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.
1.
ELIJA EL ELECTRODO REVESTIDO EN
FUNCIÓN DEL MATERIAL A SOLDAR.
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.
“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 sobre cabeza, 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 sobre
cabeza; 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.
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 depósito 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 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 enuna 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 revéstimiento 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 enlas 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 gran profundidad de penetración.
Ello se debe al eleva do desarrollo de hidrógeno de la celulosa, presente en la
composición química de este tipo de revestimientos.
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”.
• 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 de revestimientos son aptos para ejecutar soldaduras
en
múltiples posiciones (plana), horizontal, vertical, y sobrecabeza.
4.VERIFIQUE EL TIPO DE CORRIENTE
Y LA POLARIDAD DE LA FUENTE DE ENERGÍA
La soldadura por arco eléctrico con electrodo
revestido se puede realizar tanto con corriente alterna (AC) como corriente
continua (DC); dependiendo del tipo de elec
trodo
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.
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).
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.
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.
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.
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
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.
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. 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 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.
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.
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.
TOMADO DE : http://www.metalactual.com/revista/39_24_soldadura_electrodos.pdf
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