Guía de selección de varillas de soldadura revestida
La elección de un electrodo de soldadura revestido a menudo se especifica en la Especificación del procedimiento de soldadura (WPS), pero si es nuevo en la soldadura por arco revestido o el trabajo no define el electrodo, esta guía lo ayudará a tomar la decisión correcta.
Las dos diferencias principales entre los electrodos de soldadura por arco son la cubierta de fundente y el metal de aporte del núcleo. Hay muchos recubrimientos diferentes, y la varilla de aporte dentro del fundente se puede alear con una mezcla específica de aditivos.
Cada varilla de soldadura está diseñada para funcionar mejor en escenarios específicos. Algunas varillas pueden manejar otros trabajos de soldadura para los que están diseñadas, pero con limitaciones, mientras que otras no pueden manejar nada más que para el propósito previsto. Es por eso que debe asegurarse de elegir el electrodo adecuado tanto para su trabajo como para su soldadora de varilla/arco.
Un recubrimiento de fundente determinará las características de la escoria y el arco, la polaridad requerida y las posibles posiciones de soldadura. El metal de aporte también influirá en el arco, pero determinará la resistencia a la tracción y la unión entre las piezas soldadas. Algunos metales exóticos como el níquel requieren varillas específicas para tareas muy específicas, mientras que los electrodos para soldar acero dulce tienen una aplicación más laxa.
Entonces, comencemos con la clasificación primaria de las varillas de soldadura.
Clasificación de varillas de soldadura por arco de metal blindado
La industria de la soldadura ha adoptado los códigos y estándares de la American Welding Society (AWS) para clasificar los electrodos de soldadura revestidos.
Los códigos AWS son:
- A5.1 – acero al carbono
- A5.5 – aceros de baja aleación
- A5.4 – acero inoxidable
- A5.15 – soldadura de hierro fundido
- A5.11 – electrodos de aleaciones de níquel
- A5.3 – aleaciones de aluminio
- A5.6 – aleaciones de cobre
- A5.13 – electrodos para aleaciones de superficie
El metal soldado con mayor frecuencia es acero con bajo contenido de carbono o, de otro modo, acero dulce. Por lo tanto, analizaremos la especificación A5.1 AWS para electrodos de acero al carbono.
Analicemos el electrodo de soldadura por arco revestido E7018 como un ejemplo de cómo AWS especifica los designadores de clasificación obligatorios.
Entonces, veamos otro ejemplo de E6010. Podemos concluir lo siguiente: Es un electrodo (E), la resistencia a la tracción de la soldadura producida es de 60 ksi o 60 000 psi (60), podemos soldar con él en todas las posiciones (1), el tipo de recubrimiento es alto en celulosa de sodio y la corriente requerida es DCEP (0 – consulte la tabla a continuación).
Tipos de recubrimiento de electrodos de soldadura revestida y tipo de corriente para electrodos de acero dulce
La mayoría de los electrodos de soldadura revestidos se pueden dividir en tres grupos según los tipos de revestimiento. Estos son recubrimientos celulósicos, rutílicos y básicos.
No se confunda cuando vea el 6010 y el 6011 como «altos en celulosa» y con diferentes segundos parámetros como sodio o potasio. Ambos son celulósicos, pero las otras adiciones al recubrimiento dan resultados diferentes. Lo mismo ocurre con los revestimientos rutílicos y básicos.
Fundente a base de celulosa
Los electrodos celulósicos producen soldaduras con una escoria delgada que le brinda una visión más clara del charco de soldadura. Estos electrodos hacen que lograr una fusión radicular completa sea mucho más fácil, especialmente en posiciones verticales, horizontales y por encima de la cabeza.
Sin embargo, se crean más humos de soldadura y chispas en comparación con las varillas de soldadura de rutilo y básicas.
Los electrodos revestidos a base de celulosa como el E6010 son un desafío para los soldadores sin experiencia. Están destinados a aplicaciones de servicio pesado como la soldadura de tuberías.
