Electrodos de soldadura

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Han pasado más de cien años desde la invención del primer electrodo de soldadura eficiente, creado y patentado por el sueco O. Kelberg en 1911. Mirando hacia atrás a las décadas que han pasado desde este evento, uno puede afirmar de manera inequívoca: la invención del electrodo de soldadura se ha convertido en un evento real de importancia mundial..

Cómo funcionan los electrodos

Para una mejor soldadura de metales y aleaciones, es necesario seleccionar una marca específica de electrodos de soldadura para cada uno de ellos. Y para no equivocarse en la elección, debe saber qué tipos de electrodos existen, cómo reconocer sus marcas y áreas de aplicación; las respuestas están en este artículo..

El propósito del electrodo, sus características.

El electrodo es un eslabón importante en la tecnología de soldadura por arco eléctrico: está diseñado para suministrar corriente eléctrica al objeto de soldadura. Hoy en día existen muchos tipos y marcas de electrodos de soldadura que tienen su propia especialización limitada..

Los electrodos deben cumplir las siguientes condiciones:

  • suministro de un arco de combustión constante, la formación de una costura de alta calidad;
  • el metal de la soldadura debe tener una determinada composición química;
  • la varilla del electrodo y su revestimiento se funden uniformemente;
  • soldadura con alta productividad con la menor salpicadura del metal del electrodo;
  • la escoria obtenida durante la soldadura es fácilmente separable;
  • preservación de características tecnológicas y fisicoquímicas durante un cierto período (durante el almacenamiento);
  • baja toxicidad durante la producción y durante la soldadura.

Cómo funcionan los electrodos

Para su fabricación se utilizan alambres de soldadura portadores de corriente eléctrica o varillas metálicas, cuya composición química determina la calidad de los electrodos. Los electrodos solo pueden consistir en una varilla de metal (alambre); estos electrodos de soldadura se denominan sin recubrimiento. Si la varilla del electrodo está recubierta con un compuesto especial diseñado para mejorar la calidad de la soldadura, los electrodos se denominan recubiertos. Se utilizan varios tipos de revestimiento: ácido, básico, rutilo, celulósico y mixto..

Cómo funcionan los electrodos

Según su finalidad, el revestimiento se divide en dos tipos: protector (electrodos de capa gruesa) e ionizante (electrodos de capa fina). Para comprender mejor la diferencia entre estos tipos de recubrimientos, debe tenerse en cuenta que la calidad de la soldadura con electrodos con recubrimiento ionizante es inferior a la soldadura con electrodos con recubrimiento protector; el primer tipo de recubrimiento no puede proteger la soldadura de la nitruración y la oxidación..

¿Cómo se relaciona el tipo de recubrimiento de electrodo con sus propiedades tecnológicas y de soldadura?

La capacidad de soldar en cualquier posición, el rendimiento de la soldadura eléctrica, la corriente de soldadura requerida, la tendencia a la formación de poros, así como (en algunos casos) la tendencia a formar grietas en la soldadura y el contenido de hidrógeno en el metal depositado, todos estos factores dependen directamente del tipo de recubrimiento de los electrodos de soldadura..

El recubrimiento ácido se compone de óxidos de hierro, manganeso y silicio. Los electrodos recubiertos de ácido (SM-5, ANO-1), según las propiedades de la junta soldada y el metal de soldadura, son los tipos E38 y E42. Al soldar con electrodos con una capa ácida de metales cubiertos de óxido o escamas, no se formarán poros (lo mismo, cuando se alarga el arco). La corriente de soldadura para tales electrodos puede ser alterna o directa. Un factor negativo cuando se suelda con electrodos recubiertos de ácido es una alta tendencia a las grietas calientes en el metal de soldadura..

