Nomenclatura y Clasificación AWS de los aportes de soldadura

Como he venido indicando en artículos anteriores, todos los aportes empleados en la soldadura por arco eléctrico, específicamente en los procesos TIG, MIG/MAG, FCAW y MMA, están definidos bajo nomenclaturas de la American Welding Society, con el propósito de que los soldadores puedan identificar las características que determinan para qué material y en qué condiciones de soldadura pueden, o deben, ser usados. Estas clasificaciones simplifican enormemente el trabajo de selección del aporte más adecuado, y, por supuesto, facilitan la comunicación entre fabricantes, distribuidores, vendedores y compradores; teniendo en cuenta que las elaboradas por la AWS –siglas en inglés de la American Welding Society– son las más reconocidas a nivel internacional.

Antes de entrar a definir las clasificaciones por las que cada tipo de aporte que existe se rige, es preciso ver un cuadro más general de dichas clasificaciones, para entender qué es lo que permite que una clase específica de aportes pertenezca a una de ellas o no. La siguiente tabla nos muestra esto:

Como puede verse, lo primero que determina las clasificaciones de los aportes, es el tipo de acero que éste es –que, en esencia, viene a ser el mismo acero en el que se recomienda su uso–, seguido por el proceso en el que se emplea; esto último más para definir si se trata de un electrodo revestido, un alambre desnudo o con fundente, o una varilla desnuda. Véase asimismo que para el proceso TIG, puesto que con él lo que se suele soldar son aceros inoxidables y aluminio, casi nunca se habla de una clasificación de sus aportes para la soldadura de los metales ferrosos más comunes; a pesar de que sí pueda existir, como se evidencia en la tabla anterior, donde se observa que los aportes suelen TIG utilizar la misma nomenclatura que los alambres de MIG/MAG.

La clasificación AWS A5.1, para electrodos revestidos –proceso MMA– de acero al carbono, utiliza la siguiente nomenclatura:

Aunque se pueden encontrar electrodos con otros valores de resistencia a la tracción, lo común en el mercado es que ésta sea de 60 o 70 KSI, de modo que la mayoría de los electrodos revestidos para aceros al carbono que se usan en la actualidad, son del tipo: E60YZ o E70YZ. Para el dígito –«Y» en la tabla 14–, que indica la posición del electrodo, éste puede variar entre 1, 2 y 4, significando cada uno de estos números lo que a continuación señala la tabla 3:

En cuanto el tipo de revestimiento que posee el electrodo y la polaridad en la que mejor opera, según el cuarto dígito –«Z» en la tabla 2– del código para aportes utilizado en la clasificación AWS A5.1, estos quedan definidos de acuerdo con la siguiente tabla:

Como se muestra en la tabla 4, a pesar de que el tercer dígito define la posición en la que se puede utilizar el electrodo de acuerdo con la tabla 3, éste también se asocia con el cuarto dígito para determinar el tipo de revestimiento, de corriente y la polaridad a utilizar; de modo que el cuarto dígito no es independiente, y así, aun siendo el mismo, su significado varía en función de si le precede un 1, un 2 o un 4.

En la clasificación AWS A5.18, de varillas para el proceso TIG y alambres sólidos y metal cored, todo para la soldadura de aceros al carbono, tenemos la siguiente nomenclatura:

Respecto al último dígito del código de los alambres sólidos MIG/MAG y varillas TIG, la AWS A5.18, expone la siguiente tabla:

Para finalizar con los aportes para aceros al carbono, el código que define a los alambres flux cored según la clasificación AWS A5.20, es como sigue:

Los valores que puede tener X2 de la tabla 7, y el significado de dichos valores, se halla en la tabla 8:

El indicador de usabilidad X3, por su lado:

En cuanto a los aportes utilizados en aceros de baja aleación, tenemos en primer lugar la clasificación AWS A5.5 para los electrodos revestidos utilizados en el proceso MMA. Esta clasificación emplea la misma nomenclatura que la AWS A5.1, con la diferencia de que usa códigos adicionales –que pueden consistir en una letra o en un número y una letra– para indicar el porcentaje de aleación que contiene el aporte. Estos códigos, que sólo se agregan a la nomenclatura como sufijos, son los siguientes:

Con los alambres sólidos y metal cored, y las varillas TIG, todos para aceros de baja aleación, clasificados bajo la norma AWS A5.28, sucede lo mismo que con la clasificación AWS A5.5, en el sentido de que la primera sigue la misma nomenclatura que la norma AWS A5.18 –de aportes MIG/MAG, TIG y metal cored para aceros al carbono– con la adición de sufijos que señalan el contenido de elementos de aleación en el aporte en cuestión.

