Proceso de Soldadura

CAPITULO: III-b.

El Proceso de Soldadura por Arco con Electrodos Revestidos

Por: Juan Antonio Alonso.

El Proceso de Soldadura por Arco

con Electrodos Revestidos

INDICE:3.1.- Introduccin:13.2.- Principios del Proceso:13.2.1.- Descripcin y Denominaciones:13.2.2.- Los Electrodos:23.2.2.1.- Electrodos Desnudos:23.2.2.2.- Electrodos Revestidos:33.2.3.- Breve Descripcin sobre la Fabricacin de los Electrodos Revestidos:43.2.4.- Funciones del Revestimiento:43.2.4.1.- Funcin Elctrica:63.2.4.2.- Funcin Fsica73.2.4.3.- Funcin Metalrgica:73.2.5.- Tipos de Revestimiento:83.2.6.- Seleccin de Electrodos:83.2.6.1.- Aplicaciones: 103.2.7.- Equipo de Soldadura 103.2.7.1.- La Fuente de Energa: 113.2.7.2.- Porta-electrodo: 113.2.7.3.- Conexin de Masa: 113.3.- El Arco Elctrico:123.3.1.- Seleccin del Tipo de Corriente: 133.3.2.- Encendido del Arco Elctrico y su Operacin: 153.3.3.- Efecto del Soplo Magntico: 163.3.4.- Posiciones de Soldadura 173.3.5.- Efectos de la Soldadura en los Materiales de Base: 183.3.6.- Influencia del Material de Aporte y de la Habilidad del Soldador: 193.4.- Parmetros de Soldadura203.4.1.- Dimetro del Electrodo: 203.4.2.- Intensidad de la Soldadura: 213.4.3.- Velocidad de Desplazamiento: 223.4.4.- Orientacin del Electrodo: 233.5.- Preparacin Previa a la Soldadura:243.5.1.- Punteado: 243.5.2.- Inspeccin Antes de Soldar: 24.II


3.5.3.- Movimientos del Electrodo: 253.5.3.1.- Movimientos Oscilatorios ms Comunes: 253.6.- Determinacin del rendimiento de los electrodos Revestidos: 273.7.- Cuidados a ser tomados durante el Almacenado y Secado de los Electrodos: 283.8.- Clasificacin de los Electrodos Revestidos: 313.8.1.- Clasificacin de Acuerdo con la Norma de la A.W.S 313.8.1.1.- Criterios de la Clasificacin de los Electrodos Revestidos para los Aceros al Carbono y Baja Aleacin: 313.8.1.2.- Clasificacin de los Electrodos Revestidos para los Aceros Inoxidables: . . .35 3.8.2.- Clasificacin de Acuerdo con la Norma I.S.O./E.N. 2560: 38

2008 por J. A. Alonso & Asoc. - Todos los derechos reservados -Prohibida la copia, distribucin o venta sin la expresa autorizacin de los autores.

J. A. A.

III


3.1.- Introduccin.

El Proceso de Soldadura por Arco Elctrico con Electrodo Revestido es sin duda, de todos los procesos el de mayor difusin y aplicacin, a pesar del avance de los procesos automticos o semi-automticos, nunca se dejara de usar un electrodo revestido.

Este proceso se caracteriza por que la fusin de los bordes de los metales a unir se obtiene por el calor generado por el arco elctrico, formado entre la pieza a ser soldada y la extremidad del electrodo, que tambin provee el metal de adicin.

Los orgenes de este proceso comienzan en 1885 cuando N. de Bernardos y S. Olczewsky (alemanes) logran la primera patente en el campo de la soldadura, al lograr soldar utilizando un arco formado entre un electrodo de carbn y la pieza a unir y realizando el aporte con una varilla de metal. Posteriormente, en 1891, Slavianoff (ruso) reemplaza el electrodo de carbn por una varilla metlica desnuda y recin 1907, un ingeniero sueco, scar Kjellberg, ensaya el primer electrodo revestido pero con el nico objeto de estabilizar el arco y no pensando todava en la posibilidad de purificar el bao de metal fundido

Recin en 1911, se desarrolla el primer electrodo revestido que permite lograr un bao libre de impurezas; y en 1934, los franceses R. Sarazin y M. Moneyron consiguen poner a punto el electrodo bsico y aplicarlo en la construccin naval. A partir de ese momento comienza un desarrollo explosivo de la soldadura elctrica manual debido a la versatilidad y economa, lgicamente dicho avance es inversamente proporcional al uso del remache y/o roblonado.

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3.2.- Principios del Proceso.

3.2.1.- Descripcin y Denominaciones.

La soldadura por arco incorpora una cantidad de procedimientos para soldar que utilizan el calor generado por un arco elctrico para fundir, tanto el metal a unir como el material de aporte. De los diferentes tipos de procedimiento de soldadura el que tuvo la mayor difusin, en el campo industrial, es el de la soldadura con electrodo revestido, en el que el material de aporte se obtiene por la fusin del alambre o ncleo metlico que integra el electrodo revestido. Y cuya fusin se realiza dentro de una atmsfera gaseosa protectora generada por la quema de los elementos que integran el revestimiento (ver figura: 1).

Internacionalmente, el proceso de soldadura por arco con electrodo revestido se conoce con la sigla en ingles de SMAW (Shielded Metal Arc Welding = Soldadura por arco metlico protegido)

I

Figura 1: Visin esquematica de la soldadura con electrodo revestido.

3.2.2.- Los Electrodos.

/Para la soldadura por arco es necesario el establecimiento y mantenimiento de un arco elctrico entre la varilla/electrodo y las piezas a unir. Esta varilla electrodo debe cumplir la doble misin de conductor de la energa elctrica y de metal de aporte.

3.2.2.1.- Electrodos Desnudos.

A pesar de tener una composicin qumica definida, tienen varios inconvenientes:

a) Dificultad en la alimentacin y estabilidad del arco elctrico (ver figura: 2). Se utilizan nicamente con corriente continua, polo positivo. Pueden mejorar si se aumenta el contenidoen carbono (C) en el alambre o depositando silicatos de sodio (Na) o potasio (K) sobre la lnea de soldadura.

b) Al no contar con una atmsfera protectora que generan los gases provenientes de la quema del revestimiento, favorece la absorcin de gases, por ejemplo hidrgeno (H), oxgeno (O) yNitrgeno (N) (ver figura: 3)..

c) Facilita la perdida por oxidacin de los elementos que compones el metal a soldar, por ejemplo: al formar oxido de hierro, oxido de manganeso, etc., tambin forma compuestos como nitruro de hierro (Fe4 N), que disminuyen considerablemente la capacidad de deformacin y aumentan la dureza del metal soldado.

Hoy ya no son mas utilizados.

IIJ. A. A.

Figura 2: Comparacin de la estabilidad del arco ectrico entre un electrodo desnudo y uno revestido.

Figura 3: Comparacin entre el electrodo desnudo y el revestido.

3.2.2.2.- Electrodos revestidos.

Estos electrodos estn constituidos por un ncleo metlico, el alambre, y una pasta o revestimiento de composicin muy variable, de acuerdo al tipo.

El alambre utilizado para la fabricacin de los electrodos proviene de un acero de caractersticas efervescentes y de bajo contenido de carbono, esto significa que es fundido sin la adicin de desoxidantes. La eleccin de los alambres para la fabricacin de los electrodos se obtiene a travs de un anlisis qumico, y la composicin debe corresponder aproximadamente a un acero tipo 1006/1010 de la norma S.A.E. Pudiendo ser usado, dependiendo del revestimiento, uno de los dos tipos indicados en la tabla: 1

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TABLA: 1

Composicin Qumica.Clases de Alambres.

Tipo: BTipo: A

C(%)0,04 a 0,080,08 a 0,12

Mn(%)0,40 a 0,600,35 a 0,55

Si(%)mx.0,10mx.0,10

P(%)mx.0,025mx.0,030

S(%)mx.0,025mx.0,030

Nota: La suma del fsforo (P) mas el azufre (S) no podr exceder de 0,04% en el tipo "B" y de 0,05% en el tipo "A".

3.2.3.- Breve descripcin sobre la fabricacin de los electrodos revestidos.

Como ya se dijo al principio, el electrodo revestido est compuesto por dos partes: una metlica

(el alma), y otra en forma de).El alma es comn a los diferentes tipos de electrodos, tanto para los de soldadura de aceros alcarbono o de baja aleacin, como para los inoxidables sintticos y los de recargue duro, en estos casos los elementos de aleacin se acrecienta en el revestimiento; no obstante en otros casos como por ejemplo los electrodos para aceros inoxidable naturales se utilizan alambres aleados. En el revestimiento estn contenidos los elementos para la estabilidad del arco, formacin de escorias, desoxidantes y de aporte de elementos de aleacin.

Para la fabricacin de los electrodos, primero se mezclan en seco los diferentes elementos que componen el revestimiento, a continuacin se agrega el aglomerante para formar una masa que ser remitida a las prensas extrusoras donde, es prensada en torno de un alambre, que ya fue enderezado y cortado, constituyndose as en un electrodo revestido. Posteriormente se proceder al secado a temperaturas que varan de acuerdo con el tipo de electrodo.

