Soldadura por arco con núcleo de fundente "FCAW" (página 2)

HISTORIA

Los procesos de
soldadura por
arco metálico con escudo de gas se han usado
desde principios de la
década de 1920. Experimentos
realizados en esa época indicaron que las propiedades del
metal de soldadura mejoraban significativamente si el arco y el
metal de soldadura se protegían contra la
contaminación por parte de la atmósfera. Sin
embargo, la invención de los electrodos recubiertos a
finales de esa década redujo el interés en
los métodos
con escudo de gas.

No fue sino hasta principios de los años
cuarenta, con la introducción y aceptación comercial
del proceso de
soldadura por arco de tungsteno y gas, que resurgió el
interés por los métodos con escudo de gas.
Después en esa misma década, se comercializó
con éxito
el proceso de soldadura por arco de metal y gas. Los principales
gases
protectores entonces eran argón y helio.

Ciertas investigaciones
realizadas sobre soldaduras manuales hechas
con electrodo recubierto incluyeron un análisis del gas que se producía al
desintegrarse las coberturas de los electrodos. Los resultados de
dichos análisis indicaron que el gas predominante en las
emisiones de la cobertura era CO2. Este descubrimiento
pronto condujo al empleo de
CO2 como protección en el proceso de arco de
metal y gas aplicado a aceros al carbono.
Aunque los primeros experimentos con CO2 como gas
protector fracasaron, finalmente Se desarrollaron técnicas
que permitían su uso. La GMAW con escudo de dióxido
de carbono apareció en el mercado a
mediados de la década de 1950.

Aproximadamente en la misma época se
combinó el escudo de CO2 con un electrodo
tubular relleno de fundente que resolvía muchos de los
problemas que
se hablan presentado anteriormente, Las características de
operación se mejoraron mediante la adición de los
materiales del
núcleo, y se elevó la calidad de las
soldaduras al eliminarse la contaminación por la atmósfera. El
proceso se presentó al publicó en la Exposición
de la AWS efectuada en Buffalo, Nueva York, en mayo de 1954. Los
electrodos y el equipo se refinaron y aparecieron
prácticamente en su forma actual en 1957.

El proceso se está mejorando continuamente. Las
fuentes de
potencia y los
alimentadores de alambre Se han simplificado mucho y son
más confiables que sus predecesores. Las nuevas pistolas
son ligeras y resistentes. Los electrodos se mejoran día
con día. Entre los avances más recientes
están los electrodo de aleación y de
diámetro pequeño [hasta 0.9 mm (0.035
pulg)].

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES

Los beneficios de FCAW se obtienen al combinarse tres
características generales:

(1) La productividad de
La soldadura de alambre continuo.

(2) Las cualidades metalúrgicas que pueden
derivarse de un fundente.

(3) Una escoria que sustenta y moldea La franja de
soldadura.

El proceso FCAW combina características de la
soldadura por arco de metal protegido (SMAW), la soldadura por
arco de metal y gas (GMAW) y la soldadura por arco sumergido
(SAW).

En el método con
escudo de gas, el gas protector (por lo regular dióxido de
carbono o una mezcla de argón y dióxido de carbono)
protege el metal fundido del oxigeno y el
nitrógeno del aire al formar
una envoltura alrededor del arco y sobre el charco de soldadura.
Casi nunca es necesario desnitrificar el metal de soldadura
porque el nitrógeno del aire queda prácticamente
excluido. Es posible, empero, que se genere cierta cantidad de
oxigeno por la disociación de CO2 para formar
monóxido de carbono y oxigeno. Las composiciones de los
electrodos incluyen desoxidantes que se combinan con cantidades
pequeñas de oxigeno en el escudo de gas.

En el método con autoprotección se obtiene
a partir de ingredientes vaporizados del fundente que desplazan
el aire y por la escoria que cubre las gotas de metal derretido y
el charco de soldadura durante la operación. La producción de CO2 y la
introducción de agentes desoxidantes y desnitrurantes que
proceden de ingredientes del fundente justo en la superficie del
charco de soldadura explican por qué los electrodos con
autoprotección pueden tolerar corrientes de aire
más fuertes que los electrodos con escudo de gas. Es por
esto que la FCAW con autoprotección es et método
preferido para trabajo en el
campo como el que se muestra en la
figura 5.3.

Una característica de ciertos electrodos con
autoprotección es el empleo de extensiones de electrodo
largas. La extensión del electrodo es el tramo de
electrodo no fundido que se extiende más allá del
extremo del tubo de contacto durante la soldadura.

En general se usan extensiones de 19 a 95 mm (0.5 a 3.75
pulg) con los electrodos autoprotegidos, dependiendo de la
aplicación.

