Artículo de Revisión
Estado del arte de los procesos de soldadura con
Tig para estructuras de aluminio
State of the art of TIG welding processes for aluminum structures
Luis Antonio Chica Castro: Universidad de Guayaquil, Magister en Diseño Mecánico con Mención en
Fabricación de Autopartes,
https://orcid.org/0000-0002-1560-5147
Hugo Ernesto Solís Ferrer: Universidad de Guayaquil, Magister en Sistemas Integrados de Gestión,
https://orcid.org/0000-0002-7197-8319
Víctor Hugo Garofalo Largo: Universidad de Guayaquil, Magister en Sistemas Integrados de Gestión,
https://orcid.org/0000-0002-4259-6573
Joyce Marcelo Arias Pereira: Universidad de Guayaquil, Magister en Diseño Curricular,
https://orcid.org/0000-0002-9238-2557
Autor de correspondencia: luis.chicac@ug.edu.ec
Recibido: 4 agosto 2025
Publicado: 25 septiembre 2025
UNANCHAY Revista de Ciencias de la Ingeniería Volumen 4. Número 2. Año 2025, p. 131-147
ISSN 2953-6707 julio - diciembre 2025
https://istte.edu.ec/revistaunanchay/index.php/RCU/index
Como citar la obra: Chica Castro, L. M., Solís Ferrer, H. E., Garofalo Largo, V. H. y Arias Pereira, J. M. (2025). Estado del arte
de los procesos de soldadura con tig para estructuras de aluminio. Revista Científica Unanchay, 4(2), 131-147
doi: https://doi.org/10.64424/rcu42202594
DOI: https://doi.org/10.64424/rcu42202594
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La industria de fabricación moderna se encuentra desarrollando
procesos de unión de materiales metálicos, mediante la fusión de los
materiales base sumando un elemento de aporte (Omprakasam et al, 2022).
Dicho proceso de fabricación es denominado soldadura por fusión, el cual,
consiste en calentar el elemento hasta su estado de fusión, para unirlos o
integrarlos (Al Kareem, 2023), siendo un claro ejemplo de este proceso las
uniones metálicas utilizadas en el ámbito industrial, con una destacada
presencia en áreas como la automotriz, ferroviaria, construcción, naval y
aeroespacial (González et al, 2023).
El proceso de soldado es considerado un método rentable que genera
acabados de alta calidad para trabajos de uniones (Omprakasam et al, 2022).
Entre los procesos de soldadura por fusión se encuentran los siguientes:
La soldadura por arco metálico protegido (SMAW); la soldadura por
arco metálico con gas (GMAW), que incluye, en particular, la soldadura
por gas inerte metálico (MIG) y la soldadura por gas activo metálico
(MAG); la soldadura TIG, también llamada soldadura por arco de
tungsteno con gas (GTAW); la soldadura ultrasónica (USW); la
soldadura por haz láser (LBW); la soldadura por fricción y agitación
(FSW); y la soldadura por haz de electrones (EBW) (González et al,
2023, p 2).
De los métodos citados, el Mic/Mag, Tig y SMAW se encuentran con
mayor prevalencia en el medio, destacando de este grupo el proceso de
soldadura Tig, debido a su superioridad en la soldadura de materiales menos
densos que son considerados más versátiles, económicos, genéricos y
comúnmente utilizados en la mayoría de los sectores mencionados (Antony
et al, 2023), sin embargo, al ser un procesos que se encuentra dentro de la
industria de la metalurgia, es fuertemente criticada por emplear métodos que
consumen grandes cantidades de energía para la transformación de un
material (González et al, 2023).
La relación entre el consumo de energía y la generación de residuos
presentes en los procesos de soldadura se debe, a que la tecnología
empleada durante la actividad de fabricar un nuevo elemento de diferente
forma y tamaño, precisa de la aplicación de calor al material hasta su punto
de fusión, lo que conlleva a un elevado consumo de energía, pero, si no se
logra aplicar la cantidad de calor adecuado, la unión puede presentar
porosidad, soplado, segregación de la aleación y agrietamiento (Rajendran
et al, 2021), lo cual no solo perjudica esta relación consumo-producción, sino,
presenta un producto deficiente para la industria.
