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MATERIALES DE APORTACIN

INTRODUCCIN

Se entiende como material de aportacin, todo aquel material que se utiliza para la realizacin de un cordn de soldadura de buena calidad y donde distinguimos, por un lado, el ncleo del electrodo y el revestimiento, y por otro lado, la varilla de aporte y los fundentes, estos los usaremos en funcin del tipo de soldadura que vayamos a realizar.

Electrodo revestido

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Varillas de aporte sin y con fundente Electrodos revestidos normales y especiales

Estos elementos qumicos que componen los materiales de aporte son muy variados, como por ejemplo; a finales del siglo XIX se hicieron experimentos con un electrodo de carbn, unos aos ms tarde, se sustituy el electrodo de carbn por una varilla o alambre de hierro desnudo, el cual elimino la necesidad de usar una varilla separada para relleno. A principios del siglo XX, se descubri que se mejoraban las propiedades fsicas, mecnicas, y qumicas de la soldadura, si se aplicaba un recubrimiento sobre el alambre de hierro desnudo.

Algunos de los primeros experimentos incluyeron envolver el electrodo desnudo con telas de asbesto y algodn empapadas con silicato de sodio. De estos primeros experimentos surgieron los electrodos actuales constan de un ncleo de alambre metlico al cual se ha agregado un recubrimiento de productos qumicos seleccionados cuidadosamente.

CON REVESTIMIENTO

ELECTODOS

SIN REVESTIMIENTO

MACIZOS

HILOS

TUBULARES

MATERIAL DE

APORTACIN

DESNUDA

VARILLAS

CUBIERTAS CON FUNDENTE

ARANDELAS, LAMINAS, POLVOS

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ELECTRODOS CON REVESTIMIENTO O RECUBRIMIENTO

El electrodo es una varilla metlica que se funde durante el proceso de soldadura y se solidifica sobre el metal base, aportando el metal suficiente para realizar la unin, este aporte a de tener propiedades similares a las del metal base o mejores, con el fin de conseguir una soldadura homognea. La varilla, llamada ncleo o alma, est recubierta de una envoltura llamada recubrimiento o revestimiento, quedando la nica zona desnuda en un extremo, que es donde lo ajustaremos a la pinza porta-electrodos y por donde pasar la corriente elctrica, que establecer el arco al poner en contacto polo positivo con el negativo, o viceversa.

El revestimiento del electrodo como su nombre indica, es la parte que reviste el ncleo del electrodo, los elementos ms comnmente usados en los revestimientos son: celulosa, sales de potasio, silicatos de aluminio y de manganeso, ferro manganeso, silicato de sodio, titanio y rutilo, polvo de hierro y oxido de hierro, estos funden al mismo tiempo que el ncleo y tiene como misin mejorar las propiedades metalrgicas y la calidad del cordn de soldadura.

La funcin principal del revestimiento del electrodo a la hora de realizar un buen cordn de soldadura son:

Acta como limpiador y desoxidante del material base durante la soldadura. Acta como estabilizador del arco elctrico y disminuye el chisporroteo. Influye directamente en la penetracin del cordn de soldadura. Rompe las tensiones superficiales de las gotas del metal de aporte, permitiendo que estas se

amalgamen homogneamente con el material base. Forma una capa de escoria que protege el cordn de soldadura caliente de la oxidacin. Ayuda a dar la forma al cordn de soldadura. Evita el rpido enfriamiento del cordn de soldadura gracias a la proteccin de la capa de

escoria. Permite, por medio de elementos adicionales, obtener un cordn de soldadura con caractersticas

especiales. Influye en la cantidad de aportacin del material de soldadura.

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Por estos motivos, que en realidad son ventajas, hay que tener mucho cuidado a la hora de manipular y almacenar los electrodos, ya que si no estn en un lugar adecuado, estos pierden muchas da las propiedades mencionadas anteriormente, con lo que realizaremos un cordn de peor calidad y nos costar ms trabajo su realizacin. Por eso para la conservacin de estas propiedades se utilizan hornos o calefactores, para que el revestimiento este siempre en buenas condiciones quitndoles la humedad, a la hora de trabajar individual a pie de obra, existen unos pequeos bolsos trmicos donde almacenaremos los electrodos despus de sacarlos del horno o la estufa.

Debido a las necesidades, las exigencias del mercado, las nuevas tecnologas, etc. existen una gran variedad de electrodos, podemos clasificar:

Clasificacin en funcin del material del ncleo o el alma. Clasificacin en funcin del dimetro. Clasificacin en funcin del rendimiento. Clasificacin en funcin de la composicin del revestimiento.