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3.2.4.- Funciones del Revestimiento.

El revestimiento debe cumplir, fundamentalmente, tres funciones importantes, no siempre compatibles entre si, las que deben guardar un adecuado equilibrio, como por ejemplo: proporcionar un arco estable y de fcil re-encendido - funcin elctrica - , proveer el gas que debe proteger el metal fundido del aire atmosfrico, permitir soldar en todas las posiciones - funcin fsica - y debe formar una escoria metalrgica, o sea, capaz de desoxidar y refinar el metal depositado y tambin transferir elementos de aleacin - funcin metalrgica.

Con mayor detalle se podra decir: que el revestimiento ideal es aquel que, proporciona simultneamente:


a) -Un metal depositado con propiedades mecnicas y metalrgicas correctas, una buena desoxidacin y adecuada transferencia de elementos de aleacin

b) -Facilidad de operacin del electrodo en corriente continua y alterna, y buen control de la escorias durante la ejecucin de la soldadura.

c) -Cordones libres de poros y resistentes a la propagacin de fisuras.

d) -Fcil remocin de la escoria.

e) -Pocas salpicaduras.

f) -Arco estable y de fcil re-encendido.

g)-Buena penetracin.

h)-Alta velocidad de deposicin.

i) -Buena terminacin del cordn de soldadura (limpio, liso, etc.).

j) - El revestimiento debe ser resistente pero tambin flexible; no debe proporcionar gases perjudiciales a la salud; debe tener buena resistencia al sobre calentamiento dentro de su faja de amperaje y tambin lo menos higroscpico posible.

Como se mencion anteriormente varias de las exigencias sealadas son incompatibles entre si y su equilibrio demanda un gran compromiso para el fabricante; un estudio consciente y permanente sobre estos aspectos ser lo que permita obtener electrodos de calidad y de fcil empleo, sobretodo en los trabajos de mayores exigencias metalrgicas, mecnicas y/o operativas.

El revestimiento esta compuesto por una mezcla de: Oxidos naturales (oxido de Fe, oxido de Mn, oxido de titanio, oxido de silcio, etc.). Silicatos naturales (feldespato, caoln, mica, circonio, etc.). Carbonatos (dolomita, magnesita, calcita, etc.). Ferro-aleaciones (ferro-manganeso, ferro-silicio, ferro- molibdeno, etc.). Sales metlicas (fluorita, criolita, etc.). Substancias orgnicas (celulosa). Aglomerantes (silicato de Na o silicato de K).

Cada uno de esos elementos desempea una funcin determinada, sea durante la fusin, sea durante la solidificacin; en una palabra el revestimiento realiza un gran numero de funciones que pueden ser resumidas en:

a) -Funcin elctrica.

b) -Funcin fsica.

c) -Funcin metalrgica.

3.2.4.1.- Funcin Elctrica:

Es sabido que la existencia del arco elctrico, entre el electrodo y el material a soldar, depende del estado de ionizacin de la atmsfera que lo circunda.

El sodio (Na) y el potasio (K), introducidos en el revestimiento por medio de los silicatos, como agentes aglomerantes, son los elementos que proporcionan los iones necesarios para iniciar el arco y mantenerlo durante el proceso de fusin de la varilla (estabilidad del arco).

Ambos metales presentan tomos con un solo electrn en su camada perifrica (Na [2-8-1] N: atmico 11) ; (K [2-8-8-1] N: atmico 19) ver figura: 4, y por ese motivo tienen tendencia a liberarlo,facilitando la circulacin de la corriente elctrica a travs del arco, siendo que los electrones lo harn en un sentido y los iones en sentido contrario.

Figura 4 - Estructura atmica del Sodio (Na) y del Potasio (K).

El numero de electrones libres capaces de proporcionar 1cm3 de vapor de sodio (Na) es casi el doble de lo que puede proveer igual volumen de vapor de potasio (K):

6,024x1023)))))))))))))) x0,97=2,53x102223

Donde:23=peso atmico del Na

0,97 g/cm3

=peso especifico del Na

6,02 4 x 1023

tomos/tomos gramo=N de Avogadro

Para el"K"dicho valor es de=1,32x1022

Esto indica que un plasma sdico, como el que presentan los electrodos celulsicos (del tipoA.W.S. E-6010), al resultar fuertemente ionizado, permitir una fuerte transferencia del metal y en seguida un gran bombardeo electrnico o inico sobre la pieza a soldar, segn se conecte la pinza porta- electrodos al polo positivo o al negativo. La alta penetracin, es consecuencia de este efecto, y justamente una caracterstica de los electrodos de revestimiento celulsico.

Los electrodos de las normas, A.W.S. E-6010 I.S.O. / E.N. E 43 5 C 50, de revestimiento "celulsico sdico", tienen un arco de fuerte penetracin con transferencia en forma de pequesimas gotas ("spray") de metal fundido, realizada a alta velocidad entre la punta del electrodo y el metal a soldar.

Este tipo de transferencia confiere al arco la particularidad de mantener su estabilidad, a pesar de las fuertes variaciones de distancia; se emplean solamente en corriente contina con polaridad invertida, es decir conectando la pinza porta-electrodos al polo positivo. Su uso en corriente alterna no es posible, pues el arco se extingue con facilidad, aun emplendose transformadores de elevada tensin en vaco.

Para conseguir estabilizar el arco en la corriente alterna, se recurre a los revestimientos aglomerados con silicato de potasio, como por ejemplo los "celulsicos potsicos" o "bajo hidrgeno potsico"; donde el arco ionizado en base al potasio es capaz de restablecerse instantneamente, aun cuando el voltaje del mismo pase por el valor cero dos veces en cada ciclo de este tipo de corriente.

Sin tener en cuenta otros aspectos que afectan la estabilidad del arco elctrico para la soldadura manual, es interesante aclarar el por que un plasma sdico resulta mas fuertemente ionizado que un plasma potsico.

Para explicar el porque un plasma potsico es mas apto para la soldadura con corriente alterna, faltara acrecentar que este ultimo confiere al arco la propiedad de re-encenderse instantneamente despus de cada medio ciclo en que la corriente se corta o pasa por cero en cada cambio de polaridad, pues tanto la facilidad de encender como de re-encender (estabilidad del arco) estn relacionadas con el potencial de ionizacin de los elementos presentes en el plasma.

En este caso, los potenciales de ionizacin del potasio y del sodio (vapores) son, respectivamente 4,32 y 5,12 e.v.; los plasmas ionizados con vapores de potasio requieren menor potencial y por eso resulta mas estable.

3.2.4.2.- Funcin Fsica.

Una de las funciones fsicas del revestimiento es la de formar humos mas densos que el aire para proteger, tanto el metal en transferencia (gotas) durante la soldadura como la pileta de metal fundido, de la contaminacin por los gases atmosfricos - hidrgeno (H), nitrgeno (N) y oxgeno (O).

Otra de la funciones es la de contribuir en la transferencia de las gotas de metal fundido en las posiciones contrarias a la ley de gravedad, como por ejemplo: la horizontal en pared vertical, la vertical propiamente dicha y la sobre cabeza; la ejecucin de la soldadura en cualquiera de esas posiciones no podra ser realizada a no ser que la gota de metal fundido sea transportada por los gases producidos por el revestimiento. los electrodos de revestimiento orgnico o semi-orgnico pueden realizar esas tareas, en virtud al desprendimiento de H; los electrodos de revestimiento bsico tambin lo son, gracias a la formacin de gas carbnico (CO2 ).

Otra mas de las funciones fsicas del revestimiento es la de formar escorias de viscosidad elevada, en las proximidades de la temperatura de fusin, que cubran el material depositado, para dar proteccin total tanto al metal recientemente fundido como asimismo durante el tiempo de solidificacin, y adems dar sustentacin a los cordones de soldadura depositados en posicin vertical o sobre cabeza.

3.2.4.3.- Funcin Metalrgica


J. A. A.

VII

La funcin metalrgica del revestimiento consiste en aportar elementos reductores de impurezas y ciertos elementos tiles, que se agregan al metal fundido a fin de mejorar las caractersticas mecnicas y/o qumicas del metal depositado.

La escoria formada, trabaja, o protegiendo el metal liquido del contacto del aire desprendiendo gases reductores, como por ejemplo: hidrgeno, eliminando o reduciendo el contenido de impurezas (ej.: P y S), o ejerciendo todas las funciones al mismo tiempo.

Otra de las funciones es la de proveer, al metal depositado, de elementos de aleacin, como por ejemplo: Mn, Mo, Cr, Ni, Cu, V, Nb, etc., a fin de lograr una composicin qumica conforme a lo deseado.

3.2.5.- Tipos de Revestimiento.

De acuerdo con la composicin del revestimiento podemos diferenciar los siguientes tipos de electrodos revestidos: cidos, celulsicos, rutlicos y bsicos.

Revestimiento cido: Estos electrodos son de buena operatividad tanto en corriente alternada como en continua y en esta ltima preferentemente con polaridad negativa. Sus caractersticas principales son: acepta el uso de altas corrientes de soldadura, relleno rpido, aceptables para examen por rayos X, son usados en posicin plana y filete horizontal. los depsitos de estos electrodos tienen buenas propiedades siempre que sean usados con aceros de buena calidad, caso contrario son susceptibles a formar fisuras o grietas.

