IMPORTANCIA DEL REVESTIMIENTO DE LOS ELECTRODOS

[Charles Vega Schmidt]

Las hojas técnicas de los materiales de aportación indican los valores de las propiedades mecánicas obtenidas en el depósito de soldadura de cada producto. Sin embargo para afirmar categóricamente que un producto tendrá las propiedades mecánicas, y la composición química que se indica en los catálogos, los fabricantes deben conocer los mecanismos metalúrgicos que propician los cambios y las transformaciones del material para concederle determinadas característica físicas, esto tiene vital importancia en todos los productos, pero particularmente en la fabricación de los electrodos revestidos donde las variables de su producción son muy diversas, porque hasta las condiciones climáticas de humedad y temperatura ambiental influyen en los resultados.

EFECTOS Y PROPIEDADES DEL REVESTIMIENTO DE ELECTRODOS

El revestimiento de las varillas o electrodos tiene que cumplir las siguientes funciones:

1. Elevar la conductividad eléctrica del arco.

a. Facilitando el encendido
b. Mejorando la soldabilidad

2. Formar escoria con fundentes para:

a. Propiciar la formación de un determinado tamaño de gotas metálicas
b. Proteger a las gotas y al baño de fusión contra la acción del aire circundante.
c. Facilitar la solidificación uniforme de los cordones de soldadura
d. Evitar el enfriamiento brusco del depósito de soldadura

3. Formar un flujo de gas protector

a. Con materiales orgánicos
b. Con carbonatos (por ejemplo CaCO3)

4. Desoxidación y aleación.

La conductibilidad eléctrica del arco se propicia con la adición de sustancias que se evaporan fácilmente y que se ionizan rápidamente con una mínima energía. Estas materias facilitan el encendido del arco, favoreciendo la estabilidad del mismo.

Los compuestos minerales del revestimiento cubren las gotas en transferencia, pero también al metal fundido bajo el arco, la escoria protege al baño de fusión contra la acción negativa del oxígeno, del nitrógeno y de la humedad del aire circundante. La presencia de oxígeno en el revestimiento influye en la tensión superficial de la escoria líquida, en el tamaño de las gotas de metal y en la forma de solidificación de los cordones de soldadura, de modo que mediante la humectación y la viscosidad de la escoria se determina; sí la costura soldada tendrá un acabado fino con una transferencia suave del metal, o un acabado grueso con excesiva convexidad en la sección del cordón.

En los tipos de aleación que tienen un carácter de alta templabilidad al aire, el efecto refractario de la escoria evita un enfriamiento brusco, y con ello se anula la aparición de grietas por endurecimiento.

La formación de gases protectores se produce con la combustión de componentes orgánicos, por ejemplo la celulosa de los electrodos EN 499 E 38 2 C1; E 42 2 C1 (AWS A5.1 E-6010, E-6011 y E-7010). Pero también el carbonato de calcio de los electrodos básicos, el que se descompone bajo el arco voltaico con absorción de calor según la siguiente formula:

(CaCO3) = CaO + CO2

Carbonato de Calcio = Cal + Dióxido de Carbono


La combustión del carbonato de calcio mediante la energía del arco eléctrico, produce la formación de óxido de calcio y de dióxido de carbono, este gas es el que ejerce la función de protección en el arco para evitar la inclusión del oxígeno y nitrógeno del aire.

Casi todos los tipos de revestimiento contienen ferroaleaciones (FeSi, FeMn) para hacer que la acción desoxidante de estos fundentes elimine la presencia de oxígeno libre en algunos componentes del revestimiento. También ejercen efectos de aleación, puesto que la composición química del metal depositado involucra un reordenamiento de la estructura cristalina, con marcada influencia en las propiedades físicas y mecánicas de la soldadura. Así por ejemplo, en las microaleaciones, principalmente con manganeso, silicio, se afina el grano de los aceros, en consecuencia se incrementará la resistencia.