Clasificacin en funcin del material del ncleo o el alma

Es lo primero que tenemos que tener claro a la hora de la eleccin del electrodo, el tipo de material que vamos a soldar, para as elegir el electrodo adecuado. Si fusemos a soldar aluminio, hay electrodos con el ncleo de aluminio, para fundicin tenemos el monel entre otros, bronce, etc. Las caractersticas de cada electrodo vienen bien especificadas en la caja y son diferentes segn el fabricante.

Clasificacin en funcin del dimetro

Para elegir el dimetro del electrodo que vamos a usar en el cordn de soldadura, ir en funcin de la forma de los bordes y el espesor de las piezas a unir. Usaremos un electrodo de dimetro pequeo para unir piezas de poco espesor y por lo contrario, utilizaremos electrodos de mayor dimetro para piezas de espesores mayores, as que podemos decir que se clasifican de la siguiente manera:

Delgados: de 1.5 a 3.25 milmetros (mm) de dimetro. Medios: de 3.25 a 5 mm de dimetro. Gruesos: de ms de 5 mm.

Clasificacin en funcin del rendimiento

El rendimiento de un electrodo es la cantidad de material aportada por un electrodo en un cordn de soldadura, donde interviene, por un lado, el alma o ncleo del electrodo y por otro lado, los minerales y materiales que aporta el revestimiento, del que este, est compuesto.

Por lo que podemos decir, que el rendimiento gravimtrico de un electrodo es la relacin existente entre el peso del material que se ha depositado sobre el metal base y el peso del ncleo del electrodo (sin recubrimiento).

Rendimiento gravimtrico = Peso material fundido depositado / Peso alma sin punta

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Electrodos de rendimiento normal: su rendimiento gravimtrico puede alcanzar el 90%. Electrodos de rendimiento medio: su rendimiento gravimtrico est entre 90 y 120 %. Electrodos de rendimiento gran rendimiento: est por encima del 120%.

Clasificacin en funcin de la composicin del revestimiento

El revestimiento est compuesto normalmente, por una mezcla de minerales, xidos de metales o materias orgnicas, los porcentajes con los que estos materiales participan en el revestimiento son muy complejos, ya que cada fabricante tiene su secreto. Los ms utilizados son los electrodos de rutilo, bsicos, cidos y los celulosos.

Electrodos de rutilo: El revestimiento de este electrodo est compuesto esencialmente por un mineral llamado rutilo. Este ltimo est formado por un 95% de bixido de titanio, un compuesto muy estable que garantiza una ptima estabilidad del arco y una elevada fluidez del bao, con un apreciable efecto esttico en la soldadura. La tarea del revestimiento rutilo es, en cualquier caso, garantizar una fusin dulce, de fcil realizacin, facilitando la formacin de una escoria abundante y viscosa que permite un buen deslizamiento en la soldadura en todas posiciones, sobretodo en posicin plana. En este caso el cordn se presenta visualmente bello y regular. La estabilidad del arco es una prerrogativa que hace posible el empleo de este electrodo tanto con corriente alterna (CA) como con corriente continua (CC) en polaridad directa. Se usa sobretodo en espesores reducidos.

Electrodos bsicos: El revestimiento de los electrodos bsicos est formado por xidos de hierro, aleaciones ferrosas y sobre todo por carbonatos de calcio y magnesio a los cuales, aadiendo el fluoruro de calcio, se obtiene la fluorita, o sea, un mineral adecuado para facilitar la fusin. Tienen una elevada capacidad de depuracin del material base, por lo que se obtienen soldaduras de calidad y con una notable robustez mecnica. Adems, estos electrodos soportan elevadas temperaturas de secado, y por lo tanto no contaminan el bao con hidrgeno. La fluorita hace que el arco sea muy inestable: el bao es menos fluido, se producen frecuentes corto circuitos debidos a una transferencia del material de aporte con grandes gotas; el arco debe mantenerse muy corto por la escasa volatilidad del mismo revestimiento; todas estas caractersticas hacen necesario que el soldador tenga una buena experiencia. Tienen una escoria dura y difcil de quitar, y debe eliminarse completamente en caso de repasos. Estos electrodos se prestan para realizar soldaduras en posicin, verticales, por encima de la cabeza, etc. En lo que se refiere a la corriente a emplear, se aconseja el empleo de generadores de corriente continua (CC) en polaridad inversa. Los electrodos bsicos se distinguen por la elevadsima cantidad de material depositado y se adaptan notablemente a la soldadura de juntas de grandes espesores. Son fuertemente higroscpicos (absorben la humedad), y se aconseja mantener estos electrodos en ambientes secos y en cajas bien cerradas; si esto no fuese posible, se aconseja efectuar un nuevo secado del electrodo antes de la utilizacin.

