Electrodos SMAW especificaciones
Los electrodos SMAW (Shielded Metal Arc Welding) son varillas consumibles recubiertas de fundente que, al fundirse, generan un arco eléctrico para unir metales. Su clasificación AWS (ej. E6010, E7018) define propiedades mecánicas, tipo de corriente, posición de soldeo y composición del recubrimiento. Son la base de la soldadura manual y se seleccionan según el material base, la posición y los requerimientos de resistencia.
Especificaciones técnicas de electrodos comunes
Sección titulada «Especificaciones técnicas de electrodos comunes»Los electrodos E6010, E6013, E7018 y E308L presentan diferencias significativas en resistencia a la tracción, tipo de fundente y aplicabilidad. La tabla 1 resume sus propiedades principales según la norma AWS A5.1/A5.4.
| Electrodo | Resistencia a la tracción (MPa / ksi) | Límite elástico (MPa / ksi) | Alargamiento (%) | Tipo de revestimiento | Corriente y polaridad |
|---|---|---|---|---|---|
| E6010 | 414 MPa / 60 ksi | 331 MPa / 48 ksi | 22% min. | Celulósico sódico | DC+ (electrodo positivo) |
| E6013 | 414 MPa / 60 ksi | 345 MPa / 50 ksi | 17% min. | Rutílico potásico | AC o DC± |
| E7018 | 482 MPa / 70 ksi | 393 MPa / 57 ksi | 22% min. | Bajo hidrógeno, polvo de hierro | AC o DC+ |
| E308L | 517 MPa / 75 ksi | 414 MPa / 60 ksi | 35% min. | Bajo carbono, calizo-rutílico | DC+ (preferente) |
Parámetros operativos por material y diámetro
Sección titulada «Parámetros operativos por material y diámetro»Cada electrodo opera en rangos de amperaje definidos por su diámetro y composición. La tabla 2 muestra los parámetros recomendados para aceros al carbono e inoxidables en posición plana.
| Electrodo | Diámetro (mm / in) | Amperaje (A) | Voltaje de arco (V) | Tasa de deposición (kg/h / lb/h) | Espesor de escoria (mm / in) |
|---|---|---|---|---|---|
| E6010 | 2,5 mm / 3/32 in | 50–80 A | 22–28 V | 0,9 kg/h / 2,0 lb/h | 0,8 mm / 0.03 in |
| E6010 | 3,2 mm / 1/8 in | 70–130 A | 24–30 V | 1,2 kg/h / 2,6 lb/h | 0,8 mm / 0.03 in |
| E6013 | 2,5 mm / 3/32 in | 60–100 A | 20–26 V | 1,1 kg/h / 2,4 lb/h | 1,2 mm / 0.05 in |
| E6013 | 3,2 mm / 1/8 in | 90–150 A | 22–28 V | 1,4 kg/h / 3,1 lb/h | 1,2 mm / 0.05 in |
| E7018 | 2,5 mm / 3/32 in | 70–110 A | 22–28 V | 1,0 kg/h / 2,2 lb/h | 2,0 mm / 0.08 in |
| E7018 | 3,2 mm / 1/8 in | 100–160 A | 24–30 V | 1,5 kg/h / 3,3 lb/h | 2,0 mm / 0.08 in |
| E308L | 2,5 mm / 3/32 in | 55–85 A | 22–28 V | 0,8 kg/h / 1,8 lb/h | 1,5 mm / 0.06 in |
| E308L | 3,2 mm / 1/8 in | 80–140 A | 24–30 V | 1,1 kg/h / 2,4 lb/h | 1,5 mm / 0.06 in |
Tolerancias dimensionales y operativas
Sección titulada «Tolerancias dimensionales y operativas»Los diámetros de electrodo estándar varían de 1,6 mm a 5,0 mm / 1/16 in a 3/16 in con tolerancia de ±0,05 mm / ±0.002 in en el alma metálica. La longitud típica es 350 mm / 13.8 in con tolerancia de ±5 mm / ±0.2 in. La concentricidad del recubrimiento debe mantener una diferencia máxima de espesor de 0,1 mm / 0.004 in. El contenido de hidrógeno difusible en E7018 no debe exceder 8 ml/100g en electrodos recién abiertos y 4 ml/100g en aplicaciones críticas. La humedad del recubrimiento para E7018 se mantiene por debajo de 0,4% en peso antes de uso.
