Electrodo (2)

todo sobre electrodos

1. República Bolivariana de Venezuela.
Ministerio del Poder Popular Para la Educación Superior.
Instituto Universitario Politécnico” Santiago Mariño”.
Ingeniería en Mantenimiento Mecánico.
Materia: Soldadura.





Electrodos





Profesor: Bachiller:
Rito Alfonzo Carlos Lunar. 19.840.799.
Asdrubal Flores. 16.054.595.

Barcelona, noviembre de 2014.

2. Introducción
Según el diccionario de la Real Academia Española, un electrodo es un cuerpo conductor
en contacto con un medio del que recibe o al que transmite una corriente eléctrica.
Los electrodos están disponibles en muchas formas. El material y la forma del electrodo se
determinan según la fuerza necesaria para soldar y la conductividad térmica de las piezas de
trabajo.
En presente trabajo se abordan los elementos esenciales del los electrodos. Se enfatiza en
los aspectos relacionados a la versatilidad del material, sus ventajas y limitaciones.
Se abordan los criterios de evaluación de electrodos en cuanto a los parámetros para
determinar cuál es el adecuado para cada tipo de soldadura, logrando así un resultado con
altos estándares de calidad.

3. Electrodo. Es un conductor eléctrico utilizado para hacer contacto con una parte no
metálica de un circuito, por ejemplo un semiconductor, un electrolito, el vacío (en una
válvula termoiónica), un gas (en una lámpara de neón), etc.
Funcionamiento
Un electrodo es una superficie en donde ocurren reacciones de óxido-reducción. Por lo que
los procesos que tienen lugar en la interfase metal-solución de cualquier metal en contacto
con un electrolito (medio agresivo), no se pueden medir de una manera absoluta (tiene que
ser tan sólo relativa). El metal en contacto con el electrólito tiene, por un lado, tendencia a
disolverse, con lo que queda cargado negativamente.y, por otro lado, a que iones del
electrolito se depositen sobre el metal.con lo que se alcanza el equilibrio en un determinado
momento. Se ha creado, pues, una diferencia de potencial entre el metal y el electrolito.
Para poder medir esta diferencia de potencial se adoptó un electrodo patrón que es el
electrodo normal de hidrógeno, al cual, por convención y a cualquier temperatura, se le
asignó el valor cero.
Celdas electroquímicas
Un electrodo en una celda electroquímica. Se refiere a cualquiera de los dos conceptos, sea
ánodo o cátodo, que también fueron acuñados por Faraday. El ánodo es definido como el
electrodo en el cual los electrones salen de la celda y ocurre la oxidación, y el cátodo es
definido como el electrodo en el cual los electrones entran a la celda y ocurre la reducción.
Cada electrodo puede convertirse en ánodo o cátodo dependiendo del voltaje que se aplique
a la celda. Un electrodo bipolar es un electrodo que funciona como ánodo en una celda y
como cátodo en otra.
 Celda primaria
Una celda primaria es un tipo especial de celda electroquímica en la cual la reacción no
puede ser revertida, y las identidades del ánodo y cátodo son, por lo tanto, fijas. El cátodo
siempre es el electrodo positivo. La celda puede ser descargada pero no recargada.
 Celda secundaria
Una celda secundaria, una batería recargable por ejemplo, es una celda en que la reacción
es reversible. Cuando la celda está siendo cargada, el ánodo se convierte en el electrodo
positivo (+) y el cátodo en el negativo (-). Esto también se aplica para la celda electrolítica.
Cuando la celda está siendo descargada, se comporta como una celda primaria o voltaica,
con el ánodo como electrodo negativo y el cátodo como positivo.

4. Otros ánodos y cátodos
En un tubo de vacío o un semiconductor polarizado (diodos, condensadores electrolíticos)
el ánodo es el electrodo positivo (+) y el cátodo el negativo (-). Los electrones entran al
dispositivo por el cátodo y salen por el ánodo.
En una celda de tres electrodos, un electrodo auxiliar es usado sólo para hacer la conexión
con el electrolito para que una corriente pueda ser aplicada al electrodo en curso. El
electrodo auxiliar esta usualmente hecho de un material inerte, como un metal noble
o grafito.
Electrodos de soldadura
En la soldadura por arco se emplea un electrodo como polo del circuito y en su extremo se
genera el arco eléctrico. En algunos casos, también sirve como material fundente. El
electrodo o varilla metálica suele ir recubierta por una combinación de materiales diferentes
según el empleo del mismo. Las funciones de los recubrimientos pueden ser: eléctrica para
conseguir una buena ionización, física para facilitar una buena formación del cordón de
soldadura y metalúrgica para conseguir propiedades contra la oxidación y otras
características.