Electrodos cidos: Los revestimientos de estos electrodos estn formados por xidos de hierro, aleaciones ferrosas de manganeso y silicio. Garantizan una buena estabilidad del arco que los hace idneos tanto para la corriente alterna (CA) como para la corriente continua (CC). Tienen un bao muy fluido que no permite soldaduras en determinadas posiciones; adems no tienen un gran poder de limpieza en el material base y esto puede causar grietas. No soportan elevadas temperaturas de secado, con el consiguiente riesgo de humedad residual y por lo tanto de inclusiones de hidrgeno en la soldadura.

Electrodos celulosos: El revestimiento de estos electrodos est formado sobre todo por celulosa integrada con aleaciones ferrosas (magnesio y silicio). El revestimiento gasifica casi completamente, permitiendo de esta manera la soldadura tambin en posicin vertical descendiente, lo que no est permitido con otros tipos de electrodo; la elevada gasificacin de la celulosa reduce la cantidad de escorias presentes en la soldadura. El elevado desarrollo de hidrgeno (derivado de la especial composicin qumica del revestimiento) hace que el bao de soldadura sea "caliente", con la fusin de una notable cantidad de material base; se obtienen de esta manera soldaduras que penetran en profundidad, con pocas escorias en el bao. Las caractersticas mecnicas de la soldadura son ptimas; el nivel esttico es bastante bajo ya

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que la casi total ausencia de la proteccin lquida ofrecida por el revestimiento impide una modelacin del bao durante la solidificacin. La corriente de soldadura, dada la escasa estabilidad del arco, es normalmente en corriente continua (CC) con polaridad inversa.

A la hora de identificar los electrodos, se ha creado un cdigo internacional, que consiste en una serie de cifras o dgitos, colocados en lugares visibles de las cajas y en los propios electrodos:

E XX X X

E indica el electrodo de soldadura. XX indica la resistencia del metal depositado: gama de valores entre 60 y 70%. X indica las posiciones de soldeo:

1 todas las posiciones. 2 solo horizontales.

3 solo vertical descendiente. X india el tipo de revestimiento:

1 celuloso. 2, 3 y 4 rutilo. 5,6 y 8 bsico. 7 acido.

Si aparece otro digito significa que es para soldar aceros aleados.

Caractersticas de los diferentes tipos de electrodos

TIPO VENTAJAS INCONVENIENTES APLICACIONES cido * bajo coste

* arco estable * corriente CA y CC * escoria fcil de eliminar * elevada desoxidacin * fcilmente conservables

* bao fluido * escaso efecto de limpieza * elevado aporte de hidrogeno* escoria no se puede refundir

* soldaduras en horizontal * aceros bajos en carbono y con poca presencia de impurezas * soldaduras econmicas y con caractersticas mecnicas suficientes (buena robustez pero riesgo de grietas)

Rutilo * bajo coste * arco estable * fcil cebado * corriente CA y CC * cordn estticamente mejor * fcilmente conservables

* bao fluido * escaso efecto de limpieza * elevado aporte de hidrogeno

* soldaduras en horizontal * soldaduras en vertical y en esquinas para pequeos espesores * aceros bajos en carbono y con poca presencia de impurezas * soldaduras estticamente buenas pero caractersticas mecnicas suficientes (buena robustez pero riesgo de grietas)

Celulsico * elevada penetracin * elevada manejabilidad * escoria reducida

* son necesarios generadores CC con elevada tensin en vaco * cordn irregular * elevado aporte de hidrogeno

* soldaduras en todas las posiciones, incluida la vertical descendiente * tubos o donde no sea posible el cordn al reverso * soldaduras en las que el acceso del electrodo resulta crtico * aceros bajos en carbono con escasa presencia de impurezas

Bsico * ptima limpieza del material* aporte de hidrogeno muy reducido * bao fro

* arco poco estable * escoria no se puede refundir y de difcil eliminacin * arco corto y difcil de trabar* cebado difcil * generadores CC * de difcil conservacin

* soldaduras en todas las posiciones, incluso con grandes espesores * elevadas velocidades de depsito * soldaduras de elevada calidad mecnica, incluso con materiales que contengan impurezas

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ELECTRODOS DESNUDOS

Los electrodos desnudos debido a la dificultad de establecer el arco voltaico de manera constante y a la dificultad que presenta realizar un cordn de soldadura sin revestimiento, a lo largo de toda la pieza a soldar, se han venido utilizando para las mquinas de puntos, por roldanas, etc. normalmente son de cobre o aleaciones de cobre, ya que es un buen conductor de la electricidad.

