Soldadura SMAW electrodos y parámetros

El proceso SMAW (Shielded Metal Arc Welding) emplea un electrodo consumible revestido de entre 1,6 mm y 6,4 mm (1/16 in y 1/4 in) de diámetro, cuyo arco eléctrico genera temperaturas de fusión superiores a 1500 °C / 2732 °F. El revestimiento del electrodo se descompone formando una atmósfera protectora de gases y una capa de escoria que aísla el baño de fusión. La intensidad de corriente típica varía desde 40 A hasta 400 A en función del diámetro y tipo de electrodo, trabajando habitualmente con corriente continua de electrodo positivo (DCEP) o corriente alterna (AC).

Parámetros de operación

La selección de corriente para un diámetro de electrodo dado influye directamente en la penetración y la tasa de deposición. Los rangos de amperaje recomendados según la clasificación AWS y el diámetro se resumen a continuación. La tensión de arco suele mantenerse entre 18 V y 30 V, con una velocidad de avance de 150 mm/min a 350 mm/min (6 in/min a 14 in/min) para pases de raíz y relleno.

Electrodo (AWS)	Diámetro	Corriente recomendada (DCEP o AC)	Polaridad típica
E6010	2,4 mm / 3/32 in	40 – 70 A	DCEP
E6010	3,2 mm / 1/8 in	70 – 110 A	DCEP
E6010	4,0 mm / 5/32 in	100 – 160 A	DCEP
E7018	2,4 mm / 3/32 in	65 – 100 A	DCEP, AC
E7018	3,2 mm / 1/8 in	90 – 130 A	DCEP, AC
E7018	4,0 mm / 5/32 in	120 – 180 A	DCEP, AC
E7018	5,0 mm / 3/16 in	180 – 260 A	DCEP, AC
E6011	3,2 mm / 1/8 in	75 – 120 A	AC, DCEP
E6013	3,2 mm / 1/8 in	80 – 125 A	AC, DCEN, DCEP

La velocidad de enfriamiento se controla ajustando el aporte térmico entre 0,5 kJ/mm y 2,5 kJ/mm (12,7 kJ/in a 63,5 kJ/in), lo que influye en la microestructura de la unión.

Tolerancias y calidad dimensional

Las uniones soldadas por SMAW pueden mantener tolerancias de posición de cordón de ±0,8 mm (±0.031 in) en espesores de chapa de hasta 5 mm (0.197 in). El sobreespesor del cordón se controla para no exceder 3,0 mm / 0.118 in sobre la superficie del metal base, y la penetración completa en chapa de 1,5 mm / 0.059 in es alcanzable con electrodos de 1,6 mm / 1/16 in. La precisión dimensional final depende de la habilidad del operario y de la preparación de bordes, admitiendo una desalineación angular máxima de 3° a 5° en juntas a tope.

Materiales aplicables

El proceso es apto para la soldadura de aceros al carbono con contenido de carbono de hasta 0,30 %C, aceros de baja aleación como ASTM A36 y A572, aceros inoxidables austeníticos 304/316, y fundiciones grises o nodulares mediante electrodos a base de níquel. Espesores desde 1,5 mm / 0.059 in hasta más de 50 mm / 1.97 in pueden ser unidos con múltiples pasadas. La compatibilidad se extiende a aleaciones de cobre y níquel, aunque con un uso menos frecuente.

Ventajas y limitaciones

Ventajas:
- Equipo sencillo y de bajo costo, con inversión inicial inferior a 1000 USD para equipos básicos de 150 A.
- Operación en exteriores con viento moderado, sin necesidad de gas de protección externo.
- Amplia variedad de electrodos para distintos materiales (más de 50 clasificaciones AWS).
- Adecuado para trabajos de mantenimiento y reparación en campo.
Limitaciones:
- Velocidad de deposición limitada a 1 – 3 kg/h (2 – 6 lb/h) en electrodos de alta producción.
- Productividad inferior a GMAW y FCAW en producción continua.
- Requiere retirada de escoria entre pasadas, incrementando el tiempo de ciclo.
- Sensible a la humedad del revestimiento; los electrodos de bajo hidrógeno deben almacenarse a 120 °C / 248 °F.