El revestimiento principal de los electrodos (UONII-13, DSC-50) está formado por compuestos de fluoruro y carbonatos. La composición química del metal dirigido por tales electrodos es idéntica a la del acero silencioso. El bajo contenido de inclusiones de no metales, gases e impurezas nocivas proporciona al metal de soldadura una alta resistencia al impacto (a temperaturas normales y bajas) y ductilidad, se caracteriza por una mayor resistencia a las grietas calientes. Según sus características, los electrodos con revestimiento básico pertenecen a los tipos E42A y E46A, E50A y E60.

Sin embargo, los electrodos con un recubrimiento básico son inferiores en sus características tecnológicas a algunos tipos de electrodos debido a sus desventajas: en el caso de humedecer el recubrimiento y alargar el arco al trabajar con ellos, la sensibilidad a la formación de poros en el metal de soldadura es alta. La soldadura con tales electrodos se realiza bajo corriente continua con polaridad inversa, los electrodos requieren calcinación antes de comenzar a soldar (at 250-420 ° C).

Electrodos recubiertos de rutilo

Los electrodos recubiertos de rutilo (MP-3, ANO-3, ANO-4, OZS-4) evitan todos los demás tipos de electrodos en una serie de cualidades tecnológicas. Al realizar la soldadura con corriente alterna, la combustión del arco de dichos electrodos es potente y estable, con una mínima salpicadura de metal: se forma una costura de alta calidad y la costra de escoria es fácilmente separable. Cambiar la longitud del arco, soldar metal húmedo u oxidado, soldar en la superficie con óxidos: todo esto tiene poco efecto en la formación de poros de los electrodos de rutilo..

Sin embargo, el metal de soldadura formado por ellos también tiene cualidades negativas: resistencia al impacto reducida y plasticidad causada por inclusiones de óxido de silicio..

Los componentes orgánicos en grandes cantidades (hasta el 50%) constituyen el tipo de recubrimiento de electrodos de celulosa (VSC-1, VSC-2, OMA-2). El metal depositado por ellos es idéntico al acero calmado o semilencioso (en composición química). Según sus características, los electrodos con revestimiento de celulosa pertenecen a los tipos E50, E46 y E42.

La soldadura por un lado con electrodos de celulosa por peso le permite obtener un cordón de costura inverso uniforme, también puede soldar costuras verticales, utilizando el método de arriba hacia abajo. Sin embargo, el metal de la costura obtenido mediante soldadura con electrodos de celulosa tiene un alto contenido de hidrógeno y esto es un gran inconveniente..

El recubrimiento mixto le permite combinar las características de calidad de diferentes tipos de recubrimientos de electrodos. Los revestimientos mixtos son: rutilo ácido, rutilo-celulosa, rutilo-básico, etc..

Tipo de cubierta Marcado según GOST 9466-75 Marca ISO internacional Marcado de acuerdo con el antiguo GOST 9467-60.
agrio Y Y P (mineral)
el principal si EN F (fluoruro de calcio)
rutilo PAGS R T (rutilo (titanio))
celulósico C DE Oh (orgánico)
tipos de revestimientos mixtos
ácido-rutilo Arkansas Arkansas
rutilo básico RB RC
otro mixto PAGS S
rutilo con polvo de hierro RJ RR

Electrodos consumibles y no consumibles: ¿cuál es la diferencia entre ellos?

La varilla de metal de los electrodos consumibles se utiliza en la soldadura como material de formación para la costura; el material para tales electrodos es acero o cobre. Los electrodos no consumibles están hechos de carbón o tungsteno; su propósito es suministrar corriente eléctrica al sitio de soldadura, y se usa un alambre o varilla de relleno para sujetar los elementos soldados (conectados principalmente por su propio metal). El material para la producción de electrodos de carbono es un carbón amorfo electrotécnico especial, al que se le da la apariencia de varillas de sección transversal redondeada. Los electrodos de carbono se utilizan en dos casos: para obtener soldaduras limpias desde un punto de vista estético, si la apariencia del producto final es especialmente importante; se pueden utilizar para cortar metal extra grueso (corte por arco de aire).