Revestimiento celulsico: Las principales caractersticas de este electrodo son la de soldar en toda posicin, inclusive en vertical descendente, tienen un arco enrgico lo que le permite una penetracin profunda, tienen buenas propiedades fsicas, aptos a todo tipo de inspeccin (ej.: Rayos X o ultrasonido), forma una escoria fina y de fcil remocin. Presentan como desventajas: exceso de salpicaduras, una superficie del cordn de soldadura rstica, tiende a producir fisuras si el metal a soldar tiene un porcentaje un poco alto de impurezas (ej.: S y P), no es adecuado para chapas finas.

Revestimiento rutlico: De buena operatividad, arco suave y de fcil re-encendido, suelda con corriente alternada y continua tanto con polaridad positiva como negativa y en todas las posiciones. Adecuado para chapas finas, cordones de soldadura casi liso o con ondulaciones uniformes, pocas salpicaduras, relleno y solidificacin rpidas. Apropiado para juntas mal preparadas, excelente terminacin y su escoria es de rpida solidificacin y fcil remocin. como desventajas ofrece: caractersticas fsicas un poco bajas, poca penetracin y no es adecuado para inspeccin por Rayos X.

Revestimiento bsico: El electrodo ideal para la soldadura de los aceros de difcil soldabilidad, excelentes propiedades mecnicas, sueldan en cualquier posicin, preferentemente con corriente continua polo positivo, cordn de soldadura con ondulaciones diferenciadas y pocas salpicadura, excelente comportamiento ante cualquier tipo de inspeccin. Por su tendencia a absorber humedad deben ser conservados en lugar seco y eventualmente re-secados antes de su utilizacin.

3.2.6.- Seleccin de Electrodos.

VIIIJ. A. A.Como ya fue visto anteriormente, el revestimiento de los electrodos cumple una serie de funciones importantes, las que deben guardar un adecuado equilibrio, como por ejemplo: Proveer el gas que debe proteger el metal fundido de los gases atmosfricos; permitir un arco estable y de fcil re- encendido; eliminar las impurezas del metal depositado; aportar elementos de aleacin; formar escorias de adecuada viscosidad que permita soldar en todas las posiciones.

Veremos a continuacin algunos factores a considerar en la seleccin de los electrodos revestidos:

1) - Composicin del metal base.

Para los aceros al carbono comunes, cualquier electrodo de las series E 60XX o E 70XX es adecuado, pero para los aceros aleados es necesario que el electrodo tenga una composicin lo mas aproximada a la del material base.

2) - Resistencia del metal base.

Para realizar una soldadura que atienda todas las solicitaciones es necesario conocer las propiedades mecnicas del metal a soldar y de esta forma seleccionar el electrodo de propiedades semejantes al metal base.

IXJ. A. A.

3) - Tipo de corriente.

Algunos electrodos fueron elaborados para soldar con corriente continua (C.C.), es decir congeneradores o rectificadores, y otros con corriente alternada (C.A.), o sea con transformador; en el caso de C.C. comprobar la polaridad.

4) - Posicin de soldadura.

De acuerdo con el tipo de revestimiento, los electrodos podrn soldar en las diferentes posiciones como ser: plana, horizontal, vertical con progresin ascendente o descendente o sobre cabeza.

5) - Espesor y forma del metal base.

Para evitar la posibilidad de la formacin de fisuras o grietas en la soldadura de espesores gruesos o de formas complejas, hay que elegir electrodos con buena ductibilidad (altos valores de alargamiento o impacto).

6) - Tipo de junta.

La caracterstica de penetracin de un electrodo depende mucho de la preparacin de la junta, abertura de la raz, taln, posibilidad de acceso de ambos lados, etc.

7) - Rendimiento.

Una forma de aumentar el rendimiento de los electrodos es la utilizacin de aquellos que contienen polvo de hierro en el revestimiento, ej.: en posicin plana los EXX24, EXX27 y EXX28 y en las otras posiciones los EXX14, EXX18 y EXX48.

8) - Condiciones de servicio.

Determinadas las condiciones de servicio, sean: altas o bajas temperaturas, cargas elevadas, resistencia a impactos, etc. seleccionar un electrodo que deposite un metal de aporte de composicin, ductibilidad y tenacidad apropiados. Verificar la especificacin o procedimiento de soldadura y/o las caractersticas del electrodo.

9) - Eleccin del dimetro.

La eleccin del dimetro de los electrodos se ajusta fundamentalmente al espesor de las chapas a soldar, forma del cordn, posicin de soldadura y a la dispersin del calor. Para el pase de raz se emplean, segn la abertura de la junta, en posicin plana u horizontal, 2,5, o 3,25 mm. de dimetro y para las dems pasadas, 4,00 o 5,00 mm. de dimetro. En posicin vertical y sobre cabeza, lo mas adecuado son los de 3,25 y 4,00 mm., para la vertical descendente, los de mejor desempeo son los de revestimiento celulsico o rutlico de 3,25 mm. de dimetro.

Cuando el espesor del material a soldar lo permite, ha de preferirse la soldadura de varias pasadas, pues esta tcnica es favorable al efecto de recocido del cordn de soldadura anterior por el posterior; tambin debe de procurarse que el ultimo cordn sea realizado en el centro de la junta.

3.2.6.1.- Aplicaciones

La soldadura por arco con electrodo revestido es uno de los procesos de mayor utilizacin, especialmente en soldaduras de produccin cortas, trabajos de mantenimiento y reparacin, as como construccin de equipos o tambin en campo.

La mayor parte de las aplicaciones de la soldadura por arco con electrodos revestidos se dan con espesores comprendidos entre 3,0 y 38,0 mm.

El proceso es aplicable a aceros al carbono, aceros aleados, inoxidables, fundiciones y metales no ferrosos como aluminio, cobre, nquel y sus aleaciones.

Los sectores de mayor aplicacin son la construccin naval, de mquinas, estructura, tanques y esferas de almacenamiento, puentes, recipientes a presin y calderas, refineras de petrleo, oleoductos y gasoductos y en cualquier otro tipo de trabajo similar.

Se puede emplear en combinacin con otros procesos de soldadura, realizando bien la pasada de raz o las de relleno, en tubera se suele emplear en combinacin con el proceso TIG. La raz se realiza con TIG completndose la unin con electrodo revestido.

3.2.7.- Equipo de Soldadura.

El equipo de soldadura es muy sencillo; consiste en la fuente de energa, el Portaelectrodo, la conexin de masa y los cables de conexin.

12J. A. A.

Figura 5: Equipo de soldadura para electrodo revestido.

3.2.7.1.- La Fuente de Energa.

La fuente de energa o fuente de poder (ver figura: 5) debe presentar una caracterstica descendente (de voltaje variable o intensidad constante), para que la corriente de soldadura se vea poco afectada por las variaciones en la longitud del arco.

Para la soldadura con corriente continua se utilizarn fuentes rectificadores o generadores, para la soldadura con corriente alternada se utilizan transformadores.

Para la seleccin de la fuente de energa adecuada se deber tener en cuenta el electrodo que se va a emplear, de forma que pueda suministrar el tipo de corriente (CC o CA), rango de intensidades y tensin de vaco que se requiera.

Salvo para algunos tipos especficos, los electrodos celulsicos de la clase E-6010, y los bsicos tipo E-7015, requieren corriente continua, mientras que los dems tipos de revestimiento pueden ser empleados indistintamente con corriente continua o alterna.

3.2.7.2.- Portaelectrodo.

Tiene la misin de conducir la corriente al electrodo y sujetarlo; para evitar un sobrecalentamiento en las mordazas, stas deben mantenerse en perfecto estado, un sobrecalentamiento se traducira en una disminucin de la calidad y dificulta la ejecucin de la soldadura. Se debe seleccionar siempre el Portaelectrodo adecuado para el dimetro del electrodo que se vaya a utilizar.

3.2.7.3.- Conexin de Masa

La conexin correcta del cable de masa es de mucha importancia: la situacin de la pinza de masa es de especial importancia en la soldadura con corriente continua. Una ubicacin incorrecta puede

provocar el soplo magntico, dificultando el control del arco. Ms an, el mtodo de sujetar la pinza de masa tambin es importante. Un cable mal sujetado no proporcionar un contacto elctrico consistente y la conexin se calentar, pudiendo producirse una interrupcin en el circuito y la extincin del arco. El mejor mtodo es emplear una zapata de contacto de cobre sujeta con una mordaza tipo C. Si fuese perjudicial la contaminacin por el cobre del metal base con este dispositivo, la zapata de cobre debe adherirse a una chapa que sea compatible con la pieza, chapa que, a su vez se sujeta a la pieza. Para piezas giratorias, el contacto debe efectuarse mediante zapatas que deslizan sobre la pieza o mediante rodamientos en el eje sobre el que la pieza va montada. Cuando se emplean zapatas deslizantes se deben colocar dos como mnimo, ya que si se produce una prdida de contacto en una de ellas el arco se extinguira.