Otra variedad de electrodo desnudo son los de grafito, este tipo de soldadura no requiere aporte de material y prcticamente no lo admite a menos que sean varillas muy finas. No se trata de soldadura por arco elctrico. Lo que funde el metal es la punta de grafito que en cortocircuito se pone al blanco brillante. Lo que se calienta por la corriente es ms que nada el grafito, no el metal, porque el primero tiene una resistencia mucho mayor y disipara la mayora de la potencia.

Aunque no se aporta material el electrodo se desgasta porque est hecho con polvo de grafito aglomerado, y se nota que se va deshaciendo con el calor.

Para la soldadura TIG, utilizaremos otro tipo de electrodos desnudos que son los llamados electrodos no consumibles, los que ms utilizamos son los electrodos de tungsteno, de volframio puro, de volframio aleado con torio y de volframio aleado con zirconio. Los electrodos formados por materiales

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puros con aleacin facilitan el cebado del arco y su estabilidad, favorecen el encendido y re encendido del arco y logrando mejor calidad en los empalmes. Los electrodos con aleacin tambin nos permiten mayores intensidades, ya que su punto de fusin es mayor.

Su simbolizacin est normalizada, la primera letra se refiere al componente principal (tungsteno o volframio), la segunda letra se refiere a las adiciones de xido (la letra es la del elemento que interviene en la aleacin del electrodo en mayor proporcin). Tambin podemos encontrar la simbolizacin por anillos de colores para identificar la composicin del electrodo, si aparece el electrodo en un extremo con un anillo sera normal y con dos anillos para los electrodos compuestos.

Los dimetros con los que nos los encontramos en el mercado son muy variados, estn disponibles desde 1, 1.6, 2, 2.4, 3.2, 4 mm, etc., su longitud es estndar 150mm.

HILOS MACIZOS

El electrodo es un hilo macizo metlico (acero, acero aleado, inoxidables, aluminio, etc.), cuya composicin suele ser lo ms parecida al metal base que se va a soldar y hace falta la presencia de gas protector para la realizacin de buenos cordones de soldadura. Viene enrollado en bobinas de diferentes pesos, oscilan entre 5, 10, 20, 25, y hasta 100 o ms kg, estos ltimos de mucho peso, se utilizan para el robot con el fin de no tener que poner recambio en mucho periodo tiempo. Los comercializan en diferentes dimetros 0,6; 0,8; 1; 1,2; 1,6; 2,4 mm, etc., en funcin de la maquina y la pieza a soldar.

Estas bobinas vienen enrolladas por capas, el hilo se utiliza en un taller convencional suele ser para aceros ordinarios, este viene recubierto de una finsima capa de cobre, que no presenta importancia sobre la composicin final del cordn de soldadura, sus misiones son;

Disminuir los rozamientos. Proteger el hilo contra la oxidacin y el deterioro de este. Favorecer el contacto elctrico entre la boquilla de contacto y el hilo.

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Se utilizan en la soldadura MIG/MAG, arco sumergido, electo escoria, etc.

HILOS TUBULARES

El electrodo es un hilo tubular (hueco), que est formado por una envoltura metlica, esta ser de un material o de otro, en funcin del material base a soldar y que contiene en su interior un fundente (flux), que tiene funciones similares a las del revestimiento de los electrodos revestidos, la cantidad de fundente varia de un 15 a un 35 % en el peso de la bobina.

El fundente tiene la finalidad de incorporar elementos de aleacin, desoxidantes, mejorar el cebado y la estabilidad del arco y generar escorias y gases que sirvan para la penetracin y proteccin del cordn de soldadura. Se puede soldar casi todo tipo de materiales y segn su fabricacin nos lo podemos encontrar de distintas formas:

El electrodo se forma, a partir de una banda metlica que es conformada en forma de U en una primera fase, en cuyo interior se deposita a continuacin el flux y los elementos aleantes, cerrndose despus mediante una serie de rodillos de conformado.

