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SOLDADURA
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Foto: upload.wikimedia.org
Siete claves para elegir y soldar
bien con electrodos revestidos
Camilo Marín Villar
Editor
Énfasis en
aceros al
carbono.
A pesar de que existen
distintos tipos de
electrodos revestidos, con
diferentes aplicaciones
y características de
operación, hay algunas
reglas generales implícitas
que se aplican sin
excepción a todos estos
insumos. En esta ocasión,
se describen algunos
aspectos fundamentales
de los electrodos más
populares entre los
metalmecánicos del país.
La soldadura por arco con electrodo revestido, denominada con
las siglas SMAW, del inglés Shielded Metal Arc Welding, es quizás uno de los procesos de soldeo más conocidos y usados en
Colombia y en el mundo.
Su popularidad se debe a que es un método sencillo de implementar, es económico, portátil y es aplicable a la gran mayoría
de materiales metálicos y aleaciones de uso común, en una gran
variedad de espesores y formas.
Es muy utilizada en la elaboración y el mantenimiento de productos de carpintería metálica, en la construcción de estructuras,
para la fabricación de recipientes a presión, en tuberías para la
conducción de hidrocarburos y en calderas. Además, se emplea
con excelentes resultados en las industrias astillera, la automotriz y la ferroviaria.
Sin embargo, pese a que este tipo de soldadura es aplicada masivamente en toda la industria; en ocasiones, los soldadores desconocen los parámetros básicos del proceso y cometen errores
simples, que fácilmente se pueden evitar.
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Entre otros, la selección incorrecta y el
manejo inadecuado de los electrodos
revestidos son algunos de los aspectos en los que más se equivocan los
talleres de soldadura. Muchas veces,
por el afán de terminar el trabajo, los
operarios no invierten cinco minutos
para revisar las fichas técnicas de los
proveedores y cometen faltas graves
que cuestan tiempo y dinero.
Para dar algunas luces al respecto, la
Revista Metal Actual, conversó con
el ingeniero Andrés Hernando Rengifo, jefe de Entrenamiento y Soporte en Línea, de la compañía West Arco-ESAB, quien entregó una serie de
importantes y efectivas claves para
tener en cuenta a la hora de elegir y
soldar bien con electrodo revestido.
Especialmente, se trata de algunos
sencillos detalles sobre electrodos
revestidos para aceros al carbono,
que no cuestan demasiado y que
seguramente les facilitarán el trabajo a los soldadores, y con los cuales
obtendrán una mejor calidad en la
unión de sus piezas.
1. Elija el electrodo revestido en
función del material a soldar
“Esta es la primera regla de oro y es
fundamental, pues tanto el núcleo
metálico de aporte como el revestimiento del electrodo, deberían
producir un metal de soldadura parecido, en la medida de lo posible, al
metal base original para que la composición química de la unión tenga
la máxima coincidencia con la de la
pieza”, asegura Rengifo.
Existen electrodos revestidos para
aceros al carbono; aceros de baja
aleación; inoxidables; para soldar
aluminio; fundiciones y materiales
no ferrosos. Por ejemplo, las fundiciones de hierro y las aleaciones con
tratamiento térmico, son más delicadas de soldar y por ello se requiere el
uso electrodos revestidos especiales.
Igualmente, hay electrodos revestidos para soldar aceros de baja
aleación y aceros al carbono, con
composiciones químicas superiores
a los tradicionalmente empleados
en la metalmecánica, los cuales tienen tendencia a fisurarse, particularmente cuando se sueldan láminas
gruesas y estructuras rígidas.
2. Tenga en cuenta la posición de
soldeo y el espesor de la pieza
La posición en la que el operario
aplicará la soldadura tiene una gran
influencia sobre la elección del electrodo revestido.
Cuando se sueldan piezas de acero
en una posición vertical ascendente
o sobrecabeza, el material de aportación, que se obtiene por la fusión
del electrodo y el revestimiento en
forma de pequeñas gotas, tiende a
escurrirse, lo que impide que se deposite correctamente en el interior
de la junta.
