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para conocer un poco de electrodos
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Profesor: Rodolfo Zúñiga Retana
ELECTRODOS
El electrodo es la parte más importante del circuito de soldadura.
Es el material de aporte para este proceso.
Aporta el metal que será fundido.Conduce la corriente.Aporta minerales y sustancia que mejoran la soldadura.
Generalidades
A finales del siglo XIX se hicieron experimentos con un electrodo de carbón y el intenso calor del arco eléctrico para unir metales.
Años más tarde, se sustituyó el electrodo de carbón con una varilla o alambre de hierro desnudo.
Se descubrió que se mejoraban las propiedades físicas, mecánicas y químicas de la soldadura, si se aplicaba un recubrimiento sobre el alambre de hierro desnudo.
HISTORIA
De estos primeros experimentos surgieron los electrodos actuales.
Constan de un núcleo de alambre metálico, al cual se ha agregado un recubrimiento de productos químicos seleccionados cuidadosamente.
En realidad, aunque los primeros intentos fueron un poco burdos, los electrodos modernos incluyen, entre otras cosas, asbesto, algodón y silicato de sodio.
Con electrodos desnudos, la soldadura pierde algunas características deseables, como la resistencia.
Aunque en la actualidad se fabrican electrodos con recubrimientos y pueden ser desnudos o tener recubrimientos de mediano a grueso, los de recubrimiento grueso son los que más se utilizan.
PRODUCCIÓN
El recubrimiento de los electrodos se suele aplicar por inmersión o por extrusión.
El método más popular es el de extrusión, en el cual se aplica un recubrimiento en forma de pasta al alambre desnudo.
Luego, el alambre cubierto con pasta se hace pasar a presión (extruye) a través de un pequeño dado formador circular, que reduce el recubrimiento al tamaño correcto para ese tipo particular de electrodo.
Después, se van cortando los electrodos con una guillotina pequeña al tamaño de seado y se secan en estufas. Luego, se empacan y embar can para su distribución.
Los dados utilizados en el proceso de extrusión se deben examinar a intervalos frecuentes para ver si tienen desgaste o daños, porque si está ovalado, producirá electrodos con recubrimiento más grueso en una parte de la circunferencia.
Esto producirá un consumo desigual del electrodo, porque un lado se consumirá más pronto que el otro.
Ello puede ser de graves consecuencias en soldadu ras que necesitan examen con rayos X
EL ALAMBRE DEL NÚCLEOSe hace con el mismo metal que el de las
piezas que se van a soldar. La combinación de los elementos
utilizados para el recubrimiento produce las características especiales de cada tipo de electrodo.
La finalidad del alambre del núcleo es conducir la energía eléctrica al arco y suministrar el metal de relleno o aporte adecuado.
CARACTERÍSTICAS
Si no lo hubiera, el metal fundido se combinaría con el oxígeno y el nitrógeno del aire.
Por tanto, es necesario proteger el metal de aporte del electrodo como el metal base fundido que se suelda.
El arco se puede proteger con una envoltura de un gas inerte, el cual no producirá una reacción química con el metal fundido.
El recubrimiento de los electrodos suministra el gas protector.
El recubrimiento reduce al mínimo la contaminación con el aire atmosférico, porque produce una protección.
RECUBRIMIENTOS
a. reducir al mínimo la contaminación del metal de soldadura con el oxígeno y el nitrógeno atmosféricos;
b. compensar las pérdidas de ciertos elementos durante la transferencia del metal a través del arco, porque el recubrimiento incluye aleaciones;
c. concentrar el arco en una zona especifica por que forma una taza o copa en la punta del electrodo, que se debe a la fusión más lenta del recubrimiento.
Funciones de los recubrimientos
El recubrimiento también forma escoria en la parte superior del metal fundido que se suelda.
La cual protege al metal fundido durante el enfriamiento y también ayuda a configurar la soldadura.
Se elimina después de que se ha enfriado la soldadura.
La escoria, forma una capa protectora sobre la soldadura.
ESCORIA
a. tener un punto de fusión mas bajo que el del metal que se suelda. De lo contrario, hay el peligro de que la escoria se solidifique antes que el metal de aporte depositado.
b. tener una densidad, en su estado fundido, que sea menor que la del metal de soldadura, para que pueda flotar en la superficie.
c. debe tener suficiente viscosidad para que no fluya sobre una superficie muy grande. Sirve para evitar la contaminación del metal de la soldadura con el aire atmosférico.
