¿Cómo elegir los electrodos de soldadura por arco?

El electrodo de soldadura MMA (Manual Metal Arc), también conocido como electrodo revestido, es un consumible para la soldadura muy común en la industria y la construcción, que permite unir piezas de metal, mediante la fusión de un metal de aporte.

Es especialmente adecuado para trabajos en los que la movilidad es limitada, ya que no requiere de una fuente de gas para proteger la soldadura, como ocurre en la soldadura TIG y MIG/MAG. Además, son relativamente fáciles de usar, y son adecuados para soldar diversos metales como acero al carbono, acero inoxidable, hierro fundido, etc.

El electrodo de soldadura se conecta a una fuente de energía (mediante la pinza portaelectrodos del grupo de soldadura), que produce un arco eléctrico entre el electrodo y la pieza de trabajo. El arco produce una alta temperatura, que derrite el metal de aporte del electrodo y la pieza de trabajo, lo que permite unir las piezas, soldarlas.

Como los metales tienen diferente composición y grosores, los electrodos se utilizan para soldar estos materiales, pudiendo ser montaje homogéneo si tienen la misma composición y ensamblaje heterogéneo si su composición es distinta.

Los electrodos se usan durante la soldadura al arco como aporte de metal, y están compuestos por dos partes principales, el núcleo y el revestimiento:

• El núcleo del electrodo está hecho de metal de aporte, y su composición varía según el tipo de metal base que se va a soldar. Por ejemplo, si vas a soldar acero al carbono, el núcleo del electrodo debe estar hecho de acero al carbono con adiciones de otros elementos como manganeso, silicio, etc. Si vas a soldar acero inoxidable, el núcleo del electrodo estará hecho de acero inoxidable con adiciones de elementos como cromo, níquel, molibdeno, etc;

• el revestimiento es una capa de material que cubre el núcleo del electrodo. Está compuesto por una mezcla de materiales que incluyen arcilla, dióxido de titanio, celulosa, carbonato de calcio u óxido de hierro, entre otros. La composición del revestimiento varía según el tipo de electrodo y su finalidad. Los revestimientos son elementos que ayudan a estabilizar el arco, mejorar la penetración de la soldadura, aumentar la velocidad de deposición de metal, y forman la escoria que sirve para proteger la soldadura del aire y la contaminación. Esta escoria se elimina posteriormente con una piqueta de soldador.

Existen diferentes tipos de revestimientos para electrodos, cada uno diseñado para proporcionar propiedades específicas a la soldadura, y adaptarse a diferentes tipos de metales y condiciones de trabajo:

Revestimiento rutilo  

El recubrimiento de rutilo es el más común. Proporciona un cordón de soldadura de buen aspecto en posición de trabajo plana o en ángulo. Este tipo de electrodo se utiliza para usos comunes en obras estructurales y en cerrajería-metalistería.

Revestimiento ácido 

Se compone de ácido silícico, fluoruro de calcio y carbonato de calcio. Proporciona una alta calidad de soldadura y una buena resistencia a la corrosión, esto los hace adecuados para soldar aceros inoxidables y aceros con bajo contenido de carbono.

Revestimiento básico

El recubrimiento básico es utilizado por los profesionales de calderería y soldadura. Estos electrodos tienen un revestimiento a base de carbonato de calcio, silicato y óxido de hierro. Proporcionan una alta penetración de la soldadura y una buena resistencia a la tracción, haciéndolos ideales para soldar acero de alta resistencia. Es adecuado para soldaduras en todas las posiciones, con altas propiedades mecánicas. Este recubrimiento es frágil, debe mantenerse siempre seco e incluso precalentado antes de soldar (vaporizar). Si no tienes mucha experiencia, existe riesgo de adherencia. La escoria se desprende fácilmente.

Revestimiento de celulosa

El recubrimiento celulósico contienen celulosa, que proporciona una alta penetración y una buena tasa de deposición, es un recubrimiento ligero y delgado usado principalmente en conductos, tuberías de acero y estructuras pesadas (tubos de presión). Está indicado para soldadores más experimentados.

Revestimiento mixto 

Estos electrodos combinan diferentes tipos de revestimientos para proporcionar un equilibrio entre las propiedades de soldadura, como la facilidad de uso, la calidad de la soldadura y la resistencia a la corrosión.

Para soldar acero inoxidable, hierro fundido o aceros duros, existen electrodos indicados para este tipo de trabajos.

