Electrodos de Soldadura: Guía Completa para Entenderlos y Elegir el Adecuado

¿Qué son los electrodos de soldadura?

Los electrodos de soldadura son varillas de alambre que se conectan a la máquina de soldar para crear un arco eléctrico. La corriente pasa a través de este alambre produciendo un arco que genera mucho calor para fundir y fusionar el metal.

Un electrodo es un alambre metálico recubierto, fabricado con materiales similares al metal que se va a soldar. Existen dos grandes categorías: electrodos consumibles y no consumibles. En la soldadura por arco con electrodo revestido (SMAW), también llamada "stick", los electrodos son consumibles, lo que significa que se consumen durante su uso y se funden con la soldadura.

En la soldadura TIG (Gas Inerte de Tungsteno), los electrodos son no consumibles, por lo que no se funden ni pasan a formar parte de la soldadura. Con la soldadura MIG (GMAW), los electrodos son alambre alimentado continuamente. La soldadura por arco con electrodo tubular (FCAW) requiere un electrodo tubular consumible alimentado continuamente que contiene fundente.

MÁS: ¿Qué es la soldadura?

¿Cómo elegir electrodos de soldadura?

Los electrodos para soldadura "stick" están disponibles en una amplia gama de tipos, cada uno con diferentes propiedades mecánicas y diseñado para funcionar con un tipo específico de fuente de alimentación. Hay varios factores a considerar en la selección de la varilla de soldadura:

1. Propiedades del metal base
2. Resistencia a la tracción
3. Corriente de soldadura
4. Espesor, forma y preparación de la junta del metal base
5. Posición de soldadura
6. Especificaciones y condiciones de servicio
7. Condiciones ambientales del trabajo

Antes de encender tu máquina y tomar el porta-electrodos, conoce más sobre cada uno de estos factores.

Propiedades del metal base

El primer paso para elegir un electrodo es determinar la composición de tu metal base. Tu objetivo es igualar (o aproximar lo máximo posible) la composición del electrodo al tipo de metal base, lo que ayudará a garantizar una soldadura fuerte. Si tienes dudas sobre la composición de tu metal base, hazte estas preguntas:

• ¿Qué aspecto tiene el metal? Si trabajas con una pieza rota, revisa si la superficie interna es gruesa y granulosa, lo que suele indicar que el material base es metal fundido.
• ¿Es magnético el metal? Si el metal base es magnético, lo más probable es que sea acero al carbono o acero de aleación. Si no es magnético, podría ser acero al manganeso, acero inoxidable austenítico serie 300, o una aleación no ferrosa como aluminio, latón, cobre o titanio.
• ¿Qué tipo de chispas produce el metal al tocarlo con una amoladora? Como regla general, mayor cantidad de chispas ramificadas indica mayor contenido de carbono, como en el acero grado A-36.

¿Un cincel "muerde" el metal base o rebota? Un cincel penetrará en metales más blandos como acero dulce o aluminio, y rebotará en metales más duros como acero de alto carbono, cromo-molibdeno o hierro fundido.

Resistencia a la tracción

Para prevenir grietas u otras discontinuidades en la soldadura, iguala la resistencia a la tracción mínima del electrodo con la del metal base. Puedes identificar la resistencia a la tracción de un electrodo revestido consultando los dos primeros dígitos de la clasificación AWS impresa en el lateral del electrodo.

Por ejemplo, el número "60" en un electrodo E6011 indica que el metal de aporte produce un cordón de soldadura con una resistencia a la tracción mínima de 60.000 psi, y funcionaría bien con acero de resistencia similar.

Corriente de soldadura

Algunos electrodos solo pueden usarse con fuentes de alimentación CA o CC, mientras que otros son compatibles con ambas. Para determinar el tipo de corriente correcto para un electrodo específico, consulta el cuarto dígito de la clasificación AWS, que representa el tipo de revestimiento y el tipo de corriente de soldadura compatible.