La longitud del electrodo depende de su diámetro:

Diámetro del electrodo, mm Longitud del electrodo, mm Diámetro del electrodo, mm Longitud del electrodo, mm
aleado o carbono altamente dopado aleado o carbono altamente dopado
1,6 220
250
150
200
4.0 350
450
350
2.0 250 200
250
5,0
6.0
8.0
10.0
12,0
450 350
450
2.5 250
300
250
3,0 300
350
300
350

Los electrodos están marcados de acuerdo con el siguiente esquema:

Marcado de electrodos

El primer valor corresponde al tipo de electrodo;
2º – marca de electrodo;
3er – diámetro (mm);
4º – describe el propósito de los electrodos;
5to – espesor del revestimiento;
6to: un índice que informa sobre las características del metal de soldadura y el metal depositado (GOST 9467-75, GOST 10051-75 o GOST 10052-75);
7º – tipo de cobertura;
8 – tipos de posiciones espaciales de revestimiento o soldadura, admisibles para estos electrodos;
Noveno – polaridad y tipo de corriente, voltaje nominal para una fuente de corriente alterna sin carga.

Un requisito previo para la estructura del marcado de electrodos es una indicación de los requisitos técnicos (GOST), según los cuales se realizaron estos electrodos (de acuerdo con las condiciones de GOST 9466-75, TU 14-4-644-65, TU 14-4-321-73, TU 14-4 -831-77, TU 32-TsTVR-611-88).

Ejemplo de marcado de electrodos:

E46A – UONI – 13/45 – 3,0 – UD2 GOST 9466-75, GOST 9467-75
E432 (5) – B10

El ejemplo propuesto contiene el marcado de electrodos del tipo E46A, considere su significado con más detalle.

Designación del divisor:

  • E – electrodo destinado a la soldadura por arco;
  • 46 – resistencia a la tracción mínima garantizada (según GOST 9467-75);
  • A – electrodos de tipo mejorado;
  • Los electrodos en U son aplicables para soldar aceros estructurales (al carbono y de baja aleación) con una resistencia máxima a la tracción de hasta 600 MPa;
  • D2 – el espesor del revestimiento corresponde al segundo grupo;

Designaciones de denominador:

  • 43 2 (5) – características del metal de costura y soldadura;
  • B – de acuerdo con la tabla anterior de tipos de recubrimientos, corresponde al tipo principal;
  • 1 – posición espacial, admisible durante la soldadura;
  • 0 – corriente continua de polaridad inversa.

Cuando se marcan electrodos aplicables para soldar aceros estructurales (al carbono y de baja aleación) con una resistencia máxima a la tracción de hasta 600 MPa, no se coloca el guión después de la letra «E» (en el denominador)..

De acuerdo con GOST 9466-75, los electrodos metálicos producidos por el método de engarzado para realizar la soldadura por arco manual de aceros y la superficie de las capas externas (superficiales) con propiedades especiales están marcados con la designación de letra apropiada y se dividen en clases:

  • para soldar aceros al carbono y de baja aleación (con una resistencia máxima a la tracción de hasta 600 MPa) – marcado “U”;
  • para soldar aceros aleados (resistencia máxima superior a 600 MPa) – marcado «L»;
  • para soldar aceros aleados de alta resistencia al calor – marcado «T»;
  • para soldar aceros de alta aleación con propiedades especiales – marcado «B»;
  • para el revestimiento de capas superficiales con propiedades especiales – marcado «H».

Los electrodos destinados a soldar aceros de alta aleación se subdividen en clases según la composición química y las propiedades mecánicas del metal depositado: hay 49 tipos de tales electrodos (según GOST 10052-75), designados por el índice «E», seguidos de números y letras. Los números detrás del índice (dos) informan sobre el contenido de carbono (promedio, en centésimas de porcentaje) en el metal depositado. Se dan las siguientes letras de designación de elementos químicos (no se ponen comillas en la marca): nitrógeno – «A», niobio – «B», tungsteno – «B», manganeso – «G», cobre – «D», molibdeno – «M», níquel – «N», titanio – «T», vanadio – «F» y cromo – «X». Si el contenido medio de elementos químicos en el metal depositado es inferior al 1,5%, no se establecen los números después de la designación de la letra..

