TEMA: El Electrodo OBJETIVOS:
Reconocer la manera mediante la cual se clasifican los electrodos Conocer los tipos de electrodos Aprender sobre los parámetros de la soldadura Analizar los principales movimientos que se generan con los electrodos
RESUMEN: Es por todos conocida la importancia que ha adquirido actualmente la soldadura en todos los campos de la técnica constructiva moderna y la indiscutible ayuda que presta en el área de mantenimiento industrial, reduciendo el tiempo de paralización de maquinarias, logrando reparaciones más rápidas y duraderas. ABSTRACT: We all know the importance attached to the welding current in all fields of modern construction techniques and undisputed assistance provided in the area of industrial maintenance, reducing downtime of machinery, achieving rapid and lasting repairs. MARCO TEORICO
Clasificación 1En
la especificación tentativa de electrodos para soldar hierro dulce, la A.W S. ha adoptado una serie de 4 ó 5 números siguiendo a la letra E, esta letra E significa que, el electrodo es para soldadura por arco. Las dos primeras cifras de un número de 4, o las 3 primeras de 5 significan la resistencia mínima a la tracción en miles de libras por pulgada cuadrada del metal depositado. La penúltima cifra significa la posición en que se debe aplicar (plana, horizontal, vertical y sobre cabeza).
La última cifra significa el tipo de corriente (corriente alterna o corriente continua) el tipo de escoria, tipo de arco, penetración y presencia de compuestos químicos en el recubrimiento.
Infra (1990). Manual de electrodos para soldar Editorial: M. Hill 1
Estructura 2El
electrodo es una varilla metálica llamada núcleo, y tiene por función permitir el paso de la corriente eléctrica generando calor que permite fundir el metal de aportación con el metal base.
Tipos Existen dos tipos de electrodos: El de metal revestido y el no revestido.
2
Mullo J. (2012). Manual de soldadura(1ra edición)
ELECTRODO REVESTIDO Tiene un núcleo metálico, un revestimiento a base de sustancias químicas y un extremo no revestido para fijarlo en la porta electrodo.
El núcleo es la parte metálica del electrodo que sirve como material de aporte. Su composición química varía de acuerdo a las características del material a soldar. El revestimiento es un material es un material que está compuesto por distintas sustancias químicas. Tiene las siguientes funciones: a) Dirige el arco conduciendo a una fusión equilibrada y uniforme. b) Crea gases que actúan como protección evitando el acceso del Oxígeno y el Nitrógeno. c) Produce una escoria que cubre el metal de aporte, evitando el enfriamiento brusco y también el contacto del Oxígeno y del Nitrógeno. d) Contiene determinados elementos para obtener una buena fusión con los distintos tipos de materiales. e) Aporta al baño de fusión elementos químicos que darán al metal depositado las distintas características para las cuáles fue formulado f) Estabiliza el arco eléctrico.
CONDICIONES DE USO 1) Debe estar libre de humedad y su núcleo debe ser concéntrico 2) Debe conservarse en lugar seco.
