Soldabilidad de Metales: Tipos de Electrodos y Aceros Estructurales

Soldabilidad de Metales: Conceptos Clave

Por definición, la soldabilidad es la capacidad que tienen los materiales, de la misma o de diferente naturaleza, para ser unidos de forma permanente mediante procesos de soldadura. Los metales que presentan una alta solubilidad retienen una mayor calidad de soldadura que otros.

Las características que definen la soldabilidad de un metal incluyen el material, el electrodo, la velocidad de fundido, los gases de protección y la velocidad de soldadura.

Una vez definidos los metales a soldar, se tendrá que considerar el método de soldadura. Algunos de estos métodos requieren más práctica y habilidad que otros, como las soldaduras MIG y TIG, diseñadas específicamente para soldar acero inoxidable y aluminio.

Procesos de Soldadura por Arco Eléctrico

Uno de los procesos más populares es el de arco eléctrico revestido (SMAW). Este método de soldadura se enfoca principalmente en el material de trabajo y consiste en derretir una barra redonda de metal con un recubrimiento contundente que evita la contaminación por la presencia de oxígeno durante la fundición y elimina los óxidos que puedan formarse.

La soldadura por arco metálico con gas (EMAW) no tiene revestimientos sobre la varilla del electrodo. En su lugar, se utiliza una pistola de soldadura que dispersa un gas inerte de protección que protege contra los contaminantes.

Clasificación de los Metales Según su Soldabilidad

• Metales de alta resistencia y baja conductividad eléctrica: Son metales que pueden ser soldados con intensidades pequeñas y tiempos de corriente altos, por ejemplo, el acero.
• Metales de baja resistencia y alta conductividad eléctrica: Se sueldan a altas intensidades y tiempos de corriente cortos, como el aluminio y el cobre.

Cómo Elegir el Tipo de Acero Estructural Más Adecuado

La elección del tipo de acero se basa en las necesidades básicas de la estructura de un edificio y en su ubicación. Por ejemplo, si la estructura se localiza en una zona sísmica, las principales propiedades mecánicas del material deben ser: alta resistencia, rigidez, ductilidad, capacidad de absorción de energía (tenacidad) y soldabilidad.

• Resistencia: Es la capacidad del acero que le permite soportar las acciones a las que quedará sometida la estructura durante su vida útil.
• Rigidez: Es la propiedad de una estructura de acero que le permite limitar los desplazamientos laterales (distorsiones) ocasionados, principalmente, por las acciones laterales.
• Ductilidad: Es la propiedad más importante de un acero estructural. Permite exhibir grandes deformaciones inelásticas antes de la falla. La elongación de la probeta de acero durante la prueba de tensión y el área bajo la curva esfuerzo-deformación de los aceros estructurales son indicadores representativos de la ductilidad.
• Tenacidad: Es la medida de energía por unidad de volumen necesaria para deformar un material hasta el momento de su fractura.
• Soldabilidad: Aptitud del acero que permite unir dos o más piezas que resulten con características suficientes de integridad, seguridad y continuidad metalúrgica. Está estrechamente relacionada con la composición química.

La curva carga-deformación del acero tiene las características necesarias para que pueda presentarse la distribución de momentos flexionantes requeridas para la formación del mecanismo de colapso, para ello debe tener una zona de influencia.

Electrodos para Soldadura

Los electrodos para soldadura con acero se clasifican en dos tipos. Las propiedades del metal de aporte han sido clasificadas y estudiadas por un comité asociado por la American Welding Society (AWS) y la American Society of Mechanical Engineers (ASME).

Las características únicas del acero están definidas en gran medida por el tipo de aleación recomendada durante su fabricación. Los electrodos están complementados para soldadura.

Tipos de Electrodos para Acero al Carbono

La especificación AWS A5.1 para los electrodos de soldadura al carbono explica su nomenclatura. Ejemplo: E XXYZ-IHZR

• E: Indica que se trata de un electrodo para soldadura eléctrica manual.
• XX: Son dos números que indican la mínima resistencia a la tracción (esfuerzo cuando se tira de polos opuestos) sin tratamiento térmico posterior a la temperatura del metal depositado, en kilolibras por pulgada cuadrada.
  • E-60XX: Resistencia de 60 libras por pulgada cuadrada (42.2 kg/mm²).
  • E-70XX: Resistencia de 70 libras por pulgada cuadrada (49.2 kg/mm²).
  • E-100XX: Resistencia de 100 libras por pulgada cuadrada (70.3 kg/mm²).
• Y: El tercer número indica la posición en la que se puede soldar.
  • 1: Todas las posiciones (plana, vertical, pecho y horizontal).
  • 2: Posiciones plana y horizontal.
• Z: El último número indica el tipo de corriente eléctrica y polaridad, así como el tipo de revestimiento.

Clasificación de Electrodos para Aceros de Baja Aleación

La especificación AWS A5.5 aplica a los electrodos para soldadura de aceros de baja aleación. Utiliza la misma designación de AWS A5.1, pero con sufijos que constan de una letra o un número (A1, B1, C1, K2, G, M, etc.).

Ejemplos:

1. AWS 6010: Electrodo celulósico con buena penetración en todas las posiciones.
2. AWS 6011: Electrodo celulósico con buena penetración.
3. AWS 6013: Electrodo rutílico-celulósico general para aceros comunes. Tiene buen encendido, un arco soldable con muy buen desprendimiento de escoria y terminación.
4. AWS E7016: Para trabajar con corriente alterna. Es un electrodo básico de bajo hidrógeno, especial para trabajar en aleaciones con alto contenido de azufre y fósforo.

Clasificación de Electrodos para Aceros Inoxidables

La especificación AWS A5.4 se refiere a los electrodos para soldadura de acero inoxidable y trabaja con la siguiente designación para electrodos revestidos: E-XXX-YZ

• E: Electrodo para soldadura de arco.
• XXX: Numeración que corresponde a la clase AISI de acero inoxidable.
• Y: Posición en la que puede utilizarse.
• Z: Tipo de revestimiento, clase de corriente y polaridad.
  • 5: Revestimiento alcalino, corriente continua y polaridad inversa.
  • 6: Revestimiento de titanio, corriente alterna o continua.

Ejemplos:

• AWS-E308L-16: Electrodo rutílico básico para aceros inoxidables auténticos 301, 302, 304 y 308.
• AWS-E316L-16: Electrodo rutílico básico para soldadura de acero inoxidable, resistente a la corrosión severa.

Clasificación de Electrodos para Metales No Ferrosos

La especificación AWS A5.15 dicta las normas de clasificación para soldar metales no ferrosos. El sistema de clasificación es simbólico, indicando el símbolo químico del elemento o elementos metálicos predominantes.

El sistema utiliza el prefijo E (electrodo para soldar) seguido de los elementos considerados significativos. Ejemplo: ECuSn-A. Los símbolos indican que el electrodo está compuesto básicamente de cobre y estaño.