ELECTRODOS Y CLASIFICACION

ELECTRODOS
La soldadura por arco con núcleo de fundente debe buena parte de su flexibilidad a la amplia variedad de ingredientes que se puede incluir en el núcleo de un electrodo tubular. El electrodo por lo regular consiste en una funda de acero de bajo carbono o de aleación que rodea un núcleo de materiales fundentes y de aleación. La composición del núcleo de fundente varía de acuerdo con la clasificación del electrodo y con el fabricante.
La mayor parte de los electrodos con núcleo de fundente se fabrica haciendo pasar una tira de acero por una serie de rodillos que la moldean hasta que adquiere una sección transversal en forma de "U". La tira moldeada se rellena con una cantidad medida de material de núcleo ( aleaciones y fundente) en forma granular y posteriormente se cierra mediante rodillos que la redondean y que comprimen con fuerza el material del núcleo. A continuación, el tubo redondo se hace pasar por troqueles o rodillos de estiramiento que reducen su diámetro y comprimen todavía más el núcleo. El proceso de estiramiento continúa hasta que el electrodo alcanza su tamaño final y luego se enrolla en carretes o en bobinas. También se usan otros métodos de fabricación.
En general, los fabricantes consideran la composición precisa de sus electrodos con núcleo como un secreto industrial. Si se seleccionan los ingredientes de núcleo correctos (en combinación con la composición de la funda), es posible lograr lo siguiente:
(1) Producir características de soldadura que van desde altas tasas de deposición en la posición plana hasta fusión y forma de franja de soldadura apropiadas en la posición cenital.
(2) Producir electrodos para diversas mezclas de gases protectores y para autoprotección.
(3) Variar el contenido de elementos de aleación del metal de soldadura, desde acero dulce con ciertos electrodos hasta acero inoxidable de alta aleación con otros.
Las funciones primarias de los ingredientes del núcleo de fundente son las siguientes:
(1) Conferir al metal de soldadura ciertas propiedades mecánicas, metalúrgicas y de resistencia a la corrosión mediante un ajuste de la composición química.
(2) Promover la integridad del metal de soldadura protegiendo el metal fundido del oxigeno y el nitrógeno del aire.
(3) Extraer impurezas del metal fundido mediante reacciones con el fundente
(4) Producir una cubierta de escoria que proteja el metal del aire durante la solidificación y que controle la forma y el aspecto de la franja de soldadura en las diferentes posiciones para las que es apropiado el electrodo.
(5) Estabilizar el arco proporcionándole un camino eléctrico uniforme, para así reducir las salpicaduras y facilitar la deposición de franjas lisas, uniformes y del tamaño correcto.
En la siguiente tabla se da una lista con la mayor parte de los elementos que suelen incluirse en el núcleo de fundente, sus fuentes y los fines para los que se usan.
En los aceros dulces y de baja aleación es preciso mantener una proporción correcta de desoxidantes y desnitrificantes (en el caso de los electrodos con autoprotección) a fin de obtener un deposito de soldadura íntegro con ductilidad y tenacidad suficientes. Los desoxidantes, como el silicio y el manganeso, se combinan con oxigeno para formar óxidos estables.
Esto ayuda a controlar la pérdida de elementos de aleación por oxidación, y la formación de monóxido de carbono que de permanecer causaría porosidad. Los desnitrificantes, como el aluminio, se combinan con el nitrógeno y lo fijan en forma de nitruros estables. Esto evita la porosidad por nitrógeno y la formación de otros nitruros que podrían ser perjudiciales.