Imagen de polvo de celulosa utilizado para fundente a base de celulosa en varillas de soldadura. Imagen por: IndiaMart
Los E6010 también se conocen como «electrodos de tubería de estufa» debido a su capacidad para soldar en la posición de la tubería de la estufa (vertical hacia abajo). La soldadura en esta posición mejora la soldadura y mejora la productividad porque la escoria se enfría más rápido.
La penetración profunda, la alta tasa de deposición y la capacidad de soldar verticalmente hacia abajo hacen que los electrodos celulósicos sean perfectos para soldar tuberías y trabajar en tanques de almacenamiento. Pero también tienen su uso en entornos industriales con ciertas limitaciones típicamente especificadas en el WPS.
Estos electrodos contienen más del 30 % de celulosa en su revestimiento, normalmente en forma de harina de madera. Tienen un contenido de humedad de alrededor del 4-5%, lo que produce una gran cantidad de hidrógeno al quemarse. Este hidrógeno eleva el voltaje del arco y es responsable de su penetración profunda y alta tasa de deposición. Sin embargo, esto requiere un alto voltaje de circuito abierto (OCV), lo que hace que estos electrodos sean difíciles de ejecutar en una soldadora de varilla inversora barata.
Fundente a base de rutilo
Los electrodos de barra de rutilo tienen un arco más suave y producen menos chispas y humos de soldadura que los electrodos de celulosa. Los a base de rutilo son los mejores electrodos para principiantes, gracias a sus favorables características de soldadura.
El dióxido de titanio presente en los electrodos de rutilo proporciona una superficie de cordón suave, fácil eliminación de escoria y estabiliza el arco.
Sin embargo, tienen una escoria más pesada que los electrodos celulósicos, lo que puede obstruir la vista y acumular en la unión.
Aquí hay un buen video que explica E6013, uno de los electrodos de rutilo más populares.
Esto puede evitar una fusión completa de la raíz. Además, contienen altas cantidades de hidrógeno, al igual que los electrodos celulósicos. Por lo tanto, no deben usarse al soldar acero con alto contenido de carbono.
Electrodos de barra básicos o de bajo hidrógeno
Los recubrimientos básicos de las varillas de soldadura por electrodos contienen altas cantidades de carbonato de calcio y polvo de hierro. Estos electrodos tienen una cantidad minúscula de humedad, y por eso se les conoce como de bajo hidrógeno.
Los electrodos básicos se utilizan para soldaduras críticas en construcciones de acero de alta resistencia como barcos, puentes, aplicaciones de petróleo y gas en alta mar porque producen soldaduras fuertes sin agrietarse.
Los electrodos de bajo hidrógeno tienen excelentes propiedades mecánicas y proporcionan una penetración media. Son más fáciles de ejecutar en metal más sucio gracias a las adiciones como silicio, polvo de hierro y manganeso. Y tener buenos inicios y reinicios de arco.
Estos electrodos deben guardarse en un recipiente herméticamente cerrado y hornearse en hornos especiales para electrodos revestidos antes de su uso. Esto no es obligatorio si es un soldador aficionado, pero si hace las cosas según el código, especialmente para soldaduras críticas.
Clasificación de los ingredientes de revestimiento de electrodos revestidos
La combinación general de los ingredientes del revestimiento determina si el electrodo es celulósico, básico o de rutilo. Pero también determina las características del electrodo ya que no todos los electrodos son iguales dentro de su tipo, es decir, el E6010 no es lo mismo que el E6011 aunque ambos sean celulósicos.
Estos materiales de revestimiento se clasifican en los siguientes grupos:
Elementos de aleación
El electrodo puede tener diferentes elementos de aleación como níquel, cromo, molibdeno, manganeso y otros que impactan las propiedades mecánicas del metal de soldadura resultante. Si las propiedades mecánicas son de gran preocupación, debe consultar la hoja de especificaciones de las varillas de soldadura que planea utilizar. Si los elementos de aleación no se proporcionan en las especificaciones, debe comunicarse con el fabricante.