El tipo de corriente que uses también influye en el perfil de penetración de la soldadura resultante. Por ejemplo, un electrodo compatible con CC+ (polaridad inversa), como el E6010, proporciona una penetración profunda y produce un arco extremadamente cerrado. También tiene la capacidad de "diger" a través de óxido, aceite, pintura y suciedad. Un electrodo compatible con CC- (polaridad directa), como el E6012, proporciona una penetración suave y funciona bien al puentear dos juntas o soldar cordones en posición horizontal a alta velocidad y alta corriente. Un electrodo compatible con CA, como el E6013, produce un arco suave con penetración media y debe usarse para soldar chapa nueva y limpia.

Espesor, forma y preparación de la junta del metal base

Los materiales gruesos requieren un electrodo con máxima ductilidad e hidrógeno bajo para prevenir agrietamientos en la soldadura. Los electrodos con clasificación AWS terminados en 15, 16 u 18 proporcionan excelentes propiedades de bajo hidrógeno y buena tenacidad (altos valores de impacto) para acomodar tensiones residuales.

Para materiales delgados, necesitarás un electrodo que produzca arcos suaves, como un 6013. Además, electrodos de menor diámetro proporcionarán penetración superficial para ayudar a prevenir la quema en materiales más delgados.

También querrás evaluar el diseño y la preparación de la junta. Si trabajas en una junta con ajuste apretado o que no está biselada, usa un electrodo que proporcione un arco de penetración profunda para asegurar una penetración suficiente, como un E6010 o E6011. Para materiales con aberturas de raíz anchas, selecciona un electrodo, como un E6012, que cree una cara de soldadura cóncava adecuada para puentear huecos y hacer soldaduras en V.

Posición de soldadura

Para determinar en qué posición(es) califica un electrodo en particular, consulta el tercer dígito en la clasificación AWS. Aquí te explicamos cómo descifrar la posición calificada:

• 1 = plano, horizontal, vertical y sobre cabeza
• 2 = plano y horizontal solamente

Por ejemplo, un electrodo 7018 puede usarse en posiciones plano, horizontal, vertical y sobre cabeza.

Especificaciones y condiciones de servicio

Asegúrate de evaluar las condiciones que la pieza soldada encontrará durante su servicio. Si se usará en ambientes de alta temperatura o baja temperatura sometidos a cargas de choque repetitivas, un electrodo de bajo hidrógeno con mayor ductilidad reducirá la posibilidad de agrietamiento en la soldadura.

Además, verifica las especificaciones de soldadura si trabajas en aplicaciones críticas como fabricación de vasos a presión o calderas. En la mayoría de los casos, estas especificaciones requerirán el uso de tipos específicos de electrodos.

Condiciones ambientales del trabajo

Para lograr los mejores resultados, siempre debes eliminar la calamina excesiva, óxido, humedad, pintura y grasa. Los metales base limpios ayudan a prevenir la porosidad y aumentan las velocidades de avance.

Si no es posible limpiar tu metal base, los electrodos E6010 o E6011 entregan un arco de penetración profunda que tiene la capacidad de cortar a través de contaminantes.

¿Cómo leer el código en los electrodos Stick?

La Sociedad Americana de Soldadura (AWS) tiene un sistema de numeración que ofrece información sobre un electrodo específico, como para qué aplicación es más adecuado y cómo debe operarse para máxima eficacia.

Dígito	Tipo de Revestimiento	Corriente de Soldadura
0	Celulosa sódica alta	CC+
1	Celulosa potásica alta	CA, CC+ o CC-
2	Titania sódica alta	CA, CC-
3	Titania potásica alta	CA, CC+
4	Polvo de hierro, titania	CA, CC+ o CC-
5	Bajo hidrógeno sódico	CC+
6	Bajo hidrógeno potásico	CA, CC+
7	Óxido de hierro alto, polvo potásico	CA, CC+ o CC-
8	Bajo hidrógeno potásico, polvo de hierro	CA, CC+ o CC-

La "E" indica un electrodo de soldadura por arco. Los dos primeros dígitos de un número de 4 dígitos y los tres primeros de un número de 5 dígitos representan la resistencia a la tracción. Por ejemplo, E6010 significa 60.000 psi de resistencia a la tracción, y E10018 significa 100.000 psi.

El penúltimo dígito indica la posición. Así, "1" significa electrodo para todas las posiciones, "2" para plano y horizontal, y "4" para plano, horizontal, vertical descendente y sobre cabeza. Los dos últimos dígitos especifican el tipo de revestimiento y la corriente de soldadura.