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Introducción
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Es decir, la relación entre consumo y generación, como se menciona,
va más allá de solo el criterio ambiental, si no, de lo que se encuentra inmerso
en el proceso de fabricación, como el calor, ciclo térmico, conductividad
térmica, posible precalentamiento, estética, técnica del operario, material,
consumo del material, espesor del material, proceso de soldadura especifico
y demás variables presentes, que deben ser analizadas, para encontrar un
balance entre el proceso y el producto (Gonzalez et al, 2023; Fracchia et al,
2022)
La soldadura es un proceso crítico en la fabricación y ensamblaje de
estructuras metálicas. Sin embargo, este proceso presenta diversas
problemáticas que afectan la calidad y las propiedades mecánicas de las
uniones soldadas. Por ello, de los criterios mencionados para la
investigación, se tomó en cuenta el proceso de soldadura especifico,
material, calor y como ellos inciden en las características mecánicas del
elemento soldado.
El proceso de soldadura Tig presenta mejores resultados a la hora de
soldar materiales menos densos como el aluminio (Anthony et al, 2023).
Además, es el más empleado para estas aleaciones (Ji et al, 2023). Por el
hecho de que cuentan con una alta conductividad térmica, lo cual, permite a
estos materiales llevar un gran baño de fusión, sin embargo, un alto aporte
de calor puede provocar una disminución en la calidad de la soldadura (Wang
et al, 2023), otro punto a considerar es la elección del material de aporte, el
cual, si no es compatible con el material base, puede generar problemas
como la segregación de elementos de aleación durante la solidificación,
provocando defectos como agrietamiento en caliente y microestructura
gruesa (Kumar et al, 2022).
Dentro de las características del aluminio este cuenta con una alta
resistencia y, al ser un material ligero, es empleado en la fabricación de
estructuras para las industrias automotriz y aeroespacial, las cuales, exigen
elementos ligeros y de alta resistencia que contribuyan al desarrollo de
transportes energéticamente eficientes (Cheng, et al, 2022).
De la misma manera, el aluminio cuentan con excelentes propiedades
mecánicas, que al estar acompañadas de una alta resistencia a la corrosión,
a la fatiga y su relación resistencia-peso (Haryadi et al, 2020; Fracchia et al,
2022; Rajendran et al, 2021) lo convierten en un elemento ideal para las
industrias mencionadas, sin embargo, en el estudio de Rajendra et al (2021)
evidencio que las uniones a las que se aplica el método Tig, la aleación de
aluminio 6061-T6 presenta una eficiencia de 40%-50% menor de la
resistencia que presenta el material base, lo cual, fue contrastado con el
estudio de Anthony et al, (2023), en el cual menciona que en circunstancias
optimas la soldadura TIG generaría uniones de alta calidad.
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Además, durante la revisión bibliográfica se logró corroborar que las
aleaciones de aluminio 2019-T8, 5083, 7075 y 6061-T6 son las que cuentan
con investigaciones que presentan procesos de prueba para valorar la
incidencia del calor durante el proceso de soldadura y, como el tipo de
microestructuras que se forma tiene una correlación con las características
mecánicas del elemento.
Es decir, el alto aporte de calor significa una baja densidad de energía
y un arco más ancho. En las aleaciones de aluminio este aporte de calor
tiene inferencia en la microestructura, lo cual, incide en las propiedades
mecánicas, llevando a que la zona afectada por la temperatura (ZAT)
aumente, pero, este aporte de calor por parte del proceso Tig responde a la
necesidad de que la ruptura de la capa de oxido en la zona de soldadura es
difícil, y solo se logra romper con un alto aporte de calor (Rajendran et al,
2021).