3.3.- El Arco Elctrico.

Como es de imaginar, el arco elctrico es una de las partes del circuito elctrico. Se forma o se establece cuando una corriente elctrica pasa a travs del aire u otras materias gaseosas, siempre que el espacio cubierto por ese gas o aire sea corto. Adems del calor, el arco desarrolla una elevada intensidad luminosa.

En el arco de corriente contina, el flujo de electrones es en una direccin, es decir desde el polo negativo (ctodo) hacia el polo positivo (nodo). En la soldaduracon C.C., se puede cambiar la direccin de los electrones, simplemente invirtiendo los cables en los terminales situados en la fuente de energa (ver figura: 6). Las diferentes posiciones de las conexiones a los terminales indican el flujo de los electrones entre el electrodo y la pieza

Figura 6:

Dos terceras partes del calor se generan en el polo positivo mientras que la tercera parte restante se ubica en el polo negativo. Como resultado, un electrodo que se conecte al polo positivo se quemar aproximadamente 50% ms rpido que el conectado con el polo negativo. El conocimiento de este fenmeno ayuda al soldador a obtener la penetracin deseada del cordn de soldadura.

Si se conecta el electrodo al polo negativo, la penetracin ser mayor debido a que la mayor parte del calor se concentra en la pieza, y el electrodo se quemara ms lentamente y ocurrir todo lo contrario si el electrodo fuese conectado al polo positivo.


En el arco con corriente alternada los fenmenos son mucho ms complicados que los presentados con corriente continua, debido a que en la corriente alternada no existe un polo determinado, ya que el electrodo y la pieza ha soldar cambian su polaridad normalmente cien o ciento veinte veces por segundo, segn la frecuencia (50 o 60 ciclos por segundo), es decir, polo (+) alternndose con el polo ()). (ver figura: 7).

1: Punto de extincin del arco.

2: Punto de encendido del arco

16J. A. A.

!':t:

Tiempo de arco apagado.

Figura 7:

Ui: Voltaje de encendido

3.3.1.- Seleccin del Tipo de Corriente.

La soldadura por arco con electrodos revestidos se puede realizar tanto con corriente alternada como con corriente continua, la eleccin depender del tipo de fuente de energa disponible, del electrodo a utilizar y del material base. En la tabla: 2 se indica la corriente ms adecuada en funcin de una serie de parmetros.

Parmetros.Corriente Continua.Corriente Alternada.Soldadura a gran distancia de la fuente de energa.Preferible.Soldadura con electrodo de dimetropequeo,que requierebajo amperajeLa operacin resultar ms fcil.Hay que actuar con precaucin pues se puede deteriorar el material debido a la dificultad de encendido del arco.Cebado o encendido del arco.Resulta ms fcil.Es ms difcil sobretodo cuando se emplean electrodos de dimetro ms finoMantenimiento del arco.Ms fcil por su mayor estabilidad.Ms difcil, salvo cuando se emplean electrodos de gran dimetro.Soplo magntico.Puede resultar en un problema cuando se sueldan materiales ferromagnticos.No presenta problemas.Posicin de soldadura.JB.uen reAsultado.sobretAodo en l.asintensidades.Utilizando electrodos adecuados, se puede soldar en cualquier posicin.Tipo de electrodoSe puede emplear cualquier tipo de electrodo.No es apta para utilizar con todos los tipos de electrodos. El revestimiento debe de contener sustancias que reestablezcan el arco.Espesor de la pieza.Es preferible para espesores finos..Se prefiere para espesores gruesosya que se puede utilizar un electrodo de mayor dimetro y mayor intensidad, con lo que sec o n s i g u em e j o r e s rendimientos.Salpicadura.Poco frecuentes.Ms frecuentesSoldadura utilizando longitudes de arco pequeas (importante con algn tipo de electrodos especialmente los bsicos).La soldadura resulta ms fcil.Polaridad.Posibilidad de eleccin de la polaridad en funcin del material a soldar y electrodo a emplear.No hay polaridad.TABLA: 2.

posiciones vertical y sobre cabeza porque deben utilizarse bajas

3.3.2.- Encendido del Arco Elctrico y su Operacin.

Etapas del encendido del arco elctrico.

La forma correcta de encender el arco es rozndolo sobre el material a soldar, como si fuera un fsforo, tal como se muestra en la figura: 8. Cuando ste se ha encendido se lo retira un poco formando de este modo un arco.

La longitud o largo del arco elctrico, es decir, la distancia(a) entre el electrodo y la pieza a soldar,(ver figura:9), debe ser:

Figura 8

A) - Al soldar con electrodo de revestimiento celulsico o rutilico igual al dimetro (d).

B) - En el caso de soldar con electrodos de revestimiento bsico dimetro (d).

Figura 9

Una longitud de arco demasiado grande puede provocar poros en el cordn de soldadura. Principalmente soldando con electrodos bsicos, aumenta el efecto del soplo magntico y promueve la falta de penetracin.

El lugar de encendido del arco debe ser fundido y rellenado por el propio cordn de soldadura con el objetivo de evitar la posibilidad de la formacin de fisuras o grietas (ver figura: 10).

Figura 10 -

3.3.3.- Efecto del Soplo Magntico.

Tal como ocurre con cualquier conductor que transporte corriente elctrica, tambin el arco elctrico esta sometido a un campo magntico. Al impedir la distribucin simtrica de este campo magntico en el arco, provocaremos un soplo magntico.

Causas mas frecuentes del Soplo Magntico, fundamentalmente con el uso de la corriente continua.

Desviacin del arco por materiales magneticos. (ver figura: 11)

Figura 11

Desviacin del arco por efecto de masa o calor. (ver figura: 12)

Figura 12

Desviacin del arco por efecto del campo magntico.(ver figura: 13)

Figura 13

Medidas para eliminar o disminuir el efecto del soplo magntico.

-Cambiar de posicin la conexin del cable de tierra.-Puntear en varios sectores de la junta a ser soldada.-Variar la inclinacin del electrodo.-Calentar la pieza, cuando uno de los elementos a ser soldados es de mayor espesor que el otro.-Cuando posible, utilizar corriente alternada en lugar de corriente continua


3.3.4.- Posiciones de SolJd

Bsicamente existen cuatro posiciones de soldadura: plana, sobre cabeza, horizontal y vertical,esta ultima puede ser tanto en progresin ascendente como descendente.

Posicin Plana.

La junta esta en la posicin plana y el aporte es realizado tambin en la posicin plana,es decir bajo mano (ver figura: 14).

Figura 14 -

Posicin Horizontal.

El material a ser soldado esta en vertical, siendo que el aporte sobre la junta ser hecho en sentido horizontal (ver figura: 15).

J. A. A.

Figura 15 -

XVII

Posicin Vertical.

En este caso tanto el material a ser soldado como la junta estn en posicin vertical, y el aporte puede hacerse con progresin ascendente o descendente (ver figura: 16).

Figura 16 -

Posicin Sobre Cabeza.

XVIIIJ. A. A.La junta es soldada estando el soldador abajo de la misma, por lo tanto el aporte es hecho sobre la cabeza del soldador (ver figura: 17).

.3.5.- Efectos de la SoldJadura.en loAs Mate.rialeAs de B.

Figura 17

El principal efecto ejercido por la soldadura en los materiales de base es un cambio de la dureza.Como consecuencia de calentar un acero por encima de los 850C seguido de un enfriamiento relativamente rpido, lograremos un aumento de la dureza. Este valor de dureza puede ser influenciado tanto por el porcentaje de carbono como por la presencia de diferentes elementos de aleacin en el material de base.

Soldadura en Junta a Tope.

Figura 18 -

Soldadura en ngulo o en Solape.

Figura 19 -

Puntos de Encendido del Arco o puntos de Soldadura.

J. A. A.En el local donde se enciende el arco o se suelda un punto o un accesorio de ayuda de montaje, ocurre un aumento de temperatura muy elevado. Por ese motivo, en esos locales hay un endurecimiento localizado (ver figura: 20)

Figura 20

Nota: Los caminos de disipacin del calor son los indicados por las flechas.

3.3.6.- Influencia del Material de Aporte y de la Habilidad Manual del Soldador.

Las caractersticas y/o composicin qumica del material de aporte, influenciarn tanto en la ejecucin como en el resultado final de una soldadura, pues la diversidad y cantidad de elementos que integran el revestimiento de los electrodos le confiere a estos ciertas particularidades como ser:

mayor o menor agresividad del arco elctrico. mayor o menor velocidad de desplazamiento. forma y cantidad del deposito. facilidad para trabajar en diferentes posiciones. tendencia para contaminarse con los gases atmosfricos. mayor o menor dificultad de operacin, etc.

XIXJ. A. A.

Por estos motivos es muy importante que el soldador alcance una habilidad o dominio de la tcnica empleada para soldar tanto en las diferentes posiciones como con los diversos tipos de electrodos.

Esta habilidad slo se consigue a travs de la practica.

3.4.- Parmetro de Soldadura.

3.4.1.- Dimetro del electrodo.