Al incrementarse la extensión del electrodo
aumenta el Calentamiento por resistencia del
electrodo. Esto precalienta el electrodo y reduce la caída
de voltaje a través del arco. Al mismo tiempo, la
corriente de soldadura baja, con la consecuente reducción
de el calor
disponible para fundir el metal base. La franja de soldadura que
resulta es angosta y poco profunda, lo que hace al proceso ideal
para soldar materiales de calibre delgado y para salvar huecos
causados por un embotamiento deficiente. Si se mantiene la
longitud (voltaje) del arco y la corriente de soldadura (subiendo
el voltaje. en la fuente de potencia e incrementando la velocidad de
alimentación del electrodo), el aumento en
la extensión del electrodo elevará la tasa de
deposición.

Con ciertos tipos de electrodos con núcleo de.
Fundente y autoprotección, la polaridad recomendable es
CCEN (corriente continua, electrodo negativo) (polaridad
directa), ya que produce menor penetración en el metal
base. Esto hace posible usar con éxito electrodos de
diámetro pequeño [de 0.8 mm (0.030 pulg), 0.9 mm
(0.035 pulg) y 1.2 mm (0.045 pulg)] para soldar materiales de
calibre delgado. Se han desarrollado electrodos autoprotegidos
específicamente para soldar los aceros recubiertos de cinc
y aluminizados que se usan comúnmente en la actualidad
para fabricar automóviles.

En contraste, el método con escudo de gas es
apropiado para la producción de soldaduras angostas y
penetrantes. Se usan extensiones de electrodo cortas y corrientes
de soldadura elevadas con alambres de todos los diámetros.
Las soldaduras de filete hechas por FCAW son más angostas
y de garganta mas profunda que las producidas con SMAW. El
principio de extensión del electrodo no puede aplicarse al
método con escudo de gas porque una extensión
grande afecta adversamente la protección.

APLICACIONES PRINCIPALES

Las aplicaciones de las dos variantes del proceso FCAW
se traslapan, pero las características específicas
de cada una las hacen apropiadas para diferentes condiciones de
operación. El proceso se emplea para soldar aceros al
carbono y de baja aleación, aceros inoxidables y hierros
colados. También sirve para soldar por puntos uniones
traslapadas en láminas y placas, así como para
revestimiento y deposición de superficies
duras.

El tipo de FCAW que se use dependerá del tipo de
electrodos de que se disponga, los requisitos de propiedades
mecánicas de las uniones soldadas y los diseños y
embotamiento de las uniones. En general, el método
autoprotegido puede usarse en aplicaciones que normalmente se
unen mediante soldadura por arco de metal protegido. El
método con escudo de gas puede servir para algunas
aplicaciones que se unen con el proceso de soldadura por arco de
metal y gas. Es preciso comparar las ventajas y desventajas del
proceso FCAW con las de esos otros procesos cuando se
evalúa para una aplicación
específica.

En muchas aplicaciones, el principal atractivo de la
soldadura por arco con núcleo de fundente, en
comparación con la de arco de metal protegido, es la mayor
productividad. Esto generalmente se traduce en costos globales
más bajos por kilogramo de metal depositado en uniones que
permiten la soldadura continua y están fácilmente
accesibles para la pistola y el equipo de de fabricación
en general, recubrimiento, unión de metales FCAW. Las
ventajas consisten en tasas de deposición elevadas,
disímiles, mantenimiento
y reparación.

Factores de operación altos y mayores eficiencias
de deposición Las desventajas más importantes, en
comparación con el (no se desechan "colillas" de
electrodo). Proceso SMAW, son el mayor costo del equipo,
la relativa

La FCAW tiene amplia aplicación en trabajos de
fabricación en taller, mantenimiento y construcción en el campo. Se ha usado para
soldar ensambles que se ajustan al Código
de calderas y
recipientes de presión de
la ASME, a las reglas del American Bureau of Shipping y a
ANSI/AWS D1.1, Código de soldadura estructural –
Acero. La FCAW
tiene categoría de proceso precalificado en ANSI/AWS D1.
1.

Se han usado electrodos de acero inoxidable con
núcleo de fundente, autoprotegidos y con escudo de gas,
para trabajos de fabricaron en general, recubrimiento,
unión de metales disímiles, mantenimiento y
reparación.

Las desventajas más importantes, en
comparación con el proceso SMAW son el mayor costo del
equipo, la relativa complejidad de la configuración y
control de
éste, y la restricción en cuanto a la distancia de
operación respecto al alimentador del electrodo de
alambre. El proceso puede generar grandes volúmenes de
emisiones de soldadura que requieren equipo de escape apropiado,
excepto en aplicaciones de campo. En comparación con el
proceso GMAW, libre de escoria, la necesidad de eliminar la
escoria entre una pasada y otra representa un costo de mano de
obra adicional. Esta eliminación es necesaria sobre todo
en las pasadas de raíz.