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Se suele utilizar en la soldadura MIG/MAG, para realizar trabajos a pie de obra donde las condiciones meteorolgicas (con aire) no sea favorables o en lugares de difcil acceso para el equipo utilizando la botella.

VARILLA DESNUDA

La varilla de aportacin es igual que el ncleo o el alma del electrodo pero sin revestimiento, o sea, totalmente desnuda la varilla, tambin puede llevar el fundente que la recubre. Las podemos diferenciar en dos tipos en funcin del tipo de soldadura a realizar:

Varilla de aportacin para soldadura oxiacetilnica. Varilla de aportacin para soldadura TIG.

Varilla de aportacin para soldadura oxiacetilnica

Es el metal de aportacin que utilizamos para realizar la soldadura heterognea (blanda o fuerte), los materiales ms utilizados para la fabricacin de estas varillas, son muy variados: plata, oro, aluminio-silicio, cobre fosforoso, etc., para soldadura fuerte y estao-plomo, estao-plata, plomo-plata, cadmio-cinc, etc., para soldadura blanda. Sus dimetros y longitudes estn normalizados.

Las propiedades que tiene que cumplir el material de aportacin son:

Ser capaz de producir una unin soldada que cumpla los requisitos en resistencia mecnica y a la corrosin.

Capacidad de mojar al metal base. Buena temperatura de fusin (inferior a la del material a soldar) y buena fluidez para

permitir su distribucin por soldeo capilar.

Existe un rango de temperaturas, que depende de la composicin de la varilla.

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Para la realizacin de uniones con este tipo de material de aportacin y este mtodo de soldadura se necesita la utilizacin de fundentes (flux), la funcin principal del fundente es:

Disolver y eliminar los xidos que puedan formarse. Favorecer el mojado del metal a soldar, consiguiendo que el metal de aportacin pueda fluir y se

distribuya en la unin homogneamente. Aislar del contacto del aire el bao de fusin.

Varilla de aportacin para soldadura TIG

Es el metal de aportacin que utilizamos para realizar la soldadura TIG, estas varillas han de ser de igual o mejor calidad que el material a soldar, acero inoxidable, aluminio, acero al carbono, etc., sus dimetros varan entre 1.1, 1.6, 2, 2.4, 3.2, 4 y 4.2 mm y con una longitud de 900 mm.

Con el objetivo de obtener una soldadura sana en la unin a soldar, es muy importante que el material de aportacin, est libre de contaminaciones y de humedad. Esta varilla no necesita de fundente para la realizacin del cordn de soldadura, ya que se realiza en la atmosfera inerte producida por el gas de proteccin.

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VARILLA CUVIERTA CON FUNDENTE

Este tipo de material de aportacin est compuesto por un ncleo o alma y cubierta de fundente, similar a los electrodos, pero sin la punta limpia para el agarre del porta pinzas. Estos revestimientos estn compuestos por minerales, materias orgnicas, xidos de metales, aglutinantes, etc., segn el fabricante, sus dimetros y longitudes estn normalizados, siendo similares a las desnudas descritas anteriormente.

ARANDELAS, LMINAS, POLVOS

El material de aportacin puede aplicarse manualmente o automticamente durante el soldeo de la junta, o puede ser pre situado antes del trabajo, aunque esto conlleva ms trabajo a la hora de la preparacin de los bordes, debido a que se necesita precisin en el ajuste de las piezas, para que se realice una soldadura sana.

Presentan muchas medidas estndar de comercializacin y nos las encontramos en forma de lminas, arandelas, polvos dependiendo del tipo de junta o empalme a soldar, mtodo de calentamiento y si se realizar manualmente o mecnicamente.

El material de aporte en forma de lminas, se aplica el fundente y se pre sita el material de aporte antes de comenzar a soldar, de manera que cuando est fundido se aplica presin y se elimina el exceso de material aportado.

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El material de aporte en forma de arandelas, se aplica el fundente y se pre sita el material de aporte en forma de arandela, en la junta mecanizada con anterioridad, si es necesario, de manera que cuando comenzamos a soldar, se funda a lo largo de toda la superficie de la junta.

El material de aporte en forma de polvos, se aplica el fundente y se pre sita el material de aportacin en forma de polvos, en la junta mecanizada con anterioridad, de manera que cuando comenzamos a soldar, se funda a lo largo de toda la junta.

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Dedicado a: Francisco Manuel Poyato Bujalance