En lneas generales, se deber seleccionar el mayor dimetro posible que asegure los requisitos de aporte trmico y que permita su fcil utilizacin, en funcin de la posicin, el espesor del material y el tipo de unin, que son los parmetros de los que depende la seleccin del dimetro del electrodo.

Los electrodos de mayor dimetro se seleccionan para la soldadura de materiales de gran espesor y para la soldadura en la posicin plana.

En la soldadura en posicin horizontal, vertical y sobre cabeza, el bao de fusin tiende a caer por efecto de la ley de la gravedad, este efecto es tanto ms evidente, y tanto ms difcil de mantener el bao de metal fundido en su sitio, cuanto mayor el volumen de ste, es decir cuanto mayor es el dimetro del electrodo, por lo que en estas posiciones convendra aplicar dimetros menores.

Asimismo, en la soldadura con pasadas mltiples, el cordn de raz conviene efectuarlo con un electrodo de menor dimetro, para conseguir el mayor acercamiento posible del arco al fondo de la unin y asegurar una buena penetracin, se utilizarn electrodos de mayor dimetro para completar la soldadura.

El aporte trmico depende, directamente de la intensidad, tensin del arco y velocidad del desplazamiento, parmetros dependientes del dimetro del electrodo; siendo mayor cuanto mayor es el dimetro del mismo, en las aplicaciones o materiales donde se requiera que el aporte trmico sea bajo se debern utilizar electrodos de pequeo dimetro.

Por lo tanto, se debern emplear:

Electrodos de poco dimetro (2,0; 2,5: 3,25 mm.) en: punteado, uniones de piezas de poco espesor, primeras pasadas, soldaduras en posicin horizontal, vertical y sobre cabeza y cuando se requiera bajo aporte trmico.

Electrodos de mayores dimetros para soldaduras de piezas de espesores medios y grandes, soldaduras en posicin plana y recargues.

21J. A. A.

3.4.2.- Intensidad de la soldadura.

Cada electrodo en funcin de su dimetro, posee un rango de intensidades en el que puede utilizarse, en ningn caso se debe utilizar intensidades por encima de ese rango ya que se produciran mordeduras, proyecciones (salpicaduras), intensificacin de los efectos del soplo magntico y otros tipos de defectos

La intensidad a utilizar depende de la posicin de soldadura y del tipo de unin. En el grafico a seguir se da una idea del nivel de intensidad dentro del rango que se recomienda en funcin de las diferentes posiciones de soldadura, para ello se ha tomado como ejemplo un electrodo de 2,5 mm de dimetro de tipo comn.

Como regla prctica y general, se deber ajustar la intensidad a un nivel en el que la cavidad del bao de fusin sea visible. Si esta cavidad, conocida por su forma como ojo de cerradura, se cierra, significa que la intensidad de soldadura es demasiado baja y si se hace muy grande indica que la intensidad es excesiva.

. A.Electrodo: AWS A5.1 - E-6012 Corriente: C.A. y C.C.

Polaridad: negativa ( )J. A

Rango de amperaje: 50 - 110 Amp.Dimetro: 2,5 mm.

Posicin Plana

Filete Horizontal

Vertical ascendente

Vertical descendente

Horizontal

Sobre cabeza

(En chapa de 3,0 mm. de espesor)

Figura 21 -

Caractersticas del Arco y de la Soldadura bajo Condiciones Correctas e Incorrectas.

Caractersticas del Arco y de la Soldadura bajo condiciones correctas e incorrectas.

J. A. A.Figura 22

ABCDEFG

AmperajeNormalBAJOALTONormalNormalNormalNormal

VoltajeNormalNormalNormalBAJOALTONormalNormal

VelocidadNormalNormalNormalNormalNormalBAJAALTA

Fusin del electrodoBuenaBuenaProfundaPobreSe fundepoco metal baseNormalNormal

3.4.3.- Velocidad de Desplazamiento.

La velocidad de desplazamiento durante la soldadura debe de ajustarse de tal forma que el arco adelante ligeramente al bao de fusin. Cuanto mayor es la velocidad de desplazamiento menor ser el ancho del cordn, menor ser el aporte trmico y ms rpidamente se enfriar la soldadura. Si la velocidad es excesiva se producen mordeduras, se dificulta el retiro de la escoria y se favorece, que los, gases producidos por las reacciones qumicas, queden atrapados (originando poros).

XXIIJ. A. A.

3.4.4.- Orientacin del Electrodo.

En la tabla a continuacin se da una idea de la orientacin del electrodo y de la tcnica de soldadura, para la unin de los aceros al carbono, esto puede variar para la soldadura de otros materiales.

Tipo de Unin.Posicin de Soldadura.ngulo de Trabajo.ngulos de desplazamientoTcnica de Soldadura.

A topePlana.905 a 10(1)Hacia atrs.

A topeHorizontal80 a 1005 a 10Hacia atrs.

A topeVertical ascend.905 a 10Hacia adelante

A topeSobre cabeza.905 a 10Hacia atrs.

En fileteHorizontal455 a 10(1)Hacia adelante

En fileteVertical ascend.35 a 555 a 10Hacia adelante

En fileteSobre cabeza.30 a 455 a 10Hacia atrs.

Nota(1): El ngulo de desplazamiento puede ser de 10 a 40 para electrodos con revestimiento grueso con polvo de hierro.

Terminologa de las partes del cordn.

Dentro de la tecnologa bsica en soldadura tenemos las distintas partes del cordn:

26J. A. A.Figura: 23 - En soldadura a tope.

Figura: 24 - Soldadura en filete.

1:ngulo del chafln.6:Lado de la raz.

2:ngulo del bisel.7:Refuerzo o sobre espesor.

3:Abertura en la raz.8:Penetracin.

4:Taln de la raz.9:Lado o cateto.

5:Lado de la cara.10:Garganta.

3.5.- Preparacin Previa a la Soldadura.

3.5.1.- Punteado.

En este prrafo resumiremos lo indicado para el punteado en la mayora de los cdigos, especificaciones o normas vigentes internacionalmente

El punteado que vaya a ser incorporado a la soldadura se realizara con el mismo tipo de electrodo que se vaya a utilizar en la soldadura. Una vez realizado el punteado y eliminada la capa de escoria, debe inspeccionarse cuidadosamente cada punto, buscando posibles grietas o crteres. En caso de que se detectase alguno de los defectos citados, ste se eliminara completamente.

El punteado se realizar con la misma temperatura de precalentamiento que se vaya a utilizar durante la soldadura.

El punto que no vaya a ser incorporado a la soldadura ser eliminado, repasando posteriormente la zona hasta garantizar la ausencia de defectos.

El punto de soldadura debe tener siempre una forma cncava (nunca convexa), en caso de que se produjese un abombamiento se repasar con un disco de amolar, hasta dejarlo con forma cncava, de lo contrario podran formarse grietas (ver figura: 25).

Figura 25 -Condiciones del punteado.

Si la longitud de la soldadura a ser realizada es larga, el punteado se iniciar en el centro de la pieza; en los cruces y esquinas los ltimos puntos deben darse como mnimo a 200,0 mm.

3.5.2.- Inspeccin Antes de Soldar.

Antes de comenzar a soldar, se debe hacer una inspeccin ocular comprobando que:

Los chanfles estn perfectamente limpios de xidos, grasas, aceites, agua y proyecciones y se ha efectuado la limpieza especificada en funcin del material base.

Los elementos a unir (chapas o perfiles) deben estar alineadas y niveladas.

Los puntos previos deben de estar bien realizados, libres de poros, grietas ni abultamientos; de existir alguna de estas anomalas, se eliminarn empleando una amoladora.


3.5.3.- Movimientos del Electrodo.

Tan importante como saber mantener correctamente la posicin del electrodo, con respecto a la soldadura que se vaya a realizar, es su movimiento a lo largo del cordn de soldadura.

Es sabido que un electrodo durante la operacin de soldadura, esta sometido a tres movimientos: avance, descenso y oscilacin, destacndose la necesidad de que dichos movimientos sean regulares y uniformes a efecto de obtener un cordn de soldadura de buena calidad.

3.5.3.1.- Movimientos Oscilatorios ms Comunes.

El movimiento de oscilacin del electrodo se utiliza para permitir que la escoria salga a la superficie, realizar una accin de precalentamiento sobre la superficies que se van a soldar a continuacin, conseguir una penetracin en los bordes del cordn, permitir que salgan los gases y evitar porosidades. Las formas de movimientos ms comunes son:

Movimiento de media luna o de zig-zag (a), movimiento en forma de ocho (b) y movimiento circular (c) de la figura: 26.

J. A. A.Figura 26 -

Para soldaduras en la posicin horizontal sera recomendable la oscilacin en forma de media luna o en zig-zag (d) en la figura: 27.

Figura 27 -

En las soldaduras verticales ascendentes es recomendable usar movimientos en zig-zag o circulares (e) en la figura: 28.

Figura 28 -

Es muy importante, adems, evitar por medio de la combinacin del movimiento y del la velocidad de avance, las inclusiones de escoria procedentes del revestimiento del electrodo, de las capas de xido del metal de base y de los componentes de la aleacin del electrodo oxidados en el arco elctrico.