ELEMENTO
HABITUALMENTE PRESENTE COMO
PROPÓSITO AL SOLDAR
Aluminio
Polvo metálico
Desoxidar y desnitrificar
Calcio
Minerales como flurospato (CaF2)
Proveer protección y formar escoria
Carbono
Elemento de ferro aleaciones
Aumentar la dureza y resistencia mecánica
Cromo
Ferro aleación o polvo metálico
Alearse a fin de mejorar la resistencia a la plastodeformación, la dureza, la resistencia mecánica y la resistencia a la corrosión
Hierro
ferro aleaciones y polvo de hierro
Matriz de aleación en depósitos con base de hierro, aleación en depósitos con base de níquel o de otro material no ferroso
Manganeso
Ferro aleación como el ferromanganeso o como polvo metálico
Desoxidar; evitar la friabilidad en caliente al combinarse con azufre para formar MnS; aumentar la dureza y resistencia mecánica; formar escoria
Molibdeno
Ferro aleación
Alearse para aumentar la dureza y resistencia mecánica, y en aceros inoxidables austeniticos para incrementar la resistencia a la corrosión del tipo de picaduras
Níquel
Polvo metálico
Alearse para mejorar la dureza, la resistencia mecánica, la tenacidad y la resistencia a la corrosión
Potasio
Minerales como feldespatos con contenido de potasio y silicatos de fritas
Estabilizar el arco y formar escoria
Silicio
Ferro aleación como ferrosilicio o silicomanganeso; silicatos y feldespato
Desoxidar y formar escoria
Sodio
Minerales como feldespato con contenido de sodio y silicatos de fritas
Estabilizar el arco y formar escoria
Titanio
Ferro aleación como ferro titanio; en mineral, rutilo
Desoxidar y desnitrificar; formar escoria; estabilizar el carbono en algunos aceros inoxidables
Zirconio
Oxido o polvo metálico
Desoxidar y desnitrificar; formar escoria
Vanadio
Oxido o polvo metálico
Aumentar la resistencia mecánica
CLASIFICACIONES DE LOS ELECTRODOS
Electrodos de acero dulce
La mayor parte de los electrodos de acero dulce para FCAW se clasifica de acuerdo con los requisitos de la última edición de ANSI/AWS A5.20, Especificación para electrodos de acero al carbono destinados a soldadura por arco con núcleo de fundente. El sistema de identificación sigue el patrón general de clasificación de electrodos y se ilustra en seguida.
Puede explicarse considerando una designación típica, E7OT- 1.
El prefijo "E" indica un electrodo, al igual que en otros sistemas de clasificación de electrodos. El primer número se refiere a la resistencia mínima a la tensión antes de cualquier tratamiento postsoldadura, en unidades de 10 000 psi. En el presente ejemplo, el número "7" indica que el electrodo tiene una resistencia a la tensión mínima de 72 000 psi. El segundo número indica las posiciones de soldadura para las que esta diseñado el electrodo. En este caso el cero significa que el electrodo está diseñado para soldaduras de surco y de filete planas y en la posición horizontal.
Algunas clasificaciones pueden ser apropiadas para soldar en la posición vertical o en la cenital, o en ambas. En tales casos, se usaría "1" en vez de "0" para indicar el uso en todas las posiciones. La letra "T" indica que el electrodo tiene construcción tubular (electrodo con núcleo de fundente). El número sufijo ("1" en este ejemplo) coloca al electrodo en un grupo especifico de acuerdo con la composición química del metal de soldadura depositado, el método de protección y la idoneidad del electrodo para soldaduras de una o vanas pasadas. La tabla que se muestra a continuación explica el significado del último digito de las designaciones para FCAW.
Requerimientos de protección y polaridad para electrodos de FCAW de acero dulce
Clasificación de la AWS
Medio protector externo
Corriente y polaridad
EXXT-1 (múltiples pasadas)EXXT-2 (pasada mica)EXXT-3 {pasada única)EXTT-4 (múltiples pasadas)EXTT-5 (múltiples pasadas)EXTT-6 (múltiples pasadas)EXTT-7 (múltiples pasadas)EXTT-6 (múltiples pasadas)EXXT-10 (pasada Única)EXTT-1 1 (múltiples pasadas)
CO2CO2NingunoNingunoCO2NingunoNingunoNingunoNingunoNinguno
cc, electrodo positivocc, electrodo positivocc, electrodo positivocc, electrodo positivocc, electrodo positivocc, electrodo positivocc, electrodo positivocc, electrodo positivocc, electrodo positivocc, electrodo positivo
EXTT-G (múltiples pasadas) EXXT-GS (pasada (mica)
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Los electrodos de acero dulce para FCAW se clasifican teniendo en cuenta si proveen autoprotección o requieren dióxido de carbono como gas protector aparte, el tipo de corriente y si sirven o no para soldar fuera de posición. La clasificación también especifica si el electrodo se usa para aplicar una sola pasada o varias, y la composición química y las propiedades del metal de soldadura depositado antes de cualquier tratamiento. Los electrodos se diseñan de modo que produzcan metales de soldadura con ciertas composiciones químicas y propiedades mecánicas cuando la soldadura y las pruebas se realizan de acuerdo con los requisitos de la especificación.