Materiales aplicables
Sección titulada «Materiales aplicables»Los electrodos SMAW se utilizan en aceros al carbono, aceros de baja aleación, aceros inoxidables austeníticos, fundiciones de hierro y aleaciones de níquel. Materiales específicos y electrodos compatibles incluyen ASTM A36 (E6010, E7018), aceros AISI 1045 (E6013, E7018), aceros inoxidables 304L (E308L), aceros para tubería API 5L X42–X70 (E6010 para pase de raíz, E7018 para relleno), y aceros AISI 316 (E316L). No se recomienda para aluminio ni titanio con electrodo estándar; el cobre requiere electrodo especial con precalentamiento.
Ventajas y limitaciones del proceso SMAW por electrodo
Sección titulada «Ventajas y limitaciones del proceso SMAW por electrodo»La elección del electrodo condiciona las ventajas operativas y limitaciones del proceso. La tabla 3 resume esta comparación.
| Electrodo | Ventajas clave | Limitaciones principales |
|---|---|---|
| E6010 | Penetración profunda, solidificación rápida | Solo DC, salpicaduras abundantes |
| E6013 | Arco suave, fácil cebado, poca salpicadura | Escoria pesada, penetración baja |
| E7018 | Bajo contenido de H₂, alta tenacidad | Requiere horno de mantenimiento |
| E308L | Resistencia a corrosión, bajo carbono | Solo para aceros inoxidables 18Cr-8Ni |
Guía de selección por aplicación
Sección titulada «Guía de selección por aplicación»Para pase de raíz en tuberías con penetración completa se recomienda E6010 de 1/8 in (3,2 mm) a 70–130 A, seguido de E7018 para relleno a 100–160 A. Para soldadura estructural de taller en acero A36 se selecciona E7018 de 3/32 in (2,5 mm) a 70–110 A. Para reparaciones de chapa delgada se prefiere E6013 de 2,5 mm / 3/32 in a 60–100 A. Para soldadura de acero inoxidable 304L expuesto a medios corrosivos se utiliza E308L con corriente DC+ entre 55 y 140 A según diámetro. Para unión de acero galvanizado se recomienda E6013 con voltaje bajo de 20–22 V para minimizar porosidad por zinc.
Recomendaciones de almacenamiento y manipulación
Sección titulada «Recomendaciones de almacenamiento y manipulación»Los electrodos celulósicos (E6010) se mantienen en envase sellado a temperatura ambiente entre 10 °C y 30 °C / 50 °F y 86 °F y humedad relativa inferior al 60%. Los electrodos de bajo hidrógeno E7018 se almacenan en horno a 120 °C / 250 °F y se usan dentro de las 4 horas posteriores a su extracción. E308L y otros electrodos de acero inoxidable se conservan en lugar seco a 20–25 °C / 68–77 °F y se secan a 150 °C / 300 °F durante 1 hora antes de usar si han absorbido humedad. Las condiciones inadecuadas de almacenamiento causan agrietamiento por hidrógeno, porosidad y salpicaduras excesivas.
Fórmula para el calor aportado (Heat Input)
Sección titulada «Fórmula para el calor aportado (Heat Input)»El calor aportado determina las propiedades mecánicas de la unión soldada y se calcula con:
Q = (V × I × 60) / (S × 1000)
| Símbolo | Variable | Unidad |
|---|---|---|
| Q | Calor aportado | kJ/mm |
| V | Voltaje de soldadura | V |
| I | Corriente de soldadura | A |
| S | Velocidad de avance | mm/min |
El factor 1000 convierte J/mm a kJ/mm. Para E6010 con V=26, I=110, S=200 mm/min, Q=0,86 kJ/mm. Para E7018 con V=28, I=140, S=250 mm/min, Q=0,94 kJ/mm. Un Q excesivo (>2,0 kJ/mm) en aceros al carbono debilita la zona afectada térmicamente; un Q insuficiente (<0,5 kJ/mm) produce falta de fusión.
