Electrodos Revestidos

Electrodos, Fabricación.

El material de aportación que se usa en el proceso MMA se conoce como

electrodo y consiste en una varilla metálica, generalmente acero, recubierta

de un revestimiento concéntrico de flux extruido y seco. La fabricación de

electrodos se realiza en dos líneas en paralelo: varilla o alma, y

revestimiento.

Fabricación de la varilla.

La materia prima el alambrón de 6 a 8 mm de diámetro, que la siderurgia

suministra en rollos o bobinas, de aproximadamente 1.000 Kg. El fabricante

comprueba la composición a partir del análisis químico de un despunte de la

bobina y posteriormente ésta pasa a una devanadora protegida por una

campana metálica, en donde el alambrón se retuerce y despende el óxido

adherido en el tren de laminado en caliente. A esta etapa se le denomina

decapado mecánico. Al ser la fabricación de electrodos un proceso continuo,

los extremos de cada bobina se empalman por resistencia eléctrica,

eliminando las rebabas de la soldadura con muela de esmeril.

Seguidamente el alambrón pasa a las cajas de trefilado donde tiene lugar

una reducción progresiva de diámetro hasta el deseado, utilizando sustancias

lubricantes para facilitar la operación y evitar un endurecimiento del alambre,

que le haga quebradizo. A continuación se desengrasa o se lava con agua el polvo de jabón adherido a su superficie. Los diámetros del almo son

normalmente 1.6, 2, 2.5, 3, 3.25, 4, 5 y 6 mm, siendo los más utilizados los

señalados en negrita. Una máquina endereza y corta las varillas a un ritmo

entre 580 y 1400 cortes/minuto, en función de su diámetro.

Fabricación del revestimiento.

Para el revestimiento se suelen utilizar hasta cuarenta minerales y

sustancias distintas, como arena de zirconio, rutilo, celulosa, caolín, mármol,

polvo de hierro, FeSi, FeTi, FeMn, etc. Se realiza un análisis individualizado

de la calidad y composición de estos productos.

La selección, origen y dosificación de cada componente que va a

intervenir en la composición del revestimiento es un secreto celosamente

guardado fabricante. Una vez escogido cada componente, se machaca y

criba hasta conseguir la granulometría adecuada y se dosifica mediante un

programa de computadora, pasando de un sistema de tolvas específicas de

cada producto a una tolva central, donde seguidamente se homogenizan

mediante vibradores distribuyéndose después la mezcla en tolvas destinadas

a producción.

Para aglutinar la mezcla seca y darle consistencia se agrega silicato

sódico o silicato potásico. Una vez obtenida la mezcla húmeda se vierte en

una prensa en donde penetra la varilla por un lado saliendo recubierta en

toda su longitud por el lado opuesto. Se comprueba la excentricidad del

recubrimiento y se cepillan ambos extremos de la varilla revestida. Uno, para

el ajuste de la pinza portaelectrodos y el otro, para facilitar el cebado de arco.

Se marcan con la identificación del fabricante y el tipo de electrodo según

American Welding Society, AWS.

El secado previo se lleva a cabo haciéndolos pasar por un horno de

funcionamiento continuo, cuya temperatura se incrementa gradualmente para evitar que se agriete y se desprenda el revestimiento. Para electrodos tipo

rutilo normal, el secado previo a una temperatura es de aproximadamente

100 °C es suficiente. Para electrodos básicos, después de este secado

previo se pasan a hornos convencionales de aire para darles un secado final

a 400-450 °C, con el fin de que el contenido de H2O a 1.000 °C según AWS,

sea inferior a 0,4%. De esta forma nos aseguramos que el contenido de

hidrógeno sea inferior a 10 cc. por cada 100 gr/metal depositado.

Posteriormente se empaquetan en cajas de cartón o metálicas. Aquéllas

suelen protegerse de la humedad con plástico termorretráctil. En general,

debe seguirse la regla de que los materiales de aporte deben embalarse de

tal forma que no sufran deterioros, ni se humedezcan, ni se sequen.

Revestimientos.

Composición del revestimiento.

La composición de los revestimientos suele ser muy compleja. Se trata

generalmente de una serie de sustancias orgánicas y minerales. En la

fabricación de la pasta para el revestimiento suelen intervenir:

• óxidos naturales: óxidos de hierro, ilemita (50% óxido férrico y 50% óxido

de titanio), rutilo (óxido de titanio), sílice (óxido de silicio).

