Welding Journal en Español

Dos procesos de soldadura comúnmente utilizados son la soldadura por arco de metal blindado (SMAW) y la soldadura por arco sumergido (SAW). Ambos son procesos versátiles basados en escoria que no requieren gas de protección externo. Sin embargo, son apropiados para aplicaciones muy diferentes y requieren diferentes habilidades del operador.

SMAW es un proceso manual que requiere un operador que sea experto en leer el arco y manipular el electrodo, aunque algunos electrodos requieren menos habilidad y capacitación que otros. SAW es típicamente un proceso mecanizado, que requiere un operador experto en los detalles de la configuración. SMAW se puede utilizar fuera de posición, mientras que SAW se limita a las posiciones plana y horizontal. SMAW se usa a menudo para juntas que no son uniformes o de difícil acceso. SAW requiere una preparación precisa de la unión, pero puede realizar repetidamente soldaduras de muy alta velocidad. SMAW se usa a menudo en sitios de construcción, mientras que SAW se usa generalmente en sitios de fabricación. Tanto para SMAW como para SAW, elegir el consumible correcto para la aplicación es clave. Existe una herramienta en línea muy práctica (lincolnelectric.com/en/Welding-and-Cutting-Resource-Center/Welding-Guides) que enumera los consumibles que son compatibles con metales base específicos.listing consumables that are compatible with specific base metals.

Clasificación de consumibles

Los consumibles de soldadura a menudo se fabrican y clasifican según las especificaciones de metal de aporte AWS A5. La clasificación de electrodos facilita la selección y comparación de electrodos. AWS A5.1, Especificación para electrodos de acero al carbono para soldadura por arco de metal protegido, fue la primera especificación de metal de aporte emitida hace más de 80 años por un comité conjunto de ASTM International y la AWS. El Comité A5 revisó este documento muchas veces a lo largo de los años y está prevista otra revisión para 2023.

La AWS actualmente tiene nueve especificaciones de metal de aporte A5 diferentes para electrodos SMAW. Cada aleación (acero dulce, acero inoxidable, etc.) tiene su propia especificación, incluida una para electrodos de soldadura húmedos bajo el agua. Para que Excalibur® 7018 MR® tenga la clasificación AWS de E7018 H4R, se deben cumplir los detalles de la prueba y los requisitos enumerados en AWS A5.1. Estos incluyen la composición química, las propiedades mecánicas, el nivel de hidrógeno difusible y la absorción de humedad. También hay requisitos de usabilidad, tamaño, empaque y etiquetado.

Electrodos SMAW

Al determinar el electrodo SMAW adecuado para un trabajo, se debe tener en cuenta la selección del metal base, las condiciones térmicas, el diseño de la unión, los parámetros de la máquina y los requisitos del código de soldadura. Muchos electrodos SMAW son similares entre sí, pero ciertas características hacen que los electrodos específicos sean más deseables para una aplicación en particular. Los electrodos SMAW para acero al carbono se pueden dividir en cuatro grupos de electrodos según sus características de uso.

Electrodos de congelación rápida

Los electrodos de congelación rápida (por ejemplo, E6010 y E6011) tienen la capacidad de depositar metal de soldadura que se solidifica rápidamente, lo que proporciona ventajas cuando se sueldan uniones con un ajuste deficiente o cuando se suelda en posiciones verticales/sobre la cabeza (Fig. 1). Estos electrodos usualmente proporcionan una penetración conjunta y mezcla máxima, requiriendo al mismo tiempo un alto grado de habilidad del operador.

Electrodos de llenado rápido

Los electrodos de llenado rápido (por ejemplo, E7024-1 y E7028) tienen la capacidad de depositar metal rápidamente en el calor del arco y, por lo tanto, pueden realizar soldaduras muy grandes en superficies planas y horizontales. Se adaptan bien a los nuevos soldadores ya que son muy fáciles de usar. Las cubiertas de los electrodos de llenado rápido contienen aproximadamente un 50% de polvo de hierro lo que genera altas tasas de deposición.

Electrodos de congelación de llenado

Las características del electrodo de congelación de llenado se encuentran entre los electrodos de congelación rápida y de llenado rápido. Los electrodos de congelación proporcionan una penetración media en las juntas y una deposición media. Estos electrodos son especialmente adecuados para soldar chapa y normalmente se utilizan en todas las posiciones de soldadura. Estos son los electrodos de referencia para soldadura doméstica o agrícola. Los ejemplos son E7014 y E6013.

