Funcionamiento de la Soldadura por Arco Eléctrico: Principios Fundamentales

Principios de funcionamiento de la soldadura por arco eléctrico

La soldadura por arco utiliza un **arco eléctrico** entre electrodo y pieza como fuente de calor concentrado (~6500°F / 3600°C) para fundir metal base y aporte, formando junta metalúrgica al solidificar.

Configuración básica del circuito

1. Fuente de poder: **CA (transformador) o CC (rectificador/inversor).** CC: polaridad directa (electrodo -) o inversa (electrodo +). Elección según electrodo, material, posición, penetración deseada.
2. Cable portaelectrodo: Conecta terminal fuente a portaelectrodo.
3. Portaelectrodo: Sujeta electrodo, conduce corriente, aisla operador.
4. Electrodo: **Consumible** (núcleo metálico + fundente: SMAW, FCAW, SAW) o **No consumible** (W: GTAW, PAW). Diámetro según corriente.
5. Cable masa / retorno: Conecta pieza (o mesa) a terminal opuesto fuente. **Debe contactar ambas piezas** en junta a tope. Buen contacto = arco estable.
6. Pinza masa: Fija cable a pieza.

Secuencia de encendido y soldadura

1. Preparación: EPP completo. Equipo revisado. Pieza limpia (óxido, pintura, grasa). Junta preparada (bisel, abertura, cara).
2. Parámetros: Corriente (A), voltaje (V), polaridad, velocidad hilo (si aplicable), gas (si aplicable) según WPS / ficha técnica.
3. Encendido arco: Electrodo rozado/golpeado contra pieza → arco establecido. Distancia arco (longitud) ≈ diámetro electrodo (consumible) o 1-3 mm (W).
4. Baño de fusión (Weld pool): Arco funde metal base + aporte → baño líquido. Protección: gas (MIG, TIG), fundente/escoria (SMAW, FCAW, SAW), atmósfera controlada.
5. Avance: Antorcha/electrodo avanza junto a junta. Velocidad controla aporte calor, penetración, geometría cordón.
6. Aporte (si consumible no autoalimentado): Varilla/hilo añadida manual/automático al baño.
7. Protección estado sólido: Gas/escoria cubre baño → solidificación → cordón + escoria (si hay).
8. Desescoriado / limpieza entre pasadas (cepillo martillo).

Fenómenos físico-químicos clave

• Reacciones metal-gas: Metal fundido + O₂/N₂/H₂O → óxidos, nitruros, hidrógeno disuelto → porosidad, fragilidad, inclusiones. **Protección esencial.**
• Formación escoria (fundentes): Fundente (CaF₂, SiO₂, MnO, Al₂O₃, TiO₂, K, Na) → reacciona con impurezas, flota, protege, aligera baño.
• Transferencia metal (consumibles): Gotas: cortocircuito, globular, spray, pulsado (ver MIG).
• Solidificación: Dirección, velocidad, gradiente T° → microestructura (columunar, equiaxial), segregación, tensiones, grietas.

Equipamiento típico (lista de taller)

• Máquina soldar (CA/CC, CC/CV, inversor).
• Portaelectrodo / Antorcha (TIG, MIG, plasma).
• Cables (Cu/Al, aislamiento rojo/negro/azul, sección según corriente).
• Conectores (Dinse, Tweco, etc.).
• Pinza masa.
• Electrodos / Hilos / Varillas (consumibles).
• Martillo desescoriar + Cepillo alambre.
• Pantalla soldar (auto-oscurecible DIN 9-13) / Gafas corte.
• Guantes, delantal, manga, botas, casco.