ELECTRODO DESNUDO O SIN REVESTIMIENTO Es un alambre trefilado o laminado, que solo puede ser empleado en procesos donde exista una protección externa para impedir la acción del Oxígeno y del Nitrógeno. Estos procesos se denominan ATMÓSFERA INERTE. Utilizando para esto gases inertes industriales como el Argón, el Helio, o la mezcla de Argón y Dióxido de carbono. TIPOS DE REVESTIMIENTOS Según la naturaleza del material del revestimiento, se conocen ocho tipos fundamentales de electrodos revestidos, basados en la normas AWS, los más usados y por su último digito son:
CELULOSICO Cuyas sustancias son calcio o calcita y potasio
RUTILICO Con contenido de rutilo (dióxido de titanio)
BASICO Compuesto principalmente por materia orgánica combustible
CARACTERISTICAS CELULOSICO
CARACTERISTICAS RUTILICO
Espesor grueso Gotas de tamaño mediano Se usan en corriente continua, colocando el electrodo en el polo positivo, también se puede soldar en corriente alterna Pueden ser usados para soldar en todas las posiciones Muy poca penetración La longitud del arco debe mantenerse corta Tipo de escoria densa Apropiados para soldar aceros de bajo carbono en espesores gruesos
Espesor mediano o grueso Gotas gruesas Se usan en los dos tipos de corriente Se pueden soldar en todas las posiciones La penetración es mediana Fácil manejo produciendo un arco suave Escoria densa, uniforme y fácil remoción Se emplea para soldar espesores delgados y los revestimientos medianos o gruesos para rellenar
CARACTERISTICAS BASICO
Revestimiento delgado Gotas medianas a grandes Se usan en las dos corrientes Se pueden soldar en todas las posiciones Se consigue una buena penetración
De fácil manejo con arco corto Poca formación de escoria y de difícil remoción Aptos para soldar juntas difíciles de alinear
La mayor parte de los electrodos están diseñados para soldar en cualquier posición, pero los de grandes cantidades de hierro en polvo u oxido de hierro en el recubrimiento están restringidos a soldaduras de ranura en la posición plana y de filete horizontales. Los de bajo hidrogeno se usan para soldar aceros endurecible, también para soldar aceros de bajo azufre. Las coberturas de los electrodos para SMAW son higroscópicas, la humedad se capta al exponerse a una atmosfera húmeda se disocia durante la soldadura produciendo hidrogeno y oxigeno. CUIDADO DE ELECTRODOS Los electrodos recubiertos pueden dañarse fácilmente, cada electrodo debe tratarse con cuidado antes de su uso. Un manejo rudo en su embarque o en su almacenamiento puede causar que el revestimiento se rompa y se afloje del alambre del núcleo y haga al electrodo inconveniente. Los electrodos pueden resultar inutilizables si se exponen a humedad por un periodo prolongado. Los revestimientos de los electrodos absorben la humedad cuando se exponen a atmosferas húmedas, los electrodos de tipo celulosa, rutilo y acido son muy inestables a la humedad y pueden tolerar un contenido de humedad muy alto sin riesgo de que presenten porosidades en el soldado. Generalmente los electrodos tipo bajo hidrogeno, absorben rápidamente la humedad debido a que este tipo de electrodos se secan a elevadas temperaturas con atmosferas poco húmedas de igual forma los electrodos de acero inoxidable. Si los electrodos, aun cuando estén en cajas de cartón sin abrir, se dejan en el exterior es posible que absorban humedad debido al cambio de temperaturas y humedad del día a la noche. Se hacen esfuerzos para evitar esto envolviendo los electrodos en forros plásticos o almacenándolos en recipientes metálicos a prueba de vapores. Los electrodos deben ser almacenados en hornos, los electrodos de bajo hidrogeno no deben almacenarse en hornos que contengan electrodos de otra clase, solo deben haber electrodos de esta clase Los electrodos húmedos son difíciles de reconocer por el soldador. Es más fácil reconocer el problema basándose en las condiciones de almacenamiento. También
se puede reconocer con pruebas de rayos X. El metal de soldadura será poroso si los revestimientos están húmedos
