Recibido: 26/08/2026
Aceptado: 20/09/2026
https://revistas.unj.edu.pe/index.php/pakamuros
50
Volumen 14, Número 3, Julio - Setiembre, 2026, Páginas 50 al 68
DOI: https://doi.org/10.37787/y8nkep78
ARTÍCULO ORIGINAL
Evaluación de la integridad estructural de herramientas de corte recuperadas mediante
soldadura por arco sumergido (SAW) para maquinaria pesada
Structural integrity assessment of cutting tools recovered by submerged arc welding (SAW)
for heavy machinery
Luis Llanos
1 *
, Frans Fuentes
2
, Ricardo Shimabuku
3
, Mario Olivera
4
, Jaime Honorio
5
y Boy Vásquez
6
RESUMEN
Las herramientas de corte utilizadas en maquinaria pesada están sometidas a condiciones severas de
abrasión, impacto y cargas cíclicas que producen pérdida progresiva de material y reducen su vida útil.
El objetivo de esta investigación fue evaluar la integridad estructural de herramientas de corte
recuperadas mediante soldadura por arco sumergido (SAW) para determinar su viabilidad de
reutilización. La recuperación se realizó empleando acero antidesgaste T-500, alambre EL-12 de 3,2 mm
y fundente R35Mo, con parámetros de 350 A, 30 V y una velocidad de avance de 30 cm/min. Se
efectuaron análisis microestructurales y de composición química, ensayos de tracción, impacto, dureza
y desgaste, complementados con análisis estructural y de fatiga. La resistencia promedio a la tracción
fue 1014,5 MPa, con rotura localizada en el metal base, y la energía promedio absorbida fue 124,13 J.
La zona soldada presentó una velocidad promedio de desgaste de 0,01040 g/min frente a 0,01400 g/min
del metal base, equivalente a una reducción del 25,7 %. El análisis de fatiga estimó 61 447 ciclos para
alcanzar el daño acumulado total. Los resultados evidencian la viabilidad técnica del procedimiento
SAW para recuperar las herramientas estudiadas.
Palabras clave: Soldadura por arco sumergido; integridad estructural; herramientas de corte; desgaste
abrasivo; maquinaria pesada.
ABSTRACT
The cutting tools used in heavy machinery are subjected to severe abrasion, impact, and cyclic loading
conditions, which cause progressive material loss and reduce their service life. The objective of this
research was to evaluate the structural integrity of cutting tools restored by submerged arc welding
(SAW) in order to determine their feasibility for reuse. The restoration process was carried out using T-
500 wear-resistant steel, 3.2 mm EL-12 welding wire, and R35Mo flux, with welding parameters of 350
A, 30 V, and a travel speed of 30 cm/min. Microstructural and chemical composition analyses were
performed, together with tensile, impact, hardness, and wear tests, complemented by structural and
fatigue analyses. The average tensile strength was 1014.5 MPa, with fracture occurring in the base metal,
while the average absorbed impact energy was 124.13 J. The welded zone exhibited an average wear
rate of 0.01040 g/min compared with 0.01400 g/min for the base metal, representing a 25.7% reduction.
Fatigue analysis estimated 61,447 cycles to reach total cumulative damage. The results demonstrate the
technical feasibility of the SAW process for restoring the cutting tools evaluated.
Keywords: submerged arc welding; structural integrity; cutting tools; abrasive wear; heavy machinery
1
Universidad Nacional de Jaén, Perú.
Email: luis.llanos@unj.edu.pe, ingfrans@unj.edu.pe, shimabuku.ysa@unj.edu.pe,
olivera_aldana@unj.edu.pe, jaime_honorio@unj.edu.pe
2
Universidad Nacional de Trujillo, Perú. Email:
boyvasquez85@gmail.com
*
Autor para correspondencia
Llanos et al.
51
INTRODUCCIÓN
Las herramientas de corte (uñas) instaladas en maquinaria pesada utilizadas en trabajos
de movimiento de tierras están expuestas a condiciones severas de operación durante las
actividades de excavación, movimiento, penetración de materiales como rocas y partículas
abrasivas que producen pérdida progresiva de material de la herramienta modificación de la
geometría original y disminuyendo su capacidad operativa. Estudios recientes realizados en
equipos utilizados en canteras han identificado el desgaste abrasivo como uno de los
mecanismos responsables del deterioro de componentes como dientes de excavadoras,
cargadores frontales entre otros generando reemplazos frecuentes, mayores costos de
mantenimiento y periodos de indisponibilidad del equipo (Florea et al., 2025).
Frente a este problema, la recuperación de componentes mediante recargue o hardfacing
es una práctica utilizada para restituir superficies deterioradas y prolongar la vida de piezas
mecánicas sometidas a condiciones de desgaste. La aplicación de materiales duros sobre
regiones críticas que están en contacto con el material abrasivo permite modificar las
propiedades mecánicas superficiales, esta práctica contribuye al aprovechamiento de piezas que
de otro modo serían descartadas.
Entre los procedimientos disponibles, la soldadura por arco sumergido (Submerged Arc
Welding, SAW) presenta características favorables para la recuperación de componentes debido
a su elevada tasa de deposición, estabilidad del proceso y posibilidad de controlar parámetros
como corriente, voltaje y velocidad de avance. Estas variables influyen sobre la penetración,
geometría del cordón, aporte térmico, microestructura y propiedades mecánicas resultantes del
material depositado (Singh & Singh, 2020).