Características de la Escoria:
d. no debe contener elementos que produzcan reacciones indeseables con el metal de soldadura.
e. se dilatará, pero en forma distinta a la del metal de soldadura, para que se pueda desprender de éste cuando esté frío.
f. tener una tensión de superficie que impida la formación de glóbulos grandes.
a. Extrusión macizab.Extrusión con refuerzo
c. Inmersión
Método de manufactura
a. Un recubrimiento de celulosa produce una escoria delgada.
b. Un recubrimiento de rutilo produce escoria fluida o pegajosa.
c. Un recubrimiento de óxido de silicato produce una escoria gruesa o "inflada".
d. Un recubrimiento de fluoruro de cal producirá una escoria vidriosa.
Tipo de recubrimiento y escoria
a. El numero 1 indica que el electrodo se puede utilizar en todas las posiciones (plana, vertical, horizontal y sobre la cabeza
b. El numero 2 indica que el electrodo se puede utilizar plana y horizontal.
c. El número 3 indica que el electrodo sólo se puede uti lizar en la posición plana.
d. El número 4 indica que el electrodo se puede utilizar en: toda posición y vertical descendente
Posiciones para soldadura
a. Corriente alterna (CA)
b.Corriente continúa con polaridad inversa (CCPI)
c. Corriente continúa con polaridad directa (CCPD)
Corriente para soldar
a. ligerab. medianac. profunda.
Tipo de penetración
Debido a que hay diferentes tipos de electrodos en el mercado, puede haber confusión al seleccionar el correcto para el trabajo que se va a hacer.
Por ello, la AWS (American Welding Society) estableció un sistema de numeración, que se utiliza en la industria de la soldadura.
IDENTIFICACIÓN
Estos números se interpretan como sigue:
La letra E indica que el electrodo es para soldadura con arco.
Los dos números siguientes (si se usan cuatro dígitos) o tres (si se usan cinco dígitos) multiplicados por 1000, indican la resistencia a la tracción del metal del electrodo en libras por pulgada cuadrada (psi).
El penúltimo número indica la posición en la cual se puede usar el electrodo.
Ésta puede ser plana, vertical o sobre la cabeza. La posición plana está dividida además en horizontal y hacia abajo.
El último número indica las características eléctricas del electrodo, por ejemplo, si es para CA, y CC directa o inversa. Sin embargo, este último número ha dejado de ser confiable debido a los tipos de electrodos que se emplean en la actualidad.
Un electrodo E7024, por ejemplo, tendría las siguientes características:
E • electrodo para soldadura por arco
70 • multiplicado por 1 000 es igual una resistencia a la tracción de 70 000 psi
2 • posición plana (horizontal o hacia abajo)
4 • ca y ce (directa o inversa)
Ultimo digito
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Tipo de energia
A CA CD
Pol. Inv
CA
CD
CA
CD
CA
CD
CD
Pol. Inv
CA
CD
Pol. Inv
CA
CD
CA
CD
Pol. Inv
Tipo de escoria
B Orga
nico
Rutilo Rutilo Rutilo Bajo
Hidro
geno
Bajo
Hidro
geno
mineral Bajo
Hidro
geno
Penetracion C prof regular Ligero Ligero regular regular regular regular
Tipo de arco
Exca
vador
Exca
vador
regular blando blando regular regular blando regular
Polvo
de hierro
En reves.
0 -10% no 0 -10% 0 -10% 30c-50
%
no no 50 % 30-50
%
La medida del electrodo que se debe utilizar depende de diversos factures:
el espesor del metalpreparación de los bordes o filos de la unión
la posición de la unión (plana, vertical, sobre la cabeza)
la pericia del soldador
TAMAÑO Y AMPERAJE
tamaño del electrodo seleccionado
el tipo de recubrimiento del electrodo
la fuente de potencia (CA, CCPI, CCPD)
El amperaje que se utilice dependerá de
Además podemos utilizar la siguiente fórmula para obtener un amperaje aproximado, siempre y cuando, podrá variar, por algunos de los factores anteriormente citados.
Recuerde, solo es una aproximación, pero es muy útil.