Con cromo, níquel y molibdeno se elevan la resistencia mecánica, la tenacidad y la resistencia a temperaturas de hasta 600°C, como sucede en los aceros de baja aleación. Estos metales se incluyen en el revestimiento posibilitando así que con el núcleo de acero sin aleación se obtenga una soldadura de mediana o alta aleación. La uniformidad de la aleación es perfecta sin lugar a dudas, debido a que esta se forma en cada gota que se funde en el arco durante la transferencia de metal. En todo caso se debe asegurar que el soldador use solamente electrodos con revestimiento intacto, ya que una varilla con raspaduras o desprendimiento de esta envoltura no tendrá la garantía para lograr la composición química esperada.

El revestimiento de aleación en los electrodos inoxidables tiene las siguientes ventajas:

- Soporta mayor intensidad de corriente mediante la baja resistividad específica del núcleo.
- Un mayor rendimiento por las inclusiones metálicas del revestimiento.

LOS MAS IMPORTANTES COMPONENTES DE LOS REVESTIMIENTOS.

Correspondiendo a sus diferentes funciones los componentes pueden clasificarse en fundentes, formadores de gas protector (gasificantes), aglutinantes, medios-deslizantes y de aleación. Los fundentes son minerales, sílices, calizas y fluorita. El gas protector se produce con grafito, celulosa, hidratos de carbono y carbonatos, mientras que como medios deslizantes se agregan, caolín, talco y mica. Estos componentes tienen la función de reducir la fricción de la masa al momento de presionarse por las boquillas de extrusión, esto es exclusivamente favorable para la producción de electrodos, en este caso no se puede lubricar extremadamente, para no alterar la composición química de la masa, por eso es que los medios deslizantes son diferentes a los lubricantes, sobre todo porque están exentos de grasa o sustancias orgánicas. Como aglutinantes se usan silicatos de sodio o de potasio, o una mezcla de ambos. Finalmente los elementos aleantes tienen diferentes efectos sobre el proceso de soldeo.

El cuarzo o dióxido de silicio se usa en todos los tipos de revestimiento, este actúa como un fluidificante de la escoria en los electrodos que no son básicos y eleva la propiedad dieléctrica. esta cualidad se define como la capacidad que tiene el revestimiento de soportar mayor intensidad de corriente sin ser afectado durante el tiempo que demore en soldarse un electrodo. No se debe usar un elevado contenido de cuarzo, puesto que se puede incrementar el porcentaje de silicio en el depósito de metal, un exceso de este elemento merma las propiedades mecánicas de la soldadura.

Rutilo es el nombre del mineral del dióxido de Titanio, este es un material muy empleado en el revestimiento, especialmente porque facilita el desprendimiento de la escoria, mejora el acabado de los cordones y se ioniza fácilmente acelerando así el reencendido del arco.

Los minerales de hierro afinan la transferencia de gotas, mediante su elevado contenido de oxígeno. La fluorita es un fluidificante en los revestimientos básicos. el carbonado de calcio que es un formador de gas protector y a la vez es un fundente, constituye el principal componente de los electrodos básicos.

No todos los componentes del revestimiento tienen un comportamiento favorable al arco eléctrico. Para una altura constante de arco, la tensión del mismo tiende a ser menor, cuando los elementos del revestimiento se disocian con mayor facilidad en forma de iones y electrones; es decir cuando la energía de ionización sea menor, la tensión también será menor.

Así se tiene por ejemplo que la energía de ionización para compuestos de potasio es muy baja, como es el caso del feldespato de potasio, similarmente sucede con el óxido de calcio y los carbonatos de calcio.

Las sustancias menos ionizables son los compuestos de silicio y de flúor. especialmente la fluorita (floruro de calcio) produce un efecto desagradable, debido a que durante la disociación se forman iones de flúor con carga negativa, los que a su vez dificultan el transporte de las cargas en el arco voltaico. Esta es la causa principal para que los electrodos con elevado contenido de fluoruros no sean aptos para soldarse con corriente alterna.

La energía de ionización, así como la resistencia de la columna del arco eléctrico, apreciable en proporción a la tensión de soldeo para los revestimientos con fluorita, son notablemente menores al polo positivo que el polo negativo. Por esta razón se deben soldar todos los electrodos básicos con polaridad invertida (+ al electrodo).