Para solucionar esta limitante, los
fabricantes de electrodos aplican
componentes químicos especiales
a los revestimientos que cubren los
núcleos metálicos con el fin de reducir el escurrimiento del depósito y
favorecer su solidificación.
Existen electrodos ideales para trabajar en posición plana, horizontal, vertical y sobrecabeza; así mismo, hay otros
que sirven para soldar en todas las posiciones, pero que tienen su mejor rendimiento en una u otra posición.
Por otra parte, también hay que
tener en cuenta el espesor de los
materiales a soldar y el tamaño de
la junta, ya que el diámetro del núcleo metálico de los electrodos está
en correspondencia con el espesor
de la pieza; a mayor masa metálica
los electrodos pueden conducir más
corriente eléctrica y, si el material es
muy delgado, se corre el riesgo de
perforar o dañar el metal.
Foto: industriasvillareal.com
Tal como explica el ingeniero Rengifo, cada tipo de metal por sus características químicas, físicas y mecánicas precisa el uso de electrodos
revestidos particulares. Antes de
elegir este insumo es muy importante que el soldador conozca de
antemano los metales que desea
unir y cuál es el comportamiento de
estos frente a la soldadura.
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En las principales ciudades y municipios del país existen talleres de ornamentación que, seguramente, sueldan con
SMAW, y la gran mayoría de soldadores colombianos, conocen la técnica y han trabajado en algún momento con esta.
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El fabricante, a través de la ficha
técnica o el catálogo del usuario,
indica los amperios a los que se recomienda trabajarlos. En todo caso,
es mejor emplear aquellos de poco
diámetro (2.4 mm de diámetro, por
ejemplo), y por lo tanto poca intensidad de corriente, para materiales
finos o delgados, y, aunque, los materiales de mayor espesor soportan
prácticamente cualquier diámetro
de electrodo, con el fin de mejorar la
productividad y la eficiencia del proceso, es preferible usar electrodos de
mayor diámetro (3.2, 4 o 4.8 mm).
“En nuestra profesión hay mucha
informalidad y una de las formas
para solucionar esto es consultar
el catálogo de electrodos que
suministra el proveedor. Este es
un material elaborado a partir
de investigaciones rigurosas;
basado en pruebas exigentes y
en la experiencia de los mejores
profesionales. Lastimosamente,
algunos operarios no lo leen pues
consideran que no es útil.
3. Conozca el revestimiento del
electrodo
El revestimiento de los electrodos
cumple varias funciones, entre otras:
al ser fundido por el calor forma una
campana gaseosa para proteger del
aire la mezcla de metal líquido que
se deposita y se funde con el metal
base. Además, cuando el soldador
avanza en el cordón de soldadura,
ciertos componentes del revestimiento forman una cascarilla protectora (la escoria) sobre el metal
depositado mientras este se enfría,
con el fin de protegerlo ya que aún
el deposito es susceptible de contaminarse con el medio ambiente.
Tal como explica el ingeniero Andrés Rengifo: “El aire del medio está
compuesto por hidrogeno, nitrógeno y oxígeno; todos estos, elementos muy perjudiciales para el metal
de soldadura. El hidrogeno cuando
queda atrapado en el depósito de
soldadura lo agrieta, mientras que
el nitrógeno causa fragilización y el
Foto: i.ytimg.com
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Algunos soldadores,
erróneamente,
identifican los
electrodos revestidos
por su color; no
obstante la coloración
de este insumo
solo obedece a la
tradición del mercado
o estrategias de
comercialización del
fabricante.
oxígeno favorece la corrosión, todos
estos problemas disminuyen la capacidad de adhesión y la resistencia de
la soldadura, lo que se traduce en la
fractura de la unión”.
Los revestimientos también contribuyen al cebado (encendido), estabilizan y mejoran la concentración
del arco y permiten el trabajo en
varias posiciones, ya que impide el
escurrimiento del depósito.
