fundente: 
• Muchos tipos de fundentes son corrosivos para los metales o 
aleaciones, por ello es importante que sea eliminado de la 
superficie inmediatamente después de realizar la soldadura. 
Los métodos para su eliminación generalmente 
incluyen métodos mecánicos: esmerilado, 
cepillado y así como lavado, frotado y empleo de 
ácidos u otros productos químicos.
 Llama neutra: se produce cuando se mezclan 
en la antorcha volúmenes aproximadamente 
iguales de oxígeno y acetileno. 
 Llama neutra: 
Las reacciones químicas en la llama tienen 
lugar en dos etapas.
1) La reacción primaria produce 
monóxido de carbono e hidrógeno (gases 
reductores).
2) La reacción secundaria dióxido de 
carbono y vapor de agua.
Nota: hay pocas posibilidades de que el oxígeno 
atmosférico se combine con el metal fundido. 
 Llama oxidante: hay un exceso de oxígeno.
Una parte de acetileno requiere 2½ partes de
oxigeno.
El oxigeno extra se
obtiene del cilindro y no
de atmosfera.
El metal fundido se
oxidará rápidamente por
estar expuesto al oxigeno
atmosférico.
Nota: se usa para soldar algunos latones, 
bronces y aleaciones de aluminio.
 Llama reductora o carburizante: hay exceso
de acetileno. Da lugar a una combustión
incompleta que genera carbono libre.
El material de aporte resulta 
altamente carburizado lo que 
resulta en un cambio mayor 
en la dureza y ductilidad de 
la estructura de la soldadura.
 Llama reductora o carburizante:
a) El contenido de carbono del metal fundido 
aumenta por difusión, de forma análoga a 
como ocurre durante el endurecimiento 
superficial. 
b) Si el enfriamiento es rápido, y la capa de 
carbono que difunde excede 0,4 por ciento 
de carbono, se producirá un 
endurecimiento.
 Llama reductora o carburizante:
Este efecto de llama puede ser utilizado para lograr el
endurecimiento por llama, si las superficies son enfriadas
con agua rociada.
https://www.youtube.com/watch?v=RIDCuicPiog
https://www.youtube.com/watch?v=Y8kE9InBU5w
El ajuste de las llamas para soldar se efectúa de
acuerdo al siguiente procedimiento:
 Ajustar la presión de trabajo correspondiente de
acuerdo al calibre de la boquilla que se utilice.
 Abrir la válvula de acetileno en el soplete girándola ½
vuelta.
 Encender el acetileno.
 Ajustar la llama acetilénica hasta que deje de
producir humo pero que no se separe de la boquilla.
 Abrir la válvula de oxígeno del soplete hasta obtener
la llama carburante, neutra u oxidante que se
necesite para trabajar.
https://www.ecured.cu/Tipos_de_llamas_utilizadas_en_el_proceso_de_soldadura_oxiacetil%C3%A9nica
 Soldar
 Calentar
 Cortar, que a su vez se califican en boquillas:
- Para corte recto.
- Para ranurar.
- Para corte a ras.
- Para quemar pintura.
- Para calentar por ambos lados.
Se consiguen como varillas de aporte o
alambre y pueden ser desnudas o estar
recubiertas con un fundente
Se pueden clasificar según la naturaleza del 
metal base
 Cobre puro;
 Aleaciones a base de plata;
 Aleaciones a base de cobre;
 Aleaciones a base de aluminio.
 Estaño