La recuperación mediante soldadura, sin embargo, no debe evaluarse únicamente a partir
de la reconstrucción de la geometría original. Se conoce que los ciclos térmicos generados
durante el proceso de soldado ocasionan regiones metalúrgicamente diferenciadas entre el metal
depositado, la zona afectada por el calor (ZAC) y el metal base, investigaciones realizadas en
uniones mediante SAW han identificado diferencias microestructurales y de dureza entre estas
regiones, así como modificaciones próximas a la línea de fusión (Küçükoner et al., 2020). De
manera similar, la distribución térmica durante la soldadura condiciona la evolución
microestructural y las propiedades mecánicas obtenidas posteriormente (Oo & Muangjunburee,
2018).
Evaluación de la integridad estructural de herramientas de corte recuperadas mediante soldadura
52
Una de las propiedades más significativas para estas condiciones de trabajo es la
resistencia al desgaste abrasivo. Investigaciones sobre recubrimientos obtenidos mediante SAW
han demostrado que el comportamiento frente al desgaste depende de factores como
composición química, microestructura, dilución, número de capas y condiciones de deposición
(Zahiri et al., 2014; Oo & Muangjunburee, 2018). Estudios más recientes muestran también que
modificaciones de los parámetros de recargue pueden producir cambios significativos en la
microestructura, dureza y resistencia al desgaste (Balos et al., 2025). No obstante, una mayor
dureza no garantiza necesariamente una mayor resistencia a la abrasión, debido a que el
comportamiento tribológico depende de la interacción entre las fases presentes, la matriz y el
mecanismo de desgaste (Muangjunburee et al., 2025).
Por otro lado, las herramientas de corte de maquinaria pesada(uñas) están sometidas a
cargas variables durante los ciclos de operación frente a ello, la evaluación de las herramientas
de corte recuperado no solo debe limitarse a la evaluación de sus propiedades superficiales sino
también su capacidad para soportar esfuerzos cíclicos, el fenómeno de fatiga puede verse
influenciado por estos factores (McLaughlin & Mehmanparast, 2026).
Actualmente diferentes investigaciones han estudiado la influencia del hardfacing y del
proceso SAW sobre la microestructura, dureza o resistencia al desgaste, la evaluación conjunta
de estas propiedades con la resistencia a la tracción, impacto y comportamiento a fatiga resulta
particularmente importante cuando se pretende aplicar a una herramienta de corte (uña) para
mantenerla en servicio. Limitarse analizar una propiedad en específico es básico cuando se
pretende analizar la integridad estructural de una herramienta de corte (Uña), en este sentido es
necesario analizar desde un enfoque que integre los resultados metalúrgicos, mecánicos y
tribológicos con la evaluación estructural del componente recuperado.
Por lo tanto, el objetivo de esta investigación fue evaluar la integridad estructural de
herramientas de corte recuperadas mediante soldadura por arco sumergido (SAW), a partir de
la caracterización microestructural y química, las propiedades mecánicas, la resistencia al
desgaste y el comportamiento frente a cargas cíclicas, con la finalidad de determinar la
viabilidad técnica de su reutilización en aplicaciones de maquinaria pesada.
Como hipótesis general, se planteó que las herramientas de corte recuperadas mediante
soldadura por arco sumergido (SAW), empleando acero T-500, alambre EL-12 de 3,2 mm y
fundente R35Mo bajo los parámetros establecidos, presentan, en las condiciones ensayadas y
Llanos et al.
53
simuladas, una integridad estructural compatible con su reutilización técnica en aplicaciones de
maquinaria pesada.
MATERIALES Y MÉTODOS
Materiales
La investigación se desarrolló utilizando herramientas de corte (uñas) desgastadas
pertenecientes a un cargador frontal Caterpillar 938G, las cuales fueron seleccionadas como
material base para el proceso de recuperación. Estas herramientas están fabricadas en acero de
baja aleación DH-3 bonificado, con una dureza nominal comprendida entre 45 y 50 HRC,
condición que proporciona una adecuada combinación entre resistencia mecánica y tenacidad
para aplicaciones sometidas a desgaste e impacto. La composición química y las propiedades
mecánicas del acero fueron consideradas como referencia para la caracterización del
componente recuperado.
Como material de reconstrucción se empleó una plancha de acero antidesgaste T-500, utilizada
para restituir la geometría original de la herramienta antes de la aplicación del recubrimiento
superficial. Este acero se caracteriza por su elevada resistencia mecánica y su comportamiento
favorable frente al desgaste abrasivo, propiedades que justifican su uso en componentes
sometidos a condiciones severas de servicio. De acuerdo con las recomendaciones del
fabricante, el material fue precalentado previamente para minimizar gradientes térmicos y
reducir el riesgo de fisuración durante la soldadura.
La recuperación se realizó mediante soldadura por arco sumergido (SAW), empleando alambre
EL-12 de 3,2 mm de diámetro y fundente R35Mo. Esta combinación fue seleccionada por su
capacidad para generar depósitos con alta resistencia al desgaste y propiedades mecánicas
adecuadas para la reconstrucción de componentes utilizados en maquinaria pesada.