Actualmente, la American Welding
Society (AWS), es una de las organizaciones que dicta las especificaciones para la fabricación de los
metales de aporte; entre otras cosas
establece las propiedades mecánicas
y químicas que los metales de soldadura producidos deben entregar en
una unión. A partir de estas, cada
fabricante desarrolla sus propias formulaciones para conseguir las propiedades y las características operativas que exige el organismo.
De hecho, las normas que dicta la
AWS sobre la naturaleza del revestimiento de los electrodos es una de
las maneras de agrupar y nombrar
estos insumos.
Sería muy extenso dedicar este punto a describir todos los electrodos según la naturaleza de su revestimiento, así que conviene concentrarse en
las tres familias más empleadas por
los profesionales de la metalmecánica en Colombia para soldar aceros al
carbono; el cual, a su vez, es el metal que más se trabaja en este sector.
Estos son: los electrodos celulósicos,
los rutílicos y los de bajo hidrogeno.
• Electrodos celulósicos: Su composición química está formada básicamente por celulosa integrada con
aleaciones ferrosas (manganeso y
silicio). La celulosa es un elemento orgánico que conserva gran
humedad, por lo que genera una
elevada concentración de gases en
su combustión, y sirve para reducir la producción de escorias en el
cordón, a su vez, permite ejecutar
la soldadura en posición vertical
descendente.
El baño de fusión que se obtiene
con este tipo de revestimiento es
intenso y concentra altas temperaturas, por lo que se logra una
notable fusión del material base,
lo que provoca cordones con una
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gran profundidad de penetración. Ello se debe al elevado desarrollo de hidrógeno de la celulosa, presente en
la composición química de este tipo de revestimientos.
de revestimientos son aptos para ejecutar soldaduras
en múltiples posiciones (plana), horizontal, vertical, y
sobrecabeza.
Rengifo explica que: “si lo que se necesita es soldar con
arco eléctrico materiales gruesos, de 10, 12, 14 o 15 mm,
desde un solo lado, conviene emplear un electrodo revestido celulósico que permita romper y fundir bien el
metal. Es por ello que los celulósicos se usan con frecuencia en el soldeo de ranuras en “V”, para aplicar
el primer cordón, llamado pase de raíz, en la unión de
tuberías que transportan derivados de hidrocarburos o
que deben quedar herméticamente selladas”.
4. Verifique el tipo de corriente y la polaridad de la
fuente de energía
• Electrodos de rutilo: En su composición química predomina un mineral denominado rutilo, compuesto en un
95% de dióxido de titanio, que garantiza una óptima estabilidad del arco y una elevada fluidez del baño, lo que
se traduce en un buen aspecto final del cordón de soldadura. Son electrodos revestidos de mediana penetración
y son muy populares en la fabricación metalmecánica.
• Electrodos bajo hidrogeno: Se llaman bajo hidrogeno
porque, a diferencia de los celulósicos, no son húmedos;
también se les denomina electrodos revestidos básicos.
Su composición química está formada esencialmente
por carbonato de calcio, óxidos de hierro, aleaciones ferrosas y manganeso a los cuales, añadiendo fluoruro de
calcio se obtiene la fluorita, que es un mineral muy apto
para facilitar la fusión del baño.
Este tipo de revestimiento posee una gran capacidad de
depuración del metal base, con lo que se obtienen soldaduras de calidad y de buenas propiedades mecánicas.
Los electrodos con este tipo de revestimiento soportan
elevadas temperaturas de secado, y por lo tanto el baño
no se contamina con hidrógeno.
Tienen una escoria poco abundante, aunque muy densa y de fácil eliminación. Los electrodos con este tipo
La soldadura por arco eléctrico con electrodo revestido
se puede realizar tanto con corriente alterna (AC) como
corriente continua (DC); dependiendo del tipo de electrodo revestido y el material a soldar, se eligen fuentes
de poder que entreguen uno u otro tipo de corriente.
Los equipos que suministran corriente alterna se llaman
transformadores y los que generan corriente continua,
rectificadores.
No hay que olvidar que el amperaje utilizado para cada
electrodo se elige según el diámetro de su núcleo metálico y es recomendado por el fabricante.