Carpetas
Los aglutinantes forman la masa plástica del recubrimiento y son lo suficientemente duros para mantener un cráter y no astillarse, astillarse o agrietarse. Los silicatos solubles como el sodio y el potasio se utilizan en el recubrimiento de electrodos como aglutinantes.
Formadores de gas
Los electrodos de varilla utilizan los carbohidratos, hidratos y carbonatos como materiales formadores de gas. Por ejemplo, la celulosa como la floca de la madera, los carbonatos de calcio y magnesio, o el agua químicamente combinada que se encuentra en la arcilla y la mica. La humedad libre es otro formador de gases y se encuentra en los electrodos celulósicos en cantidades del 2 al 3%.
Estos agentes formadores de gas desprenden dióxido de carbono CO2, monóxido de carbono CO y vapor de agua H2O a la temperatura del arco de soldadura. Estos gases proporcionan la acción de protección del baño de soldadura contra la oxidación y la contaminación.
Estabilizadores de arco
Los estabilizadores de arco más utilizados son los compuestos de titanio, potasio y calcio. Proporcionan el camino conductor necesario para el flujo de corriente porque el aire no es lo suficientemente conductor por sí solo. Por ejemplo, el dióxido de titanio que se encuentra en los electrodos de rutilo es responsable de sus características de arco suave, gracias a la conductividad mejorada que proporciona.
Además, dado que muchos soldadores lucharon por dominar el mantenimiento o la activación de un arco con un electrodo específico, los soldadores de arco más recientes ofrecen funciones antiadherentes o de arranque suave. Entonces, cuando se combinan con estabilizadores de arco en los electrodos, las características de la soldadora revestida garantizarán resultados positivos.
Fundentes y formadores de escoria
La sílice y la magnetita son ingredientes típicamente utilizados que dan cuerpo a la escoria y propiedades como la tensión superficial, el punto de fusión y la viscosidad.
Plastificantes
Los plastificantes son materiales lubricantes que hacen que el revestimiento fluya suavemente bajo presión. Dado que los recubrimientos suelen ser granulares o arenosos, es necesario agregar carbonatos de sodio y potasio como plastificantes.
Posición de soldadura
Algunos electrodos de soldadura permiten soldar en todas las posiciones; algunas están limitadas a posiciones planas y horizontales, mientras que otras varillas de soldadura están diseñadas para posiciones específicas como vertical hacia abajo, vertical hacia arriba o plana.
La posición de soldadura depende principalmente del recubrimiento del electrodo. Por ejemplo, el revestimiento del electrodo E6020 consiste principalmente en óxido de hierro y tiene una alta tasa de deposición. Como resultado, la soldadura es muy fluida, limitándose únicamente a la soldadura plana y horizontal.
Por otro lado, E7018 tiene un conjunto muy equilibrado de ingredientes para el recubrimiento. Su tasa de deposición es óptima para la mayoría de los casos de uso y se puede utilizar en soldaduras en todas las posiciones incluso si contiene una cantidad considerable de óxido de hierro.
Pero su hermano mayor E7028, con un contenido de óxido de hierro mucho más alto y una tasa de deposición significativamente más alta, es adecuado solo para una soldadura de filete en posición plana y horizontal. El E7048 se comporta como el E7018, pero está diseñado para una excelente soldadura vertical hacia abajo.
Por lo tanto, es crucial elegir una varilla de soldadura que coincida con la posición de soldadura requerida. Todas las varillas de posición de soldadura son su mejor opción, pero si necesita un electrodo especializado, asegúrese de que sea aplicable a sus proyectos de soldadura.
Si desea aprender a soldar con electrodos, tenemos un artículo dedicado al tema donde cubrimos las técnicas y otros detalles importantes.
Polaridad
La polaridad de la varilla de soldadura está determinada por el tipo de recubrimiento, como se muestra en la tabla anterior o en el PDF anterior.
Cuando se suelda con arco de metal protegido, es importante saber por qué desea utilizar DCEN, DCEP o corriente CA.