Los procesos de soldadura por lo general evidencian tres regiones
generales soldado como son el metal base (MB o BM), la zona afectada por
el calor (ZAC, HAZ o PMZ) y el metal soldado (MM o WM) (Fracchia et al,
2022; Anthony et al, 2023; Ji et al, 2023). Estas zonas son consideradas para
análisis de la incidencia de calor con el tipo de microestructura que se genera
ya que, “las propiedades de resistencia de las uniones soldadas dependen
de la dureza, el tamaño del grano y la distribución de los precipitados”
(Rajendran et al, 2021, p. 482), además, “las estructuras de grano fino
resultantes de una soldadura óptima son capaces de producir mejores
propiedades mecánicas, como mayor resistencia a la tracción, dureza
mejorada y alta resistencia al impacto de la unión soldada” (Antony et al,
2023, p. 599) figura 1.
Figura 1
Zona y microestructura que se genera en el proceso de soldadura
Nota. Ji et al, (2023). La figura representa las zonas que se generan durante el proceso de
soldadura y como la cantidad de calor incide en la formación de microestructuras. En el lado
izquierdo se presenta un proceso de soldadura de una sola pasada. En el lado derecho se
presenta un proceso de soldadura de doble pasada en el cual ya se observa el proceso de
enfriamiento y calentamiento
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Metodología
El estudio desarrolla una revisión sistemática de la literatura sobre los
procesos de soldadura Tig en aleaciones de aluminio y como la temperatura
empleada en el proceso de suelda incide en la característica del mismo, para
ello, se inicia con la selección y la combinación de estudios presentes en la
base de datos Scopus, este método no solo considera realizar una revisión
de la literatura, sino qué, permite un análisis consistente de los resultados
que cada investigación presenta (Manterola et al, 2013), además, el registro
para la selección de los estudios se realizó mediante la aplicación del método
PRISMA 2009, mismo, que permite evidenciar una síntesis del estado de la
cuestión en el área de conocimiento previamente determinada (Page et al,
2021).
El proceso para la selección de la literatura se encuentra detallado en
la figura 2, la cual, es una adaptación de procedimientos similares,
permitiendo la replicabilidad de este.
Figura 2
Diagrama del proceso para la selección de investigaciones
Nota. Autores, (2025). Diagrama adaptado del estudio de Page et al, (2020); Ferreira et al,
(2011); Toma, (2021),
La búsqueda se realiza en la base de datos Scopus, el criterio para la
selección de la base de datos se basa en el impacto que presentan estas
investigaciones y, aportar información de relevancia. Para iniciar se utilizaron
operadores boléanos y palabras clave tig and welding and process for
aluminum, se ingresó la información en inglés, porque generó un número
mayor de resultados en este idioma, en comparación al español. El registro
inicial presento 823 documentos, a los cuales, se les realiza un refinamiento,
añadiendo criterios de inclusión y exclusión, que se detallan en la tabla 1
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Tabla 1
Criterios para la búsqueda de información teórica
Criterios
Inclusión
Exclusión
Fuentes de
información
Artículos de bases de datos indexada
(Scopus)
Libros, reportajes,
conferencias y reportes de
caso
Tiempo
Artículos publicados de 2020 a 2025.
Publicaciones anteriores a
2020
Idioma
Artículos en inglés y español
Artículos en otros idiomas
Área
temática
Ingeniería y ciencia de materiales
Artículos sin relación con las
áreas definidas
Acceso
Acceso abierto
Grado bronce, plata, oro y
DOI corrompidos
Keywords
Aluminum Alloys, Aluminum, Welding,
Tungsten Inert Gas Welding, Tig
Welding, Tungsten Inert Gas, Welding
Process, Tig, Aluminum Alloy, Tig
Welding Process, Defects, Tig Method,
Tungsten Inert Gas (tig) Welding,
Welding Process Parameters
Palabras sin relación con las
enunciadas
Nota. Autores, (2025)
Al finaliza el registro se presentó un total de 30 artículos, los cuales,
serán analizados bajo los criterios del tipo de aluminio empleado, proceso de
suelda Tig y evaluación realizada a la suelda, para corroborar si la zona de
calor que se genera incide en la característica de la unión y, cuál de ellas
presenta una adecuada unión.