3.6.- Determinacin del Rendimiento de los Electrodos Revestidos.

En la constante bsqueda por el aumento de los ndices de productividad y/o de reduccin de costos, se han desarrollado electrodos con una determinada cantidad de polvo de hierro en la composicin del revestimiento con el objeto de aumentar la deposicin, es decir aumentar los gramos de metal depositado por cada unidad de tiempo de arco abierto.

Si bien estos electrodos estn contemplados en las diversas normas para la clasificacin de consumibles, no todas ellas especifican claramente cual es el porcentaje de rendimiento de los mismos.

Para poder determinar el verdadero rendimiento de estos electrodos, existen varios mtodos o formulas, una de ellas es la que se da a continuacin:

Mtodo de calculo para medir el rendimiento de los electrodos revestidos:

P2-P1

XXVIIJ. A. A.

Donde:

R % = )))))))))))))x 100FxL

R=rendimiento en %

P1=peso de una chapa sin aporte (en gramos)

P2=peso de la chapa con el aporte (en gramos)

L=cm. de varilla o alambre consumida o aportada. F=factor (peso de la varilla en gramos / cm.)F es un factor que indica el peso en gramos por cada cm. de varilla, segn su dimetro, tal como se observa en la tabla: 3

TABLA: 3.

Dimetro de la varilla en mm.Peso en gramos por cada cm. de varilla (F)

20,237

2,50,373

3,250,635

40,967

51,518

62,191

Si tomamos como ejemplo dos electrodos del mismo tipo de revestimiento, por ejemplo: rutlicos, uno sin polvo de Fe en el revestimiento (A.W.S. E-6013) y otro con polvo de Fe (A.W.S. E-7024), ambos de 4,0mm de dimetro, veremos que la longitud del cordn de soldadura depositado por aquel electrodo con polvo de hierro en el revestimiento es significativamente mayor, ver figura: 29.

Figura 29

3.7.- Cuidados a ser Tomados Durante el Almacenado y Secado de los Electrodos.

Antes de recomendar los cuidados a ser tomados para la conservacin y acondicionamiento de los electrodos es necesario conocer las causas de los posibles daos, como ser:

a) - Absorcin de humedad.

b) - Formacin de depsitos superficiales.

c) - Contaminacin.

d) - Roturas del revestimiento.

1) Absorcin de humedad: Posterior al prensado de los electrodos es necesario un secado para la eliminacin del agua que conformaba la pasta; dependiendo del tipo de revestimiento es permitido un cierto contenido de humedad que sea adecuado para obtener el mejor desempeo de los mismos.

As los electrodos celulsicos contienen cantidades relativamente elevadas de humedad, en los rutlicos la humedad es ms baja que en los anteriores, en cambio en los bsicos el contenido de humedad debe ser muy bajo, de donde surge la denominacin de "bajo hidrgeno"y la necesidad de controlarlos, es decir mantenerlos almacenados en ambientes secos y eventualmente resecarlos a la temperatura

indicada en la tabla 6, (lo mas recomendado es seguir las recomendaciones del fabricante). Un exceso de humedad en el revestimiento puede producir, entre otras cosas:

a) - Porosidad en el metal aportado.

b) - Fisuracin por hidrgeno.

c) - Inestabilidad del arco elctrico.

d) - Excesivas proyecciones (salpicaduras).

e) - Socavaduras.

2) Formacin de depsitos superficiales: Los electrodos almacenados durante perodos prolongados y en ambientes hmedos pueden producir, en la superficie del revestimiento, unas escamas o un polvo blanquecino producto de la accin de la humedad con algunos elementos del revestimiento.

3) Contaminacin: No slo la humedad puede perjudicar a los electrodos, tambin, y por una practica inadecuada en el manipuleo o almacenamiento, aceite, grasa, pintura u otros materiales puedenincorporar elementos indeseables en el revestimiento y ocasionar problemas tanto operativos como en

XXIXJ. A. A.el metal aportado.

4) Roturas del revestimiento: Cualquier defecto en el revestimiento del electrodo puedeocasionar problemas tanto operativos como en el metal aportado; las deficiencias en el revestimiento pueden ser varias, como por ejemplo:

a) - Reduccin localizada o falta del revestimiento.

b) - Daos en la punta de encendido del arco.

c) - Ausencia de conicidad en la punta de encendido del arco.

d) - Falta de adherencia del revestimiento.

e) - Fisuras en el revestimiento.

TABLA: 4.

Temperaturas Recomendadas para el Resecado de los Electrodos.

TIPO DE ELECTRODO.CONDICIONES DE RESECADO.Celulsicos.No requieren resecado.(En caso de humedad excesiva, seguir las indicaciones del fabricante.Rutlicos.Si fueron adecuadamente almacenados, no requieren resecado. En cambio si la humedad es excesiva se secaran a 110C durante 1 hora.Bsicos (Bajo hidrgeno)No obstante haber sido adecuadamente almacenados, es conveniente resecarlos entre 350C y 450C durante 1 a 2 horas, y posteriormente conservarlos en estufa entre 120C y150

3.8.- Clasificacin de los Electrodos Revestidos.

Los electrodos revestidos estn constituidos por una varilla metlica, llamada alma, con dimetros entre 1,5 y 8,0 mm. (en nuestro medio se fabrican entre 1,6 y 6,0 mm.), y una longitud entre 250 y 450 mm., y un revestimiento que determinara las caractersticas operacionales e influencia en la composicin qumica y propiedades mecnicas del metal depositado.

El alambre con el que se fabricaran las varillas, para casi todos los tipos de electrodos, sean estos para soldaduras de unin o soldaduras homogneas o para recargues duros; es siempre de la misma composicin qumica, salvo para los electrodos para la soldadura de los aceros inoxidables. Por lo tanto, y como ya fue dicho anteriormente, es el revestimiento quien dar las condiciones para su clasificacin.

A continuacin presentaremos dos de las normas mas utilizadas universalmente para la clasificacin de los electrodos revestidos para la soldadura elctrica por arco; en primer lugar y por ser la mas difundida se detallara la norma de la A.W.S. (American Welding Society) y posteriormente la Norma 2560 de I.S.O,/E.N. (Intenational Standarization Organization/European Norms)

3.8.1.- Clasificacin de Acuerdo con Norma de la A.W.S.

Este sistema agrupa, a travs de diferentes especificaciones, todos los consumibles utilizados en soldadura y en recargues. A seguir veremos el contenido de las tres especificaciones destinadas a la clasificacin de los electrodos revestidos para la soldadura de los aceros al carbono. Aceros de baja aleacin y aceros inoxidables.

A.W.S. A5.1 - 91 = Electrodos Revestidos para Soldadura por arco de aceros al carbono.

A.W.S. A5.5 - 86 = Electrodos Revestidos para Soldadura por arco de aceros de baja aleacin.

A.W.S. A5.4 - 92 = Electrodos Revestidos para Soldadura por arco de aceros inoxidables.

La clasificacin de los electrodos es realizada teniendo como base las propiedades mecnicas del metal aportado en la condicin de como soldado, posicin de soldadura, tipo de revestimiento y tipo de corriente.

Estos datos son validos para los electrodos de la especificacin A.W.S. A5.1; para los electrodos de la especificacin A.W.S. A5.5, tambin son validas todas los valores anteriormente descritos, pero ampliados con la composicin qumica del metal depositado.

En cambio en la especificacin A.W.S. A5.4 los electrodos son clasificados de acuerdo con la composicin qumica del acero inoxidable por ellos depositado.

3.8.1.1.- Criterios de la clasificacin de los electrodos para los aceros al carbono y baja aleacin.

La clasificacin, de los electrodos de las especificaciones A.W.S. A5.1, para los aceros al carbono y A.W.S. A5.5, para aceros de baja aleacin, tienen las siguientes caractersticas:

E XXXXX - X12345Donde:

1.-La letra E indica que se trata de un electrodo.

2.-Estos dgitos, en numero de dos o tres, sealan la resistencia a la traccin mnima del metal depositado en miles de libras por pulgada cuadrada. Algunos ejemplos se dan en la Tabla: 5.

3.-Este dgito seala las posiciones en que el electrodo debe ser empleado para obtener resultados satisfactorios. Ver: tabla 6.

TABLA: 5.

XXXIIJ. A. A.J.6000A0

. A.

414

ELECTRODO REVESTIDO.LIMITE DE RESISTENCIA A LA TRACCIN (Mnimo)(1)Lbs./pul2N/mm2E 60XXE 70XX70000482E 80XX80000550E 90XX90000620E 100XX100000690E 110XX110000760E 120XX120000830Nota: (1) Las probetas son preparadas en las condiciones establecidas por la propia especificacin, especialmente en lo que se refiere al pre-calentamiento, temperatura entre pasadas y tratamiento trmico.

TABLA: 6.

ELECTRODOPOSICIONES DE SOLDADURA.

E - XX1XTodas la posiciones (excepto la vertical descendente para los electrodos: E-XX15, E-XX18 y E-XX19)

E - XX2XPlana y horizontal (especialmente filete-horizontal)

E - XX4XTodas las posiciones (especialmente la vertical descendente para los electrodos de bajo hidrgeno)

4 - Este dgito puede variar del 1 (uno) al 0 (cero) y da informaciones sobre:

- La corriente a ser utilizada (CC+, CC- o CA);

Tipo de arco (agresivo o suave);

Y en combinacin con el 3 dgito, seala la naturaleza del revestimiento.