DCEP crea una mejor penetración y generalmente se usa para juntas donde se desea la máxima fusión. Sin embargo, DCEN es una opción preferida si está soldando láminas de metal más delgadas o si trabaja en soldaduras de raíz abierta. Dado que DCEN tiene una penetración más débil, también tiene menos posibilidades de quemarse. DCEN también se usa cuando se realizan soldaduras de superficie para evitar la penetración extrema.
Si bien la CC es casi siempre la opción preferida, a veces la CA es la única opción. Podría estar limitado por una soldadora de varilla solo de CA. Sin embargo, la CA suele ser la opción cuando se suelda a una gran distancia entre la pieza soldada y la fuente de alimentación. El voltaje de CC caerá si los cables son demasiado largos mientras que la CA no tiene este problema. Puede obtener más información sobre las diferencias de soldadura de CA y CC en nuestro artículo separado.
Varillas de soldadura de arco de metal blindado de uso común
Ahora profundicemos en cada una de las varillas de soldadura de uso común.
Solo cubriré los electrodos para soldar acero al carbono. Puede obtener la tabla en PDF si desea ver un comentario conciso sobre cada electrodo para cada material. Pero, escribir en profundidad sobre cada electrodo que existe requeriría escribir una serie de libros.
Cuadro comparativo de penetración de electrodos de soldadura revestida
La siguiente tabla compara la penetración de las soldaduras de filete con el metal base. Los diferentes electrodos de varilla se comparan de manera general. Muchas variables pueden producir resultados completamente diferentes, así que tómalo como una regla general, no como hechos indiscutibles.
Todo, desde la velocidad de desplazamiento, la potencia de salida de la soldadora revestida y la consistencia del voltaje, su técnica y habilidades, hasta factores ambientales como la temperatura exterior, pueden influir en los resultados reales. Los cuadros a continuación muestran diferentes tasas de penetración y deposición de metal, pero tenga en cuenta las variables.
Electrodo de soldadura revestido E6010
Las varillas de soldadura E6010 se crearon inicialmente para mejorar la operación de soldadura. Sin embargo, el E6010 generalmente se usa en aplicaciones pesadas como tubería y soldadura estructural en la actualidad.
La característica más notable es su profunda penetración del arco. Gracias a su recubrimiento celulósico y alto contenido de hidrógeno, su arco recibe un impulso de voltaje adicional que les ayuda a cavar profundamente en el metal.
Además de una excelente penetración, se pueden utilizar para cortar metal. Puede crear una antorcha para cortar el acero como si fuera mantequilla aumentando su soldador a la máxima salida de amperaje. El posible espesor del metal base de corte depende mucho del diámetro del electrodo y del amperaje de su soldadora. El corte no será limpio, pero hace el trabajo rápidamente.
Las varillas de soldadura E6010 se queman a un ritmo rápido. Depositan metal rápidamente, lo que los convierte en una excelente opción para unir aberturas de raíz anchas y soldar viguetas. Es un electrodo mucho más rápido que el E7018, pero esto no siempre es bueno. Cuando la junta requiere una deposición cuidadosa del metal, no es una buena idea depositar una gran cantidad de metal de aporte tan rápido como sea posible.
Sin embargo, debido al arco agresivo diseñado para aplicaciones pesadas, muchos soldadores tienen dificultades para encender o mantener un arco con los 6010. Es por eso que debe asegurarse de que su soldador de varilla/arco sea capaz de quemarlos. Afortunadamente, muchas de las soldadoras de varilla más recientes ofrecen características que estabilizan un arco, así que no dude en consultar las mejores soldadoras de varilla que recomendamos.
El recubrimiento está hecho principalmente de harina de madera con la adición de silicatos minerales, desoxidantes y silicato de sodio. La escoria es mínima y es fácil de eliminar. Debido a su alto recubrimiento de celulosa sódica, solo pueden soldarse en DCEP (polaridad inversa).
Electrodo de soldadura revestido E6011
Las varillas de soldadura por arco revestido E6011 son prácticamente iguales a las E6010; ambas son varillas de congelación rápida con excelente penetración. Pero tienen algunas diferencias importantes.