EQUIPO

EQUIPO SEMIAUTOMÁTICO

El equipo básico para la soldadura por arco con
núcleo de fundente autoprotegida y con escudo de gas es
similar. La principal diferencia radica en el suministro y
regulación del gas para el arco en la variante con escudo
de gas. La fuente de potencia recomendada es la de cc de voltaje
constante, similar a las que se usan para soldadura por arco de
metal y gas. Esta fuente deberá ser capaz de trabajar en
el nivel de corriente máximo requerido para la
aplicación especifica. La mayor parte de las aplicaciones
semiautomáticas usa menos de 500 A. El control de voltaje
deberá poderse ajustar en incrementos de un voltio menos.
También se usan fuentes de potencia de cc de corriente
constante con la suficiente capacidad y controles y alimentadores
de alambre apropiados, pero estas aplicaciones son poco
comunes.

El propósito del control de alimentación
del alambre es suministrar el electrodo continuo al arco de
soldadura con una velocidad constante previamente establecida. La
rapidez de alimentación del electrodo determina el
amperaje de soldadura suministrado por una fuente de potencia de
voltaje constante. Si se modifica esta rapidez, la máquina
soldadora se ajustará automáticamente para mantener
el voltaje de arco preestablecido. La velocidad de
alimentación del electrodo se puede controlar por medios
mecánicos o electrónicos.

Este proceso requiere rodillos impulsores que no aplanen
ni distorsionen de alguna otra manera el electrodo tubular. Se
emplean diversos rodillos con superficies ranuradas y moleteadas
para adelantar el electrodo. Algunos alimentadores de alambre
tienen solo un par de rodillos impulsores, mientras que
otros cuentan con dos pares en los que por lo menos uno de
los rodillos de cada par está conectado a un motor. Si todos
los rodillos están motorizados, el alambre se podrá
adelantar ejerciendo menos presión con los
rodillos.

Las pistolas típicas para soldadura
semiautomática. Están diseñadas de modo que
se sostengan cómodamente, sean fáciles de manipular
y duren largo tiempo. Las pistolas establecen un contacto interno
con el electrodo a fin de conducir la corriente de soldadura. La
corriente y la alimentación del electrodo se accionan con
un interruptor montado en la pistola.

Las pistolas soldadoras pueden enfriarse con aire o con
agua. Se
prefieren las pistolas enfriadas por aire porque no hay necesidad
de un suministro de agua, pero las enfriadas por agua son
más compactas y ligeras, y requieren menos mantenimiento
que las enfriadas por aire. Además, suelen tener
especificaciones de corriente más altas, que pueden Llegar
a 600 A con ciclo de trabajo continuo. Las pistolas pueden tener
boquillas rectas o curvas. El ángulo de la boquilla curva
puede variar de 400 a

En algunas aplicaciones, la boquilla curva ofrece mayor
flexibilidad y facilidad de manipulación del
electrodo.

Algunos electrodos autoprotegidos con núcleo de
fundente requieren una extensión de electrodo
mínima específica para proveer una
protección adecuada. Las pistolas que usan estos
electrodos generalmente cuentan con tubos guía provistos
de una extensión aislada que sustenta el electrodo y
asegura que se extenderá al menos una distancia
mínima. Los detalles de una boquilla de electrodo
autoprotegido, incluido el tubo gula aislado, se ilustra en
seguida.

EQUIPO AUTOMÁTICO

Para este tipo de operación se recomienda una
fuente de potencia de cc de voltaje constante diseñada
para un ciclo de trabajo del

100%. El tamaño de la fuente de potencia
está determinado por la corriente que requiere el trabajo por
realizar. Como pueden ser necesarios electrodos grandes, tasas de
alimentación de electrodo elevadas y tiempos de soldadura
prolongados, los alimentadores de electrodo por fuerza tienen
motores
impulsores de mayor capacidad y componentes para trabajo
más pesado que en equipo similar para operación
semiautomática.

Las boquillas pueden diseñarse de modo que formen
un escudo lateral o concéntrico alrededor del electrodo.
El escudo lateral permite soldar en surcos angostos y profundos y
minimiza la acumulación de salpicaduras en la boquilla.
Las unidades de boquilla pueden enfriarse con aire o con agua. En
general, se prefieren las boquillas enfriadas por aire para
soldar con corrientes de hasta 600 A. Si la corriente va a ser
mayor, se recomienda usar una boquilla enfriada por agua. Es
posible usar pistolas soldadoras en tándem con el fin de
lograr tasas de deposición más altas con electrodos
protegidos por gas.