Con respecto a la combinacin del 3 y 4 dgitos de la clasificacin de electrodos de las especificaciones A.W.S. A5.1 y A5.5, consultar la tabla 7.

Tipo deCorriente.Tipo de arco yTransferencia.Penetracin.Tipo deRevestimiento.Contenido deHidrgeno.10C.C.(+)Fuerte con salpicaduras. "Spray".Profunda.Celulsico.Alto 200ml/100gr11C.A. y C.C.(+)Fuerte con salpicaduras. "Spray".Profunda.Celulsico.Alto 200ml/100gr12C.A. y C.C.(+/-)Medio pocas salpicaduras. "Spray".Media.Rutlico.Medio. 15ml/100gr.13C.A. y C.C.(+/-)"Spray".Poca.Medio. 15ml/100gr.14C.A. y C.C.(+/-)Suave sin salpicaduras. "Spray".Media.Rutlico, con 30% de polvo de hierroMedio 15ml/100gr.15C.C. (+)Medio pocas salpicaduras. Globular.Media.Bsico.Bajo. 2ml/100gr.16C.C. (+) y C.A.Medio pocas salpicaduras. Globular.Media.Bsico.Bajo. 2ml/100gr.18C.C. (+) y C.A.Medio pocas salpicaduras. Globular.Media.Bsico, con 30% de polvo de hierro.Bajo. 2ml/100gr.19C.A. y C.C.(+/-)Suave sin salpicaduras. "Spray".Alta.Rutlo/cido.Medio. 15ml/100gr.20C.A. yC.C. (+/-)Suave sin salpicaduras. "Spray".Alta.cido.Medio. 15ml/100gr.22C.A. yC.C. (-)Suave sin salpicaduras. "Spray".Alta.cido.Medio. 15ml/100gr.24C.A. yC.C. (+/-)Suave sin salpicaduras. "Spray".Media.Rutlico, con 50% de polvo de hierro.Medio. 15ml/100gr.27C.A. yC.C. (+/-)Suave sin salpicaduras. "Spray".Alta.cido, con 50% de polvo de hierro.Medio. 15ml/100gr.28C.C. (+) y C.A.Medio sin salpicaduras. "Spray".Media.Bsico, con 50% de polvo de hierro.Bajo. 2ml/100gr.48C.C. (+) y C.A.Medio pocas salpicaduras. Globular.Media.Bsico, con 30% de polvo de hierro.Bajo. 2ml/100gr.TABLA: 7.

36J. A. A.Suave sin sJalpicadu.ras.

A. ARut.lico.

5 - Este dgito solo es utilizado en la especificacin A5.5 - Electrodos Revestidos para la Soldadura por arco de Aceros de Baja Aleacin est integrado de letras y nmeros que indican la composicin qumica del metal de aporte.

La tabla 8 da una descripcin del significado del dgito 5 en funcin de los elementos de aleacin que integran la composicin qumica, dados en porcentaje (%), del metal aportado por estos electrodos.

TABLA: 8.

ClasificacinAWSCMnSiPSCrMoNiV

Electrodos para aceros al Carbono-Molibdeno.

E-7010-A1 E-7011-A1 E-7015-A1 E-7016-A1 E-7018-A1 E-7020-A1 E-7027-A1

0,12 """"""

0,60 " 0,90!" 0,601,00

0,40 " 0,60 " 0,800,400,40

0,03 """"""

0,04 """"""

- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -

0,40-0,65 """"""

- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -

- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -

J.ElectrAodos para.aceroAs al Crom.o-Molibdeno.

E-8016-B1E-8018-B1

(a)

0,05-0,12"

0,90"

0,600,80

0,03"

0,04"

0,45-0,65"

0,45-0,65"

- - -- - -

- - -- - -

E-8015-B2LE-8016-B2 E-8018-B2 E-8018-B2L E-9015-B3L E-9015-B3 E-9016-B3 E-9018-B3 E-9018-B3L E-8015-B4L E-8016-B5

0,050,05-0,12 "0,05 "0,05-0,12 "" 0,05 "0,07-0,15

"""""""""" 0,40-0,70

1,00"0,60"0,80"""1,00"0,60"""0,80"""1,00"0,30-0,60"

"1,00-1,50"""""""2,00-2,50 """""""""1,75-2,25"0,40-0,60

0,40-0,65""" 0,90-1,20"""" 0,40-0,651,00-1,25

- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -

- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - - 0,05

Electrodos para aceros al Nquel.

E-8016-C1 E-8018-C1 E-7015-C1L E-7016-C1L E-7018-C1L E-8016-C2 E-8018-C2 E-7015-C2L E-7016-C2L E-7018-C2L E-8016-C3 E-8018-C3

0,12 " 0,05 "" 0,12 " 0,05 "" 0,12 "

1,25 """""""""""

0,600,800,50 "" 0,600,800,50 "" 0,80 "

0,03 """""""""""

0,04 """"""""" 0,03 "

- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - - 0,15 "

- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - - 0,35 "

2,00-2,75 """" 3,00-3,75"""" 0,80-1,20"

- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - - 0,05 "

Electrodos para aceros al Nquel-Molibdeno.E-8018-NM100,80-1,250,600,020,030,050,40-0,65 0,80-1,100,02Electrodos para aceros al Manganeso-Molibdeno.

ClasificacinAWSCMnSiPSCrMoNiV


E-9015-D1 E-9018-D1 E-10015-D2 E-10016-D2 E-10018-D2 E-8016-D3 E-8018-D3

0,12 " 0,15 "" 0,12 "

1,25-1,75 "1,65-2,00 "" 1,00-1,75"

0,600,800,60 " 0,800,600,80

0,03 """"""

0,04 """"""

- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -

0,25-0,45 """" 0,40-0,65"

- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -

- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -

Electrodos para todos los otros aceros de baja aleacin.

E-XX10-G(b) E-XX11-G E-XX13-G E- XX15-G E-XX16-G E-XX18-G E-XX20-G E-9018-M(c) E-10018-M E-11018-M E-12018-M E-12018-M1

- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - - 0,10- - -- - -- - -- - -

1,00 min. """""" 0,60-1,250,75-1,701,30-1,801,30-2,250,80-1,50

0,80 min. """"""" 0,60 ""0,65

- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - - 0,030 """ 0,015

- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - - 0,030 """ 0,012

0,30 min. """""" 0,150,300,400,30-1,500,65

0,20 min. """""" 0,350,25-0,50 "0,30-0,550,20-0,30

0,50 min. """""" 1,40-1,801,40-2,101,25-2,501,75-2,503,00-3,80

0,10 min. """""" 0,05 """"

E-7018-W(d)

0,12

0,40J-0,70

0,.40-0,7A0

0,025.0,02A5

0,15-.0,30

"0,20-0,40

0,08

E-8018-W(e)

"0,50-1,30"

0,04

0,04

0,45-0,70

"0,40-0,80

- - -

esos electrodos, es de bajo contenido de carbono-

(b) Para atender las exigencias de aleacin de los electrodos del grupo "G", el metal depositado, por ellos, debe de tener como mnimo, apenas, uno de los elemento listados.

(c) Los electrodos que llevan la letra "M" son previstos para atender los requisitos de las especificaciones militares norte-americanas.

(d) El electrodo E-7018-W, debe de contener, en el metal depositado, entre 0,30 y 0,60% de Cu.

(e) Este otro electrodo, E-8018-W, debe depositar entre el 0,30 y 0,75 de Cu.

3.8.1.2.- Clasificacin de los electrodos revestidos para la soldadura de los aceros inoxidables.

La clasificacin de los Electrodos Revestidos para la Soldadura por Arco de los Aceros Inoxidables - Especificacin A.W.S. A5.4 - tiene como base la composicin qumica, y las propiedades mecnicas del metal aportado mas el tipo de corriente; y se presenta de la siguiente forma:

E XXXXX-XX1234

Donde:

1 - La letra E seala que es un electrodo.

2 - Estos dgitos, hacen referencia a la composicin qumica del metal aportado, y pueden ser compuestos de tres o mas numeros o letras, e indican una composicin especifica. Para los aceros inoxidables, estos dgitos iniciales nos indican la composicin definida de acuerdo con la clasificacin dada por la A.I.S.I. - American Iron and Steel Institute (Instituto Americano del Hierro y el Acero).

Ejemplos:

E - 308:Metal depositado con una composicin, media, de 19,5% de cromo (Cr) y 10,0% de nquel (Ni).

J. A. A.E - 309:Electrodo cuya composicin nominal del metal depositado es de 23,5% de Cr y 13,0% de Ni.

E - 310:Metal depositado con una composicin, media, de 26,5% de cromo (Cr) y 21,0% de nquel (Ni).

E - 316L:La composicin del metal depositado por este electrodo, es en promedio de 18,5% de Cr, 12,5% de Ni y 2,5% de Mo; pero tiene restricciones con respecto al contenido de carbono, no pudiendo exceder ste del 0,04%, por eso la denominacin va acompaada de la letra "L" inicial del ingls "Low" es decir bajo carbono.