Tabla 1
Materiales empleados durante el proceso de recuperación de las herramientas de corte
Material
Función en la investigación
Herramienta de
corte desgastada
Material base utilizado para la
recuperación y posterior evaluación de
la integridad estructural.
Acero
antidesgaste
Reconstrucción geométrica de la
herramienta antes de la aplicación del
recubrimiento mediante soldadura
SAW.
Alambre de
soldadura
Material de aporte utilizado durante el
proceso de soldadura por arco
sumergido.
Evaluación de la integridad estructural de herramientas de corte recuperadas mediante soldadura
54
Fundente
Protección del arco eléctrico y
estabilización del proceso de
soldadura, favoreciendo la calidad
metalúrgica del depósito.
Equipo de
soldadura
Recuperación de la herramienta
mediante deposición controlada del
material de aporte.
Equipos de
caracterización
Evaluación de la composición química,
microestructura y propiedades
mecánicas del componente
recuperado.
Procedimiento de recuperación mediante soldadura SAW
Las herramientas de corte fueron previamente inspeccionadas para identificar el nivel de
desgaste y definir la zona de reconstrucción. Posteriormente, el acero T-500 fue conformado de
acuerdo con las dimensiones originales de la herramienta y acondicionado mediante operaciones
de corte, limpieza superficial y preparación de bordes.
Antes de iniciar la soldadura, el material de reconstrucción fue precalentado a 100 °C
utilizando un pirómetro infrarrojo para verificar la uniformidad de la temperatura. La
recuperación se efectuó mediante el proceso SAW utilizando un alambre EL-12 de 3,2 mm y
fundente R35Mo, estableciendo una corriente de 350 A, un voltaje de 30 V y una velocidad de
avance de 30 cm/min, parámetros seleccionados de acuerdo con las especificaciones técnicas
del fabricante. Finalizada la deposición, las herramientas recuperadas fueron sometidas a un
enfriamiento lento en un medio de cal, seguido de la remoción de escoria y una inspección visual
para verificar la continuidad del cordón y detectar posibles discontinuidades superficiales.
Figura 1
Diagrama del procedimiento experimental seguido para la recuperación y
evaluación de herramientas de corte mediante soldadura por arco sumergido (SAW)
Caracterización experimental
Llanos et al.
55
Con el propósito de evaluar la influencia del proceso de recuperación sobre la integridad
estructural de las herramientas de corte, se desarrolló un programa de caracterización que integró
análisis metalúrgicos, ensayos mecánicos y evaluación del comportamiento frente al desgaste.
La composición química del metal base y del material de aporte fue determinada para
verificar la compatibilidad metalúrgica entre los materiales utilizados durante la recuperación.
Posteriormente, se realizó la caracterización microestructural de la unión soldada con el fin de
identificar las transformaciones ocurridas en el metal depositado, la zona afectada por el calor
y el metal base.
Las propiedades mecánicas fueron evaluadas mediante ensayos de tracción, impacto y
dureza, siguiendo las normas correspondientes indicadas en la tesis (ASTM E18 y ASTM E92
para dureza, entre otras). Asimismo, la resistencia al desgaste abrasivo fue determinada
mediante el procedimiento establecido en la norma ASTM G65, permitiendo comparar el
comportamiento del material recuperado con el metal base. Finalmente, la capacidad del
componente para soportar cargas cíclicas fue analizada mediante un estudio de fatiga
complementado con la caracterización del ciclo de trabajo del cargador frontal y el análisis por
elementos finitos desarrollado en SolidWorks Simulation.
Análisis de datos.
Los resultados experimentales obtenidos fueron analizados de manera conjunta para
establecer la relación entre la microestructura generada durante el proceso SAW y el
comportamiento mecánico del componente recuperado. La interpretación consideró
conjuntamente la composición química, la respuesta a tracción, impacto, dureza, desgaste
abrasivo y fatiga, con el propósito de determinar si el procedimiento de recuperación permitió
restablecer la integridad estructural requerida para la reutilización de la herramienta en
condiciones de servicio.
La hipótesis general se contrastó de manera descriptiva, sin recurrir a una prueba
estadística inferencial, mediante los siguientes criterios de ingeniería: a) que la rotura en tracción
no se localizara en la unión recuperada; b) que la velocidad promedio de desgaste de la zona
soldada fuera menor que la del metal base; y c) que, en la condición crítica simulada, el factor
de seguridad fuera mayor que 1 y el daño acumulado permaneciera por debajo del 100 % durante
los 45502 ciclos evaluados. Los resultados de microestructura, impacto y dureza se utilizaron
como evidencia complementaria. El cumplimiento conjunto de estos criterios se consideró
respaldo descriptivo de la hipótesis dentro del alcance del estudio.
Evaluación de la integridad estructural de herramientas de corte recuperadas mediante soldadura
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RESULTADOS
Caracterización microestructural y composición química.
La caracterización microestructural de la herramienta recuperada permitió identificar las
diferentes regiones generadas después del proceso de soldadura por arco sumergido. Se
analizaron el acero antidesgaste T-500, el recubrimiento obtenido mediante SAW con alambre
EL-12 y fundente R35Mo, la zona de transición entre el metal base y la zona afectada por el
calor (ZAC), el límite entre el metal base y el recubrimiento, así como la región constituida por
metal base-ZAC-recubrimiento. Las micrografías fueron obtenidas a diferentes aumentos, entre
50× y 500×, en el Laboratorio de Materiales de la Universidad Nacional de Trujillo.