Soldadura con electrodo
Los encargados mundialmente de todo lo relacionado con la soldadura, así como, los
componentes y tipos de electrodos son los integrantes de American Welding Society. Las
soldaduras con electrodos son realizadas tanto en corriente alterna como continua. En la
alterna es posible la utilización de electrodos de diámetros mayores a los usuales, mientras
que en la corriente continua es poco factible la soldadura de elementos gruesos, aunque
produce un arco más estable y fácil de encender. En cuanto a soldadura con electrodo
revestido se refiere, solo se efectúa a pequeña escala, ya que se conoce que su aplicación es
enteramente manual, no siendo posible su automatización.
En toda realización de soldadura es necesario que se consiga una junta que cumpla con las
características del metal que funge como base, sino, es muy probable que la soldadura tenga
una terminación porosa y sea frágil, debido a que el oxígeno y el nitrógeno habrán sido

5. absorbidos por el metal en estado de fusión. Soldadura TIG (Tungsten Inert Gas), o,
soldadura por electrodo no consumible, se caracteriza por el empleo de un electrodo fijo
que usualmente es de tungsteno, en cuyo proceso el metal que constituirá el cordón de
soldadura debe ser adicionado en el exterior, aunque podría no ser necesario, si se da el
caso que las piezas a soldar sean específicamente delgadas. Los gases más utilizados son el
argón, el helio, y mezclas de ambos. El helio, gas noble, es más usado en los Estados
Unidos, ya que lo obtienen mas barato en yacimientos de gas natural. Este gas deja un
cordón más aplastado y de poca penetración, como es el caso del argón. Una combinación
de helio y argón proporcionará un cordón de soldadura con cualidades referentes a ambos.
Esta soldadura puede tratarse tanto en corriente alterna como continua.
En la segunda las intensidades de corriente son del orden de 50 a 500 amperios. Con esta
polarización obteniendo mas profundidad y mayor duración del electrodo. En esta
soldadura de protección gaseosa se producen soldaduras limpias y uniformes debido a la
escasez de humos y proyecciones, por tanto la movilidad del gas permite al soldador ver
claramente lo que está haciendo en todo momento, lo que repercute favorablemente en la
calidad de la soldadura.
Parecido a lo anterior es la soldadura por electrodo consumible protegido aunque en este el
electrodo consumible protegido es el alimento del cordón de soldadura. El arco
eléctrico está conservado como en el anterior por flujo continuo de gas que brinda una
unión limpia y en buenas condiciones. Los dos tipos que se derivan de esta soldadura son:
MIG (Metal Inert Gas) y MAG (Metal Active Gas).
 Soldadura MIG, el gas es inerte; no participa en modo alguno en la reacción de
soldadura.
 Soldadura MAG, el gas utilizado participa de forma activa en la soldadura.
Lo que ambos procesos tienen en común es la utilización de un electrodo consumible
continuo. Este electrodo se presenta en forma de alambre, es a la vez el material a partir del
cual se generará el cordón de soldadura, y llega hasta la zona de aplicación por el mismo
camino que el gas o la alimentación. Generalmente, en este proceso se trabaja con corriente
continua y las intensidades de corriente varían entre 20 y 500 amperios con corriente
continua y polaridad directa, 5 y 60 con polaridad inversa, y 40 y 300 amperios con
corriente alterna. En la industria es común y periódico el uso de los métodos de soldadura
MIG y MAG. La protección por gas garantiza un cordón de soldadura continuo y uniforme,
además de libre de impurezas y escorias. No obstante, la soldadura MIG / MAG es un
proceso limpio y compatible con todas las medidas de protección para el medio ambiente.
Electrodos de corriente alterna
Para sistemas eléctricos que usan corriente alterna, los electrodos son conexiones del
circuito hacia el objeto que actuará bajo la corriente eléctrica, pero no se

6. designa ánodo o cátodo debido a que la dirección del flujo de los electrones cambia
periódicamente, numerosas veces por segundo. Son una excepción a esto, los sistemas en
los que la corriente alterna que se aplica es de baja amplitud (por ejemplo 10 mV) de tal
forma que no se alteren las propiedades como ánodo o cátodo, ya que el sistema se
mantiene en un estado pseudo-estacionario.
Los electrodos también son considerados varillas de metal cubiertas con sustancias
adecuadas al tipo de soldadura. La medida de electrodos más utilizada es de 2,50 x 350 y
3,25 x 350 mm. El primer número indica el diámetro del electrodo (1,5-2,5,etc.) y el
segundo número la longitud total del electrodo.

Clasificación e identificación de los electrodos
Debido a la gran cantidad de electrodos que se fabrican para efectuar trabajos específicos,
es necesario saber qué métodos de identificación existe, como se clasifican y para qué
trabajo específico fueron diseñados. Hay muchas maneras de clasificar los electrodos.



Clasificación por color según norma internacional. El método más sencillo de identificar a
un electrodo corriente es por el color de su revestimiento y un código de colores (extremo
del electrodo) que ha sido establecido para los grandes grupos de la clasificación por
normalización internacional.