Resultados
Incidencia de calor en la aleación 2219-T8
El calor genera un ablandamiento significativo en las aleaciones 2219-
T8, provocando un endurecimiento, el cual, se elimina a una temperatura de
entre 200 y 300 ºC, este fenómeno conocido como recocido provoca una
disminución en la resistencia del material, ya que, un material endurecido
puede reducir su tensión residual longitudinal a 150 Mpa menor a un material
sin recocido (Zhao et al, 2023). Además, el MM presenta diferentes
características en cuanto a resistencia y ductilidad de material con respecto
a la ZAC, generadas por el cambio en la microestructura, que parten de la
formación de fases intermetalizadas (Zhao et al, 2023).
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Esto provoca que la unión soldada presente una resistencia a la
tracción con un 50 a 60% del material base, generadas por la formación de
microestructuras no deseadas en la zona de soldadura MM y la zona
parcialmente fundida (PMZ), donde se producen concentraciones de
tensiones y segregación de elementos que afectan negativamente las
propiedades mecánicas (Zhao et al, 2023; Wan et al, 2024)
La microestructura de la zona de soldadura convencionalmente
presenta granos dendríticos gruesos, lo que contribuye a la fragilidad de la
unión (Wang et al, 2023), sin embargo, la relación entre la microestructura y
las propiedades mecánicas es compleja y no lineal. Lo que conlleva a que
las investigaciones en este campo continúen siendo de vital importancia para
mejorar la calidad y la eficiencia de la soldadura en aplicaciones críticas,
como las aeroespaciales (Wan et al, 2022; Wan et al, 2024)
Incidencia de calor en la aleación 5083
La soldadura Tig es un proceso ampliamente utilizado en la unión de
aleaciones que contienen magnesio, como la serie AA5XXX, sin embargo, el
calor aplicado puede provocar la disolución del magnesio en la aleación, lo
que resulta en una disminución de la resistencia mecánica en la zona de
fusión, debido a que el calor excesivo puede llevar a un envejecimiento
sobrepasado de los precipitados de refuerzo, debilitando así la estructura del
material (Raj et al, 2024).
El efecto de este fenómeno se puede observar en la resistencia a la
tracción de las uniones soldadas por TIG que generalmente es inferior a la
del metal base, debido a la formación de microfisuras y porosidades en la
zona de soldadura (Habba et al, 2023); (Goriparthi et al, 2023)
La microestructura resultante de la soldadura TIG en la zona de fusión,
presenta estructuras dendríticas de grano grueso, lo que resulta en una
menor resistencia mecánica en comparación con el metal base no afectado.
Esto debido al intenso calor aplicado en el proceso lo que provoca cambios
en la microestructura del metal base y en la HAZ. (Raj et al, 2024). Sin
embargo, se debe tomar en cuenta que un aporte de calor insuficiente puede
resultar en una unión débil, mientras que un exceso de calor puede causar
deformaciones no deseadas y defectos en la soldadura (Goriparthi et al,
2023). Una solución para reducir la perdida de Mg es utilizar una varilla de
aporte con un alto porcentaje de Mg 3.5%, ya que, en aleaciones de 1 a 2,5%
de Mg son propensas a agrietarse. Adicional, el estudio realizado por Raj
(2024) menciona que es posible mitigar una parte de la perdida de magnesio
con la aplicación de una varilla de aporte con alto porcentaje de magnesio,
en su estudio aplico la ER5356, a pesar de ello, se presentaron otros
desafíos como microfisuras, sin embargo, cabe tomar en cuenta que las
aleaciones que contienen de 1 a 2,5% de Mg son propensas a agrietarse por
ende es necesario utilizar un metal de aporte que contenga un 3.5% de Mg
(Tandel y Menghani, 2022).