Electrodos para soldar en posición vertical e invertida o bajo techo

Estos electrodos tienen un revestimiento que ayuda a prevenir la caída de la escoria durante la soldadura en posiciones verticales o bajo techo. Los electrodos para soldar en posición vertical tienen un revestimiento a base de celulosa, mientras que los electrodos para soldar en posición invertida o bajo techo cuentan con un revestimiento a base de rutilo.

Electrodo de acero inoxidable

Son apropiados cuando se trabaja con metales no ferrosos, como el aluminio o el cobre. Tienen un revestimiento de rutilo, que contiene dióxido de titanio y otros minerales que ayudan a estabilizar el arco eléctrico y a proteger la soldadura del aire.

Una de las ventajas de los electrodos de acero inoxidable es que producen una soldadura resistente a la corrosión, lo que es idóneo en trabajos en los que la soldadura estará expuesta a la humedad o a productos químicos agresivos y pueden ser utilizados en la soldadura de una amplia variedad de metales, incluyendo aceros inoxidables, aceros al carbono y aleaciones de níquel.

Los electrodos de acero inoxidable requieren un mayor nivel de habilidad y experiencia por parte del soldador, para garantizar que se mantengan la temperatura y una longitud del arco adecuadas para evitar la porosidad en la soldadura. Además, el coste de los electrodos de acero inoxidable es generalmente más alto que el de los electrodos convencionales.

Electrodo de hierro fundido

El electrodo de hierro fundido debe manipularse con delicadeza, suele tener un revestimiento a base de níquel o rutilo. Al igual que la pieza que se va a soldar, ésta se debe precalentar. Y además de todo esto, ten en cuenta que el enfriamiento de los elementos a ensamblar debe hacerse lenta y gradualmente, lejos del aire, para evitar la formación de grietas (se puede colocar arena o gravilla caliente debajo y sobre la pieza de trabajo).

Electrodos para soldadura dura

Estos electrodos están diseñados para depositar una capa dura y resistente al desgaste en superficies metálicas. Tienen un revestimiento a base de carburos de tungsteno y se utilizan para reparar piezas de maquinaria que están sujetas a altos niveles de desgaste y para realizar el recambio de herramientas de corte que posteriormente deben volver a afilarse. ¡Es una inversión costosa que debes valorar en función del trabajo que vayas a realizar!

Electrodos para soldar aluminio

Estos electrodos tienen un revestimiento especial que ayuda a proteger el aluminio de la oxidación durante la soldadura. Suelen tener un contenido de aluminio del 99,5% o superior y se utilizan comúnmente para reparar piezas de aluminio y para soldar piezas de aluminio a acero.

Es importante seleccionar el tipo adecuado de electrodo para cada trabajo específico, ya que cada tipo de electrodo está diseñado para proporcionar propiedades y características de soldadura diferentes.

Los electrodos de rutilo son los más utilizados. Es lógico ya que el acero al carbono es sin duda el metal más común. 

En la soldadura a tope de chapas sin chaflán, se pueden usar diámetros de 1,6 mm a 2,5 mm para espesores de 1 a 3 mm. Más allá de estos espesores, y hasta 10 o 12 mm en soldadura de chapa a tope, los bordes que se van a soldar están achaflanados, es decir, se bisela cada lado y luego se rellena este chaflán en forma de V con electrodos de 2,5 mm (por ejemplo, en una primera pasada) y a continuación se realiza un relleno con electrodos de mayor diámetro (3,2 o 4 mm, por ejemplo). 

Este proceso permite soldar el núcleo para obtener un ensamblaje sólido. Más allá de estos grosores, recuerda que puedes seguir tu trabajo con una soldadura semiautomática. 

En el caso de soldadura a solape, las dos chapas se superponen, o en ángulo (incluso con diferentes espesores), también es posible hacer la primera pasada con un electrodo de pequeño diámetro que permita rellenar el fondo del ángulo. A continuación, debes rellenarlo con electrodos de mayor diámetro. 

Con la práctica, te darás cuenta rápidamente de cuál es el diámetro de electrodo adecuado. Los dos criterios principales para determinar tu elección son la naturaleza del metal y el grosor, ¡es fácil no equivocarse!

La polaridad es la opción de conexión del cable del porta electrodos y de los cables de masa. Básicamente, tienes la opción de conectar el portaelectrodos en el positivo o en el negativo.

Como los conectores son idénticos, puedes optar por colocar el electrodo en el polo positivo (DC +) o el polo negativo (DC-) según el modelo y el trabajo a realizar. 