PARÁMETROS DE SOLDADURA Para asegurar una soldadura de calidad se deben tener en cuenta algunos factores: elección del electrodo adecuado, longitud de arco correcta, intensidad de corriente adecuada, velocidad de avance conveniente y una buena posición del electrodo. Longitud de arco correcta: La longitud del arco a utilizar depende del tipo de electrodo, su diámetro, la posición de soldeo y la intensidad. En general, debe ser igual al diámetro del electrodo, excepto cuando se emplee el electrodo de tipo básico, que deberá ser igual a la mitad de su diámetro. Es conveniente mantener siempre la misma longitud del arco con objeto de evitar oscilaciones en la tensión e intensidad de la corriente y con ello una penetración desigual. Es uno de los factores determinantes de la calidad de la soldadura. Si el arco es demasiado largo, metal de aportación pasa del electrodo a la pieza en forma de grandes glóbulos que se depositan de forma irregular. Esto produce un cordón de mal aspecto, muy ancho, con excesivas proyecciones y sin suficiente ligazón entre el material base y el metal aportado. Si, por el contrario, e! arco es demasiado corto, no genera suficiente calor para fundir adecuadamente el metal base. Además el electrodo se pega con frecuencia y el cordón queda muy abultado, desigual y con
aguas muy irregulares. Como regia general, la longitud de arco debe tomarse aproximadamente igual a diámetro del electrodo. Corriente de soldeo adecuada: está relacionada con la velocidad de avance, presentando la influencia contraria a ésta. Velocidad de avance: La velocidad de desplazamiento durante el soldeo debe ajustarse de tal forma que el arco adelante ligeramente al baño de fusión. Cuando la velocidad de soldadura es excesiva, el baño de fusión no permanece líquido el suficiente tiempo para desprenderse de todas las impurezas por lo que éstas quedan aprisionadas en él. Si a velocidad es muy lenta el material se amontona produciendo cordones muy anchos y gruesos. Posición del electrodo: La posición del electrodo tiene una gran influencia sobre el cordón y es particularmente importante en los cordones en ángulo y en determinadas posiciones de soldeo. La posición del electrodo queda definida por dos ángulos: el ángulo de inclinación longitudinal y el ángulo de inclinación lateral. Diámetro del electrodo: En general. se deberá seleccionar el mayor diámetro posible que asegure los requisitos de aporte térmico y que permita su fácil utilización, en función de la posición, el espesor del material y el tipo de unión, que son los parámetros de los que depende la selección del diámetro del electrodo. Los electrodos de mayor diámetro se seleccionan para el soldeo de materiales de gran espesor y para el soldeo en posición plana. En el soldeo en posición cornisa, vertical y bajo techo el baño de fusión tiende a caer por efecto de la gravedad, por lo que en estas posiciones convendrá utilizar electrodos de menor diámetro. Asimismo, en el soldeo con pasadas múltiples, el cordón de raíz conviene efectuarlo con un electrodo de pequeño diámetro, para conseguir el mayor acercamiento posible del arco al fondo de la unión y asegurar una buena penetración. Se utilizarán electrodos de mayor diámetro para acabar la unión. Por tanto, se deberán emplear: - Electrodos de poco diámetro en punteados, uniones de piezas de poco espesor, primeras pasadas, soldaduras en posición cornisa, vertical y bajo techo. - Electrodos de mayores diámetros para: uniones de piezas de espesores medios y gruesos, soldaduras en posición plana y recargues. Intensidad de soldeo: Cada electrodo, en función de su diámetro, posee un rango de intensidades en el que puede utilizarse. En ningún caso se debe utilizar intensidades por encima de ese
rango ya que se producirían mordeduras, proyecciones e incluso grietas. Cuanto mayor sea la intensidad utilizada mayor será la penetración. La intensidad a utilizar depende de la posición de soldeo y del tipo de unión. ELECTRODOS COMUINES UTILIZADOS EN EL ECUADOR POSICIO TIPO
APLICACIÓN
N PARA
POLARIDA MEDIDAS
SOLDAR
D
Para soldar radiografíales, soldadura de E6010 tubería, comunes.
estructuras Gran
y
trabajos Todas las CD
penetración,
poca posicione
escoria y deposito promedio.
invertida
s
Igual que el 6010, usando también C.A.
C.A, o C.D.
E6011 cuando se usa en C.D. polaridad directa Todas las directa se logra un fuerte arco y un trabajo de posicione mucha velocidad. Para
acabados,
3/32”, ¼”
o
invertida
3/32”, ¼”
s es
decir
buena
E6013 presentación.
C.A, o C.D. 1/16”, Todas las directa
Poca penetración, escoria fácil de posicione desprenderse.
o 5/16”
invertida
s
Este electrodo de polvo de hierro y bajo hidrogeno es excelente para aceros de Todas las C.A, o C.D. E7018 baja aleación y aceros dulces donde se posicione necesita calidad y confiabilidad. Muy s buen deposito, penetración media, escoria mediana.
invertida
1/8”, 5/16”
o
CARACTERISTICAS DEL ELECTRODO E6010
Electrodo para acero al carbono
Toda posición
Corriente continua. Electrodo positivo
Corriente alterna.