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Incidencia de calor en la aleación 7075
Durante el proceso de soldadura, se generan diferentes zonas
afectadas por el calor (ZAC), que influyen significativamente en las
propiedades mecánicas de la unión soldada. Además, las zonas afectadas
por el calor (ZAT) experimentan un ablandamiento debido al envejecimiento
excesivo, lo que también contribuye a la disminución de la resistencia. En
estas zonas, se forman precipitados frágiles que pueden llevar a fallas
intergranulares, como se evidenció en las micrografías de las superficies de
fractura (Kaba et al, 2022). La microdureza en la ZF es notablemente más
baja, alcanzando valores de alrededor de 96 HV, en comparación con los 148
HV en las ZAT, lo que indica una variabilidad significativa en las propiedades
mecánicas a lo largo de la unión soldada (Kaba et al, 2022).
Un tratamiento térmico posterior a la soldadura puede ayudar a
restaurar algunas de las propiedades mecánicas perdidas. Este proceso
puede modificar el tamaño y la distribución de los precipitados, mejorando
así la resistencia y la plasticidad de la unión soldada. Por ejemplo, se ha
demostrado que el tratamiento de solución y el envejecimiento natural
pueden aumentar la microdureza y la resistencia a la tracción de las uniones
soldadas, acercándolas a las propiedades del material base (Wang et al,
2023).
Incidencia de calor en la aleación 6061
Durante el proceso de soldadura, se generan altas temperaturas que
afectan la microestructura del material, lo que a su vez influye en sus
propiedades mecánicas, como la resistencia a la tracción y la dureza.
El calor aplicado durante la soldadura provoca la formación de
diferentes zonas en la unión soldada: la zona de fusión (FZ), la zona afectada
por el calor (HAZ) y el metal base (BM). En la FZ, la temperatura puede
superar la línea de solvus, lo que resulta en la disolución de precipitados y la
vaporización de elementos como el magnesio (Mg) (Cheng et al, 2022). Esto
puede llevar a una disminución de la resistencia mecánica, ya que la
microestructura se vuelve menos homogénea y más susceptible a la fractura.
La HAZ experimenta un crecimiento de grano debido al calor, lo que
puede resultar en una disminución de la dureza y la tenacidad del material.
Se ha observado que la dureza en esta región puede disminuir
significativamente, alcanzando valores tan bajos como 58 HV, en
comparación con el metal base que puede tener durezas superiores a 90 HV
(Ji et al, 2023).
Los estudios han demostrado que la resistencia a la tracción de las
uniones soldadas puede ser significativamente inferior a la del metal base.
Por ejemplo, se ha reportado que la resistencia a la tracción de las uniones
soldadas puede ser solo del 60-70% de la del metal base (Cheng et al, 2022).
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Esto se debe a la influencia de múltiples ciclos térmicos en la
soldadura, que alteran la composición química y la microestructura del
material, resultando en una disminución de sus propiedades mecánicas (Ji
et al, 2023). Además, la incidencia del calor en las propiedades mecánicas
del material soldado es un fenómeno complejo que involucra cambios en la
microestructura debido a la temperatura y la velocidad de enfriamiento (Al
Kareem et al, 2023).