• silicatos naturales: caolín, talco, mica, feldepasto...

• productos volátiles: celulosa, serrín...

• fundentes

• productos químicos: carbonatos, óxidos...

• ferroaleaciones: de Mn, Si, Ti...

• aglomerantes: silicato sódico, silicato potásico.

Sin embargo, la naturaleza, dosificación y origen de los componentes

permanece en secreto por parte del fabricante que en la práctica se limita a garantizar la composición química del metal depositado y sus características

mecánicas: carga de rotura, límite elástico, alargamiento y resistencia

(tenacidad).

Funciones del revestimiento.

Eléctrica.

a. Cebado de arco. En general, las sustancias que se descomponen

produciendo gases fácilmente disociables exigen tensiones de cebado

de arco más elevadas, debido al calor absorbido en la disociación, que

es un proceso endotérmico. Con corriente alterna, se necesitan

tensiones de cebado más altas. Los silicatos, carbonatos, óxidos de

Fe, óxidos de Ti, favorecen el cebado y el mantenimiento del arco

b. Estabilidad del arco. La estabilidad del arco depende, entre otros

factores, del estado de ionización de los gases comprendidos entre el

ánodo y el cátodo. Para un arco en corriente alterna es imprescindible

un medio fuertemente ionizado. Por este motivo se añaden al

revestimiento, entre otras sustancias, sales de sodio y de potasio.

Física.

Una misión fundamental del revestimiento es evitar que el metal fundido

entre en contacto con el oxígeno, el nitrógeno y el hidrógeno del aire, ya sea

por la formación de un gas protector alrededor del camino que han de seguir

las gotas del metal fundido y después, mediante la formación de una

abundante escoria que flota por encima del baño de fusión.

El revestimiento debe ser versátil y permitir generalmente la soldadura en

todas las posiciones. En ello interviene dos factores:

a. el propio espesor del revestimiento.

b. su naturaleza, que determina la viscosidad de la escoria, que es

necesaria para mantener la gota en su lugar a través de su propia

tensión superficial y para proteger el baño fundido del contacto con el

aire.

El revestimiento del electrodo se consume en el arco con una velocidad

lineal menor que el alma metálica del mismo. Como resultado, el

recubrimiento queda prolongado sobre el extremo del alma y forma un cráter

que sirve para dirigir y concentrar el chorro del arco, disminuyendo sus

pérdidas térmicas.

Metalúrgica.

El revestimiento dispone de elementos que se disuelven en el metal

fundido con objeto de mejorar las características mecánicas del metal

depositado.

La escoria:

• reduce la velocidad de enfriamiento de la soldadura por su efecto aislante;

• reduce el número de inclusiones en la soldadura, al eliminar un gran

número de impurezas;

• produce en el baño una verdadera micrometalurgia, desoxidando,

desnitrurando, desfosforando y desulfurando el metal fundido;

• aísla el baño de elementos con los que tiene gran afinidad: oxígeno,

nitrógeno, hidrógeno ya sea a través de escorias o gases protectores.

Especificaciones.

Las especificaciones actuales de la American Welding Society a que

obedecen son:

Electrodos de acero al carbono AWS-A.5.1

Electrodos de aceros de baja

aleación

AWS-A.5.5

Electrodos de aceros inoxidables AWS-A.5.4

Se describirá brevemente el contenido de estas especificaciones.

Electrodos de acero al carbono.

Estos electrodos se clasifican de acuerdo con los criterios siguientes:

• Tipo de corriente a utilizar.

• Tipo de recubrimiento.

• Posición de soldadura aconsejable.

• Composición química del metal depositado.

• Propiedades mecánicas del metal depositado.

Electrodos de aceros de baja aleación.

Estos electrodos se clasifican de acuerdo con idénticos criterios que los de

acero al carbono, e incluyen las clases siguientes:

• Clase A: Aceros al carbono-molibdeno.

• Clase B: Aceros al cromo-molibdeno.

• Clase C: Aceros al níquel.

• Clase D: Aceros al manganeso-molibdeno.

• Clase N: Aceros al níquel-molibdeno.

• Clase G: Aceros de baja aleación, no incluidos en las otras clases.

Electrodos de aceros inoxidables.

Estos electrodos se clasifican de acuerdo con su composición química,

propiedades mecánicas y tipo de corriente e incluyen aceros en los que el

cromo excede del 4% y el níquel no supera el

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