Las posibles posiciones espaciales durante la soldadura se indican a continuación:

  • si se permite soldar en todas las posiciones para este tipo de electrodos – «1»;
  • todas las posiciones, excepto para soldar en la posición de arriba hacia abajo – «2»;
  • solo para una posición horizontal en un plano ubicado verticalmente, para una posición vertical de abajo hacia arriba y para una posición inferior – «3»;
  • solo para la posición más baja y más baja en el barco – «4».

Los electrodos se clasifican en varios grupos

Grupo de electrodos para trabajos de soldadura con aceros al carbono y de baja aleación

Los electrodos incluidos en este grupo se utilizan para soldar aceros al carbono (contenido de carbono de hasta 0,25%) y aceros de baja aleación con una resistencia máxima a la tracción de no más de 590 MPa. Este grupo de electrodos combina las siguientes propiedades de la junta soldada y las características mecánicas del metal de soldadura: resistencia al impacto y alargamiento, ángulo de flexión y resistencia máxima a la tracción..

Estas propiedades de los electrodos determinan su clasificación dentro del grupo (al marcar, los números que siguen a la designación de la letra «E» informan sobre la menor resistencia a la tracción última de la unión soldada o del metal de soldadura, en kgf / mm2):

  • trabajos soldados en aceros con una resistencia a la tracción máxima inferior a 490 MPa (E38, E42, E46 y E50);
  • trabajos de soldadura en aceros con altos requisitos de tenacidad al impacto y alargamiento relativo del metal de soldadura (E42A, E46A y E50A);
  • Trabajos soldados en aceros con una resistencia máxima a la tracción de más de 490 MPa, pero no más de 590 MPa (E55 y E60).

Grupo de electrodos para soldar con aceros y aleaciones de alta aleación

Dentro del grupo, los electrodos, cuya finalidad es soldar aleaciones a base de níquel y hierro-níquel, así como aceros de alta aleación, se dividen en:

  • destinados a soldar aceros y aleaciones resistentes al calor (resistentes al calor);
  • diseñado para soldar aceros y aleaciones resistentes a la corrosión.

De acuerdo con las condiciones de GOST 10052-75, los electrodos destinados a soldar aceros de alta aleación y aleaciones con resistencia a la corrosión, resistencia al calor y resistencia al calor se clasifican según las propiedades mecánicas del metal de soldadura y la composición química del metal depositado en 49 tipos. Para la mayoría de los electrodos industriales, las características del metal de soldadura están determinadas por las especificaciones del fabricante..

Electrodos para soldar aceros y aleaciones de alta aleación

Los electrodos destinados a la soldadura de aleaciones y aceros de alta aleación tienen diferencias significativas en las características del metal depositado y la composición química de las características y composición de los metales soldados por ellos. Para tomar la mejor decisión, es necesario alcanzar los parámetros operativos básicos para las uniones soldadas (resistencia a la corrosión y propiedades mecánicas, resistencia al calor y resistencia al calor) y la resistencia del metal de soldadura al agrietamiento..

La soldadura de aceros y aleaciones de alta aleación se realiza con electrodos con revestimientos de tipo rutilo, básico y rutilo-básico. Dichos electrodos tienen una alta tasa de fusión y de deposición debido a las varillas hechas de aleaciones y aceros de alta aleación, en comparación con los electrodos diseñados para soldar aceros de baja aleación, aleados y al carbono; la cuestión es que los electrodos para soldar aleaciones de alta aleación y aceros tienen una alta resistencia eléctrica y baja conductividad térmica. Las mismas propiedades requieren soldar bajo una corriente de soldadura de valores reducidos y una reducción en la longitud de los electrodos, la soldadura en sí se realiza principalmente bajo corriente continua de polaridad inversa..