La adición de sufijos a la nomenclatura de la clasificación de aportes para aceros al carbono, con el propósito de definir un determinado tipo de aporte para, y de, aceros de baja aleación, se extiende finalmente a los alambres tubulares flux cored. En la clasificación AWS A5.29, se manifiesta lo siguiente:

Para los aportes usados en aceros de alta aleación, según las subcategorías de éstos que nombramos antes, hasta donde se no existen clasificaciones de la AWS –con excepción de las normas AWS A5.11 y A5.14 de electrodos revestidos del proceso MMA, y alambres MIG y varillas TIG, respectivamente, para la soldadura de aleaciones con alto contenido en níquel–. Conjeturo que tal vez es innecesario que así sea, puesto que en dichos aceros suelen usarse aportes de las clasificaciones hasta ahora dadas –incluyendo por supuesto las referidas al acero inoxidable–. En tal sentido es que las normas AWS para aportes de aceros de baja aleación, distinguen entre aceros al cromo, al molibdeno, al manganeso y al níquel, y más todavía, exponen la nomenclatura de un aporte cuyo contenido de los elementos antedichos, no tiene un valor establecido; lo que probablemente abra la posibilidad, como veremos más adelante cuando hablemos sobre los métodos de selección, de contar con un material de aporte para cualquier acero de alta aleación.

Pasando ahora a la clasificación AWS A5.9 para alambres sólidos y varillas TIG, de acero inoxidable, encontramos la siguiente tabla:

Dejando de lado los electrodos revestidos, las clasificaciones de aportes de, y para, aceros inoxidables, a diferencia de las correspondientes para aceros al carbono y aleados, no indican que los caracteres que componen los códigos con que se identifican dichos aportes tengan un significado específico, con excepción de la «L» y/o la «H» que por lo general se ubican más o menos al final de cada nomenclatura. Así, podemos deducir que, en la clasificación AWS A5.9, «ER» señala que se está hablando de un alambre sólido o de una varilla para TIG, y los dígitos que siguen a continuación manifiestan el tipo de acero inoxidable que es dicho alambre o varilla, según su composición química, y de acuerdo con la clasificación AISI[1] de aceros inoxidables.

Por su parte, la «H» da cuenta de que un aporte tiene un rango «alto» de contenido en carbono –de 0.4 a 0.8 por ciento, para ser exacto–, y la «L» un rango «bajo» –nunca mayor a 0.04%–; siempre en comparación con el aporte que posee la misma nomenclatura, pero sin «H» ni «L». Hay que precisar que tanto la «L» como la «H», junto al código numérico que sucede a «ER», es parte de la clasificación AISI de aceros inoxidables. Finalmente, la simbología química que aparece en último término, como en el caso del aporte ER410NiMo, indica que éste tiene un mayor porcentaje de Ni y Mo –o de cualquier otro elemento, según los símbolos utilizados– que el aporte de la misma nomenclatura que no incluye símbolos de elementos adicionales.

La nomenclatura que usan los electrodos revestidos para la soldadura de aceros inoxidables, de acuerdo con la clasificación AWS A5.4, se puede definir de la siguiente manera:

Respecto a la composición del núcleo de cada electrodo revestido, la norma AWS A5.4 expone la siguiente tabla:

El dígito «Y» de la tabla 27 puede tener valores entre 1 y 2, significando el 1 que el electrodo es apto para soldar en todas las posiciones, y el 2, que es apto sólo para posiciones plana y horizontal. El dígito «Z», por su lado, puede ser 5, 6 o 7, significando cada uno de estos números lo siguiente:

Para finalizar con los aceros inoxidables, en la clasificación AWS A5.22 para alambres flux cored y metal cored destinados a emplearse en la soldadura de los primeros, se encuentran las siguientes tablas:

