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%), CO2 (3%), H2O
(16%) y H2 (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 H2,
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.
Por estos motivos, es completamente no recomendable el mantenimiento de los electrodos celulósicos en
termos de baja temperatura, una vez abierto el embalaje y durante la
soldadura. Si los electrodos fueron
correctamente fabricados y embalados y adecuadamente mantenidos no deben ser resecados.
2. Electrodos
rutílicos
Base del revestimiento: Rutilo (TiO2): hasta 50%. Puede contener hasta 10% de amianto, 30% de
silicato de Na, 10% de silicato de Al.
De escoria densa y viscosa, su funcionamiento es suave y
parejo y la penetración media. El rutilo le da buena estabilidad al arco y bajo
voltaje de operación, pudiendo ser utilizado
ya sea con corriente continua o con alterna. Dan excelente apariencia
superficial del cordón.
Las propiedades mecánicas del material depositado no son tan
buenas como en los celulósicos.
Si los electrodos rutílicos han sido correctamente
procesados no es necesario resecarlos. Si se han mojado, pueden ser tratados a
80-110 °C durante una hora. De todos modos, es conveniente consultar
al fabricante, antes de resecarlos, porque puede destruirse la celulosa que se
incorpora a fin de mejorar su desempeño en posición vertical.
3. Electrodos
básicos
Su revestimiento es complejo, pudiendo contener 20-30% de CO3Ca, 15-30% F2Ca, 30%
silicatos/silicio-aluminatos.
Conocidos como electrodos de bajo hidrógeno, ya que la
ausencia de éste en la protección gaseosa asegura su escasa incorporación en la
pileta líquida, que es causa de importantes inconvenientes.
Las propiedades mecánicas del metal depositado son
superiores a los dos anteriores utilizándose éste electrodo para aceros de
mediana resistencia. La presencia de sales de potasio en algunos de estos
electrodos, por su fácil ionización en la atmósfera del arco, permite su
utilización con corriente alterna.
Estos electrodos presentan una velocidad media de
deposición, penetración moderada y buena apariencia del cordón.
Se utilizan para aplicaciones de alta tecnología, chapas de
grandes espesores, con altos requerimientos
de ductilidad y tenacidad, a bajas y altas temperaturas de
servicio. Su característica de muy bajo hidrógeno los hace especialmente
aptos para este tipo de aplicaciones,
además del hecho de que tienen bajos contenidos
de azufre, fósforo, oxígeno y nitrógeno en el metal depositado, lo que
les confiere muy buena tenacidad a baja temperatura.
Los revestimientos de los electrodos manuales son
higroscópicos, es decir, colocados en una atmósfera húmeda, absorben humedad,
hasta alcanzar el equilibrio entre el revestimiento y la atmósfera, con lo que
el hidrógeno difusible del metal depositado aumenta, además de
producirse otros deterioros del electrodo como ser:
§ Aparición de poros en el depósito
§ Exceso de salpicaduras
§ Arco más inestable
§ Deformación del cordón
§ Socavación
§ Empeoramiento del desprendimiento de la
escoria
§ Entubamiento del alambre
§ Expansión del revestimiento
Todos estos defectos pueden ser detectados por el soldador.
En cambio, la fisuración por hidrógeno puede producirse incluso mucho tiempo
después de realizada la soldadura.
Sobre el fenómeno de higroscopicidad, sus características y
sus consecuencias, se ha venido desarrollando una gran cantidad de trabajos de
investigación, debido justamente a la importancia tecnológica de este tipo de
consumibles y los altos costos involucrados en
la reparación de fisuras por hidrógeno, que a veces hasta generan
catástrofes.
El agua contenida en los revestimientos básicos puede estar
en forma de agua absorbida, eliminable a
110-120 °C y agua combinada químicamente, extraíble sólo a
temperaturas mayores de 400 °C y en otros casos de 100 °C
(por calcinación)
En el cuadro siguiente se comparan las propiedades y
características de los tres tipos de
electrodos. El número 1 indica el mejor resultados y el 3 el peor.
CELULOSICO
|
RUTILICO
|
BASICO
|
|
Ductilidad
|
2
|
3
|
1
|
Penetración
|
1
|
3
|
2
|
Ausencia de socavado
|
3
|
1
|
2
|
Ausencia de salpicaduras
|
3
|
1
|
2
|
Eficiencia de deposición
|
3
|
1-2
|
1-2
|
Facilidad de manipuleo
|
2
|
1
|
3
|
Facilidad de re-encendido
|
2
|
1
|
3
|
Resistencia a la fisuración
|
3
|
2
|
1
|
Dos variables deben ser consideradas para seleccionar el
electrodo correcto para realizar una buena soldadura bajo determinadas
condiciones: tipo de electrodos (revestimiento y metal depositado) y diámetro
del electrodo. Los electrodos se identifican por el diámetro del alambre con
que están fabricados.
La selección del tipo y diámetro se basa en el conocimiento
de:
1. Posición de soldadura
2. Tipo y espesor del material a utilizar
(metal base)
3. Preparación y presentación de la junta.
4. Tipo de corriente disponible.
5. Exigencias de la junta (penetración,
resistencia, radiografía, etc.)
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