Guía de selección de electrodos

E6010/E6011: penetración profunda, escoria fina y rápida solidificación; ideales para pases de raíz en tuberías y mantenimiento en posiciones difíciles. Tensión de rotura del depósito: ~430 MPa / 62 ksi.
E7018: bajo hidrógeno, excelente tenacidad a baja temperatura (−30 °C / −22 °F), depósito de 490 MPa / 70 ksi de resistencia a la tracción. Uso en estructuras de acero de alta resistencia y recipientes a presión.
E7016: similar a E7018 pero con revestimiento de sodio, apto para corriente alterna, rendimiento de metal depositado del 95%.
E308L-16: electrodo inoxidable para aceros 304L, depósito con resistencia a la corrosión intergranular, corriente de 70–110 A para diámetro 3,2 mm / 1/8 in.
E Ni-Cl: electrodo de níquel para uniones disímiles y soldadura de fundición; precalentamiento a 150 °C / 302 °F para espesores >10 mm / 0.394 in.

Tablas de parámetros por material

Acero al carbono ASTM A36 – junta a tope a 6 mm (0.236 in)

Parámetro	Valor para E6010	Valor para E7018
Diámetro electrodo	3,2 mm / 1/8 in	3,2 mm / 1/8 in
Corriente (A)	85 – 105 A	100 – 120 A
Tensión (V)	20 – 24 V	22 – 26 V
Velocidad de avance	200 mm/min / 7.9 in/min	250 mm/min / 9.8 in/min
Aporte térmico	0,6 – 1,0 kJ/mm / 15 – 25 kJ/in	0,7 – 1,1 kJ/mm / 18 – 28 kJ/in
Posiciones de soldadura	Todas	Todas, excepto vertical descendente

Acero inoxidable 304L – espesor 3 mm (0.118 in)

Parámetro	E308L-16
Diámetro electrodo	2,4 mm / 3/32 in
Corriente	55 – 75 A (DCEP)
Tensión	21 – 25 V
Velocidad de avance	180 mm/min / 7.1 in/min
Gas de respaldo	Argón puro (no siempre necesario)
Tratamiento post-soldadura	Normalmente no requerido

Fundición gris – reparación con electrodo de Ni-Cl

Parámetro	Recomendación
Precalentamiento	150 – 260 °C / 302 – 500 °F
Diámetro electrodo	3,2 mm / 1/8 in
Corriente	70 – 100 A (AC o DCEN)
Enfriamiento post-soldadura	Lento, envuelto en manta cerámica

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Cuál es el amperaje recomendado para un electrodo E7018 de 3,2 mm?

Para un electrodo E7018 de 3,2 mm (1/8 in) se recomienda un rango de corriente de 90 a 130 A, operando con polaridad DCEP o AC, según el espesor del material base y la posición de soldadura.

¿Qué diferencia de penetración existe entre E6010 y E7018 a 100 A?

A 100 A, un electrodo E6010 produce una penetración hasta un 30 % mayor que un E7018 del mismo diámetro, debido a la composición de su revestimiento celulósico que genera un arco más intenso y direccionado.

¿Cuál es la temperatura máxima de almacenamiento de un electrodo de bajo hidrógeno?

Los electrodos de bajo hidrógeno, como el E7018, deben almacenarse en estufas a una temperatura entre 120 °C y 150 °C (248 °F – 302 °F) para evitar la absorción de humedad, que podría introducir hasta 5 ml/100 g de hidrógeno difusible en el metal depositado.

¿Qué espesor mínimo se puede soldar con electrodo SMAW sin respaldo?

Con un electrodo de 1,6 mm (1/16 in) es posible soldar chapa de 1,5 mm (0.059 in) a tope sin respaldo, manteniendo una corriente de 30 a 50 A y una preparación de bordes escuadrada.

¿Cuánto material deposita un electrodo E7018 de 4,0 mm por minuto de arco?

Un electrodo E7018 de 4,0 mm (5/32 in) operando a 150 A deposita aproximadamente 1,4 kg/h (3,1 lb/h), lo que equivale a 0,025 kg por minuto de arco continuo, con una eficiencia de deposición cercana al 70 % incluyendo el revestimiento.

¿Cuál es la resistencia a la tracción típica de un cordón de soldadura SMAW con electrodo E6013?

El metal depositado con un electrodo E6013 posee una resistencia a la tracción mínima de 430 MPa (62 ksi), con un alargamiento del 17 % y una tenacidad de 27 J a −20 °C (20 ft·lbf a −4 °F), adecuada para aplicaciones estructurales ligeras.

Fuentes consultadas

engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/awg-wire-gauge-d_731.html
efunda.com: https://www.efunda.com/units/show_units.cfm?Alfa=no&String1=Electric%20charge&String2=Electric%20charge
manufacturingguide.com: https://www.manufacturingguide.com/en/leverantorer/swepart-transmission