Figura 2
Microestructuras del material T-500, recubrimiento EL-12/R35Mo-SAW y regiones
de transición metal base-ZAC-recubrimiento
Nota: Material de calzada anti desgaste T-500, 2. Recubrimiento proceso SAW-T500, 3. Zona ZAC,
4. Material base-Zona ZAC fuente laboratorio de materiales Universidad Nacional de Trujillo (UNT)
La composición química obtenida mediante el análisis realizado en el Laboratorio de
Materiales de la Universidad Nacional de Trujillo mostró diferencias entre el metal base y el
material de aporte.
1
2
3
4
Llanos et al.
57
Tabla 2
Composición química del metal base y material de aporte
Elemento
Material de aporte (%)
Metal base (%)
B
0,0008
0,0011
C
0,1457
0,2469
Cr
0,6165
0,3887
Cu
0,0395
0,0071
Mn
0,8409
1,0327
Mo
0,1279
0,1977
Ni
0,2083
0,4855
P
0,0126
0,0074
Si
0,3818
0,4754
S
<0,0010
<0,0010
Nota: Laboratorio de Materiales de la Universidad Nacional de Trujillo (UNT)
Propiedades mecánicas de la unión recuperada
Resistencia a la tracción
Los ensayos de tracción realizados sobre la unión recuperada presentaron resistencias de
1026, 1007, 1010 y 1015 MPa, respectivamente. La elongación registrada fue de 66 %, 70 %,
68 % y 69 %. En los cuatro ensayos, la rotura se produjo en el material base, y no en la zona de
unión soldada. El promedio de resistencia a la tracción fue de 1014,5 MPa, mientras que la elongación
promedio fue de 68,25 %.
Tabla 3
Resultados del ensayo de tracción
Probeta
Resistencia a la
tracción (MPa)
Elongación
(%)
Zona de
rotura
E1
1026
66
Material
base
E2
1007
70
Material
base
E3
1010
68
Material
base
E4
1015
69
Material
base
Promedio
1014,5
68,25
—
Nota: Laboratorio de Materiales de la Universidad Nacional de Trujillo (UNT)
Resistencia al impacto
Las probetas de impacto presentaron valores de energía absorbida de 124,0; 124,5; 125,0 y
123,0 J. El valor promedio obtenido fue de 124,13 J.
Evaluación de la integridad estructural de herramientas de corte recuperadas mediante soldadura
58
Tabla 4
Resultados del ensayo de impacto
Probeta
Energía absorbida (J)
E1
124,0
E2
124,5
E3
125,0
E4
123,0
Promedio
124,13
Nota: Laboratorio de Materiales - (UNT)
Los resultados muestran una variación reducida entre las cuatro probetas, con una diferencia
máxima de 2 J entre el mayor y el menor valor obtenido.
Dureza
La evaluación de dureza presentó una distribución heterogénea entre los 13 puntos de
medición, con valores comprendidos entre 69,2 y 621,7 HV. El valor máximo se registró en el
punto 4, con 621,7 HV, mientras que el mínimo correspondió al punto 13, con 69,2 HV. Los
puntos 2, 3, 4, 5, 10, 11 y 12 presentaron valores superiores a 440 HV, mientras que los puntos
6 a 9 mostraron valores entre 187,0 y 311,2 HV. Esta variabilidad evidencia diferencias en la
respuesta de dureza entre los puntos evaluados; sin embargo, debido a que no se dispone de la
ubicación espacial exacta de cada punto sobre la sección transversal, los valores se presentan
únicamente según su identificación experimental y no se asignan directamente a las regiones de
metal base, ZAC o recubrimiento.
Figura 3
Distribución de los valores de dureza Vickers en los puntos
de medición de la herramienta recuperada mediante SAW
Nota: Laboratorio de Materiales - (UNT)
Resistencia al desgaste
Los ensayos realizados mostraron diferencias en la velocidad de desgaste entre la zona
soldada y el metal base. En las dos muestras correspondientes a la zona soldada se registraron
pérdidas de masa de 0,0209 y 0,0207 g durante un tiempo de ensayo de 2 min, obteniéndose
Llanos et al.
59
velocidades de desgaste de 0,01045 y 0,01035 g/min, respectivamente. En el metal base, las
pérdidas de masa fueron de 0,0276 y 0,0284 g, correspondientes a velocidades de desgaste de
0,01380 y 0,01420 g/min.
La velocidad promedio de desgaste fue de 0,01040 g/min para la zona soldada y 0,01400
g/min para el metal base. A partir de estos valores se determinó una reducción aproximada del
25,7 % en la velocidad de desgaste de la zona soldada respecto al metal base, evidenciando una
menor pérdida de material en la superficie recuperada bajo las condiciones del ensayo.
Figura 4
Comparación de la velocidad de desgaste
Nota: Laboratorio de Materiales - (UNT)
Comportamiento estructural y vida útil
El análisis estructural mediante SolidWorks Simulation permitió evaluar la respuesta de la
herramienta recuperada bajo las condiciones de carga identificadas durante la caracterización
del trabajo del cargador frontal. La investigación consideró diferentes sucesos asociados con
materiales de trabajo y condiciones de operación, incluyendo cantera, relleno y material
arcilloso.
