¿Qué es un arco voltaico y cómo funciona la soldadura por arco voltaico?

Una luz brillante y azulada. Que crepita y resuena de repente. La tensión vibra en el ambiente. Así es el “arco voltaico”. En nuestro día a día lo podemos ver en forma de rayos durante las tormentas eléctricas. También podemos observar a veces en la red ferroviaria arcos cortos entre la línea aérea y el pantógrafo. Los soldadores lo usan específicamente para unir metales. ¿Pero de qué se trata exactamente?

Rayo

Arco voltaico tren

¿Qué es un arco voltaico y cómo se origina?

Para que se produzca un arco voltaico debe haber una diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos: por un lado, hay un excedente de electrones (partículas elementales cargadas negativamente en la capa electrónica) y, por lo tanto, una carga negativa. Por otro lado, la falta de electrones da lugar a una carga eléctrica positiva. Esta diferencia genera tensión.

En ciertas circunstancias se produce una tensión de ruptura, el intento de las fuerzas físicas de equilibrar el desequilibrio de las cargas. Así se crea un canal en el que el calor y la alta tensión ionizan el gas entre los polos y crean un plasma conductor de la electricidad. A partir de este momento, la corriente puede fluir por este canal de plasma. Dependiendo del tipo de fuente de potencia, la ruptura puede aparecer en forma de chispa o de rayo, y se extingue rápidamente una vez que la diferencia de carga se equilibra. O puede seguir ardiendo en forma de arco voltaico.

Atom structure

El plasma

Cuando se aplica una gran energía al gas (por ejemplo, corriente a nuestra atmósfera), el calor resultante causa la ionización de las partículas de gas. Durante este proceso, los electrones se eliminan de los átomos neutros, por lo que los iones positivos y los electrones negativos quedan separados. Esta mezcla de partículas de componentes cargados pero también neutros se llama plasma.

A diferencia de los gases, el plasma es conductor de la electricidad, ya que los portadores de carga libres (es decir, los iones y los electrones) pueden transportar la corriente.

Cuando los electrones libres se encuentran y se combinan con los iones, liberan la energía previamente absorbida durante la separación en forma de luz. Así que lo que percibimos como rayos, chispas o arcos voltaicos es la columna de plasma en la que fluye la corriente La corriente en sí es invisible.

Lámpara de plasma

¿Qué es la soldadura por arco voltaico?

La columna de plasma del arco voltaico está a una temperatura de entre 3500 y 15 500 grados Celsius. Este calor puede utilizarse para fundir metales y unirlos. Para ello, un arco arde entre el material base y el electrodo de polo opuesto.

En la soldadura por hilo MIG/MAG, el electrodo de soldadura tiene un polo positivo, y el material base, un polo negativo.

En el proceso TIG, la corriente fluye entre un electrodo de tungsteno de polo negativo y la pieza de trabajo de polo positivo.

Existen diferentes procedimientos de soldadura por arco voltaico:

Procedimiento de soldadura por arco voltaico de electrodo consumible

La soldadura por hilo MIG/MAG utiliza un gas que protege el metal fundido frente a reacciones con la atmósfera. En función de si utilizamos un gas inerte, es decir, un gas como el helio, el argón o sus mezclas, o un gas activo como el CO2, podemos hablar de soldadura con gas inerte de metal (MIG) o con gas activo de metal (MAG). El electrodo sin fin (hilo de soldadura) se funde y sirve como material de aporte.

Una forma especial de soldadura MIG/MAG: el proceso tándem con dos hilos de soldadura y dos arcos voltaicos.

La soldadura manual por arco voltaico utiliza un electrodo consumible. La envoltura del electrodo se funde durante la soldadura y forma una atmósfera de gas protector y escoria protectora. Así no se requiere gas adicional.

1: Barra principal
2: Envoltura
3: Gotas de metal
4: Atmósfera de gas protector
5: Producto de soldadura líquido
6: Producto de soldadura sólido
7: Pieza de trabajo
8: Escoria líquida
9: Escoria sólida
10: Arco voltaico

TransPocket 180

La soldadura con hilo de relleno utiliza el principio del electrodo de barra y la forma de manejo de la soldadura MIG/MAG. El electrodo de soldadura sin fin se compone de una envoltura metálica (material de aporte) que se rellena con polvo (para la escoria). Normalmente se utiliza un gas protector, aunque el hilo de relleno autoprotegido (Self-Shielded Flux Cored Wire) no requiere alimentación de gas protector adicional.

En la soldadura por arco sumergido, el revestimiento de polvo tiene la misma función que la envoltura del electrodo en el proceso de soldadura por electrodo: El hilo de soldadura que sale continuamente se funde bajo una acumulación de polvo protector.

Procedimiento de soldadura por arco voltaico de electrodo no consumible

La soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG) utiliza un electrodo de tungsteno no consumible y un gas protector inerte. La soldadura puede realizarse con o sin material de aporte.

Al igual que la TIG, la soldadura con chorro de plasma requiere un electrodo no consumible, que se encuentra en la carcasa de la antorcha, donde calienta el gas para crear plasma. El plasma se aplica a la pieza de trabajo a través de una estrecha tobera de gas refrigerada. De esta manera se logra una densidad de energía muy alta. El plasma también está rodeado por un gas protector inerte para proteger el baño de fusión de las reacciones con el oxígeno.

Encontrarás más información sobre cuándo se utiliza cada proceso de soldadura por arco voltaico en el artículo del blog: TIG, MIG/MAG o soldadura por electrodo:

¿cuándo se utiliza cada proceso de soldadura?

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