miércoles, 27 de agosto de 2014

Tipos de Electrodos

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.)

Para ver Deterioros de Electrodos Click Aqui

Para descargar ANSI/AWS A5.1-91 Click Aqui

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