Formula: (diámetro del electrodo menos 1) por 50
Entonces: (Ø – 1) x 50 = amperaje aproximado.
Debemos recordar que esta fórmula se trabajo solo en milímetros.
Si tenemos un diámetro de electrodo en pulgadas, debemos convertirlos en mm, multiplicando la fracción de la pulgada por 25,4
Así obtendremos los mm para el cálculo.
En el envase del fabricante se mencionan los amperajes mínimo y máximo que se deben usar con un electrodo.
Con el empleo de esta información, se debe graduar la máquina en un punto intermedio entre los dos amperajes
ENVASES PARA LOS ELECTRODOS
Forme el arco, escuche el sonido y observe el charco de metal fundido.
Hay ciertas señales que le indicarán si debe aumentar o disminuir el amperaje.
Cuando se tiene el correcto, se oye un ruido estable de chisporroteo y el charco está en calma.
Cuando se suelda en posiciones incómodas (vertical o sobre la cabeza), se acostumbra reducir el amperaje entre 10% y 15%.
La cantidad de éste que se agrega al recubrimiento puede variar desde cantidades muy pequeñas hasta 50%.
Cuando se suelda con corriente alterna y electrodos comunes, existe el problema de la estabilidad del arco.
Esto hace que se extinga el ar co o que se pegue el electrodo, pero se elimina con la adición de hierro en polvo.
ELECTRODOS CON HIERRO EN POLVO
La primera es la fácil eliminación de la escoria.
La segunda ventaja es la velocidad. Debido a la profunda taza o
concavidad que se forma en el extremo del electrodo, se puede trabajar con un amperaje mucho mayor que con los electrodos sin hierro en polvo.
Ventajas.
ELECTRODOS DE BAJO HIDRÓGENOEl hidrógeno en el metal fundido
aumenta la tendencia a que se formen porosidades durante la solidificación del metal de la soldadura.
También aumenta las posibilidades de roturas o grietas debajo del cordón.
Por lo tanto, el recubrimiento de bajo hidrógeno se hace para tener bajo contenido de humedad, lo cual impide la introducción del hidrogeno del electrodo a la soldadura
Estos electrodos se utilizan para trabajos de alta calidad o para soldar aleaciones de aceros.
La técnica para el uso de los electrodos de bajo hidrógeno, aunque no es difícil, difiere en algunos aspectos de la utilizada con otros electrodos.
Ángulo del electrodo. El ángulo es similar al utilizado con otros electrodos.
Pero, si se varía mucho el ángulo, puede ocasionar arco inestable, acabado deficiente y porosidad.
Longitud del arco. Si el arco se mantiene muy corto, será estable y habrá protección completa.
Un arco largo ocasionará porosidad.
Algunas sugerencias prácticas para su uso.
El movimiento de oscilación debe ser lo más pequeño que se pueda.
Son preferibles los cordones sencillos para mantener un arco corto.
Se deben evitar las costuras anchas
Movimiento de costura
Los electrodos de bajo hidrógeno proveen alta calidad de la soldadura.
Las siguientes deficiencias no necesariamente ocasionan soldaduras porosas, pero desde luego aumentarán la posibilidad de porosidades.
Los electrodos húmedos ocasionarán porosidad al comienzo de la soldadura, aunque desaparecerá cuando se han consumido alrededor de 25 mm (1 in) del electrodo.
Un arco largo o la escoria atrapada ocasionarán porosidad.
Ventajas.
Si el amperaje es muy bajo, el arco no calentará el metal. La soldadura se endurecerá con demasiada rapidez y atrapará gases dentro de ella.
Si se suelda un metal que tiene una capa gruesa de costra o herrumbre, se ocasionará porosidad. La porosidad quizá no se aprecie en los primeros cordones, pero aparecerá en capas múltiples.
Si se usa un electrodo muy grande con hierro en polvo, se puede ocasionar porosidad en las soldaduras de filete.
El recubrimiento grueso tocará los lados de la unión T y evitará que se pueda mantener un arco corto. Una pasada por la raíz con un electrodo más pequeño eliminará la porosidad y permitirá buena penetración.
La polaridad incorrecta puede dar origen a porosidad en la soldadura.
Se recomienda ce con polaridad inversa.
Dudas.