Detalles del proceso físico del revestimiento
Sección titulada «Detalles del proceso físico del revestimiento»El fundente que recubre al electrodo se descompone durante el arco formando tres componentes esenciales en proporciones volumétricas aproximadas de 10%–15% de escoria líquida, 25%–35% de gases protectores y 40%–55% de alótropos metálicos incorporados al baño de fusión. La escoria solidifica a temperaturas entre 1100 °C y 1200 °C / 2012 °F y 2192 °F, aislando el cordón de la atmósfera. Los gases generados por la celulosa en E6010 producen una atmósfera reductora con predominio de H₂ y CO, mientras que el revestimiento básico del E7018 libera principalmente CO₂ y CO, reduciendo el hidrógeno difusible. La escoria del E6013 contiene TiO₂ alrededor del 12% en peso, lo que le confiere fluidez y fácil desprendimiento a baja temperatura (<400 °C / 752 °F).
Preguntas frecuentes (FAQ)
Sección titulada «Preguntas frecuentes (FAQ)»¿Cuál es la diferencia fundamental entre E6010 y E6013?
Sección titulada «¿Cuál es la diferencia fundamental entre E6010 y E6013?»La diferencia radica en 2 aspectos: E6010 tiene revestimiento celulósico que genera penetración hasta un 30% mayor que E6013, pero solo opera con corriente DC+, mientras E6013 usa revestimiento rutílico compatible con AC/DC± y produce un arco más suave con menor penetración.
¿Por qué los electrodos E7018 requieren horno de almacenamiento?
Sección titulada «¿Por qué los electrodos E7018 requieren horno de almacenamiento?»Porque su contenido de hidrógeno difusible debe permanecer por debajo de 8 ml/100g. A temperatura ambiente sin protección, la humedad absorbida puede generar más de 15 ml/100g de hidrógeno en solo 2 horas, lo que causa agrietamiento en frío.
¿Se puede usar E308L en acero al carbono?
Sección titulada «¿Se puede usar E308L en acero al carbono?»No se recomienda porque la dilución del carbono del acero base en el cordón de acero inoxidable forma carburos de cromo, reduciendo la resistencia a la corrosión en más del 50% y pudiendo causar fisuración en caliente.
¿Cómo afecta el diámetro del electrodo a la tasa de deposición?
Sección titulada «¿Cómo afecta el diámetro del electrodo a la tasa de deposición?»En E7018, al aumentar el diámetro de 2,5 mm / 3/32 in a 3,2 mm / 1/8 in, la tasa de deposición crece de 1,0 kg/h / 2,2 lb/h a 1,5 kg/h / 3,3 lb/h, un incremento cercano al 50%.
¿Cuál es el amperaje máximo para E6010 en tubería?
Sección titulada «¿Cuál es el amperaje máximo para E6010 en tubería?»En tubería de espesor 6 mm / 0.24 in, el amperaje máximo para pase de raíz con E6010 de 3,2 mm / 1/8 in es 130 A, pues superar ese valor produce perforación y quemado en la junta con una probabilidad de fallo superior al 25%.
¿Qué electrodo usar para soldar hierro fundido gris sin agrietamiento?
Sección titulada «¿Qué electrodo usar para soldar hierro fundido gris sin agrietamiento?»Se utiliza un electrodo a base de níquel-puro (AWS ENi-CI) con precalentamiento a 300 °C / 572 °F y enfriamiento lento; los electrodos E6010, E6013 o E7018 no son adecuados porque forman martensita frágil.
Fuentes consultadas
Sección titulada «Fuentes consultadas»- engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/corrosion-protection-pipes-d_564.html
- efunda.com: https://www.efunda.com/processes/metal_processing/welding_table.cfm?search_string=n%20t%20c
- manufacturingguide.com: https://www.manufacturingguide.com/en/metal-powder-welding