Incidencia de calor en la formación de microestructuras y
características mecánicas de la aleación 5083
Un aumento en la corriente puede llevar a un mayor tamaño de grano
en la zona de fusión, lo que generalmente resulta en una disminución de la
resistencia mecánica. Por ende, un control adecuado de la corriente y la
adición de elementos como el escandio en la varilla de aporte pueden
mejorar significativamente la microestructura, promoviendo un tamaño de
grano más fino y una mejor distribución de las fases intermetálicas, lo que se
traduce en propiedades mecánicas superiores (Raj et al, 2024; Tandel y
Menghani, 2022)
La correlación entre la microestructura y las características mecánicas
del elemento soldado en la soldadura TIG es compleja y depende de
múltiples factores, incluyendo la composición del material de aporte, los
parámetros de soldadura y la naturaleza de la aleación base. La optimización
de estos factores es esencial para lograr uniones soldadas de alta calidad
que mantengan o superen las propiedades mecánicas del material base. Las
uniones en esta zona tienden a mostrar una mayor resistencia a la tracción
en comparación con las uniones soldadas por TIG, debido a la
recristalización que ocurre en estado sólido (Goriparthi et al, 2023).
La zona de agitación (WM o SZ) se caracteriza por presentar granos
finos y equiaxiales debido a la recristalización dinámica. Esto se debe a la
alta temperatura y deformación plástica que se generan durante el proceso
(Goriparthi et al, 2023). Mientras que la zona HAZ presenta crecimiento de
grano y una posible disminución de dureza, lo que puede conllevar a una
disminución de la resistencia mecánica, esta zona, presenta combinaciones
de deformaciones plásticas y calentamiento.
En la HAZ, se observa un crecimiento del grano y una posible
disminución de la dureza debido al sobreenvejecimiento de los precipitados
de refuerzo. Esto puede resultar en una disminución de la resistencia
mecánica (Goriparthi et al, 2023; Habba et al, 2023).
La cantidad de calor generada durante el proceso de soldadura es
crucial. Un aporte de calor insuficiente puede resultar en una unión débil,
mientras que un exceso de calor puede causar un sobre envejecimiento y
defectos en la microestructura afectando negativamente a la union soldada
(Habba, et al, 2023); (Goriparthi et al, 2023).
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Incidencia de calor en la formación de microestructuras y
características mecánicas de la aleación 7075
La microestructura resultante de la soldadura TIG se caracteriza por
la formación de granos gruesos en la zona afectada por el calor (ZAC), lo
que puede llevar a una disminución significativa de las propiedades
mecánicas, como la resistencia a la tracción y la dureza. Esto se debe a que
el calor concentrado puede provocar la disolución de precipitados de refuerzo
y la formación de defectos como porosidad y grietas (Shi et al, 2021).
El calor aplicado durante la soldadura provoca cambios
microestructurales en el material. La zona fundida (ZF) presenta una
microestructura dendrítica gruesa, lo que resulta en una baja densidad de
dislocaciones y, por ende, en una disminución de la resistencia mecánica, se
ha observado que la resistencia máxima a la tracción de la unión soldada de
aleaciones 2024 y 7075 es considerablemente inferior a la de los metales
base, mostrando reducciones del 44% y 37% respectivamente (Kaba et al,
2022). Esto se debe a que los precipitados de endurecimiento se disuelven
en la ZF, lo que impide la formación de una estructura resistente.
La correlación entre la microestructura y las propiedades mecánicas
se hace evidente al analizar cómo los parámetros del proceso de soldadura,
como la corriente, la velocidad de desplazamiento y la composición del
material de relleno, afectan la calidad de la unión. (Shi et al, 2021).