En las fuentes de poder tipo rectificador los bornes están
identificados uno con signo negativo y el otro con signo
positivo, la conexión del electrodo revestido a la fuente
de poder se puede efectuar de dos maneras (esto se conoce como polaridad).
• Conexión del electrodo al negativo: en este caso se habla de un electrodo negativo o polaridad directa (DCEN,
por sus siglas en inglés, Corriente Directa Electrodo al
Negativo). Se consigue una penetración profunda.
• Conexión del electrodo al positivo: se denomina como
un electrodo positivo o polaridad inversa (DCEP, por sus
siglas en inglés; Corriente Directa Electrodo al Positivo).
Se utiliza para lograr altas tasas de deposición y una
baja penetración.
5. Consulte la clasificación del electrodo
Con el fin de identificar mundialmente los electrodos revestidos, la American Welding Society (AWS) ha establecido una clasificación específica para que los fabricantes
los designen, independientemente del nombre comercial
que le quieran dar.
Foto: rhokenltd.com/
En el caso de los electrodos para aceros al carbono, énfasis de este artículo, la clasificación está marcada en el
cuerpo del revestimiento del electrodo, y es una estructura alfanumérica que empieza siempre por la letra “E”,
la cual indica que es un electrodo para soldadura por
arco eléctrico; seguida de dos dígitos que indican, multiplicados por 1000, la mínima resistencia a la tensión del
metal depositado, en libras por pulgada cuadrada (psi).
Los electrodos revestidos se emplean con frecuencia en la
unión de tuberías que trasportan hidrocarburos o gas. Los
soldadores de estos sectores se caracterizan por su gran
habilidad y trabajar en condiciones extremas.
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Después, le sigue un tercer número que describe las
posiciones de soldadura en que se puede trabajar el
electrodo (1 todas las posiciones; 2 plana y horizontal;
4 todas, pero especialmente para vertical en progresión
descendente), y el cuarto dígito informa el tipo de revestimiento, el tipo de corriente y la polaridad adecuadas para el electrodo.
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Una de las consecuencias negativas de esto es el socavado, ya que
al usar demasiado amperaje el soldador, naturalmente debe aumentar la velocidad y con esto puede
“morder” los bordes del metal
base generando entalladuras.
Foto: www.esab.com
c. No retirar la escoria. La escoria no
es mala, sirve para proteger el depósito mientras se solidifica, pero
una vez terminado cada pase hay
que retirarla, pues si queda dentro del depósito puede generar
problemas de concentración de esfuerzos que aumentan el riesgo de
fracturas.
Así, si el cuarto número es cero (0)
o uno (1), quiere decir que se trata
de un electrodo con revestimiento
celulósico; no obstante, el 0 precisa
que este celulósico debe trabajar
con una fuente rectificadora, mientras que el número 1 indica que es
apto para usarse con cualquier equipo, puede ser un transformador y/o
rectificador.
Por su parte, si la clasificación termina con el número dos (2), el tres (3)
o el cuatro (4) quiere decir que es un
electrodo de rutilo (rutílico). Y si el
cuarto digito es cinco (5), seis (6) u
ocho (8) el electrodo tiene revestimiento de bajo hidrogeno, comúnmente llamado electrodo básico.
“No se trata que el soldador memorice todas las reglas, simplemente es
cuestión de consultar las fichas técnicas respectivas, lo cual solo toma
cinco minutos y evita cometer graves errores”. Aseguró el ingeniero
Rengifo. Quien añadió: “bastará con
tener dos o tres tipos de electrodos
fundamentales para trabajar y con
ello el soldador cubrirá el 90% de las
aplicaciones metalmecánicas. Para el
10% restante, no me canso de decirlo: hay que consultar el catálogo”.
Para este experto, en Colombia es
muy común el uso del electrodo de
rutilo E6013 en la industria de la ornamentación y carpintería metálica.
“Yo diría que: de cada diez electrodos revestidos vendidos en el país,
seis son de este tipo, por su fácil manejo y gran versatilidad. Se puede
conectar tanto a fuentes rectificadoras como a transformadores y sirve
para soldar en todas las posiciones”.