Los compuestos de potasio se agregan en lugar del sodio, que prevalece en el E6010. El recubrimiento de potasio con alto contenido de celulosa del E6011 le permite trabajar también con soldadores de salida de CA. Por lo tanto, se puede utilizar en aplicaciones DCEP (polaridad directa) y CA.
La corriente experimentará estados «cero» al usar cualquier electrodo con salida de CA. Esos son los momentos en que el electrodo pasa de DCEP a DCEN, y en esa transición, llega a la corriente de salida cero. Ahí es cuando los electrodos se cortan o se produce una fluctuación del arco, lo que dificulta su soldadura.
La adición de compuestos de potasio permite que el E6011 mantenga el arco encendido a medida que la corriente de salida pasa por períodos sin salida. Este electrodo está diseñado básicamente para sustituir al E6010 si usa la antigua soldadora de varilla de CA Buzz Box y si experimenta un soplo de arco con el E6010. Pero cuando se suelda en CA, la corriente reduce ligeramente la penetración.
Varillas de soldadura E6012
E6012 es un electrodo de rutilo con un gran porcentaje de dióxido de titanio en su recubrimiento. Este electrodo trabaja con polaridad AC y DCEN.
Entonces, a diferencia de E6010 y 6011, la acción DCEN de E6012 significa una penetración de soldadura poco profunda. Esto los convierte en una excelente opción cuando se trabaja con láminas de metal delgadas, juntas de soldadura mal ajustadas y soldadura de reparación ligera.
Crea menos humo que los dos electrodos celulósicos anteriores, pero deja una escoria más espesa. Sin embargo, la escoria es extremadamente fácil de eliminar y, en la mayoría de los casos, simplemente se despega por sí sola.
La varilla E6013 es muy similar pero con compuestos de potasio para estabilizar aún más el arco, especialmente en aplicaciones de CA.
Varilla de soldadura E7018
Las varillas de soldadura E7018 se encuentran entre los electrodos de soldadura por arco de metal blindado más populares y ampliamente utilizados.
Son varillas de bajo hidrógeno con adición de polvo de hierro y se pueden utilizar en polaridad AC o DCEP. Las varillas E7018 tienen una acumulación y penetración moderadas. Gracias a la adición del polvo de hierro, el arco es suave y hay menos salpicaduras que con electrodos celulósicos y de rutilo.
Las varillas de soldadura E7018 no dependen del gas protector del fundente quemado como método de protección contra la atmósfera. En cambio, la escoria fundida que se forma sobre la soldadura protege el metal de soldadura. Esta es la razón por la que el E7018 no debe usarse para soldaduras de raíz abierta. Si la junta no permite una cobertura completa del cordón con la escoria, no debe soldarse con el E7018.
El E7018 es muy susceptible a la humedad que conduce a la porosidad. Por lo tanto, deben mantenerse en un recipiente sellado y hornearse en un horno de varillas antes de realizar soldaduras críticas. Se utilizan comúnmente en la construcción naval, soldadura de tuberías, soldadura de placas pesadas, calderería, aceros estructurales y equipos de baja temperatura.
Esta varilla con bajo contenido de hidrógeno produce metal de soldadura de la más alta calidad a partir de varillas revestidas de acero dulce. Además, soporta corrientes de soldadura relativamente altas y tiene una alta tasa de deposición de metal fundido. En comparación con los 6010, su soldador de varilla sin duda quemará 7018.
Conclusión
Con más de 220 electrodos con clasificaciones oficiales de AWS, es difícil digerir todo de una vez. El objetivo de este artículo es ponerlo al día y brindarle el conocimiento detallado necesario para comprender los electrodos de soldadura revestidos con un enfoque en seleccionar el adecuado para sus necesidades.
La mayoría de las personas soldará acero dulce con un proceso de soldadura por arco de metal blindado. Sin embargo, si también está interesado en otras varillas de soldadura, nuestra tabla en PDF incluye todas las varillas de MMA clasificadas oficialmente, y debe comenzar allí.