Además, la microdureza de las uniones soldadas varía
significativamente a lo largo de la sección transversal del cordón de
soldadura. En general, se observa que la microdureza es más baja en la zona
de fusión, aumentando hacia las zonas afectadas térmicamente y el material
base. Esta variación se debe a la diferencia en la composición y la
microestructura en estas áreas, donde la ZAC presenta granos más gruesos
y menos homogéneos, lo que contribuye a una menor resistencia mecánica
(Shi et al, 2021)
Incidencia de calor en la formación de microestructuras y
características mecánicas de la aleación 6061
La soldadura por arco de tungsteno con gas (TIG) es un proceso
ampliamente utilizado para unir aleaciones de aluminio, como el AL6061,
debido a su capacidad para producir uniones de alta calidad. La
microestructura resultante de la soldadura TIG tiene un impacto significativo
en las propiedades mecánicas del material soldado. Durante el proceso de
soldadura, se generan diferentes zonas: el metal base (BM), la zona afectada
por el calor (HAZ) y el metal de soldadura (WM). En particular, el tamaño de
grano en la zona de soldadura es un factor crítico; se ha observado que en
el proceso de soldadura TIG de una sola pasada, el tamaño de grano
promedio es de aproximadamente 45 μm, mientras que, en el proceso de
soldadura completa, este tamaño aumenta a 55 μm, lo que resulta en una
distribución de cristales más uniforme (Ji et al, 2023)
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El efecto del calor aplicado durante la soldadura es fundamental para
la evolución de la microestructura. En el caso del AL6061, el tratamiento
térmico posterior a la soldadura, como el envejecimiento artificial T6, puede
mejorar significativamente las propiedades mecánicas al promover la
precipitación de fases que obstaculizan el movimiento de dislocaciones,
aumentando así la resistencia del material (Haryadi et al, 2020). Sin
embargo, un aporte de calor excesivo puede llevar a la formación de
estructuras de grano grueso, lo que puede degradar las propiedades
mecánicas (Al Kareem et al, 2023)
Los estudios han demostrado que la resistencia a la tracción y la
dureza de las uniones soldadas varían según el proceso de soldadura
utilizado. En general, el proceso de soldadura completa TIG tiende a ofrecer
mejores propiedades mecánicas en comparación con la soldadura de una
sola pasada, debido a la mayor homogeneidad en la microestructura y la
distribución de temperatura durante el proceso (Ji et al, 2023). Además, la
microdureza en la zona afectada por el calor y el metal de soldadura también
muestra diferencias significativas, lo que indica que el control de los
parámetros de soldadura es crucial para optimizar las propiedades
mecánicas del material soldado (Ji et al, 2023)
La elección del proceso de soldadura, el control del aporte de calor y
el tratamiento térmico posterior son factores determinantes que afectan la
calidad de la unión y las propiedades mecánicas del material. (Ji et al, 2023);
(Haryadi et al, 2020)
Discusión
La zona HAZ presenta un crecimiento de grano debido al calor, con lo
cual, disminuye su dureza y tenacidad, alcanzando valores de 58 HV en
comparación al metal base que puede tener 90HV (Ji et al, 2023)., sin
embargo, un tratamiento térmico posterior a la soldadura mejora
significativamente las propiedades mecánicas, similar al proceso realizado
por Aljezi, et (2022), donde, la adición de fundentes activos como el óxido de
titanio (TiO2) y el óxido de silicio (SiO2) mejora la granularidad de la HAZ, lo
que a su vez afecta las propiedades mecánicas de la soldadura,
principalmente en las pruebas de tracción y dureza, las cuales muestran que
la adición de fundentes activos presentan mayor resistencia.
Además, durante el estudio se ha mencionado que las temperaturas
elevadas afectan la distribución de la microestructura y propician la
generación de granos gruesos, en este punto un estudio realizado por Hu et
al, (2024) menciona que una temperatura adecuada para reducir dichas
situaciones y reducir efectos como porosidad y grietas va aproximadamente
de 1000 a 1300 oC, en procesos de soldadura de pared delgada, con lo cual
la aleación puede alcanzar una resistencia a la tracción de 290MPa.