Grupo de electrodos para trabajos de soldadura en aceros estructurales aleados (alta y alta resistencia)

Los electrodos de este grupo se utilizan para soldar con una resistencia máxima a la tracción de más de 590 MPa. La soldadura de tales grados de acero se lleva a cabo de dos maneras: después de la soldadura, las costuras se someten a un tratamiento térmico o no se lleva a cabo..

El tratamiento térmico de las costuras soldadas permite obtener juntas soldadas de igual resistencia. Hay cinco tipos de electrodos (según GOST 9467-75) diseñados para soldar este tipo de aceros (E70, E85, E100, E125 y E150). Según GOST, el metal depositado no puede contener más de 0.030% de azufre y 0.035% de fósforo..

Nota IMPORTANTE: antes de realizar trabajos de soldadura en estructuras, cuyo trabajo presupone la presencia de condiciones extremas, se requiere prestar mucha atención a la composición química del electrodo y al metal que será soldado por él (puede determinar la composición química utilizando la documentación reglamentaria o usar datos generales del marcado completo de los electrodos).

En el caso de que no exista una necesidad especial de juntas de igual resistencia durante la soldadura, se pueden utilizar electrodos que puedan proporcionar la estructura austenítica del metal de la costura. Las uniones soldadas obtenidas de esta manera tienen una mayor resistencia al agrietamiento y las características distintivas del metal de soldadura serán la tenacidad y la ductilidad. Este tipo de electrodos se puede utilizar para soldar aceros diferentes y de alta aleación, teniendo en cuenta todas las características de dichos electrodos creados para soldar aceros de alta aleación durante la soldadura..

Electrodos de soldadura

Para la formación de capas superficiales por revestimiento de arco (con la excepción de capas de revestimiento sobre metales no ferrosos), existe un grupo especializado de electrodos producidos de acuerdo con GOST 10051-75 y GOST 9466-75.

Este grupo incluye 44 tipos de electrodos (por ejemplo, E-16G2XM, E-110X14V13F), clasificados por dureza (a temperatura normal) y por las características del metal depositado (su composición química). Las características del metal depositado de los electrodos se determinan en varios casos según las especificaciones de cada fabricante..

Electrodos de revestimiento

Según las características operativas del metal depositado y el sistema de aleación seleccionado, los electrodos para pavimentar se pueden dividir (convencionalmente) en seis grupos que forman el metal depositado:

  • bajo en carbono, baja aleación, con alta resistencia a cargas de choque y fricción de dos metales;
  • de baja aleación de carbono medio, con alta resistencia a las cargas de choque, con fricción de dos metales a temperaturas normales y elevadas (hasta 600-650 ° C);
  • aleación de carbono (altamente aleada), resistente al desgaste abrasivo y cargas de choque;
  • Carbono de alta aleación, con mayor resistencia a altas temperaturas (650-850 ° C) y altas presiones;
  • estructura austenítica de alta aleación con alta resistencia a la corrosión y desgaste por erosión y fricción de dos metales a altas temperaturas (hasta 570-600 ° C);
  • De alta aleación endurecida por dispersión, altamente resistente a condiciones de deformación y temperatura particularmente difíciles (910-1100 ° C).

El trabajo en el revestimiento de superficies metálicas se lleva a cabo utilizando tecnologías especiales, que pueden incluir tratamiento térmico de calentamiento (preliminar y concomitante), etc., en función del estado y la composición química de los metales (base y depositados). La estricta adherencia a las tecnologías permite obtener superficies metálicas soldadas con características de rendimiento específicas..

Grupo de electrodos con los que se realiza la soldadura en frío y el revestimiento de productos de hierro fundido.

Dichos electrodos permiten corregir los defectos encontrados en las piezas de fundición; el mismo grupo incluye los electrodos utilizados en trabajos de reparación y restauración de equipos desgastados. Es posible utilizar electrodos para soldadura en frío en la creación de estructuras por el método de inyección soldada.