El análisis de fatiga consideró un total de 45 502 ciclos teóricos asociados al periodo de
trabajo evaluado. La aplicación de la regla de Miner permitió estimar aproximadamente 61 447
ciclos para alcanzar el 100 % de daño. Para los sucesos considerados se obtuvieron 6 825 ciclos
teóricos para el suceso N.° 01, 6 825 para el N.° 02, 9 100 para el N.° 03 y 22 752 para el N.°
04.
Tabla 5
Resultados del análisis de fatiga
Suceso
Material
Ciclos teóricos
Ciclos aproximados para la falla
N.° 01
Cantera
6 825
9 217
N.° 02
Cantera
6 825
9 217
N.° 03
Relleno
9 100
12 289
Evaluación de la integridad estructural de herramientas de corte recuperadas mediante soldadura
60
N.° 04
Arcilla
22 752
30 724
Total
—
45 502
61 447
Nota: Laboratorio de Materiales - (UNT)
El trazado de daño mostró que, para los 45 502 ciclos teóricos, la región crítica alcanzó
aproximadamente 74 % de daño, mientras que la aproximación utilizada en la investigación
estimó el 100 % de daño en 61 447 ciclos asimismo, considerando las condiciones de trabajo
analizadas, la vida de la herramienta recuperada fue estimada en aproximadamente cuatro meses
para alcanzar la condición de falla, frente a los tres meses correspondientes al periodo de trabajo
utilizado para la caracterización finalmente, para la condición de carga crítica se obtuvo un
factor de seguridad mínimo de 1,172 considerando una fuerza de penetración de 114 kN, una
fuerza de desgarre de 114 kN y 6 825 ciclos.
Figura 5
Trazado de esfuerzos y deformaciones-trazado de daño a los 45000 ciclos de trabajo
El trazado de daño mostró que, para los 45 502 ciclos teóricos, la región crítica alcanzó
aproximadamente 74 % de daño, mientras que la aproximación utilizada en la investigación
estimó el 100 % de daño en 61 447 ciclos.
Asimismo, considerando las condiciones de trabajo analizadas, la vida de la herramienta
recuperada fue estimada en aproximadamente cuatro meses para alcanzar la condición de falla,
frente a los tres meses correspondientes al periodo de trabajo utilizado para la caracterización.
1
2
Llanos et al.
61
Finalmente, para la condición de carga crítica se obtuvo un factor de seguridad mínimo de 1,172,
considerando una fuerza de penetración de 114 kN, una fuerza de desgarre de 114 kN y 6 825
ciclos.
DISCUSIÓN
Los resultados obtenidos permiten establecer que la recuperación de las herramientas de
corte mediante soldadura por arco sumergido (SAW) produjo una respuesta mecánica y
tribológica. La evaluación de la microestructura, propiedades mecánicas como resistencia a la
tracción, impacto, dureza, desgaste abrasivo y comportamiento a fatiga proporciona la
información necesaria para el análisis de la integridad estructural de las herramientas de corte
(uñas) contempladas en la presente investigación, el proceso de recuperación utilizo los
materiales como acero antidesgaste T-500 empleando alambre EL-12 de 3,2 mm y fundente
R35Mo, con parámetros de soldadura recomendados por el fabricante de 350 A, 30 V y una
velocidad de avance de 30 cm/min. Estos parámetros son críticos e influyen directamente sobre
la penetración, geometría del cordón, composición y propiedades mecánicas obtenidas mediante
SAW (Singh & Singh, 2020).
La caracterización microestructural permitió diferenciar el material base, la zona
afectada por el calor ZAC y el recubrimiento depositado mediante SAW, asimismo, la
composición química mostró diferencias entre el material de aporte y el metal base,
particularmente en los contenidos de C, Cr, Mn, Mo y Ni. Estas variaciones resultan relevantes
debido a que la composición química, conjuntamente con las condiciones térmicas de soldadura
y solidificación, influye sobre las características microestructurales y las propiedades mecánicas
de la unión. Estudios realizados en uniones obtenidas mediante SAW han mostrado diferencias
microestructurales entre el metal de soldadura, la ZAC y el metal base, registrándose además
variaciones en dureza y tamaño de grano próximas a la línea de fusión (Küçükoner et al., 2020).
Del mismo modo, se ha señalado que la distribución térmica generada durante el proceso
de soldadura influye sobre la evolución metalúrgica y, posteriormente, sobre las propiedades
mecánicas del material (Oo & Muangjunburee, 2018).
Los ensayos de tracción mostraron resistencias comprendidas entre 1007 y 1026 MPa,
alcanzando un promedio de 1014,5 MPa, mientras que la elongación promedio fue de 68,25 %.
Un aspecto especialmente relevante fue que las probetas presentaron la rotura en el material
base y no en la zona de unión soldada este comportamiento constituye un indicador favorable
de la estructura mecánica en el proceso de recuperación en concordancia a resultados similares
Evaluación de la integridad estructural de herramientas de corte recuperadas mediante soldadura
62
han sido reportados en determinadas uniones realizadas mediante SAW (Küçükoner et al.,
2020). En este sentido, los resultados obtenidos permiten considerar que la unión soldada
presentó capacidad suficiente para transferir las solicitaciones mecánicas hacia el material base
sin producir una falla prematura en la región recuperada.