La razón de que en la tabla 29 unos códigos de aporte empiecen con «R» y los otros con «E», se debe a que los primeros son varilla, no alambres como los segundos. Luego, tal como se indica en la tabla en cuestión, a los códigos de los alambres flux cored dados –los que comienzan con «E»– les faltan dos caracteres, puesto que éstos, similar a los que comienzan con «R», son del tipo: EXXXY-Z, donde «Y» indica la posición en la que se recomienda utilizar el alambre –1 para todas las posiciones y 0 para plana y horizontal–, y «Z» da cuenta de la polaridad y el revestimiento gaseoso a emplear, de acuerdo con la siguiente tabla:

Hay que precisar que los alambres autoprotegidos, cuyos códigos tienen por último dígito el número «3», suelen tener un porcentaje mayor de cromo que sus pares no-autoprotegidos, y algunas veces también un porcentaje someramente mayor de otros elementos, como el Si y el Mo. Todos estos detalles se pueden encontrar en la norma AWS A5.22.

En cuanto a los alambres metal cored, dicha norma expone la siguiente tabla:

Puede verse al comparar las tablas 31 y 29 que, como indicamos antes, hay una menor variedad de alambres flux cored que de metal cored y sólidos para la soldadura de aceros inoxidables. Así también, vemos que la nomenclatura de los metal cored no tiene caracteres adicionales, de lo que se deduce que todos ellos pueden ser utilizados con mezclas de gases Ar-CO2 con alto contenido de argón; en corriente directa con polaridad inversa –CCPI–; y en posiciones, de preferencia, plana y horizontal, por aquello de que estos alambres suelen ser empleados para transferencias en spray.

Entrando ya a los aportes empleados en la soldadura del Aluminio y sus aleaciones, nos encontramos con la clasificación AWS A5.3 para electrodos revestidos del proceso MMA:

La nomenclatura tanto de estos electrodos revestidos como de los alambres sólidos y varillas TIG de la clasificación AWS A5.10, da cuenta únicamente del código del material con que está hecho el metal a depositar durante la soldadura, mismo con que se identifican los aluminios y sus aleaciones en general según el sistema de numeración unificada SAE / ASTM para metales y aleaciones[2]. Esto, en el caso de los electrodos revestidos, nos lleva a hacer un par de deducciones sobre la ausencia, en la nomenclatura, de caracteres de usabilidad, que se pueden corroborar en la hoja de datos de cualquiera de los tres tipos de electrodos indicados. La primera de ellas es que los tres electrodos de aluminio utilizan corriente continua en polaridad inversa o, preferiblemente, corriente alterna; la segunda es que todos tienen un mismo tipo de revestimiento, del que la norma AWS A5.3 apenas indica que está compuesto por cloruros y fluoruros. Respecto a las posiciones en las que se recomiendan usar, pese a que la norma no señala nada, las fichas técnicas de los fabricantes exponen que:

Ahora, de la clasificación AWS A5.10, para alambres sólidos del proceso MIG/MAG y varillas TIG, empleados en la soldadura del aluminio y sus aleaciones, extraemos la tabla expuesta a continuación:

Dada la ausencia de caracteres de usabilidad, las especificaciones de corriente y polaridad, posición y revestimiento gaseoso recomendados para cada aporte de la tabla 34, deben hallarse en la ficha técnica del fabricante de cada alambre o varilla; aunque podemos aventurarnos a decir que, lo normal, es que la corriente utilizada para todos sea CA o CCPI; el revestimiento de Ar puro; y las posiciones recomendadas: todas, si la transferencia es de cortocircuito, y plana y horizontal si es de spray.

La norma AWS contiene todavía especificaciones de aportes para otras clases de aceros y soldaduras por arco eléctrico, incluyendo de los electrodos de tungsteno en la soldadura TIG, que no cumplen la función de aporte como tal puesto que no se depositan en la unión soldada, y pasando por aportes para aleaciones de cobre y con alto contenido en circonio. Todas éstas no fueron expuestas en este artículo porque hacerlo implicaba una excesiva extensión del mismo, además de que, los aceros presentados y el aluminio y sus aleaciones, son los metales soldables que más se hallan en el mercado. Aun así, en la siguiente tabla se exponen las distintas clasificaciones de la norma AWS.

[1] Institución americana de hierro y acero (American Iron and Steel Institute)

[2] Sistema compuesto por SAE (Society of Automotive Engineers) y AISI cuya labor es catalogar metales y aleaciones para proporcionar un sistema de identificación internacional que claro y comprensible.