A36, S355 o A514: lo que la calidad del acero cambia en el precio de su estructura soldada
El material es la partida más fácil de leer en una cotización de estructura soldada y la que los compradores sobrevaloran con más frecuencia. El precio de la chapa se ve. Lo que la calidad provoca en la soldadura, el precalentamiento, la distorsión y el mecanizado no se ve, y suele pesar más.
Las familias
Acero estructural dulce: ASTM A36, EN S235JR. La opción por defecto. Barato, disponible en todas partes, fácil de soldar, sin precalentamiento en secciones normales. Límite elástico de unos 235 a 250 MPa. La planitud de laminación es poco precisa, así que deje sobreespesor de mecanizado.
Estructural de mayor resistencia: ASTM A572 Grade 50, EN S355J2. Aproximadamente un 50 por ciento más de límite elástico por un aumento de precio moderado. Se sigue soldando con los mismos procesos, prestando más atención al aporte térmico en secciones gruesas. El S355J2 incluye un ensayo de impacto especificado a menos 20 °C, lo que importa cuando el plano o la aplicación exigen tenacidad. Es la calidad de referencia para bastidores de máquina y estructuras pesadas.
Templado y revenido: ASTM A514, EN S690QL. Límite elástico de unos 690 MPa. Se compra cuando el peso importa: estructuras de elevación, plumas, equipos móviles. Conlleva requisitos de soldadura reales. La temperatura de precalentamiento y entre pasadas se controla y no es opcional, los consumibles se ajustan al material y se controla el hidrógeno, y el aporte térmico está limitado por ambos extremos, porque si es demasiado bajo la unión se enfría demasiado deprisa y si es demasiado alto se ablanda la zona afectada térmicamente. Un tratamiento térmico posterior a la soldadura puede deshacer el revenido, así que el plan de alivio de tensiones debe decidirse teniendo en cuenta la calidad.
Antidesgaste: Hardox 400 y 450, AR400. Se compra por su vida útil frente al desgaste, no por su resistencia. Se suelda con los límites de aporte térmico y precalentamiento publicados por el fabricante de la chapa, porque superarlos elimina en la unión la dureza por la que usted ha pagado. Suele usarse como cara de desgaste sobre una estructura de acero dulce y no para toda la pieza.
Inoxidable 304L y 316L. Una conversación completamente distinta, tratada en la guía de estructuras soldadas de inoxidable.
Aluminio 6061 y 5083. También distinto, y el problema de la zona afectada térmicamente se trata aquí.
Resistencia frente a rigidez, el error que conviene evitar
Este cuesta dinero de verdad.
Todos los aceros estructurales tienen prácticamente el mismo módulo elástico, unos 200 GPa. El límite elástico varía en un factor de tres entre las calidades anteriores. La rigidez elástica no varía en absoluto.
Por tanto:
- Si la pieza está gobernada por la resistencia, pasar a una calidad superior permite usar chapa más delgada y ahorrar peso, material de aporte y mecanizado.
- Si la pieza está gobernada por la rigidez o la flecha, una calidad superior no le aporta nada. Una chapa más delgada de alta resistencia flectará más, no menos. Lo que necesita es canto de sección y geometría, no una calidad mejor.
Las bancadas de máquina, los pórticos y todo aquello en lo que importa la precisión bajo carga suelen estar gobernados por la rigidez. Las estructuras de elevación y los elementos portantes suelen estar gobernados por la resistencia. Confundirlos produce o bien una pieza pesada y cara, o bien un bastidor que flexa.
Lo que la calidad provoca aguas abajo
| Familia de calidad | Soldadura | Distorsión | Mecanizado |
|---|---|---|---|
| A36, S235 | Sencilla, sin precalentamiento en secciones normales | Moderada | Fácil, pero la cascarilla de laminación es abrasiva |
| A572 Gr 50, S355 | Mismos procesos, control térmico más estricto | Similar al acero dulce | Similar, algo más duro |
| A514, S690QL | Control de precalentamiento y entre pasadas, consumibles adecuados, control del hidrógeno | Similar, pero las reparaciones están más restringidas | Más duro, más lento, más desgaste de herramienta |
| Hardox, AR400 | Límites de aporte térmico, precalentamiento según el fabricante de la chapa | Moderada | Duro. A menudo se rectifica en lugar de fresarse |
La conclusión práctica es que pasar de A36 a A514 no encarece el trabajo un 30 por ciento porque la chapa cueste un 30 por ciento más. Añade tiempo de precalentamiento, supervisión, coste de consumibles, un mecanizado más lento y una vía de reparación más restringida.
Combinar calidades a propósito
Es habitual y suele ser lo correcto. Una estructura de acero dulce con una cara de desgaste antidesgaste, o un bastidor de S355 con protecciones y soportes de A36, pone el material caro solo donde está trabajando.
Eso sí, exige que el plano indique con claridad qué pieza es de qué calidad y qué procedimiento se aplica a las uniones entre ellas, porque una unión entre materiales distintos es un caso de calificación en sí mismo.
Planitud de la chapa y tolerancia de espesor
Dos hechos que pillan a muchos por sorpresa:
La chapa laminada en caliente llega con una tolerancia de planitud poco precisa en comparación con cualquier cota que usted vaya a mecanizar. Esa tolerancia está en la pieza antes de que se haga una sola soldadura, y es una de las razones por las que el sobreespesor de mecanizado no es opcional.
El espesor de la chapa también tiene una tolerancia. Si un diseño necesita un espesor preciso en una cara, esa cara se mecaniza. Especificar un espesor nominal de chapa como cota terminada es un error de plano habitual.
Una regla de selección breve
- Gobernada por la rigidez, tamaño sin restricción: A36 o S355, con más canto de sección.
- Gobernada por la resistencia, el peso importa: S355, o A514 si el ahorro de peso justifica el coste de la soldadura.
- Superficie de desgaste: estructura de acero dulce con una cara antidesgaste.
- La corrosión importa: 316L, y prevea en el presupuesto lo que el inoxidable trae consigo.
- Tenacidad a baja temperatura especificada: una calidad con ensayo de impacto, como el S355J2, e indíquelo en el plano.
Envíe su plano con la calidad indicada y lo asignaremos a talleres capacitados para soldarla.
Preguntas frecuentes
¿El acero de mayor resistencia es siempre más caro en conjunto?
No siempre. La chapa A514 cuesta más por kilogramo, pero si permite usar secciones más delgadas pueden bajar el peso total, el volumen de soldadura, el tiempo de mecanizado y el transporte. Donde suele perder es en las piezas gobernadas por la rigidez y no por la resistencia, porque todos los aceros tienen prácticamente el mismo módulo elástico.
¿Puedo sustituir el A36 por S355 para ahorrar peso?
En una pieza gobernada por la resistencia, a menudo sí. En una pieza gobernada por la rigidez, no. La flecha depende del módulo elástico y de la geometría de la sección, y el módulo es aproximadamente el mismo en todos los aceros estructurales, así que una chapa más delgada de alta resistencia flectará más.
¿La calidad del acero cambia el coste de la soldadura?
Sí. Las calidades de mayor resistencia y las templadas y revenidas exigen precalentamiento, control de la temperatura entre pasadas, elección de consumibles y a veces control del hidrógeno. Eso supone soldar más despacio y más supervisión, y se nota en las horas.
¿Necesita una cotización para esta pieza?
Envíe el plano. Le ponemos en contacto con hasta 3 talleres que la sueldan y mecanizan en sus instalaciones, y respondemos en un plazo de 24 horas hábiles.
Encontrar un taller de estructuras soldadas