Respecto a la resistencia al impacto, las cuatro probetas presentaron energías absorbidas
entre 123 y 125 J, con un promedio de 124,13 J y una diferencia máxima de 2 J entre los valores
obtenidos. La baja variación observada entre las probetas evidencia una respuesta relativamente
uniforme frente a este tipo de solicitación. Esta propiedad resulta importante en herramientas de
corte utilizadas en maquinaria pesada, puesto que durante las operaciones de penetración,
excavación y movimiento de material pueden presentarse cargas dinámicas e impactos además
del fenómeno de abrasión. No obstante, la resistencia al impacto debe analizarse conjuntamente
con la dureza, ya que una mayor dureza no necesariamente implica un incremento simultáneo
de la tenacidad. En procesos SAW se ha reportado que determinadas modificaciones en
corriente y voltaje pueden incrementar la dureza, pero simultáneamente producir reducciones
en propiedades como la resistencia al impacto, lo que demuestra la necesidad de alcanzar un
equilibrio entre dureza, resistencia y tenacidad (Singh & Singh, 2020).
La evaluación de la dureza presentó una marcada heterogeneidad, obteniéndose valores
comprendidos entre 69,2 y 621,7 HV. Siete puntos de medición presentaron valores superiores
a 440 HV, mientras que otros registraron mediciones menores la literatura especializada indica
que las propiedades mecánicas de los depósitos obtenidos mediante SAW se encuentran
relacionadas con su macroestructura y microestructura y que parámetros como corriente, voltaje
y velocidad pueden modificar la dureza del material depositado (Singh & Singh, 2020). De
manera similar, investigaciones recientes sobre recubrimientos duros han demostrado que los
cambios microestructurales y la presencia de fases endurecedoras pueden modificar
considerablemente los niveles de dureza alcanzados por el material depositado (Prysyazhnyuk
et al., 2026).
Los resultados correspondientes al desgaste constituyen uno de los hallazgos más
importantes del estudio. La zona soldada presentó velocidades de desgaste de 0,01045 y 0,01035
g/min, mientras que el metal base alcanzó 0,01380 y 0,01420 g/min. Los valores promedio
fueron de 0,01040 g/min para la zona soldada y 0,01400 g/min para el metal base, representando
una disminución aproximada del 25,7 % en la velocidad de desgaste de la superficie recuperada
Llanos et al.
63
esto indica que, bajo las condiciones la superficie recuperada presentó mayor resistencia frente
al desgaste abrasivo que el material base.
La tendencia obtenida presenta correspondencia con estudios realizados directamente
sobre recubrimientos obtenidos mediante SAW. Se ha demostrado que este proceso puede
mejorar el comportamiento frente al desgaste de componentes sometidos a abrasión,
principalmente cuando se controlan adecuadamente el material de aporte, la dilución y las
condiciones de deposición (Zahiri et al., 2014). Asimismo, en recubrimientos realizados sobre
acero al 3,5 % Cr mediante SAW se encontró que el número de capas, la microestructura y las
condiciones del procedimiento influyen significativamente sobre la resistencia al desgaste; las
configuraciones de tres capas presentaron mejor comportamiento abrasivo que las de una sola
capa (Oo & Muangjunburee, 2018).
La literatura reciente también respalda la relación entre las características
microestructurales del recubrimiento y su resistencia a la abrasión. Balos et al. encontraron que
la corriente y la velocidad utilizadas durante el recargue modifican la microestructura y pueden
favorecer la formación de constituyentes duros, afectando directamente el comportamiento
frente al desgaste (Balos et al., 2025). Estos resultados respaldan la necesidad de analizar de
manera conjunta los parámetros de soldadura, la microestructura y el comportamiento
tribológico, en lugar de interpretar la resistencia al desgaste únicamente a partir de la dureza.
En efecto, los resultados disponibles muestran que mayor dureza no necesariamente
significa mayor resistencia al desgaste. Muangjunburee et al. encontraron que un acero de riel
R260 presentó la mayor resistencia al desgaste pese a registrar una dureza inferior a algunos de
los metales utilizados para su reparación; por el contrario, uno de los recubrimientos con mayor
dureza presentó menor resistencia frente al desgaste (Muangjunburee et al., 2025). Por esta
razón, la reducción del 25,7 % obtenida en la presente investigación no debe atribuirse
exclusivamente a los valores de dureza, sino al efecto combinado de la composición química, la
microestructura, las características del material depositado y el mecanismo de desgaste
desarrollado durante el ensayo.
Esta consideración coincide además con investigaciones recientes sobre recubrimientos
reforzados, donde la resistencia al desgaste depende no solamente del nivel de dureza alcanzado,
sino también de la distribución, estabilidad y características de las fases duras presentes en la
matriz. (Luo et al., 2026).