Revestimiento: Canela
Punto: Azul
Aprobado anualmente por el Lloyd’s Register of Shipping y American Bureau of Shipping Descripción El electrodo 6010 posee un revestimiento de tipo celulósico diseñado para ser usado con corriente alterna, pero también se le puede usar con corriente continua, electrodo positivo. La rápida solidificación del metal depositado facilita la soldadura en posición vertical y de sobrecabeza. El arco puede ser dirigido fácilmente en cualquier posición, permitiendo altas velocidades de deposición (soldadura). Usos Este electrodo es apto para ser utilizado en todas las aplicaciones de soldadura en Acero Dulce, especialmente en trabajos donde se requiera alta penetración. Aplicaciones típicas • Cordón de raíz en cañería • Cañerías de oleoductos • Reparaciones generales • Estructuras • Planchas galvanizadas
Procedimiento para soldar Debe seguirse el mismo procedimiento utilizado para soldar un electrodo E-6010.
Composición química (típica del metal depositado): C 0,10%; Mn 0,68%; P 0,01%; S 0,02%; Si 0,34% Características típicas del metal depositado: Resultados de pruebas de tracción con
Requerimientos
probetas de metal de aporte (según norma
según norma AWS:
AWS: A5.1-91):
A5.1-91:
Resistencia a la tracción: 71.500 lb/pulg2 (493
60.000 lb/pulg2 (414
MPa)
MPa)
Límite de fluencia : 61.000 lb/pulg2 (420 MPa)
48.000 lb/pulg2 (331 MPa)
Alargamiento en 50 mm.: 30%
22%
Amperajes recomendados: Diámetro pulg.
Electrodo Longitud Electrodo Amperaje mm.
mm.
mm.
min. max.
Electrodos x kg. aprox.
3/32
2,4
12
300
50
90
74
1/8
3,2
14
350
80
120
34
5/32
4,0
14
350
120
160
24
3/16
4,8
14
350
160
220
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CARACTERISTICAS DEL ELECTRODO E6011
Electrodo para acero al carbono
Toda posición
Corriente continua. Electrodo positivo
Corriente alterna.
Revestimiento: Canela
Punto: Azul
Aprobado annualmente por el Lloyd’s Register of Shipping y American Bureau of Shipping
Descripción El electrodo 6011 posee un revestimiento de tipo celulósico diseñado para ser usado con corriente alterna, pero también se le puede usar con corriente continua, electrodo positivo. La rápida solidificación del metal depositado facilita la soldadura en posición vertical y de sobrecabeza. El arco puede ser dirigido fácilmente en cualquier posición, permitiendo altas velocidades de deposición (soldadura). Usos Este electrodo es apto para ser utilizado en todas las aplicaciones de soldadura en Acero Dulce, especialmente en trabajos donde se requiera alta penetración. Aplicaciones típicas • Cordón de raíz en cañería • Cañerías de oleoducto s • Reparaciones generales • Estructuras • Planchas galvanizadas
Procedimiento para soldar Debe seguirse el mismo procedimiento utilizado para soldar un electrodo E-6010. Composición química (típica del metal depositado): C 0,10%; Mn 0,68%; P 0,01%; S 0,02%; Si 0,34% Características típicas del metal depositado: Resultados de pruebas de tracción con probetas de
Requerimientos según
metal de aporte (según norma AWS: A5.1-91):
norma AWS: A5.1-91:
Resistencia a la tracción: 71.500 lb/pulg2 (493 MPa)
60.000 lb/pulg2 (414 MPa)
Límite de fluencia : 61.000 lb/pulg2 (420 MPa)
48.000 lb/pulg2 (331 MPa)
Alargamiento en 50 mm.: 30%
22%
Amperajes recomendados: Diámetro
Electrodo
Longitud
Electrodo
Amperaje
Electrodos
pulg.
mm.
mm.
mm.
min. max.
x kg. aprox.
