Tipos de Electrodos
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Material de lectura de la Unidad “Consumibles de Soldadura” 1 CONSUMIBLES PARA SOLDADURA TIPOS DE ELECTRODOS En función de la composición del revestimiento se pueden clasificar los electrodos en tres grupos: 1. Celulósicos. 2. Rutílicos 3. Básicos 1. Electrodos celulósicos El revestimiento de este tipo de electrodos, tiene entre 35 y 45% de celulosa, la que se descompone en el arco produciendo un gran volumen de gases protectores, lo que hace que el nivel de nitrógeno en el metal depositado sea muy bajo, dando así muy buena tenacidad. El resto de los componentes está formado por óxido de titanio (en sus diversas forma naturales o sintéticas), silicoaluminatos (mica, feldespato, caolín, etc.), cuarzo, ferroaleaciones y polvo de hierro, óxido de hierro y ayudantes de fabricación, colorantes, etc. Ese porcentaje de celulosa le da a estos electrodos una característica específica y única: un poderoso arco eléctrico que genera una alta penetración sobre el material base. Así son adecuados para la soldadura en toda posición, en especial vertical descendente, porque ese arco poderoso, penetra, funde el material base y mantiene la escoria (que es escasa) y el material depositado en su lugar, impidiendo que chorree. Por consiguiente, disminuir la celulosa del revestimiento, tendrá como resultado una pérdida de la operatividad. En el arco de estos electrodos se generan CO (40%), CO 2 (3%), H 2 O (16%) y H 2 (41%) gaseosos y este conjunto de gases constituye el cono de protección del arco respecto de la atmósfera (el agua y el hidrógeno conforman el 57%). El H 2 , que representa un alto porcentaje de la protección gaseosa, deriva no sólo de la descomposición de la celulosa sino también del agua retenida por ella y por los silicatos líquidos usados para forma la pasta. La protección generada por los gases mencionados no es sólo un efecto mecánico de desplazamiento de la atmósfera, como en el caso de la soldadura semiautomática bajo protección de Ar, por ejemplo, sino que demás el metal fundido se rodea de una atmósfera reductora, creada por el alto contenido de hidrógeno de la misma. Esto hace que el metal de soldadura de los electrodos celulósicos presente un contenido de hidrógeno alto, mayor de 40 ml/100 gr de metal depositado. El metal depositado por los electrodos celulósicos del tipo ANSI/AWS A5.1-91 E6010 contiene alrededor de 0,5% Mn y 0,20 % Si a fin de satisfacer los requerimientos de tracción. Para esto se agrega ferromanganeso al revestimiento pero no ferrosilicio por lo que el porcentaje de Si mencionado proviene de los silicoaluminatos, cuarzo, silicatos, etc. por reducción: este hecho confirma el medio reductor que rodea la pileta líquida. En conclusión a fin de garantizar el funcionamiento correcto de los electrodos celulósicos, es necesario mantener en buen estado la celulosa y retener un adecuado nivel de humedad. Si estos requerimientos no se cumplen, el electrodo perderá fuerza de arco (si la celulosa es “quemada” en el horno) y se generarán poros por falta de protección.
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Material de lectura de la Unidad Consumibles de Soldadura 1
CONSUMIBLES PARA SOLDADURA
TIPOS DE ELECTRODOS
En funcin de la composicin del revestimiento se pueden clasificar los electrodos entres grupos:
1. Celulsicos.2. Rutlicos3. Bsicos
1. Electrodos celulsicos
El revestimiento de este tipo de electrodos, tiene entre 35 y 45% de celulosa, la que sedescompone en el arco produciendo un gran volumen de gases protectores, lo quehace que el nivel de nitrgeno en el metal depositado sea muy bajo, dando as muybuena tenacidad. El resto de los componentes est formado por xido de titanio (ensus diversas forma naturales o sintticas), silicoaluminatos (mica, feldespato, caoln,etc.), cuarzo, ferroaleaciones y polvo de hierro, xido de hierro y ayudantes defabricacin, colorantes, etc. Ese porcentaje de celulosa le da a estos electrodos unacaracterstica especfica y nica: un poderoso arco elctrico que genera una altapenetracin sobre el material base. As son adecuados para la soldadura en todaposicin, en especial vertical descendente, porque ese arco poderoso, penetra, fundeel material base y mantiene la escoria (que es escasa) y el material depositado en sulugar, impidiendo que chorree. Por consiguiente, disminuir la celulosa delrevestimiento, tendr como resultado una prdida de la operatividad.
En el arco de estos electrodos se generan CO (40%), CO2 (3%), H2O (16%) y H2(41%) gaseosos y este conjunto de gases constituye el cono de proteccin del arcorespecto de la atmsfera (el agua y el hidrgeno conforman el 57%). El H2, querepresenta un alto porcentaje de la proteccin gaseosa, deriva no slo de ladescomposicin de la celulosa sino tambin del agua retenida por ella y por los silicatoslquidos usados para forma la pasta. La proteccin generada por los gasesmencionados no es slo un efecto mecnico de desplazamiento de la atmsfera, comoen el caso de la soldadura semiautomtica bajo proteccin de Ar, por ejemplo, sinoque dems el metal fundido se rodea de una atmsfera reductora, creada por el altocontenido de hidrgeno de la misma. Esto hace que el metal de soldadura de loselectrodos celulsicos presente un contenido de hidrgeno alto, mayor de 40 ml/100 grde metal depositado.El metal depositado por los electrodos celulsicos del tipo ANSI/AWS A5.1-91 E6010contiene alrededor de 0,5% Mn y 0,20 % Si a fin de satisfacer los requerimientos detraccin.Para esto se agrega ferromanganeso al revestimiento pero no ferrosilicio por lo que elporcentaje de Si mencionado proviene de los silicoaluminatos, cuarzo, silicatos, etc.por reduccin: este hecho confirma el medio reductor que rodea la pileta lquida.