En trabajos de recubrimiento a gran escala, se puede
aumentar la productividad empleando equipo automático
oscilante con múltiples electrodos. Estas instalaciones
pueden incluir un manipulador montado sobre rieles que sostiene
una cabeza soldadora oscilante de múltiples electrodos con
alimentadores de electrodo individuales y un rodillo giratorio
motorizado también montado en rieles, además de
fuente de potencia, controles electrónicos y sistema de
suministro de electrodo.

EXTRACTORES DE HUMOS

En vista de los requisitos de seguridad y
salubridad para controlar la contaminación del aire, vanos fabricantes
han introducido pistolas soldadoras equipadas con extractores de
humos integrados. El extractor por lo regular consiste en una
boquilla de escape que rodea a la boquilla de la pistola. Se
puede adaptar a las pistolas con escudo de gas y con
autoprotección. La boquilla está conectada mediante
ductos a una lata con filtros (canister) y a una bomba de
extracción. La abertura de la boquilla para
extracción de humos está situada detrás de
la parte superior de la boquilla de la pistola a una distancia
suficiente para captar las emisiones que se desprenden del arco
sin perturbar el flujo de gas protector.

La ventaja principal de este sistema de
extracción de emisiones es que siempre está cerca
del origen de las emisiones sin importar dónde se use la
pistola soldadora. En cambio, un
extractor de humos portátil casi nunca puede colocarse tan
cerca del origen de las emisiones, además de que se
requiere una reubicación de la campana extractora cada vez
que hay un cambio significativo en el lugar donde se
suelda.

Una desventaja del sistema de extracción de
emisiones es que el aumento en el peso y el volumen del
equipo hacen a la soldadura semiautomática más
brumosa para el soldador. Si no se instalan correctamente y se
les da el mantenimiento debido, los extractores de humos pueden
causar problemas de soldadura al perturbar el escudo de gas. En
un área de soldadura bien ventilada, tal vez no sea
necesaria una combinación de extractor de humos-pistola
soldadora.

EQUIPO PARA PROTECCIÓN CON GAS

Al igual que los electrodos de GMAW, los de FCAW con
escudo de gas requieren un gas protector además del
fundente interno. Esto implica un suministro de gas, un regulador
de presión, un dispositivo para medir el flujo y las
mangueras y conectores necesarios. Los gases protectores
provienen de cilindros, grupos de
cilindros conectados con múltiples, o de tanques de gran
volumen que se conectan mediante tuberías a estaciones de
soldadura individuales. Los reguladores y medidores de flujo
sirven para controlar la presión y las tasas de flujo.
Como los reguladores pueden congelarse cuando se extrae
CO2 gaseoso rápidamente de los tanques de
almacenamiento,
se debe contar con calefactores a fin de evitar esa
complicación. Se requieren gases con pureza de grado
soldadura porque cantidades pequeñas de humedad pueden
producir porosidad o absorción de hidrógeno en el metal de soldadura. El
punto de rocío de los gases protectores debe estar por
debajo de -40°C (-40°F).

MATERIALES

GASES PROTECTORES

Dióxido de carbono

El dióxido de carbono (C02) es el gas
protector más utilizado para soldadura por arco con
núcleo de fundente. Dos ventajas de este gas son su bajo
costo y la penetración profunda que permite lograr. Aunque
habitualmente produce una transferencia de metal globular,
algunas formulaciones de fundente producen una transferencia tipo
rocío en CO2.

El dióxido de carbono es relativamente inactivo a
temperatura
ambiente.
Cuando el arco de soldadura lo calienta a temperaturas elevadas,
el CO2 se disocia para formar monóxido
decarbono (CO) y oxigeno (0), según la ecuación
química

2C02 Þ 2C0 +
O2

Así pues, la atmósfera del arco contiene
una buena cantidad de oxigeno que puede reaccionar con elementos
del metal fundido.

La tendencia oxidante del CO2 como gas
protector se ha reconocido al desarrollar electrodos con
núcleo de fundente. Se agregan materiales desoxidantes al
núcleo del electrodo a fin de compensar el efecto oxidante
del CO2.