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Adicional, el calor puede provocar la formación de fases intermetálicas
que son responsables del endurecimiento por precipitación. Esto se debe a
que la adición de elementos como el silicio y el magnesio en la aleación
influye en la formación de estas fases, mejorando así la resistencia mecánica
(Labuda et al, 2024). Sin embargo, el calor aplicado durante la soldadura
puede afectar la zona afectada por el calor (ZAT), lo que puede resultar en
una disminución de la resistencia mecánica en esa área si no se controla
adecuadamente (Labuda et al, 2024)
El aporte de calor durante la soldadura afecta la micromorfología del
área de soldadura. Es decir, un aporte de calor bajo (70 A), se forma una
capa de reacción interfacial delgada, mientras que al aumentar el calor 80 A
y 90 A, el espesor de esta capa aumenta y su morfología cambia a
estructuras más complejas, como dentadas o aglomeradas (Xu et al, 2020),
de la misma manera el exceso de calor 100 A puede llevar a la formación de
grietas y a una disminución de la resistencia (Xu et al, 2020. Ya que, A medida
que aumenta el aporte de calor, el ancho de la ZAT se ensancha y el tamaño
del grano se vuelve más grueso, lo que puede llevar a una disminución de la
resistencia a la tracción y de la dureza en la zona de fusión de la soldadura
(Samiuddin et al, 2021). Pero, los procesos de soldadura no están exceptos
de la presencia de calor y, en las zonas de fusión, el refinamiento de Mg es
primordial para que contribuya a una microestructura más fina y uniforme,
con lo cual, se logre mejorar las propiedades mecánicas como las
deformaciones plásticas (Liu et al, 2022) ya que,
Otro elemento que considerar también son, las pruebas de impacto
que han mostrado que las muestras soldadas a baja velocidad (bajo aporte
de calor) tienen una mayor energía absorbida en comparación con aquellas
soldadas a alta velocidad (alto aporte de calor), debido a la menor porosidad
y a la formación de granos equiaxiales que mejoran la tenacidad (Samiuddin
et al, 2021)
La cantidad de calor introducido en la unión durante la soldadura
afecta la cristalización y las transiciones de fase en la zona afectada por el
calor (ZAC). Esto es crucial para asegurar que la microestructura resultante
proporcione propiedades mecánicas adecuadas (Mróz et al, 2022)
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Conclusiones
El principio fundamental e inherente a todos los procesos de
soldadura, es la aplicación de calor, ya que, es esencial para la unión, pero
su gestión inadecuada constituye la principal fuente de degradación de las
propiedades mecánicas en la unión soldada, particularmente en la Zona
Afectada por el Calor (ZAC o HAZ).
La calidad final de una soldadura no depende únicamente de la
ejecución del depósito, sino de un enfoque integral que comprende el control
preciso del aporte térmico, la posible modificación de la química mediante
fundentes y la aplicación de tratamientos térmicos posteriores, todo ello
dirigido a mitigar los efectos perjudiciales del ciclo térmico. Por el hecho de
que, uno de los inconvenientes es el crecimiento de grano en la ZAC debido
a la exposición a temperaturas elevadas.
Este fenómeno, claramente cuantificado por la caída de dureza,
conlleva una reducción simultánea de la tenacidad y la resistencia, creando
una zona potencialmente frágil y crítica en la estructura. La literatura revisada
coincide en que este efecto es función directa del aporte de calor total. Un
calor excesivo de 100 A no solo amplía y agrava la ZAC de grano grueso,
sino que promueve defectos como porosidad, grietas y la formación de fases
intermetálicas indeseables o capas de reacción interfacial demasiado
gruesas y complejas, comprometiendo la integridad mecánica.
Sin embargo, existe una ventana operativa óptima con un aporte de
calor controlado y moderado con corrientes de 70-90 A y temperaturas en el
rango de 1000-1300 °C para procesos específicos, con lo cual, se minimiza
el crecimiento del grano y los defectos. Esto se traduce en mejores
propiedades, como una mayor resistencia a la tracción ~290 MPa y,
crucialmente, una mayor tenacidad al impacto, debido a una microestructura
más refinada y con menor porosidad.
La soldadura de calidad es un equilibrio termo-metalúrgico. Por el
hecho de que el calor, herramienta indispensable, es también el principal
antagonista. La evidencia presentada conduce a la conclusión de que no
existe una solución única, sino un sistema de compensación.
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