Como regla general, el electrodo de rutilo requiere una conexión al polo negativo y el electrodo básico al polo positivo. En caso de duda, sigue los consejos del fabricante que figura en el paquete de electrodos. Consejo: para los electrodos de acero inoxidable conecta al polo positivo DC +, porque la pieza se calienta menos.

Muy a menudo, al principio y al final de la soldadura, el arco eléctrico forma un cráter que "se come" los bordes de la chapa. Para evitar este fenómeno y tener un buen cordón de soldadura, tomaremos dos trozos de metal que colocaremos al principio y al final de las piezas a soldar, en la línea de soldadura. Y procura mantener siempre un ángulo de 45º con el electrodo respecto al elemento a soldar.

Comenzamos y terminamos la soldadura sobre estas piezas de refuerzo que luego puedes retirar con una amoladora. ¡Estos pequeños trucos te resultan muy útiles!

Existen cuatro posiciones principales para soldar:

• En plano, la pieza de trabajo se encuentra en posición horizontal y el cordón de soldadura se deposita en línea recta, paralelo a la superficie de la pieza de trabajo. El electrodo se mantiene perpendicular a la superficie de la pieza de trabajo, lo que hace que la soldadura sea más fácil de controlar;

• posición horizontal, la pieza de trabajo se encuentra en posición vertical, perpendicular a la fuerza de la gravedad y el cordón de soldadura se deposita en dirección horizontal. El electrodo se mantiene en un ángulo de 0 a 15 grados hacia arriba, lo que ayuda a mantener la escoria hacia el frente del cordón;

• en vertical, ascendente o descendente, el cordón de soldadura se deposita en dirección vertical, paralelo a la fuerza de la gravedad. El electrodo se mantiene en un ángulo de 5º a 45º grados, lo que permite que el metal fundido fluya hacia arriba y hacia abajo del cordón de soldadura;

• bajo techo, la pieza de trabajo se encuentra sobre el soldador, y el cordón de soldadura se deposita en dirección hacia arriba, en contra de la fuerza de la gravedad. El electrodo se mantiene en un ángulo de 45º a 90º grados, lo que permite que el metal fundido fluya hacia abajo y hacia arriba del cordón de soldadura.

En cualquier caso, la elección del electrodo es primordial y vale la pena tomarse un tiempo para tomar una buena decisión.

Ahora ya sabes para qué se utilizan, de qué están hechos y cómo usarlos. Solo te queda adoptar la posición correcta y... ¡Adelante!

Para identificar los electrodos, hay un código internacional, que utiliza una serie de letras y números, colocados en los electrodos y en un lugar visible de las cajas, con los siguientes dígitos E_XX_X_X:

• E: indica que es un electrodo de soldadura;

• XX: la resistencia mecánica a la tensión del metal de la soldadura oscila entre los 60 y 90 ksi (kilo-libras por pulgada cuadrada);

• X: posiciones de soldeo:1 todas las posiciones, 2 solo horizontales, 3 solo vertical descendente;

• X: tipo de revestimiento: 1 celulósico, 2, 3 y 4 rutilo, 5,6 y 8 básico y 7 ácido.

Si se ve otro dígito, este indica que es para aceros aleados. Cada fabricante ofrece las indicaciones y características de sus electrodos, incluyendo la certificación de estos.

En cuanto al embalaje, las cajas contienen una cantidad importante de electrodos y suponen una compra importante. Te puedes hacer con un pequeño stock con diámetros de 1,6 mm, 2,5 mm y 3,2 mm para poder hacer frente a las situaciones de montaje comunes. La elección del diámetro del electrodo viene dictada por el espesor que se vaya a soldar.

Los electrodos especiales están disponibles en el mercado para que las soldaduras se hagan según la posición de trabajo, plana, horizontal, vertical o bajo techo. Con un poco de práctica, conseguirás una buena apariencia en tus soldaduras. 

En el caso de los buenos fabricantes, las fichas técnicas dan indicaciones muy precisas de ajuste de acuerdo con el diámetro de la varilla y el espesor que se vaya a soldar.

Por tu propia seguridad, debes contar con una buena protección y máscara de soldador. Ponte un delantal de cuero, guantes de soldador y si utilizas cepillo metálico, amoladora etc., no olvides tampoco tus gafas de protección.   

Los pequeños restos de varilla que se quedan en la pinza cuando se consume el electrodo, debes depositarlos en una caja de hierro, como una lata de conserva. Si están muy calientes o incandescentes, pueden producir fuego si se dejan en el suelo en contacto con algún material susceptible de arder.

Recuerda soldar en un lugar ventilado usando las protecciones correctas.

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