En conclusin a fin de garantizar el funcionamiento correcto de los electrodoscelulsicos, es necesario mantener en buen estado la celulosa y retener un adecuadonivel de humedad. Si estos requerimientos no se cumplen, el electrodo perder fuerzade arco (si la celulosa es quemada en el horno) y se generarn poros por falta deproteccin.
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Por estos motivos, es completamente no recomendable el mantenimiento de loselectrodos celulsicos en termos de baja temperatura, una vez abierto elembalaje y durante la soldadura. Si los electrodos fueron correctamentefabricados y embalados y adecuadamente mantenidos no deben serresecados.
2. Electrodos rutlicos
Base del revestimiento: Rutilo (TiO2): hasta 50%. Puede contener hasta 10% deamianto, 30% de silicato de Na, 10% de silicato de Al.De escoria densa y viscosa, su funcionamiento es suave y parejo y la penetracinmedia. El rutilo le da buena estabilidad al arco y bajo voltaje de operacin, pudiendoser utilizado ya sea con corriente continua o con alterna. Dan excelente aparienciasuperficial del cordn.Las propiedades mecnicas del material depositado no son tan buenas como en loscelulsicos.
Si los electrodos rutlicos han sido correctamente procesados no es necesarioresecarlos. Si se han mojado, pueden ser tratados a 80-110 C durante una hora. Detodos modos, es conveniente consultar al fabricante, antes de resecarlos, porquepuede destruirse la celulosa que se incorpora a fin de mejorar su desempeo enposicin vertical.
3. Electrodos bsicos
Su revestimiento es complejo, pudiendo contener 20-30% de CO3Ca, 15-30% F2Ca,30% silicatos/silicio-aluminatos.Conocidos como electrodos de bajo hidrgeno, ya que la ausencia de ste en laproteccin gaseosa asegura su escasa incorporacin en la pileta lquida, que es causade importantes inconvenientes.
Las propiedades mecnicas del metal depositado son superiores a los dos anterioresutilizndose ste electrodo para aceros de mediana resistencia. La presencia de salesde potasio en algunos de estos electrodos, por su fcil ionizacin en la atmsfera delarco, permite su utilizacin con corriente alterna.Estos electrodos presentan una velocidad media de deposicin, penetracin moderaday buena apariencia del cordn.
Se utilizan para aplicaciones de alta tecnologa, chapas de grandes espesores, conaltos requerimientos de ductilidad y tenacidad, a bajas y altas temperaturas deservicio. Su caracterstica de muy bajo hidrgeno los hace especialmente aptos paraeste tipo de aplicaciones, adems del hecho de que tienen bajos contenidos deazufre, fsforo, oxgeno y nitrgeno en el metal depositado, lo que les confiere muybuena tenacidad a baja temperatura.Los revestimientos de los electrodos manuales son higroscpicos, es decir, colocadosen una atmsfera hmeda, absorben humedad, hasta alcanzar el equilibrio entre elrevestimiento y la atmsfera, con lo que el hidrgeno difusible del metal depositadoaumenta, adems de producirse otros deterioros del electrodo como ser:
! Aparicin de poros en el depsito! Exceso de salpicaduras
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! Arco ms inestable! Deformacin del cordn! Socavacin! Empeoramiento del desprendimiento de la escoria! Entubamiento del alambre! Expansin del revestimiento
Todos estos defectos pueden ser detectados por el soldador. En cambio, la fisuracinpor hidrgeno puede producirse incluso mucho tiempo despus de realizada lasoldadura.Sobre el fenmeno de higroscopicidad, sus caractersticas y sus consecuencias, se havenido desarrollando una gran cantidad de trabajos de investigacin, debidojustamente a la importancia tecnolgica de este tipo de consumibles y los altos costosinvolucrados en la reparacin de fisuras por hidrgeno, que a veces hasta generancatstrofes.
El agua contenida en los revestimientos bsicos puede estar en forma de aguaabsorbida, eliminable a 110-120 C y agua combinada qumicamente, extrable slo atemperaturas mayores de 400 C y en otros casos de 100 C (por calcinacin)
En el cuadro siguiente se comparan las propiedades y caractersticas de los tres tiposde electrodos. El nmero 1 indica el mejor resultados y el 3 el peor.
CELULOSICO RUTILICO BASICODuctilidad 2 3 1Penetracin 1 3 2Ausencia de socavado 3 1 2Ausencia de salpicaduras 3 1 2Eficiencia de deposicin 3 1-2 1-2Facilidad de manipuleo 2 1 3Facilidad de re-encendido 2 1 3Resistencia a la fisuracin 3 2 1
Dos variables deben ser consideradas para seleccionar el electrodo correcto pararealizar una buena soldadura bajo determinadas condiciones: tipo de electrodos(revestimiento y metal depositado) y dimetro del electrodo. Los electrodos seidentifican por el dimetro del alambre con que estn fabricados.
La seleccin del tipo y dimetro se basa en el conocimiento de:
1. Posicin de soldadura2. Tipo y espesor del material a utilizar (metal base)3. Preparacin y presentacin de la junta.4. Tipo de corriente disponible.5. Exigencias de la junta (penetracin, resistencia, radiografa, etc.)