6. Evite prácticas inadecuadas
Como bien los explica el experto de
West Arco-ESAB, los soldadores deben ser rigurosos en su labor y evitar
al máximo malas prácticas que puedan afectar el electrodo y la calidad
de la soldadura, algunas de las más
comunes son:
a. Encender el arco por fuera del área
donde quedará el depósito. Dar el
golpe de arco fuera de esta zona
puede dañar el metal base, pues
con el tiempo se corre el riesgo
de causar grietas en el material, lo
que pone en riesgo la estructura.
b. No trabajar en el rango de corriente
recomendada. Si el operario elige
más corriente de la recomendada
el electrodo se consume mucho más
rápido, el revestimiento se quema
y se genera exceso de salpicaduras.
d. No limpiar el área de la soldadura.
Para el ingeniero Andrés Rengifo:
“los soldadores somos como cirujanos del metal y como el cirujano
debemos limpiar muy bien nuestra
área de trabajo para evitar contaminación. Por eso, antes de soldar,
limpie y seque las superficies a unir
de óxido, calamina, grasa, pintura
o cualquier impureza”.
e. Romper el electrodo, doblarlo o
afectar su integridad. Algunos soldadores doblan el electrodo para
alcanzar zonas difíciles o para no
usarlo por completo, esto rompe
el revestimiento, daña por completo el insumo y afecta gravemente el proceso y la calidad de la
soldadura.
7. Cuide el almacenamiento de los
electrodos
Es muy importante sacar de su empaque o del horno de almacenamiento
los electrodos revestidos sólo pocos
minutos antes de la operación, ya
que son insumos muy delicados que
adsorben la humedad del ambiente
y esto puede afectar negativamente
su rendimiento y operatividad. Para
Ejemplo de la clasificación AWS de un electrodo revestido.
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Electrodos revestidos para aceros al carbono, usados con frecuencia en la metalmecánica
Clasificación y
revestimiento
E6010
Celulósico-sódico para
alta penetración y rápida
solidificación
E6011
Celulósico de suave
operación y buena penetración. Bajas pérdidas
por salpicaduras.
E6013
A base de rutilo y potasio
de fácil encendido y
manipulación.
E7014
Revestimiento de rutilo y
polvo de hierro. Penetración media y alta rata de
deposición.
E7018
Revestimiento de tipo
básico, bajo hidrogeno;
depósito de excelente
calidad radiográfica.
Aplicaciones típicas
Para soldar aceros de bajo carbono,
lámina convencional y galvanizada,
calderas, estructuras, tuberías de
presión y acero fundido.
Para aceros de bajo carbono, en tuberías, estructuras, construcciones navales, recipientes a presión. Adecuado
para soldar lámina galvanizada.
Para soldaduras que requieran poca
penetración. El clásico electrodo para
ornamentación, para toda clase de
construcciones de hierro y carpintería
metálica.
Construcción de maquinaria, marcos
de máquinas, implementos agrícolas,
ornamentación, tubería, recipientes
de presión y aceros estructurales.
Para aceros al carbono de hasta
70.000 lb/pulg2 de resistencia a la
tensión, en estructuras y tanques a
presión, calderas, vagones de ferrocarril, etc.
Diámetro y Longitud/
mm
Amperajes
recomendados
2.4 X 350 (3/32”)
50 – 80 A
3.2 X 350 (1/8”)
70 – 115 A
4.0 X 350 (5/32”)
90 – 160 A
4.8 X 450 (3/16”)
120 – 210 A
2.4 X 350 (3/32”)
50 – 80 A
3.2 X 350 (1/8”)
70 – 115 A
4.0 X 350 (5/32”)
90 – 160 A
4.8 X 450 (3/16”)
120 – 210 A
2.4 X 350 (3/32”)
60 -100 A
3.2 X 350 (1/8”)
90 – 130 A
4.0 X 350 (5/32”)
120 – 160 A
2.4 X 350 (3/32”)
70 – 110 A
3.2 X 350 (1/8”)
110 – 150 A
4.0 X 350 (5/32”)
120 - 200 A
4.8 X 450 (3/16”)
175 – 275 A
2.4 X 350 (3/32”)
70 – 100 A
3.2 X 350 (1/8”)
100 – 145 A
4.0 X 350 (5/32”)
135 – 200 A
4.8 X 450 (3/16”)
170 – 270 A
Recomendaciones
Utilice corriente continua con polaridad positiva. Trabaja en todas las posiciones. Para soldadura en posición vertical y sobrecabeza, se
recomienda usar electrodos hasta de 4.8 mm
de diámetro. Su escoria es de fácil remoción.
