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Solución:
La resistencia del electrodo no es lo que calienta las cosas, ¡es la resistencia del aire ionizado en el arco!
Por lo tanto, las cosas cercanas al arco se calientan y las cosas más alejadas no.
Cuando el electrodo se acerca a la pieza de trabajo, el espacio de aire se estrecha hasta el punto de que se crea una chispa cuando la intensidad del campo eléctrico (en voltios por metro, por ejemplo) aumenta lo suficiente como para ionizar las moléculas de aire intermedias.
El aire ionizado es un plasma que tiene una temperatura muy alta, lo suficientemente alta como para derretir el electrodo y el material de la pieza de trabajo.
Siempre que el soldador mantenga un espacio de la longitud correcta, la intensidad del campo eléctrico será lo suficientemente alta como para ionizar el aire dentro del espacio y derretir el material cercano de la varilla de soldadura y la pieza de trabajo. Algunos metales también pueden gasificarse y convertirse en plasma, y así contribuir al arco.
Si el espacio se vuelve demasiado grande, el plasma cesará, junto con cualquier soldadura.
Cualquiera que haya trabajado con una soldadora de varilla (una que usa varillas de soldadura) puede decirle que si el espacio se vuelve demasiado pequeño, puede hacer que la varilla toque la pieza de trabajo, puede crear suficiente plasma en el momento del contacto para soldar el varilla a la pieza de trabajo. En ese punto, tienes un circuito metálico continuo sin plasma. Conducirá la misma cantidad de corriente que lo haría al realizar una soldadura adecuada, pero, sin el arco de plasma, nada se derretirá.
Ninguna de estas explicaciones tiene nada que ver con la resistencia del plasma. Es una función de cómo se forma el plasma en respuesta a la fuerza del campo eléctrico impuesto.
Hay varios procesos de soldadura que producen calor a través de diferentes medios. Creo que la soldadura TIG es conceptualmente más fácil de entender que la soldadura con varilla o MIG. La explicación ayudará a comprender otros procesos de soldadura, por lo que comenzaré explicando la soldadura TIG.
En la soldadura TIG (soldadura por arco de tungsteno con gas o GTAW), se conecta una fuente de alimentación de soldadura a una antorcha manual con una punta de tungsteno. El electrodo negativo está conectado a la antorcha. El electrodo positivo se conecta a la pieza de trabajo a soldar.
Un arco es creado por un circuito en la fuente de alimentación llamado iniciador de arco que produce un pulso de alto voltaje y alta frecuencia entre la punta de tungsteno y la pieza de trabajo. El arco tiene suficiente energía para quitar electrones del gas de protección y crear un camino de iones que conducen la electricidad desde la punta de tungsteno hasta la pieza de trabajo. Para la soldadura tig, normalmente se usa gas argón ya que es barato, se ioniza fácilmente y es más pesado que el aire, por lo que evita la entrada de oxígeno.
Cuando se completa la ruta de iones, la fuente de alimentación detecta la caída de voltaje entre los electrodos. Cuando no hay una ruta ionizada entre el electrodo y la pieza de trabajo, puede haber una diferencia de 50 V o más entre los electrodos de tungsteno y de trabajo. Después de que se inicie el arco, el voltaje entre los electrodos caerá a alrededor de 10 V dependiendo del tamaño del espacio. En este punto, la fuente de alimentación enciende la corriente de soldadura. La soldadura Tig se realiza con fuente de alimentación de corriente constante.
El arco se mantiene mediante el calentamiento resistivo del gas de protección. El gas ionizado actúa como una resistencia donde el calor es una función del voltaje a través del espacio y la corriente a través de él. La alta corriente a través del gas ionizado disipa tanto calor que el gas se mantiene lo suficientemente caliente como para seguir siendo un plasma y continúa conduciendo.
Sin embargo, el calor no se distribuye uniformemente a lo largo del arco. En esta configuración que acabo de describir, los electrones en realidad se disparan desde la punta de tungsteno y golpean la pieza de trabajo. Esto hace que el calor se concentre en la pieza de trabajo. Si invirtiera la polaridad de los electrodos y conectara el negativo a la pieza de trabajo y el positivo a la antorcha, tendría el efecto contrario. Todavía obtendría un arco y mucho calor, pero el calor se concentraría en la punta, no en la pieza que estaba tratando de soldar. Esto daría como resultado que la punta se derritiera en una bola y se cayera. Se usa tungsteno para la punta ya que tiene el punto de fusión más alto de cualquier metal. En la soldadura tig, no desea que el electrodo se derrita y se convierta en parte de la soldadura, pero sí lo hace en otros tipos de soldadura.
En la soldadura MIG (soldadura por arco metálico con gas o GMAW), esto es lo que desea. En la soldadura MIG, el electrodo es un alambre conductor que se alimenta de un carrete de alambre a alta velocidad. El alambre se derrite y se convierte en parte de la soldadura. La polaridad se invierte para que el cable sea positivo y la pieza de trabajo sea negativa. No necesita un iniciador de arco con MIG.
Cuando aprieta el gatillo de la antorcha mig, el alimentador de alambre comienza a empujar el alambre. Cuando el alambre hace contacto con el trabajo, el alambre actúa como una resistencia y se calienta. Cuanto más largo sea el saliente del cable, más resistencia tendrá y producirá una caída de voltaje diferente a lo largo de él.
Debido a la alta corriente a través del cable, el cable se derretirá y volverá a quemarse. Esto produce un pequeño espacio entre el trabajo y el cable donde hay suficiente voltaje para ionizar. Esto crea un arco. Sin entrar en los detalles de los diferentes procesos MIG (transferencia por cortocircuito, goteo y rociado), este proceso esencialmente se repite. El alambre hace contacto. Se calienta y se vuelve a derretir. Forma un arco y vuelve a hacer contacto. Etc
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