Para entender el arco eléctrico, primero hay que comprender cómo se comporta la electricidad en los materiales.
En los metales (conductores), existen electrones libres: partículas que pueden moverse con libertad. Cuando se aplica una tensión entre dos puntos, esos electrones se ponen en movimiento y forman una corriente eléctrica.
A mayor tensión → mayor intensidad. A mayor resistencia → menor intensidad.
El arco eléctrico es una descarga continua de corriente que salta entre dos conductores separados, porque el gas que hay entre ellos se vuelve conductor. Se manifiesta con gran cantidad de luz y calor.
Normalmente los gases son aislantes. Para que el arco sea posible, el gas debe ionizarse: sus átomos se separan en iones y electrones, convirtiéndose en un material conductor llamado plasma.
Mayor separación entre los bornes → se necesita mayor tensión para mantener el arco.
En soldadura: aumentar la longitud de arco = aumentar la tensión, y viceversa.
Mueve el deslizador para ver cómo cambia la tensión necesaria
Sin transferencia de masa
Solo se mueven cargas eléctricas (electrones e iones). El material del electrodo no pasa a la pieza.
Ejemplos: TIG, arco plasma.
Con transferencia de masa
Además de cargas, hay material que salta del electrodo a la pieza. Puede ser metal, escoria o ambos.
Ejemplos: MIG/MAG, electrodo revestido.
Dependiendo del proceso y la zona del arco, las temperaturas pueden ir de 3.000 °C a 30.000 °C.
Comparativa aproximada de rangos de temperatura en el arco.
Cuando se usa corriente continua, la polaridad define qué polo es el electrodo y condiciona la penetración y el reparto de energía.
Existen dos formas de encender (cebar) el arco eléctrico:
Encendido por contacto (cortocircuito)
El electrodo roza o toca brevemente la pieza, generando calentamiento local. Al separarlo ligeramente, el arco se establece.
Típico en: electrodo revestido (raspado sobre la pieza).
Ánodo (+): recibe el flujo de electrones y absorbe mayor energía (~70% del calor total). Ejerce menos influencia en la estabilidad del arco que el cátodo.
Para fundir el material, el arco debe aportar suficiente energía para: elevar la temperatura del metal hasta su punto de fusión, fundir el material base y el de aporte, y compensar las pérdidas de calor.
Si se aumenta la intensidad o se reduce la velocidad de soldeo, el baño de fusión es mayor y más profundo.
Aunque dos procesos usen los mismos parámetros, pueden aportar distinto calor. Esto depende del rendimiento del arco:
El arco sumergido es el más eficiente porque el arco está cubierto de fundente y las radiaciones son prácticamente nulas.
El baño de fusión es la zona de metal líquido que se forma durante el soldeo. Su forma, tamaño y comportamiento determinan la calidad del cordón final.
El soldador debe vigilar constantemente el baño para detectar señales de que algo no va bien. Estos son los cuatro aspectos clave:
Distinguir el baño de la escoria
En procesos con escoria, el baño brillante y fluido se distingue de la escoria más oscura y viscosa. Saber diferenciarlos es esencial, especialmente soldando en vertical ascendente.
Vigilar contaminantes
Óxidos u otras partículas pueden flotar sobre el baño. Si no se eliminan, precipitan y quedan como inclusiones en el cordón, debilitándolo.
Tamaño, fluidez y color
Un baño excesivamente grande, muy fluido o brillante indica exceso de energía (intensidad). En aluminio los cambios son difíciles de ver, por lo que hay que respetar siempre la WPS.
Velocidad de solidificación
Si el metal se enfría demasiado rápido (velocidad de soldeo alta), los gases quedan atrapados → porosidad. Crítico en aleaciones de aluminio por su alta conductividad térmica.