Usando electrodos de este grupo, es posible obtener un metal de soldadura de ciertas propiedades: acero y aleaciones a base de níquel, una aleación de hierro y níquel, cobre, etc..

Soldadura de aceros resistentes al calor – electrodos usados

Los aceros resistentes al calor (grados TsL-17, TsL-39, TML-1U, TML-3U, TsU-5, OZS-11, etc., capaces de operar a altas temperaturas, hasta 550-600 ° C) se sueldan con electrodos especiales, cuyas principales propiedades son propiedades químicas del metal depositado y propiedades mecánicas del metal de soldadura a temperatura normal. Antes de comenzar a soldar, es importante tener en cuenta el tamaño máximo de la temperatura de trabajo, su cumplimiento con los indicadores calculados de la resistencia a largo plazo del metal de soldadura..

Según las condiciones de GOST 9467-75, hay nueve tipos de electrodos (E-09M, E-09MX, E-09x1M, E-05x2M1, E-09x1M1NFB, E-10x3M1BF, E-10x5MF) con revestimiento básico y de rutilo, cuya especialización (según características químicas y propiedades mecánicas del metal de soldadura y el metal de soldadura) consiste en soldar aceros resistentes al calor.

Además, la soldadura de aceros resistentes al calor se puede realizar con electrodos que no se incluyen en GOST 9467-75, siempre que estén destinados a soldar con aceros de otras clases (por ejemplo, electrodos de grado ANZhR-1, cuyo objetivo principal es soldar aceros diferentes).

Al soldar con aceros resistentes al calor, por regla general, se precalientan y, una vez finalizada la soldadura, el tratamiento térmico..

Soldadura de metales no ferrosos – algunos detalles

Al soldar cobre y sus aleaciones, es importante tener en cuenta la alta actividad de este metal en interacción con los gases (sobre todo con el hidrógeno y el oxígeno). La consecuencia de estas reacciones pueden ser microfisuras y formación de poros en el metal de soldadura, que solo se pueden prevenir trabajando con cobre desoxidado. Antes de comenzar a soldar, los electrodos deben estar bien calcinados, y las áreas de las costuras de los elementos soldados deben limpiarse hasta que aparezca un brillo metálico, con la completa eliminación de óxidos, grasas, contaminantes, etc. La principal dificultad para soldar piezas de bronce es su alta fragilidad y una disminución en las características de resistencia cuando se calientan; al soldar estructuras de bronce, el zinc se evapora activamente..

Soldadura de metales no ferrosos

El aluminio y sus aleaciones son altamente oxidables: una densa película de óxido en la superficie de los elementos que se sueldan es altamente refractaria. La superficie del baño de soldadura también se puede cubrir con una película de óxido de aluminio, que interfiere con el proceso de soldadura, interfiriendo con la formación de la soldadura, contribuyendo a la aparición de áreas no soldadas e inclusiones no metálicas en el metal de soldadura. Se requiere eliminar la película de óxido; la solución a este problema en la soldadura manual será la introducción de sales de fluoruro y cloruro de metales alcalinos (alcalinotérreos) en la composición de recubrimiento de los electrodos, que, al estar en estado fundido, ayudará a eliminar la película y mantener un arco estable..

La tenacidad y resistencia del níquel, especialmente sus aleaciones, que (según su composición) tienen alta resistencia a la corrosión, resistencia al calor y resistencia al calor, lo convierten en un material estructural atractivo. Sin embargo, a la hora de soldar elementos estructurales de este metal (sus aleaciones) surgen dificultades debido a la mayor sensibilidad del níquel a las impurezas, especialmente a los gases disueltos (hidrógeno, oxígeno y, en mayor medida, al nitrógeno), así como a la aparición de fisuras calientes. Es posible prevenir la formación de poros y la aparición de grietas utilizando electrodos de soldadura de alta pureza y elementos de soldadura hechos de níquel (sus aleaciones), prestando mayor atención a la preparación preliminar para la soldadura..

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