Clasificación de los electrodos según su revestimiento:

Se distinguen básicamente los siguientes tipos de revestimientos:

- Celulósicos
- Rutilicos
- Minerales
- Básicos
- Hierro En Polvo

7. Clasificación de celulósicos




Son llamados así por el alto contenido de celulosa que llevan en el revestimiento, siendo
sus principales características:

- Máxima penetración

- Solidificación rápida

- Buenas características de resistencia

- Elasticidad y ductilidad

- Presentación regular

8. Clasificación de los rutílicos



Se denominan así por el alto contenido de rutilo (óxido de titanio) en el revestimiento, y sus
principales características son:

- Penetración mediana a baja

- Arco suave

- Buena presentación

- Buena resistencia


Clasificación minerales:



Los principales componentes del revestimiento de estos electrodos son óxidos de hierro y
manganeso siendo sus cualidades más relevantes:

- Buena penetración

9. - Buena apariencia del depósito

- Buenas propiedades mecánicas

- Alta velocidad de deposición


Clasificación básicos o bajo hidrogeno:



Su nombre se debe a la ausencia absoluta de humedad ( Hidrógeno ) en su revestimiento, y
sus características principales son:

- Alta ductibilidad

- Máxima resistencia en los depósitos

- Alta resistencia a los impactos a baja temperatura

- Depósitos de calidad radiográfica

- Penetración mediana a alta


Clasificación hierro en polvo

10. A esta clasificación pertenecen todos los electrodos cuyo revestimiento contiene una
cantidad balanceada de hierro en polvo, siendo sus cualidades más importantes:

- Se aumenta el rendimiento del electrodo

- Suaviza la energía del arco

- Se mejora la presentación del cordón

- Mejora la dúctilidad



Clasificación AWS-ASTM

Debido a que hay muchos tipos diferentes de electrodos en el mercado, puede resultar muy
confuso escoger los correctos para el trabajo que se va a ejecutar. Como resultado la AWS
(American Welding Society ) estableció un sistema numérico aceptado y utilizado por la
industria de la soldadura.

NOMENCLATURA DE LOS ELECTRODOS PARA ACERO DULCE

Se especifican cuatro o cinco dígitos con la letra E al comienzo, detallados a continuación:

E XXYZ - 1 HZR

donde,

E, indica que se trata de un electrodo para soldadura eléctrica manual;

11. XX, son dos dígitos (ó tres si se trata de un número de electrodo de cinco dígitos) que
designan la mínima resistencia a la tracción, sin tratamiento térmico post soldadura, del
metal depositado, en Ksi (Kilo libras/pulgada2, como se indican en los ejemplos
siguientes:

E 60XX ... 62000 lbs/pulg2 mínimo (62 Ksi)

E 70XX ... 70000 lbs/pulg2 mínimo (70 Ksi)

E110XX ... 110000 lbs/pulg2 mínimo (110 Ksi)

Y, el tercer dígito indica la posición en la que se puede soldar satisfactoriamente con el
electrodo en cuestión. Así si vale 1 (por ejemplo, E6011) significa que el electrodo es apto
para soldar en todas posiciones (plana, vertical, techo y horizontal), 2 si sólo es aplicable
para posiciones planas y horizontal; y si vale 4 (por ejemplo E 7048) indica que el electrodo
es conveniente para posición plana, pero especialmente apto para vertical descendente.

Z, el último dígito, que está íntimamente relacionado con el anterior, es indicativo del tipo
de corriente eléctrica y polaridad en la que mejor trabaja el electrodo, e identifica a su vez
el tipo de revestimiento, el que es calificado según el mayor porcentaje de materia prima
contenida en el revestimiento. Por ejemplo, el electrodo E 6010 tiene un alto contenido de
celulosa en el revestimiento, aproximadamente un 30% o más, por ello a este electrodo se
le califica como un electrodo tipo celulósico.

12. CC : Corriente contínua

CA: Corriente alterna

PD : Polaridad Directa (Electrodo negativo)

PI : Polaridad invertida (Electrodo positivo)



EJEMPLO:

Electrodo E.6011 (AWS-ASTM)

E- Electrodo para acero dulce

60- 60.000 Lbs/pul2 de resistencia a la tracción

1 Para soldar en toda posición

2 Revestimiento Celulósico Potásico para corriente alterna y corriente continua polaridad
invertida
Diámetros de los Electrodos
El diámetro de los electrodos está en correspondencia directa con los espesores de chapas a
unir.
En la siguiente tabla se indica esta relación para electrodos normales, y la intensidad de
corriente necesaria para cada caso:
Espesor Chapas (en mm) Diámetro Electrodo (en mm) Intensidad (en Ampères)
2 a 4 2,5 a 3,00 60 - 100
4 a 6 3,0 a 4,0 100 - 150
6 a 10 4,0 a 5,0 150 - 200
más de 10 6,0 a 8,00 200 - 400

13. Conclusión
Un ELECTRODO es un conductor eléctrico utilizado para soldaduras, algunos tipos de
electrodo, se utiliza también como material fundente.
El electrodo es una varilla metálica que suele ir recubierta de diferentes materiales. Estos
materiales de recubrimiento dependen del tipo de soldadura que se quiera realizar.
Las funciones pueden ser: función eléctrica para conseguir una buena ionización, función
física para facilitar la formación de cordón de soldadura y función metalúrgica para
conseguir propiedades contra la oxidación.
La potencia de soldadura no depende directamente del diámetro del electrodo, si no, que
depende en gran parte del grosor y tipo de material que vamos a soldar.