Además, el hierro fundido
reacciona con CO2 para producir óxido de hierro
y monóxido de carbono en una reacción
reversible:

Fe + CO2 ↔ FeO + CO

A temperaturas de rojo vivo, parte del monóxido
de carbono se disocia para dar carbono y oxigeno:

2C0 ↔ 2C +02

El efecto de la protección con CO2
sobre el contenido de carbono de aceros dulces y de baja
aleación es único. Dependiendo del contenido de
carbono original del metal base y del electrodo, la
atmósfera de CO2 se puede comportar como medio
carburizante o descarburizante. Que el contenido de carbono del
metal de soldadura aumente o disminuya dependerá del
carbono presente en el electrodo y en el metal base. Si el
contenido de carbono del metal de soldadura está por
debajo del 0.05%, aproximadamente, el charco de soldadura
tenderá a absorber carbono de la atmósfera
protectora de CO2. En cambio, si el contenido de
carbono del metal de soldadura es mayor que el 0.10%, es posible
que el charco de soldadura pierda carbono. La pérdida de
carbono se atribuye a la formación de monóxido de
carbono a causa de las características oxidantes del
escudo de CO2 a temperaturas elevadas.

Cuando ocurre esta reacción, el monóxido
de carbono puede quedar atrapado en el metal de soldadura como
porosidad. Esta tendencia se minimiza incluyendo una cantidad
adecuada de elementos desoxidantes en el núcleo del
electrodo. El oxigeno reaccionará con los elementos
desoxidantes en lugar de hacerlo con el carbono del acero. Los
productos de
esa reacción serán Óxidos sólidos que
flotarán a la superficie del charco de soldadura, donde se
incorporarán a la cubierta de escoria.

Mezclas de gases

Las mezclas de
gases empleadas en la soldadura por arco con núcleo de
fundente pueden combinar las ventajas individuales de dos o
más gases. Cuanto mayor sea el porcentaje de gas inerte en
las mezclas con CO, u oxigeno, mayor será la eficiencia de
transferencia de los desoxidantes contenidos en el núcleo.
El argón puede proteger el charco de soldadura a todas las
temperaturas a las que se suelda. Su presencia en cantidades
suficientes en una mezcla de gas protector da como resultado
menor oxidación que con un escudo de CO2 al
100%.

La mezcla de uso más común en FCAW con
escudo de gas consiste en 75% de argón y 25% de
dióxido de carbono. El metal de soldadura depositado con
esta mezcla suele tener mayor resistencia a la tensión y
al vencimiento que el depositado con escudo de CO2
puro. Si se suelda con esta mezcla, se logra un arco con
transferencia tipo rocío. La mezcla Ar-CO2 se
usa principalmente para soldar fuera de posición; es
más atractiva para el operador y produce un arco con
mejores características que el CO2
puro.

El empleo de mezclas de gases protectores con un alto
porcentaje de gas inerte junto con electrodos diseñados
para usarse con escudo de CO2 puede causar una
acumulación excesiva de manganeso, silicio y otros
elementos desoxidantes en el metal de soldadura. Este alto
contenido de elementos de aleación en la soldadura
alterará las propiedades mecánicas del metal. Por
esta razón, se recomienda consultar con los fabricantes de
electrodos (5 2) para averiguar qué propiedades
mecánicas tiene el metal de soldadura depositado con
mezclas de gas protector especificas. Si no hay información disponible, hay que realizar
pruebas con el
fin de determinar las propiedades mecánicas para la
aplicación de que se trate.

Las mezclas de gases con alto contenido de argón,
como 95% (5.3) de argón, 5% de O2, casi nunca
Se usan con electrodos con núcleo de fundente porque se
pierde la cubierta de escoria.

METALES BASE SOLDADOS

La mayor parte de los aceros que se puede soldar con los
procesos SMAW, GMAW o SAW se sueldan fácilmente empleando
el proceso FCAW. Como ejemplos se pueden mencionar los siguientes
aceros:

(1) Grados de acero dulce, estructural y de recipiente
de presión, como ASTM A36, A515 y A516.

(2) Grados de alta resistencia mecánica, baja aleación,
como

ASTM A440, A441, A572 y A588.

(3) Aceros de aleación de alta resistencia
mecánica, extinguidos y templados, como
ASTM AS 14, A517 y A533.

(4) Aceros al cromo-molibdeno, como 1.25% Cr-0.5% Mo y
2.25% Cr-l% Mo.

(5) Aceros inoxidables forjados resistentes a la
corrosión, como los tipos AISI 304, 309,
316,347,410,430 y 502; también aceros inoxidables
colados como los tipos ACI CF3 y CF8.

(6) Aceros al níquel, como AST A203.

(7) Aceros de aleación resistentes a la
abrasión, cuando Se sueldan con metal de aporte que
tiene una resistencia al vencimiento menor que la del acero que
se suelda.

ELECTRODOS

La soldadura por arco con núcleo de fundente debe
buena parte de su flexibilidad a la amplia variedad de
ingredientes que se puede incluir en el núcleo de un
electrodo tubular. El electrodo por lo regular consiste en una
funda de acero de bajo carbono o de aleación que rodea un
núcleo de materiales fundentes y de aleación. La
composición del núcleo de fundente varía de
acuerdo con la clasificación del electrodo y con el
fabricante.