Evaluación de la integridad estructural de herramientas de corte recuperadas mediante soldadura
64
Investigaciones recientes realizadas directamente sobre equipos de cantera han
identificado a las herramientas de corte de cargadores frontales, excavadora entre los
componentes críticos afectados por desgaste abrasivo y reemplazos frecuentes frente a ello se
ha propuesto la recuperación mediante soldadura como alternativa para disminuir costos y
tiempos de parada (Florea et al., 2025). Esto coincide con el propósito del procedimiento
desarrollado en el presente trabajo, orientado a recuperar una herramienta (diente) que había
alcanzado el límite de vida debido al desgaste y se realizó la reconstrucción geométrica y
posterior revestimiento superficial utilizando nuevos aportes y procesos de soldadura SAW.
El análisis estructural y de fatiga complementó los resultados experimentales debido a
que permitió evaluar el comportamiento de la herramienta recuperada frente a condiciones
asociadas con su operación. Se estimaron 45 502 ciclos teóricos para el periodo analizado y,
mediante la regla de Miner, aproximadamente 61 447 ciclos para alcanzar el 100 % de daño.
Para los 45502 ciclos considerados, la región crítica alcanzó aproximadamente 74 %
de daño, mientras que la vida útil fue estimada en aproximadamente cuatro meses bajo las
condiciones propuestas. Asimismo, para la condición de carga crítica se obtuvo un factor de
seguridad mínimo de 1,172 con fuerzas de penetración y desgarre de 114 kN. Estos resultados
deben interpretarse considerando que la fatiga en componentes soldados constituye un
fenómeno multifactorial la geometría del cordón, las concentraciones de esfuerzos, propiedades
mecánicas locales, características de la ZAC, porosidad, rugosidad superficial y tensiones
residuales pueden intervenir en la iniciación y propagación de grietas por fatiga (McLaughlin &
Mehmanparast, 2026). Por ello, la simulación realizada debe entenderse como una estimación
de la respuesta estructural bajo las condiciones establecidas en el modelo y no como una
determinación absoluta de la vida real del componente.
Esta precisión resulta especialmente importante porque el modelo de fatiga empleado en
la investigación no incorporó de manera simultánea la reducción progresiva del espesor
ocasionada por el desgaste abrasivo. La propia investigación reconoce que ambos fenómenos
pueden presentarse simultáneamente durante el funcionamiento de la herramienta y que esta
interacción podría modificar la estimación de vida obtenida. Por tanto, el valor aproximado de
cuatro meses debe interpretarse como una vida útil estimada bajo las condiciones de carga
consideradas, constituyendo además una oportunidad para futuros trabajos que integren en un
mismo modelo el daño por fatiga y la pérdida progresiva de material ocasionada por abrasión.
Llanos et al.
65
Al aplicar los criterios de ingeniería establecidos, la hipótesis general quedó respaldada
descriptivamente: las cuatro probetas de tracción fallaron en el metal base y no en la unión
soldada; la velocidad promedio de desgaste de la zona soldada fue 25,7 % menor que la del
metal base; y la condición crítica simulada presentó un factor de seguridad de 1,172 y un daño
acumulado aproximado de 74 % a los 45502 ciclos, inferior a la condición de falla definida por
el 100 % de daño. La evidencia microestructural y los resultados de impacto y dureza
complementaron esta valoración. Por ello, el procedimiento con acero T-500, alambre EL-12 y
fundente R35Mo se considera técnicamente viable para las herramientas evaluadas, dentro de
las condiciones experimentales y numéricas del estudio, sin que ello implique su validación para
todas las condiciones reales de operación.
CONCLUSIONES
La recuperación de las herramientas de corte mediante soldadura por arco sumergido
(SAW), utilizando acero antidesgaste T-500, alambre EL-12 de 3,2 mm y fundente R35Mo que
según los resultados de ensayos de tracción se alcanzó una resistencia promedio de 1014,5 MPa
y una elongación promedio de 68,25 %, lo que evidencia la factibilidad tecnica obtener una
unión con comportamiento mecánico favorable.
La respuesta frente al impacto presentó valores entre 123 y 125 J, con una energía
promedio absorbida de 124,13 J con variación mínimas entre las probetas, adicional la dureza
mostró valores comprendidos entre 69,2 y 621,7 HV, evidenciando datos heterogéneos en los
puntos evaluados, por otro lado, la zona recuperada presentó una mayor resistencia al desgaste
abrasivo respecto al metal base. La velocidad promedio de desgaste disminuyó de 0,01400 g/min
en el metal base a 0,01040 g/min en la zona soldada, representando una reducción aproximada
del 25,7 %. Este resultado constituye uno de los principales indicadores experimentales
obtenidos con el procedimiento SAW frente a condiciones abrasivas.
En el análisis de fatiga se estimó con 45 502 ciclos de trabajo y aproximadamente 61
447 ciclos para alcanzar el 100 % de daño acumulado. Bajo las condiciones de carga solicitadas,
la región crítica alcanzó aproximadamente 74 % de daño a los 45 502 ciclos y se obtuvo un
factor de seguridad mínimo de 1,172 para la condición crítica. Asimismo, la vida útil de la
herramienta recuperada fue estimada en aproximadamente cuatro meses; este valor debe
interpretarse como una predicción bajo las condiciones establecidas en el modelo, debido a que
el efecto simultáneo del desgaste abrasivo no fue incorporado en el análisis de fatiga.