Electrodos de bajo hidrógeno

Los electrodos de bajo hidrógeno (Fig. 2) tienen características de llenado rápido o congelamiento. Por lo general, producen soldaduras con calidad de rayos X con excelentes propiedades de resistencia a la muesca. Estos electrodos reducen el riesgo de agrietamiento debajo del cordón y son deseables para aceros con alto contenido de carbono y baja aleación. Los electrodos de bajo hidrógeno también pueden reducir los requisitos de precalentamiento del acero. Aunque los electrodos de bajo hidrógeno deben llegar en un recipiente herméticamente sellado, son susceptibles a la absorción de humedad una vez que el recipiente está abierto. El almacenamiento y la manipulación adecuados de los electrodos de bajo hidrógeno son fundamentales para preservar sus propiedades únicas. Los electrodos designados como H4, por ejemplo, E7018 H4 y E7016-1 H4R están diseñados, fabricados y probados para resistir la absorción de humedad.

Consumibles de SAW 

SAW usa dos consumibles separados (flux y electrodo) para hacer un depósito de soldadura. El metal de soldadura es una combinación de ambos, por lo que se clasifica la combinación fundente/electrodo. La Especificación para electrodos y fundentes de acero al carbono para soldadura por arco sumergido AWS A5.17; la Especificación para electrodos y fundentes de acero de baja aleación y alto manganeso para soldadura por arco sumergido A5.23, y la Especificación para combinaciones de fundente y electrodos para soldadura por arco sumergido y electroescoria y revestimiento de acero inoxidable y aleaciones de níquel A5.39, se relacionan con consumibles SAW. Las AWS A5.17 y A5.23 cubren acero al carbono y de baja aleación, mientras que la A5.39 cubre consumibles SAW de acero inoxidable y aleación de níquel.

Técnicas para clasificar los consumibles SAW

Es importante reconocer que existen dos métodos para la clasificación de consumibles SAW en las especificaciones de la AWS: una técnica de paso múltiple y una técnica de dos pasadas (utilizada solo en A5.23). El método de dos pasadas utiliza una sola pasada hecha desde cada lado de la placa (Fig. 3). Esto es común en la fabricación de secciones de tubería, torres eólicas y otras industrias.

Debido a que tiene dos técnicas reconocidas diferentes, la misma combinación de fundente/alambre puede certificarse para múltiples clasificaciones, cada una con designadores de resistencia y tenacidad significativamente diferentes. Esto se debe a diferencias importantes en la cantidad de dilución del metal base, la geometría del metal de soldadura y la cantidad de refinamiento de grano microestructural entre las diferentes condiciones de soldadura. Por ejemplo, Lincolnweld® 761/L-61 se clasifica tanto en F7A2-EM12K como en F8TAZG-EM12K. Una manera fácil de distinguir una clasificación de dos pasadas es la presencia de una T después del número para designar la fuerza.

Muchas aplicaciones del mundo real con SAW se encuentran en algún lugar entre las condiciones de dos ejecuciones y múltiples pasadas de la prueba de clasificación de consumibles de la AWS. El impulso para aumentar la productividad a menudo da como resultado que una soldadura de pasadas múltiples diseñada sea solo de 3 a 4 pasadas (Fig. 3C). La tenacidad del metal de soldadura en esta situación estará a menudo más cerca de la condición de dos pasadas. Se recomienda considerar las clasificaciones de pasadas múltiples y de dos pasadas notificadas por el fabricante para determinar si la combinación de fundente/alambre elegida cumplirá con las propiedades mecánicas requeridas. Una forma sencilla de hacerlo es mediante un sitio de certificados en línea como lincolnelectric.com/en/Certificate-Center.

Conclusión

Ya sea SMAW o SAW, las soldaduras de calidad generalmente comienzan con el uso de un consumible de calidad. Los consumibles de calidad a menudo tienen una clasificación de acuerdo con una especificación AWS A5 (aws.org/standards/committee/a5-committee-on-filler-metals-and-allied-materials). Conocer el consumible apropiado para el trabajo apoyará el desarrollo del procedimiento de soldadura ideal. Las buenas variables de entrada (consumibles de soldadura) son la clave para las buenas variables de salida (productos). 

CHARLIE CROSS (charles_cross@lincolnelectric.com) es especialista técnica en soldadura y JENNIFER PEVERELLE (jennifer_peverelle@lincolnelectric.com) es ingeniera de desarrollo de soluciones para clientes en The Lincoln Electric Co., Cleveland, Ohio.