La mayor parte de los electrodos con núcleo de
fundente se fabrica haciendo pasar una tira de acero por una
serie de rodillos que la moldean hasta que adquiere una
sección transversal en forma de "U". La tira moldeada se
rellena con una cantidad medida de material de núcleo
(aleaciones y
fundente) en forma granular y posteriormente se cierra mediante
rodillos que la redondean y que comprimen con fuerza el material
del núcleo. A continuación, el tubo redondo se hace
pasar por troqueles o rodillos de estiramiento que reducen su
diámetro y comprimen todavía más el
núcleo. El proceso de estiramiento continúa hasta
que el electrodo alcanza su tamaño final y luego se
enrolla en carretes o en bobinas. También se usan otros
métodos de fabricación.

En general, los fabricantes consideran la
composición precisa de sus electrodos con núcleo
como un secreto industrial. Si se seleccionan los ingredientes de
núcleo correctos (en combinación con la
composición de la funda), es posible lograr lo
siguiente:

(1) Producir características de soldadura que
van desde altas tasas de deposición en la
posición plana hasta fusión y
forma de franja de soldadura apropiadas en la posición
cenital.

(2) Producir electrodos para diversas mezclas de gases
protectores y para autoprotección.

(3) Variar el contenido de elementos de
aleación del metal de soldadura, desde acero dulce con
ciertos electrodos hasta acero inoxidable de alta
aleación con otros.

Las funciones
primarias de los ingredientes del núcleo de fundente son
las siguientes:

(1) Conferir al metal de soldadura ciertas propiedades
mecánicas, metalúrgicas y de resistencia a la
corrosión mediante un ajuste de la composición
química.

(2) Promover la integridad del metal de soldadura
protegiendo el metal fundido del oxigeno y el nitrógeno
del aire.

(3) Extraer impurezas del metal fundido mediante
reacciones con el fundente

(4) Producir una cubierta de escoria que proteja el
metal del aire durante la solidificación y que controle
la forma y el aspecto de la franja de soldadura en las
diferentes posiciones para las que es apropiado el
electrodo.

(5) Estabilizar el arco proporcionándole un
camino eléctrico uniforme, para así reducir las
salpicaduras y facilitar la deposición de franjas lisas,
uniformes y del tamaño correcto.

En la siguiente tabla se da una lista con la mayor parte
de los elementos que suelen incluirse en el núcleo de
fundente, sus fuentes y los fines para los que se
usan.

En los aceros dulces y de baja aleación es
preciso mantener una proporción correcta de desoxidantes y
desnitrificantes (en el caso de los electrodos con
autoprotección) a fin de obtener un deposito de soldadura
íntegro con ductilidad y tenacidad suficientes. Los
desoxidantes, como el silicio y el manganeso, se combinan con
oxigeno para formar óxidos estables.

Esto ayuda a controlar la pérdida de elementos de
aleación por oxidación, y la formación de
monóxido de carbono que de permanecer causaría
porosidad. Los desnitrificantes, como el aluminio, se
combinan con el nitrógeno y lo fijan en forma de nitruros
estables. Esto evita la porosidad por nitrógeno y la
formación de otros nitruros que podrían ser
perjudiciales.

CLASIFICACIONES DE LOS ELECTRODOS

Electrodos de acero dulce

La mayor parte de los electrodos de acero dulce para
FCAW se clasifica de acuerdo con los requisitos de la
última edición
de ANSI/AWS A5.20, Especificación para electrodos de acero
al carbono destinados a soldadura por arco con núcleo de
fundente. El sistema de identificación sigue el
patrón general de clasificación de electrodos y se
ilustra en seguida.

Puede explicarse considerando una designación
típica, E7OT- 1.

El prefijo "E" indica un electrodo, al igual que en
otros sistemas de
clasificación de electrodos. El primer número se
refiere a la resistencia mínima a la tensión antes
de cualquier tratamiento postsoldadura, en unidades de 10 000
psi. En el presente ejemplo, el número "7" indica que el
electrodo tiene una resistencia a la tensión mínima
de 72 000 psi. El segundo número indica las posiciones de
soldadura para las que esta diseñado el electrodo. En este
caso el cero significa que el electrodo está
diseñado para soldaduras de surco y de filete planas y en
la posición horizontal.