Trabaja con tanto con corriente alterna como
continua, para DC electrodo al positivo (+).
Electrodos con diámetro hasta 4.8 mm operan en todas las posiciones. Lleve un arco de
mediana longitud.
Trabaja con corriente alterna o continua, con
polaridad negativa (-) o positiva (+). En todas
las posiciones. Puede emplearse la técnica de
arrastre para juntas planas y horizontales.
Trabaja con corriente alterna y continua, polaridad directa (-) o invertida (+). Regule el amperaje para evitar recalentamiento de la pieza,
mantenga corto el arco. Fluye más rápido que
el E6013 y permite el uso de amperajes altos
para soldaduras más rápidas.
Para ser usado con corriente directa y polaridad positiva o corriente alterna (75 OCV-Voltaje
de Circuito Abierto- mínimo). Al soldar se debe
mantener un arco corto, evitando movimientos
bruscos del electrodo. En posiciones diferentes
a las planas deben usarse electrodos de 5/32”
(4 mm) o de menor diámetro.
Fuente: Catálogo general de producto de West Arco-ESAB.
evitar esto, se recomienda almacenar los electrodos en su empaque
original (cajas de 20 kg), en columnas no mayores a ocho cajas, sobre
estibas de madera, en un recinto
con una temperatura controlada de
15 ºC, por encima de la temperatura
ambiente.
de soldadura y ocasiona la aparición
de agujeros y discontinuidades en
este. La humedad también ocasiona
exceso de salpicaduras y defectos de
calidad en la unión. Por esto, se recomienda almacenarlos en un horno
a una temperatura que esté entre
120 °C y 200 °C.
Los electrodos celulósicos desempacados se pueden almacenar en cuarto seco a una temperatura no mayor
de 40 °C; los rutílicos a una temperatura entre 40 °C y 60 °C.
Si, por accidente, los electrodos revestidos rutílicos o los básicos llegasen a mojarse es posible reacondicionarlos, por una sola vez, llevándolos
a un proceso de secamiento controlado en un horno. Los electrodos
revestidos celulósicos que se hayan
mojado NO se deben reacondicionar.
Para el caso de los electrodos básicos, de bajo hidrogeno, este tema es
crítico, pues por la naturaleza de su
revestimiento inmediatamente son
extraídos del empaque comienzan
a absorben humedad y si se dejan a
la intemperie, por más de una hora,
la humedad crea un exceso de gas
que queda atrapado en el depósito
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Los electrodos rutílicos deben reacondicionarse durante una hora
a una temperatura entre 120 °C y
140 °C. Mientras que los electrodos
básicos, como mínimo habrá que
secarlos por dos horas a 340 ºC o por
tres horas a 270 ºC.
Algunos soldadores inexpertos tratan de recuperar los electrodos mojados colocándolos en corto circuito,
lo cual es completamente perjudicial
pues además de que queman el revestimiento del electrodo, dañan los
circuitos o las tarjetas electrónicas
de las fuentes de energía.
Otros colocan el electrodo por algunos minutos sobre la pieza caliente, mientras están soldado, ya que,
ingenuamente, consideran que la
temperatura logrará secarlos, lo
que es completamente falso.
Fuentes
• Andrés Hernando Rengifo Fernández. Jefe
Entrenamiento y Soporte en Línea. CWI. West
Arco-Esab – Colombia. www.westarco.com.
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