Los electrodos se producen en tamaños estándar con diámetros desde 1.2 hasta 4.0 mm (0.045 a 5/32 pulg), aunque puede haber tamaños especiales. Las propiedades de soldadura pueden variar apreciablemente dependiendo del tamaño del electrodo, el amperaje de soldadura, el espesor de las placas, la geometría de la unión, las temperaturas de precalentamiento y entre pasadas, las condiciones de las superficies, la composición del metal base y la forma de combinarse con el metal depositado, y el gas protector (si se requiere). Muchos electrodos se diseñan primordialmente para soldar en las posiciones plana y horizontal, pero pueden ser apropiados para otras posiciones si Se escoge la corriente de soldadura y el tamaño de electrodo correctos. Algunos electrodos con diámetros menores que 2.4 mm (3/32 pulg) pueden servir para soldar fuera de posición si se usa una corriente de soldadura baja dentro del intervalo recomendado por el fabricante.
En ANSI/AWS A5.20 se designan 12 diferentes clasificaciones de electrodos de acero dulce para FCAW.
EXXT-1. Los electrodos del grupo T- 1 están diseñados para usarse con CO2 como gas protector y con corriente CCEP, pero también se emplean mezclas de argón y CO2 a fin de ampliar su intervalo de aplicación, sobre todo al soldar fuera de posición. Si se reduce la proporción de CO2 en la mezcla de argón-CO2, aumentará el contenido de manganeso y silicio en el deposito y posiblemente mejorarán las propiedades de impacto. Estos electrodos se diseñan para soldadura de una o varias pasadas. Los electrodos T- 1 se caracterizan por tener transferencia por aspersión, bajas pérdidas por salpicaduras, configuración de franja plana o ligeramente convexa y volumen de escoria moderado que cubre por completo la franja de soldadura.
EXXT-2. Los electrodos de esta clasificación se usan con CCEP. Son en esencia electrodos T-1 con mayor contenido de manganeso o de silicio, o de ambos, y se diseñan primordialmente para soldaduras de una pasada en la posición plana y para filetes horizontales. El mayor contenido de desoxidantes de estos electrodos permiten soldar con una sola pasada sobre acero con incrustaciones o bordes. Los electrodos T-2 que usan manganeso como principal agente desoxidante confieren buenas propiedades mecánicas en aplicaciones tanto de una como de varias pasadas; Sin embargo, el contenido de manganeso y la resistencia a la tensión serán más elevados en las aplicaciones de múltiples pasadas. Estos electrodos pueden servir para soldar materiales cuyas superficies tienen mayor cantidad de incrustaciones, orín u otros materiales extraños que lo que normalmente toleran algunos electrodos de la clasificación T-l, y aun así producir soldaduras con calidad radiográfica. Las características del arco y las tasas de deposición son similares a las de los electrodos T-l.
EXXT-3. Los electrodos de esta clasificación proveen autoprotección, se usan con CCEP y tienen transferencia por aspersión. El sistema de escoria está diseñado para producir condiciones en las que es posible soldar a muy alta velocidad. Los electrodos se usan para soldar con una sola pasada en las posiciones plana, horizontal y cuesta abajo (con pendiente de hasta 20°) en piezas laminares de hasta 4.8 mm (3/16 pulg) de espesor. No se recomiendan para soldar materiales más gruesos, ni para soldaduras de múltiples pasadas.
EXXT-4. Los electrodos de la clasificación T-4 proveen autoprotección, trabajan con CCEP y tienen transferencia globular. El sistema de escoria está diseñado para establecer condiciones en las que la tasa de deposición sea alta y el metal de soldadura se desulfurice hasta un nivel bajo, lo que hace al deposito resistente al agrietamiento. Estos electrodos están diseñados para penetración somera, adaptables a uniones con embotamiento deficiente y soldadura de una o varias pasadas en las posiciones plana y horizontal.