E	60	1	10
Electrodo	Resistencia a la Tracción	Posición	Tipo de Revestimiento y Corriente

¿Qué es el revestimiento del electrodo de soldadura?

Los revestimientos de los electrodos deben proporcionar protección gaseosa para el arco, fácil arranque y estabilidad del arco, una escoria protectora, buena forma de la soldadura y, lo más importante, un escudo gaseoso que consuma el oxígeno circundante y proteja el metal de soldadura fundido.

Existen varios tipos de electrodos, a menudo definidos por la naturaleza del revestimiento. El revestimiento se aplica en una capa de 1 a 3 mm de espesor, y su peso representa del 15 al 30% del peso del electrodo. La mayor parte de la soldadura se realiza con electrodos revestidos, lo que restringe el proceso a una operación manual lenta. Si el fundente se coloca dentro de un tubo largo, el electrodo puede ser un alambre desnudo en forma de bobina, permitiendo que el proceso de arco protegido sea continuo y automático.

El propósito principal de un revestimiento ligero es aumentar la estabilidad del arco; también se le llama revestimiento ionizante. Dado que el revestimiento es frágil, solo se pueden usar electrodos rectos.

Funciones de los revestimientos de electrodos

• Mejorar la estabilidad del arco proporcionando químicos que ionizan la trayectoria del arco
• Proporcionar una atmósfera gaseosa protectora para evitar que el metal fundido absorba oxígeno, hidrógeno y nitrógeno
• Escoria protectora sobre el metal caliente
• Proporcionar fundente para eliminar óxidos e impurezas del metal fundido
• Reducir la proyección de metal de soldadura cuando el revestimiento se quema más lento que el núcleo
• Actuar como desoxidante
• Reducir la velocidad de enfriamiento de la soldadura (gracias a la capa protectora de escoria) para prevenir el endurecimiento
• Los revestimientos son normalmente aislantes eléctricos, impidiendo el uso de electrodos en ranuras estrechas

Tipos de Revestimientos:

Aunque existen características universales dentro de cada tipo de revestimiento, la composición química única de cada uno proporciona diferentes propiedades. Investiga las mejores aplicaciones de cada revestimiento para elegir el que se adapte a tu proyecto.

Celulosa:

Estos revestimientos comprenden aproximadamente un tercio de celulosa y dos tercios de otros materiales orgánicos. Al exponerse al arco de soldadura, los materiales se descomponen formando tres gases separados: hidrógeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono, que fortalecen el arco. Esta fuerza añadida permite que la corriente penetre más profundamente en el metal, resultando en soldaduras más fuertes.

Los revestimientos de celulosa también emiten una capa de gas para proteger el baño de soldadura de impurezas. La capa de gas crea una barrera entre el metal y otros elementos como oxígeno, nitrógeno e hidrógeno, que pueden crear porosidad en una soldadura. La porosidad es veneno para una soldadura, por lo que usar electrodos con revestimiento de celulosa puede ayudar a asegurar uniones de mayor calidad.

Mineral:

Los revestimientos minerales dejan una capa de escoria sobre la soldadura. Aunque la escoria pueda parecer un efecto secundario molesto, cumple un propósito muy útil. La escoria de un electrodo con revestimiento mineral se enfría mucho más lentamente que la de un electrodo con revestimiento de celulosa y el material soldado debajo.

Esto permite tiempo para que las impurezas filtren hacia la superficie del metal, evitando que comprometan la estructura de la soldadura.

Mezcla:

Los revestimientos con combinación de celulosa y minerales son una opción popular entre fabricadores porque ofrecen lo mejor de ambos mundos. Como estos revestimientos pueden tener desde unos pocos componentes hasta más de 10 ingredientes diferentes, la diversidad química proporciona una gama de beneficios significativos.

Tener tanto protección de gas de protección como de escoria en una soldadura puede ser increíblemente útil al trabajar con metales base particularmente difíciles.

Los Revestimientos de Electrodos Más Comunes:

Aunque hay aplicaciones que requieren revestimientos y características específicas, estos son cinco de los revestimientos de electrodos de soldadura más comunes que probablemente verás.