Evaluación de la integridad estructural de herramientas de corte recuperadas mediante soldadura
66
En conjunto, los hallazgos respaldan descriptivamente la hipótesis general y muestran
que la recuperación mediante SAW es técnicamente viable, bajo las condiciones ensayadas y
simuladas, para reutilizar las herramientas de corte evaluadas. Para la ingeniería, el aporte
principal consiste en integrar evidencia metalúrgica, mecánica, tribológica y estructural en un
criterio de decisión sobre la recuperación de componentes. Para la industria de mantenimiento
de maquinaria pesada, este enfoque ofrece una base técnica para evaluar la recuperación frente
al reemplazo inmediato, con potencial para prolongar el aprovechamiento de las piezas y reducir
el consumo de repuestos y los tiempos de indisponibilidad. Su aplicación industrial debe
acompañarse de control de calidad del procedimiento, seguimiento en servicio y validación del
efecto combinado del desgaste y la fatiga.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Balos, S., Labus Zlatanović, D., Janjatović, P., Pećanac, M., Erić Cekić, O., Rosić, M., &
Stopić, S. (2025). Microstructure, hardness, and wear behavior of layers obtained by
electric arc hardfacing processes. Materials, 18(2), 299.
https://doi.org/10.3390/ma18020299
Florea, V. A., Toderas, M., & Tihanov-Tănăsache, D. (2025). Influence of abrasive wear on
reliability and maintainability of components in quarry technological equipment: A
case study. Applied Sciences, 15(7), 3603. https://doi.org/10.3390/app15073603
Hao, J., & Que, H. (2026). The effect of heat treatment temperature on the wear resistance of
42CrMo steel hardfacing with Fe–Cr–C alloy.
Journal of Alloys and Metallurgical
Systems, 13, 100235. https://doi.org/10.1016/j.jalmes.2026.100235
Küçükoner, H., Karakoç, H., & Kahraman, N. (2020). Investigation of microstructure and
mechanical properties of AISI2205/DIN-P355GH steel joint by submerged arc
welding. Journal of Manufacturing Processes, 59, 566–586.
https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.10.023
Luo, K., Yang, X., He, J., Lu, J., Ai, X., Luo, Z., & Luo, F. (2026). Tailoring high-temperature
wear resistance of PTAW Ni–WC coatings: The critical role of WC type in
microstructural optimization and properties design. Surface & Coatings Technology,
530, 133530. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2026.133530
Llanos et al.
67
McLaughlin, E., & Mehmanparast, A. (2026). Fatigue life prediction of as-welded steel
structures using phase-field modelling: The role of material properties and weld
geometry. Engineering Failure Analysis, 197, 111126.
https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2026.111126
Mohammadi, A. A., Wang, Z., & Teng, H. (2025). Mechanical and metallurgical assessment
of a submerged arc welded surfaced rail. International Journal of Transportation
Science and Technology, 19, 211–222. https://doi.org/10.1016/j.ijtst.2024.09.003
Mohammadi, H., Eslami, A., Bahrami, A., & Saeidi, N. (2025). Effect of heat treatment on
crack growth resistance of 420NiMo hard-faced coating applied on DIN 21CrMoV5-
11 steel substrate using submerged arc welding (SAW). Journal of Materials Research
and Technology, 39, 4913–4923. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2025.10.093
Muangjunburee, P., Oo, H. Z., Abd Rahim, S. Z., & Srikarun, B. (2025). Abrasive wear
performance of repair welds on R260 rail using different welding electrodes. Results in
Engineering, 26, 104680. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2025.104680
Ning, Y., Qiu, Z., Wu, B., Pan, Z., & Li, H. (2025). Hardfacing of metals: A review of
consumables, properties and strengthening processes. Journal of Materials Research
and Technology, 36, 6330–6349. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2025.04.221
Oo, H. Z., & Muangjunburee, P. (2018). Wear behaviour of hardfacing on 3.5% chromium
cast steel by submerged arc welding. Materials Today: Proceedings, 5, 9281–9289.
Prysyazhnyuk, P., Paliichuk, I., Prysiazhniuk, A., Marynenko, S., Huryk, O., Khomyk, N., &
Koval, I. (2026). Microstructure and hardness of high-manganese steel coatings
reinforced with molybdenum carbide (Mo₂C). Procedia Structural Integrity, 81, 552–
557. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2026.03.094
Singh, A., & Singh, R. P. (2020). A review of effect of welding parameters on the mechanical
properties of weld in submerged arc welding process. Materials Today: Proceedings,
26, 1714–1717. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.02.361
Evaluación de la integridad estructural de herramientas de corte recuperadas mediante soldadura
68
Singh, A. B., Singh, S., Dangayach, G. S., Meena, M. L., & Kumar, M. (2026). Comparative
study of SAW and ASAW process on ASTM A709 Grade 36 steel welds. Materials
Today: Proceedings, 118, 22–30. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.01.052
Xue, K., Ma, Y., Shi, J., & Nie, J. (2025). Development and performance evaluation of high-
value SJ101 submerged arc welding flux from solid waste steel slag. Structures, 80,
109842. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2025.109842
Zahiri, R., Sundaramoorthy, R., Lysz, P., & Subramanian, C. (2014). Hardfacing using ferro-
alloy powder mixtures by submerged arc welding.
Surface & Coatings Technology,
260, 220–229. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.08.076