EXXT-5. Los electrodos del grupo T-S están diseñados para usarse con escudo de CO2 (pueden usarse con mezclas de argón CO2, al igual que los del grupo T- 1) para soldar con una o varias pasadas en la posición plana o en filetes horizontales. Estos electrodos se caracterizan por una transferencia globular, configuraciones de franja ligeramente convexas y una escoria delgada que tal vez no cubra por completo la franja de soldadura. Los depósitos producidos por electrodos de este grupo mejoran en cuanto a su resistencia al impacto y al agrietamiento, en comparación con los tipos de rutilo (EXXT-l y EXXT-2).
EXXT-6. Los electrodos de la clasificación T-6 proveen autoprotección, trabajan con CCEP y tienen transferencia por aspersión. El sistema de escoria está diseñado para conferir excelentes propiedades de resistencia al impacto a bajas temperaturas, lograr penetración profunda y facilitar sobremanera la eliminación de escoria al soldar en surcos profundos. Estos electrodos sirven para soldar con una o varias pasadas en las posiciones plana y horizontal.
EXXT-7. Los electrodos de la clasificación T-7 proveen autoprotección y trabajan con CCEN. El sistema de escoria está diseñado para crear condiciones en las que pueden usarse electrodos grandes para obtener altas tasas de deposición y electrodos pequeños para soldar en todas las posiciones. El sistema de escoria también esta diseñado para desulfurizar casi por completo el metal de soldadura, lo que aumenta su resistencia al agrietamiento. Los electrodos sirven para soldar con una o varias pasadas.
EXXT-8. Los electrodos de la clasificación T-8 proveen autoprotección y trabajan con CCEN. El sistema de escoria tiene características que permiten soldar en todas las posiciones con estos electrodos; además, confiere al metal de soldadura buenas propiedades de impacto a bajas temperaturas y lo desulfuriza hasta un nivel bajo, lo que ayuda a hacerlo resistente al agrietamiento. Estos electrodos se usan en aplicaciones tanto de una como de vanas pasadas.
EXXT- 10. Los electrodos de la clasificación T-10 proveen autoprotección y trabajan con CCEN. El sistema de escoria tiene características que permiten soldar a alta velocidad. Los electrodos sirven para hacer soldaduras de una sola pasada en materiales de cualquier espesor en las posiciones plana, horizontal y cuesta abajo (hasta 200).
EXXT-11. Los electrodos de la clasificación T-l I proveen autoprotección y trabajan con CCEN, y producen un arco uniforme tipo rocío. El sistema de escoria permite soldar en todas las posiciones y con velocidades de recorrido altas. Se trata de electrodos de propósito general para soldar con tuna o varias pasadas en todas las posiciones.
EXXT-G. La clasificación EXXT-G se usa para electrodos de múltiples pasadas nuevos que no están cubiertos por ninguna de las clasificaciones ya definidas. El sistema de escoria, las características del arco, el aspecto de la soldadura y la polaridad no están definidas.
EXXT-GS. La clasificación EXXT-GS se usa para electrodos nuevos de una sola pasada que no están cubiertos por ninguna de las clasificaciones ya definidas. El sistema de escoria, las características del arco, el aspecto de la soldadura y la polaridad no están definidas.
Electrodos de acero de baja aleación
En el mercado están disponibles electrodos con núcleo de fundente para soldar aceros de baja aleación. Se describen y clasifican en la edición más reciente de ANSI/AWS A5.29, Especificación para electrodos de acero de baja aleación destinados a soldadura por arco con núcleo de fúndenle. Los electrodos están diseñados para producir metales de soldadura depositados con composición química y propiedades mecánicas similares a las que se obtienen con electrodos de SMAW de acero de baja aleación. Generalmente se usan para soldar aceros de baja aleación con composición química similar. Algunas clasificaciones de electrodos están diseñadas para soldar en todas las posiciones, pero otras están limitadas a las posiciones plana y de filete horizontal. Como en el caso de los electrodos de acero dulce, hay un sistema de identificación que la AWS usa para describir Las distintas clasificaciones.
ANSI/AWS A5.29 da cinco clasificaciones diferentes de electrodos de acero de baja aleación para FCAW.