Electrodos de Celulosa:

Ideales para posiciones verticales, los electrodos de celulosa dejan una capa de escoria muy fina y fácil de remover. Los revestimientos de celulosa se descomponen en hidrógeno y dióxido de carbono al calentarse, proporcionando una capa de gas protectora efectiva sobre el baño de soldadura.

Sin embargo, esto también puede poner la soldadura en riesgo de fragilización por hidrógeno. En su forma más pura, los revestimientos de celulosa funcionan mejor con CC. Sin embargo, la adición de diferentes elementos al revestimiento puede permitir su uso con CA también. Los electrodos de celulosa te dan toda la facilidad de un revestimiento de rutilo, pero con penetración más profunda y escoria menos problemática.

Electrodos de Rutilo:

Casi idénticos a los de celulosa, la principal diferencia es que el rutilo tiene un mayor porcentaje de dióxido de titanio. Esto crea un escudo gaseoso de oxígeno, nitrógeno, carbono e hidrógeno, haciendo que los electrodos de rutilo sean adecuados para soldar acero bajo en carbono.

Sin embargo, la escoria de los electrodos de rutilo puede dejar rastros de titanio en el metal depositado. La adición de celulosa a los revestimientos de electrodos de rutilo proporciona protección adicional sobre el baño de soldadura. Estos electrodos emiten niveles más bajos de proyección y humos y son excelentes para usar en todas las posiciones.

Electrodos de Óxido de Hierro:

Buenos para usar con corriente CA y CC, los electrodos de óxido de hierro producen escoria muy fácil de remover. La composición química de este revestimiento es alta en oxígeno y puede tender a causar depósitos de soldadura más débiles en resistencia general.

El riesgo de fragilización por hidrógeno, sin embargo, es significativamente menor que con electrodos de celulosa. Los electrodos de óxido de hierro proporcionan gran control del arco y permiten una colocación precisa y limpia del cordón.

Electrodos Básicos:

También llamados electrodos de hidrógeno controlado, requieren más cuidado antes de soldar. Los electrodos deben almacenarse en un lugar seco y hornearse antes de usar. No hacerlo puede crear una composición química inestable en el revestimiento, resultando en una estructura de soldadura comprometida.

Los electrodos básicos depositan un nivel bajo y controlado de hidrógeno que minimiza el riesgo de porosidad y agrietamiento. Si se almacenan y mantienen correctamente, son una gran opción para trabajar con acero.

Electrodos de Polvo de Hierro:

Estos electrodos son variaciones de otros revestimientos resultantes de la adición de polvo de hierro a la mezcla. Los polvos metálicos son una adición cada vez más popular a las mezclas de revestimiento porque pueden aumentar la eficiencia y la calidad general de la soldadura. Los electrodos de polvo de hierro son una variación común de los electrodos de celulosa que permiten su uso con CA.

Al trabajar con un tipo de soldadura que requiere electrodos revestidos separados, tomarse el tiempo para entender las diferentes opciones disponibles puede determinar el éxito o fracaso de un proyecto. Recuerda considerar factores adicionales —como posición, resistencia a la tracción y metales base— al decidir sobre un electrodo.

Tipos de electrodos de soldadura

Las varillas usadas para soldadura MIG y stick son ejemplos de electrodos consumibles. Tienen material de aporte que se funde para crear uniones de soldadura.

La soldadura TIG, por otro lado, emplea electrodos no consumibles. Estos consisten principalmente de tungsteno, que no se funde (a diferencia de los consumibles) debido a su alto punto de fusión. Simplemente suministra un arco eléctrico para soldar. El material de aporte se proporciona usando un alambre alimentado manualmente.

Por tanto, la principal diferencia es que los electrodos consumibles se funden, mientras que los no consumibles no.

Ambas categorías tienen varios tipos de electrodos.

Electrodos consumibles

Los electrodos consumibles son clave para la soldadura stick, MIG y con electrodo tubular. Los usados para soldadura stick se llaman electrodos stick. Estos incluyen electrodos de revestimiento pesado, arco protegido y electrodos de revestimiento ligero.