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CARACTERISTICAS DEL ELECTRODO E6013 NORMA: ASME SFA 5.1 E 6010AWS A 5.1 E 6010A 5.1M E 4310 DESCRIPCIÓN: Electrodo celulósico de alta penetración para la soldadura de aceros al mediano y bajo carbón especialmente recomendado para soldar en todas posiciones, incluyendo la vertical descendente en pasos múltiples o sencillos, en líneas de tubería de alta y baja presión, calderas y pailería en general. Es el electrodo
más recomendable para soldaduras temporales en montajes por su rápida solidificación y altas propiedades mecánicas. APLICACIONES: En el sector naval es usado en la construcción, reparación y mantenimiento de embarcaciones en donde se requiera una alta penetración de la soldadura. Dentro del sector petrolero es ampliamente utilizado en el tendido de líneas de tuberías de conducción de gas amargo, L.P., natural, petróleo líquido, recipientes de alta y baja presión, etc. Es ampliamente requerido en el sector metalmecánico en la reparación de dispositivos y componentes de acero al bajo carbono de maquinaria, recipientes sometidos a presión, calderas, etc. Dentro del ramo de la construcción se usa en la erección de estructuras para puentes vehiculares, peatonales, reparación de estructuras dañadas por fenómenos naturales (temblores, oxidación, etc.).En la pailería se usa en la construcción de tanques para almacenamiento, recipientes a cielo abierto, extractores y ductos de humos y vapores, etc. VENTAJAS: Electrodo de fácil operación en todas posiciones; utiliza corriente directa con polaridad invertida (electrodo al positivo +), (CDPI). Alta eficiencia de aporte por la calidad de sus componentes, incluyendo polvo de hierro. Arco estable y penetrante con una fácil remoción de escoria, propiedades mecánicas adecuadas aún a temperaturas bajo cero. Recomendado para trabajos de fondeo en los cuales se requiere sanidad y penetración de calidad radiográfica. PROPIEDADES MECÁNICAS SEGÚN A.W.S. Resistencia a la Tensión 430 MPa (60000 psi ) Límite Elástico 330 Mpa (48000 psi)Elongación 22 %Impacto a –30 °C en probetas Charpy V – Notch 27 Joules
COMPOSICIÓN QUÍMICA SEGÚN AWS:
TÉCNICA DE SOLDEO: Limpie perfectamente las piezas a soldar de grasas, aceites, pinturas y contaminantes en general, encienda el arco por el método de raspado o de contacto y mantenga el arco corto, inclinando ligeramente el electrodo en dirección del avance. Quite la escoria entre pasos y utilice CDPI (electrodo al positivo). ACEROS: A36; A285; A283; A105; A373, ETC.
CARACTERISTICAS DEL ELECTRODO E7018 NORMA: ASME SFA 5.1 E 7018AWS A 5.1 E 7018AWS A 5.1M E 4918 DESCRIPCIÓN: Electrodo bajo hidrógeno con polvo de hierro en el revestimiento para soldar en todas posiciones. Tiene altas propiedades mecánicas a temperaturas bajo cero, es recomendable para depósitos en los cuales se desee minimizar el riesgo de fractura y tener la menor cantidad posible de poros, debido a las características de su recubrimiento; para soldadura de aceros con alto contenido de azufre. APLICACIONES: Dentro del sector metal-mecánico, es ampliamente utilizado en la construcción de grúas, contenedores, vagones de ferrocarril, secciones gruesas y pesadas con un amplio factor de seguridad. En la industria de la construcción es usado con éxito en cordones de relleno de secciones pesadas y en la fabricación, montaje de secciones gruesas en placas y estructuras de refuerzo en todas posiciones. En el giro petrolero se usa como relleno de secciones gruesas y tubería de gran espesor y sometidas a altas presiones, en gasoductos y tanques de almacenamiento. Los soldadores dedicados a la pailería prefieren éste electrodo cuando deben soldar recipientes de pared gruesa sometidos a altas presiones, ya sea en pasos múltiples o sencillos, en calderas y envases tales como compresores de aire. En los astilleros se usan para fabricar barcazas y buques de gran tamaño y secciones gruesas. En general en aplicaciones que requieran alta resistencia mecánica, alto rendimiento y uniones libres de grietas y poros.