Algunas clasificaciones pueden ser apropiadas para
soldar en la posición vertical o en la cenital, o en
ambas. En tales casos, se usaría "1" en vez de "0" para
indicar el uso en todas las posiciones. La letra "T" indica que
el electrodo tiene construcción tubular (electrodo con
núcleo de fundente). El número sufijo ("1" en este
ejemplo) coloca al electrodo en un grupo
especifico de acuerdo con la composición química
del metal de soldadura depositado, el método de
protección y la idoneidad del electrodo para soldaduras de
una o vanas pasadas. La tabla que se muestra a
continuación explica el significado del último
digito de las designaciones para FCAW.

Los electrodos de acero dulce para FCAW se clasifican
teniendo en cuenta si proveen autoprotección o requieren
dióxido de carbono como gas protector aparte, el tipo de
corriente y si sirven o no para soldar fuera de posición.
La clasificación también especifica si el electrodo
se usa para aplicar una sola pasada o varias, y la
composición química y las propiedades del metal de
soldadura depositado antes de cualquier tratamiento. Los
electrodos se diseñan de modo que produzcan metales de
soldadura con ciertas composiciones químicas y propiedades
mecánicas cuando la soldadura y las pruebas se realizan de
acuerdo con los requisitos de la
especificación.

Los electrodos se producen en tamaños
estándar con diámetros desde 1.2 hasta 4.0 mm
(0.045 a 5/32 pulg), aunque puede haber tamaños
especiales. Las propiedades de soldadura pueden variar
apreciablemente dependiendo del tamaño del electrodo, el
amperaje de soldadura, el espesor de las placas, la geometría de la unión, las
temperaturas de precalentamiento y entre pasadas, las condiciones
de las superficies, la composición del metal base y la
forma de combinarse con el metal depositado, y el gas protector
(si se requiere). Muchos electrodos se diseñan
primordialmente para soldar en las posiciones plana y horizontal,
pero pueden ser apropiados para otras posiciones si Se escoge la
corriente de soldadura y el tamaño de electrodo correctos.
Algunos electrodos con diámetros menores que 2.4 mm (3/32
pulg) pueden servir para soldar fuera de posición si se
usa una corriente de soldadura baja dentro del intervalo
recomendado por el fabricante.

En ANSI/AWS A5.20 se designan 12 diferentes
clasificaciones de electrodos de acero dulce para
FCAW.

EXXT-1. Los electrodos del grupo T- 1
están diseñados para usarse con CO2 como
gas protector y con corriente CCEP, pero también se
emplean mezclas de argón y CO2 a fin de ampliar
su intervalo de aplicación, sobre todo al soldar fuera de
posición. Si se reduce la proporción de
CO2 en la mezcla de argón-CO2,
aumentará el contenido de manganeso y silicio en el
deposito y posiblemente mejorarán las propiedades de
impacto. Estos electrodos se diseñan para soldadura de una
o varias pasadas. Los electrodos T- 1 se caracterizan por tener
transferencia por aspersión, bajas pérdidas por
salpicaduras, configuración de franja plana o ligeramente
convexa y volumen de escoria moderado que cubre por completo la
franja de soldadura.

EXXT-2. Los electrodos de esta
clasificación se usan con CCEP. Son en esencia electrodos
T-1 con mayor contenido de manganeso o de silicio, o de ambos, y
se diseñan primordialmente para soldaduras de una pasada
en la posición plana y para filetes horizontales. El mayor
contenido de desoxidantes de estos electrodos permiten soldar con
una sola pasada sobre acero con incrustaciones o bordes. Los
electrodos T-2 que usan manganeso como principal agente
desoxidante confieren buenas propiedades mecánicas en
aplicaciones tanto de una como de varias pasadas; Sin embargo, el
contenido de manganeso y la resistencia a la tensión
serán más elevados en las aplicaciones de
múltiples pasadas. Estos electrodos pueden servir para
soldar materiales cuyas superficies tienen mayor cantidad de
incrustaciones, orín u otros materiales extraños
que lo que normalmente toleran algunos electrodos de la
clasificación T-l, y aun así producir soldaduras
con calidad radiográfica. Las características del
arco y las tasas de deposición son similares a las de los
electrodos T-l.

EXXT-3. Los electrodos de esta
clasificación proveen autoprotección, se usan con
CCEP y tienen transferencia por aspersión. El sistema de
escoria está diseñado para producir condiciones en
las que es posible soldar a muy alta velocidad. Los electrodos se
usan para soldar con una sola pasada en las posiciones plana,
horizontal y cuesta abajo (con pendiente de hasta 20°) en
piezas laminares de hasta 4.8 mm (3/16 pulg) de espesor. No se
recomiendan para soldar materiales más gruesos, ni para
soldaduras de múltiples pasadas.