E - 347:El deposito realizado por este electrodo, es en principio similar al E-308, pero con el objetivo de disminuir a posibilidad de precipitacin de carburos de cromo y del aparecimiento de la corrosin intergranular, tiene incorporado un elemento estabilizante, en este caso niobio (Nb), en una proporcin de 8 veces el porcentaje de carbono.

En la tabla 9, que figura al final de este item, se da el detalle de la composicin qumica del metal depositado, en porcientos, de los consumibles de la especificacin AWS 5.4--92.

resultados.3 - Este dgito se refiere a las posiciones en que el electrodo puede ser usado con buenos

Ejemplos:

XXXVIIJ. A. A.

posiciones.

E-XXX-1X: El numero 1 (uno) indica que el electrodo puede ser usado en todas las

E-XXX-2X: El numero 2 (dos) seala que este electrodo tiene desempeo satisfactorio solamente en la posiciones horizontal y plana.

4 - Este ultimo dgito refierese a la corriente en que el electrodo debe ser usado, y en combinacin con el anterior indica el tipo y/o las caractersticas del revestimiento.

Ejemplos:

E-XXX-15: Electrodo utilizado con corriente continua y conectado al polo positivo. Las caractersticas operativas son similares al E-7015, es decir del tipo bsico.

E-XXX-16: Este otro electrodo puede ser utilizado con corriente alternada o continua y conectado al polo positivo. El comportamiento operativo de este electrodo es similar al E-6013, por lo

tanto rutlico.

E-XXX-17: EsJte electr.odo taAmbinp.uede sAer utiliza.do con corriente alternada o continua

con polo positivo. El revestimiento de estos electrodos y por consiguiente su operabilidad es similar al E-6019, una mezcla rutilo-acida.

E-XXX-25: Las caractersticas operativas y el tipo de revestimiento de este electrodo es similar al de terminacin 15, solo que el alma esta constituida por un alambre de acero comn.

E-XXX-26: Tanto el tipo de revestimiento como las caractersticas operativas de estos electrodos son similares al de designacin 16, solo que como en el caso anterior, el alma esta constituida por un alambre de acero comn.

Nota: Estos electrodos, E-XXX-25 y E-XXX-26, tambin son llamados de electrodos sintticos y solo sueldan en posicin plana y horizontal.

TABLA: 9.

ClasificacinAWSCMnCrNiMoNb+TaSiPSCu

XXXVIIIJ. A. A.E-307-XX E-308-XX E-308L-XXE-308Mo-XX E-308MoL-XX E-309-XXE-309L-XX E-309Nb-XX E-309Mo-XXE-310MoL-XX E-310-XXE-310H-XX E-310Nb-XX E-310Mo-XX E-312-XXE-316-XX

0,04-0,140,080,040,080,040,150,040,12 " 0,040,08-0,200,35-0,450,12 " 0,150,08

3,30-4,750,5-2,5 """""""" 1,0-2,5""" 0,5-2,5"

18,0-21,518,0-21,0 """ 22,0-25,0"""" 25,0-28,0""" 28,0-37,017,0-20,0

9,0-10,79,0-11,0 "9,0-12,0 "12,0-14,0 """" 20,0-22,0""" 8,0-10,511,0-14,0

0,5-1,50,75 "2,0-3,0 "0,75 "" 2,0-3,0" 0,75 "" 2,0-3,00,752,0-3,0

- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -0,70-1,00- - -- - -- - -- - -0,70-1,00- - -- - -- - -

0,90 """"""""" 0,75 """ 0,90 "

0,04 """"""""" 0,03 """ 0,04 "

0,03 """""""""""""""

0,75 """""""""""""""

E-316L-XX

0,04

J"."

A" . A"

.- - -

""""

E-317-XXE-317L-XX E-318-XX E-320-XX E-330-XX E-330H-XX E-347-XX E-410-XX E-430-XX E-502-XX E-505-XX E-630-XX E-16-8-2E-7Cr

0,080,040,080,070,18-0,250,35-0,450,080,120,10 "" 0,050,10 "

"""" 1,0-2,5" 0,5-2,51,0""""""

19,0-21,0" 17,0-20,019,0-21,014,0-17,0 "18,0-21,011,0-13,515,0-18,04,0-6,08,0-10,516,0-16,714,5-16,56,0-8,0

12,0-14,0" 11,0-14,032,0-36,033,0-37,0 "9,0-11,00,70,60,40 "4,5-5,07,5-9,50,40

3,0-4,0" 2,0-3,0"0,75 """" 0,45-0,650,85-1,200,751,0-2,0045-0,65

- - -- - -1,0max. 1,0max.- - -- - -1,0max.- - -- - -- - -- - -0,15-0,30- - -- - -

""" 0,600,90 """""""""

"""""""""""" 0,030,04

"""""""3,5"0,75""""""""""""""""""

3.8.2.- Clasificacin de los electrodos para la soldadura por arco segn: I.S.O,/E.N. 2560.

Prosiguiendo con la clasificacin de los electrodos revestidos, se da a continuacin un detalle del contenido de la norma I.S.O./ E.N. 2560 Electrodos Revestidos para la Soldadura Manual por Arco de los Aceros Comunes y de Baja Aleacin.

E-XX X##XXX XX#12345678

Donde:

1 - La letra E indica que es un electrodo revestido para la soldadura por arco.

2 - Estos dgitos en numero de dos, seala la resistencia a la traccin del metal depositado Newton sobre milmetro cuadrado (N/mm2) Tal como se muestra en la tabla 10.

TABLA: 10.

DGITOS.N/mm2 (1)

43430 a 510

51511 a 610

Nota: (1) Limite de tolerancia mxima +40 N/mm2.

3 J. A. A.- Este numero seala el alargamiento porcentual y la temperatura a la que fue realizado el ensayo de impacto para alcanzar un valor mnimo de 27,5 Joules, ver tabla: 11

TABLA: 11.

Designacin.AlargamientoL = 5 diam. min.Temperatura del Ensayo de Impacto paraun Valor Mnimo de 27,5 J.

%C.

E 430E 431E 432E 433E 434E 435- - - 2022242424- - -+ 200- 20- 30- 40

E 510E 511E 512E 513E 514E 515- - - 1818202020- - -+ 200) 20) 30) 40

4 - Estas letras, que pueden ser una o dos, informan el tipo de revestimiento con el cual estn fabricados estos electrodos y cuya nomina esta en la tabla 12.

39J. A. A.

TABLA: 12.

SMBOLO.REVESTIMIENTO.

Acido con oxido de hierro.

ARcido/Rutlico.

BBsico.

CCelulsico.

OOxidante.

RRutilo con revest. medio.

RRRutilo con revest. grueso.

SOtros.

5 - Estos dgitos en numero de tres, indican el rendimiento nominal de aquellos electrodos que contienen polvo de hierro en el revestimiento. El modo de identificar estos electrodos el mostrado en la tabla 13.

RENDIMIENTOEXPERIMENTADO.SMBOLO.Menor de 105 %- - - 105 < 115 %110115 < 125 %120125 < 135 %130 135 < 145 %140 145 < 155 %150J. ATABL.A: 13A..

6 - Este dgito seala las posiciones de soldadura, las que estn descritas en la tabla 14.

TABLA: 14.

SMBOLOPOSICIONES

1Todas.

2Todas, excepto la vertical descendente.

3Plana a tope y en filete. Horizontal en filete.

4Plana a tope y en filete.

5Igual a 3 mas la vertical descendente.

40J. A. A.

7 - Este ultimo numero indica la corriente de soldadura tal como se describe en la tabla 15

TABLA: 15.

MBOLO.CORRIENTE CONTINUAPolaridad Recomendada.(1)CORRIENTE ALTERNADA.. Voltaje nominal en circuito abiertoV0(2)+ o - - -123+ o +505050456+ o +707070789+ o +909090S.

Nota: (1) + PolaridJad Posit.iva, )APolarida.d negAativa..(2) Smbolo reservado exclusivamente para corriente continua.

8 - La inclusin de esta letra (H) designa a los electrodos de bajo contenido de hidrgeno, como es el caso de los bsicos. La condicin para la introduccin de esta letra, en la clasificacin de los electrodos, es un contenido mximo de hidrgeno de 15ml. por cada 100gr. de metal depositado y determinado de acuerdo al mtodo del I.I.W. (Instituto Internacional de Soldadura).

Equivalencias en la clasificacin de los electrodos revestidos para la soldadura por arco elctrico, entre las Normas: A.W.S. e I.S.O./E.N.

A continuacin y para una mejor interpretacin de los sistemas de clasificacin de electrodos se da un pequeo cuadro comparativo entre las dos normas.

A.W.S.I.S.O. / E.N.

E 6010E 43 5 C 50

E 6013E 43 3 RR 12

E 7016E 51 5 B 24

E 7018E 51 5 B 120 26

E 7024E 51 3 RR 160 32

E 7048E 51 4 B 16

XLIIJ. A. A.

Proceso de Soldadura

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