1. Electrodos de revestimiento ligero

Como su nombre indica, los electrodos de revestimiento ligero tienen una capa delgada en su superficie, aplicada por métodos como pulverización y cepillado. Estos electrodos y sus revestimientos están hechos de varios materiales diferentes. El material de aporte tiene muchas similitudes con el metal base que se suelda.

El revestimiento ligero también cumple otro propósito vital: reduce impurezas como azufre y óxidos para dar una soldadura de mejor calidad. También permite una fusión más consistente del material de aporte para crear un cordón de soldadura suave y confiable. Como el revestimiento es delgado, la escoria producida no es demasiado gruesa. Los electrodos de arco protegido tienen similitudes con los de revestimiento ligero; la principal diferencia es que tienen un revestimiento más grueso. Estos electrodos de alta resistencia son adecuados para aplicaciones más exigentes, como la soldadura de hierro fundido.

2. Electrodos desnudos

Usar electrodos desnudos puede ser complicado porque el arco es algo inestable y difícil de controlar. El revestimiento ligero aumenta la estabilidad del arco eléctrico, facilitando su manejo. Los electrodos desnudos tienen aplicaciones limitadas, por ejemplo, se usan para soldar acero al manganeso.

3. Electrodos de arco protegido

Los electrodos de arco protegido tienen tres tipos diferentes de revestimientos con distintos propósitos. Uno contiene celulosa y usa una capa de gas protector. El segundo tiene minerales que producen escoria. El tercero combina minerales y celulosa.

Los electrodos de arco protegido generan una capa de gas protector que forma una barrera efectiva para proteger la zona de soldadura caliente de contaminación y corrosión por el aire circundante, resultando en soldaduras más fuertes y confiables. La zona de soldadura caliente debe mantenerse a salvo de gases atmosféricos como nitrógeno y oxígeno, que reaccionan con el metal a alta temperatura produciendo soldaduras quebradizas, porosas y débiles.

Estos electrodos minimizan azufre, óxidos y otras impurezas en el metal base para dar soldaduras regulares, suaves y limpias. También producen un arco eléctrico más estable que los electrodos desnudos, haciendo la soldadura más manejable y reduciendo salpicaduras. La escoria producida por el revestimiento mineral se enfría más lentamente, extrayendo impurezas y llevándolas a la superficie, resultando en soldaduras de alta calidad, limpias, duraderas y fuertes.

Electrodos no consumibles

Los electrodos no consumibles son más simples de entender no solo porque no se funden, sino porque solo hay dos tipos.

1. Electrodos de carbono

El primer tipo es el electrodo de carbono, usado tanto para corte como para soldadura. Está hecho de grafito de carbono, puede estar recubierto con una capa de cobre o dejarse desnudo. La AWS no ha emitido especificaciones para este electrodo, aunque existen especificaciones militares.

2. Electrodos de tungsteno y sus diferentes tipos

El segundo tipo de electrodo no consumible es el de tungsteno, usado para soldadura TIG. Estos consisten en tungsteno puro (marcas verdes), tungsteno con 0.3-0.5% circonio (marcas marrones), tungsteno con 2% torio (marcas rojas) y tungsteno con 1% torio (marcas amarillas).

Los electrodos no consumibles de tungsteno puro tienen uso limitado y son adecuados para trabajos ligeros. Dos razones: el tungsteno puro no tiene la durabilidad y resistencia de las aleaciones, y puede sufrir problemas con corrientes altas.

Los electrodos con 0.3-0.5% circonio ofrecen excelentes resultados con corriente alterna. Son una mejora sobre el tungsteno puro, pero no tan buenos como los con torio. Los electrodos con 1-2% torio son los más usados porque duran más y tienen mayor resistencia. Pueden usarse con corrientes más altas que el tungsteno puro, proporcionan mayor control del arco y son más fáciles de iniciar.

Al usar electrodo de tungsteno, es mejor usar la corriente máxima permitida si tienen forma cilíndrica simple, o se vuelve difícil controlar y sostener el arco. Para mejor control y estabilidad, debes afilar las puntas a forma cónica. Si haces esto, deberás seleccionar arranque por contacto en lugar de máquinas de soldar CC. Recuerda que los electrodos con torio y circonio tendrán mayor durabilidad que el tungsteno puro si optas por electrodos cónicos con arranque por contacto.