VENTAJAS Depósitos con calidad radiográfica, su tenacidad supera las marcadas por la normatividad correspondiente en probetas Charpy V – Notch, electrodos de muy fácil operación con CDPI, prácticamente no hay chisporroteo ni salpicaduras, arco sereno y aprobado por su fácil manipulación por los soldadores. Utilizado para relleno rápido en obras de gran magnitud. Su escoriase enfría rápidamente y es fácil de remover, la superficie de la cara de la soldadura es convexa y en soldaduras de filete puede ser inclusive plana, es muy utilizado a altas velocidades de avance. PROPIEDADES MECÁNICAS SEGÚN A.W.S. Resistencia a la Tensión 490 MPa( 70 000 psi )Límite Elástico 400 Mpa ( 58 000 psi )Elongación 22 %Impacto a –30 °C en probetas Charpy V – Notch 27 Joules COMPOSICIÓN QUÍMICA SEGÚN AWS:
TÉCNICA DE SOLDEO: Limpie las superficies a soldar, retirándoles cualquier material contaminante, encienda el arco suavemente por el método de rayado o de contacto según prefiera, y mantenga un arco corto inclinando ligeramente el electrodo en dirección del avance; CD (Corriente Directa) con polaridad invertida (electrodo al positivo). Cepille manualmente ó utilizando carda de acero. Utilizar sólo electrodos secos, no
debe golpear el electrodo para reencender el arco, haga lo con un despuntador. No exponga los electrodos a la intemperie por más de tres horas; en caso de que se humedezcan, debe reacondicionarlos únicamente enhorno dos ocasiones como máximo a una temperatura comprendida entre260°C y 425°C por espacio de 1-2 horas. No doble los electrodos al colocar los en el porta electrodos. ACEROS A36, A285, A372, A53, A105, A515, A372 GRADO 55, 60, 70, A283, A516, A515.
Conducción del electrodo Los diferentes tipos de movimientos que se realizan con el electrodo a medida que se avanza en la soldadura, son llamados de oscilación y están determinados principalmente por la clase de electrodo y la posición de la unión Movimiento de zigzag (longitudinal) Es un movimiento zigzagueante en línea recta, en sentido de avance del cordón. Este movimiento se usa en posición plana para mantener el cráter caliente y obtener buena penetración, Cuando se suelda en posición vertical ascendente, sobre cabeza y en juntas muy finas, se utiliza este movimiento para evitar acumulación de calor e impedir asi que el material aportado gotee.
Movimiento circular Se utiliza esencialmente en cordones de penetración donde se requiere poco depósito; su aplicación es frecuente en ángulos interiores, pero no para rellenar o capas superiores. A medida que se avanza, el electrodo describe una trayectoria circular
Movimiento semicircular Garantiza una fusión total de las juntas a asoldar. El electrodo se mueve a través de la junta, describiendo un arco o media luna, lo que asegura la buena fusión de los bordes, Es recomendable, en juntas chaflanadas y recargue de piezas
Movimiento en zigzag (transversal) El electrodo se mueve de lado a lado mientras avanza. Este movimiento se utiliza principalmente para efectuar cordones anchos. Se obtiene un buen acabado en sus bordes, facilita que suba la escoria a la superficie, permite el escape de os gases con mayor facilidad y evita la porosidad en el material depositado. Este movimiento se utiliza para soldar en toda posición.
Movimiento entrelazado El movimiento entrelazado se utiliza generalmente en cordones de terminación, en tal caso se aplica al electrodo una oscilación lateral que cubre totalmente los cordones de relleno. Es de gran importancia que el movimiento sea uniforme, ya que se corre el riesgo de tener una fusión deficiente en los bordes de la unión.
CONCLUSIONES
Es importante conocer la manera de designar a los electrodos El recubrimiento de los electrodos les da cierta característica especial El tipo de movimiento que se realiza con el electrodo depende de las características del mismo.
BIBLIOGRAFIA
Mullo J. (2012). Manual de soldadura(1ra edición) Horwitz H. (1998). Soldadura Aplicaciones y Practica Editorial: Alfaomega Infra (1990). Manual de electrodos para soldar Editorial: M. Hill Indura (1992). Soldadura de mantención www.bus.miami.edu www.indura.electrodos.temas_generales.pdf www.indura.cl