EXXT-4. Los electrodos de la clasificación
T-4 proveen autoprotección, trabajan con CCEP y tienen
transferencia globular. El sistema de escoria está
diseñado para establecer condiciones en las que la tasa de
deposición sea alta y el metal de soldadura se desulfurice
hasta un nivel bajo, lo que hace al deposito resistente al
agrietamiento. Estos electrodos están diseñados
para penetración somera, adaptables a uniones con
embotamiento deficiente y soldadura de una o varias pasadas en
las posiciones plana y horizontal.

EXXT-5. Los electrodos del grupo T-S están
diseñados para usarse con escudo de CO2 (pueden
usarse con mezclas de argón CO2, al igual que
los del grupo T- 1) para soldar con una o varias pasadas en la
posición plana o en filetes horizontales. Estos electrodos
se caracterizan por una transferencia globular, configuraciones
de franja ligeramente convexas y una escoria delgada que tal vez
no cubra por completo la franja de soldadura. Los
depósitos producidos por electrodos de este grupo mejoran
en cuanto a su resistencia al impacto y al agrietamiento, en
comparación con los tipos de rutilo (EXXT-l y
EXXT-2).

EXXT-6. Los electrodos de la clasificación
T-6 proveen autoprotección, trabajan con CCEP y tienen
transferencia por aspersión. El sistema de escoria
está diseñado para conferir excelentes propiedades
de resistencia al impacto a bajas temperaturas, lograr
penetración profunda y facilitar sobremanera la
eliminación de escoria al soldar en surcos profundos.
Estos electrodos sirven para soldar con una o varias pasadas en
las posiciones plana y horizontal.

EXXT-7. Los electrodos de la clasificación
T-7 proveen autoprotección y trabajan con CCEN. El sistema
de escoria está diseñado para crear condiciones en
las que pueden usarse electrodos grandes para obtener altas tasas
de deposición y electrodos pequeños para soldar en
todas las posiciones. El sistema de escoria también esta
diseñado para desulfurizar casi por completo el metal de
soldadura, lo que aumenta su resistencia al agrietamiento. Los
electrodos sirven para soldar con una o varias
pasadas.

EXXT-8. Los electrodos de la clasificación
T-8 proveen autoprotección y trabajan con CCEN. El sistema
de escoria tiene características que permiten soldar en
todas las posiciones con estos electrodos; además,
confiere al metal de soldadura buenas propiedades de impacto a
bajas temperaturas y lo desulfuriza hasta un nivel bajo, lo que
ayuda a hacerlo resistente al agrietamiento. Estos electrodos se
usan en aplicaciones tanto de una como de vanas
pasadas.

EXXT- 10. Los electrodos de la
clasificación T-10 proveen autoprotección y
trabajan con CCEN. El sistema de escoria tiene
características que permiten soldar a alta velocidad. Los
electrodos sirven para hacer soldaduras de una sola pasada en
materiales de cualquier espesor en las posiciones plana,
horizontal y cuesta abajo (hasta 200).

EXXT-11. Los electrodos de la
clasificación T-l I proveen autoprotección y
trabajan con CCEN, y producen un arco uniforme tipo rocío.
El sistema de escoria permite soldar en todas las posiciones y
con velocidades de recorrido altas. Se trata de electrodos de
propósito general para soldar con tuna o varias pasadas en
todas las posiciones.

EXXT-G. La clasificación EXXT-G se usa
para electrodos de múltiples pasadas nuevos que no
están cubiertos por ninguna de las clasificaciones ya
definidas. El sistema de escoria, las características del
arco, el aspecto de la soldadura y la polaridad no están
definidas.

EXXT-GS. La clasificación EXXT-GS se usa
para electrodos nuevos de una sola pasada que no están
cubiertos por ninguna de las clasificaciones ya definidas. El
sistema de escoria, las características del arco, el
aspecto de la soldadura y la polaridad no están
definidas.

Electrodos de acero de baja aleación

En el mercado están disponibles electrodos con
núcleo de fundente para soldar aceros de baja
aleación. Se describen y clasifican en la edición
más reciente de ANSI/AWS A5.29, Especificación para
electrodos de acero de baja aleación destinados a
soldadura por arco con núcleo de fúndenle. Los
electrodos están diseñados para producir metales de
soldadura depositados con composición química y
propiedades mecánicas similares a las que se obtienen con
electrodos de SMAW de acero de baja aleación. Generalmente
se usan para soldar aceros de baja aleación con
composición química similar. Algunas
clasificaciones de electrodos están diseñadas para
soldar en todas las posiciones, pero otras están limitadas
a las posiciones plana y de filete horizontal. Como en el caso de
los electrodos de acero dulce, hay un sistema de
identificación que la AWS usa para describir Las
distintas clasificaciones.

ANSI/AWS A5.29 da cinco clasificaciones diferentes de
electrodos de acero de baja aleación para FCAW.