Soldadura Manual por Arco Eléctrico

La soldadura manual por arco eléctrico se ha establecido en muchos sectores de procesamiento de acero, como un proceso versátil y simple. Debido a sus requerimientos mínimos de equipamiento, el proceso ha demostrado ser el más convincente, especialmente en el campo de la construcción, gracias a su gran movilidad. Un punto más a su favor es que no requiere de un gas protector, sensible al viento. Y no obstante su bajo costo, se logran resultados de alta calidad. Innovaciones en la técnica de fuentes de corriente aportan un arco estable, aun en condiciones desfavorables o cuando el cable es demasiado largo.

Así como en la soldadura MIG/MAG, también en la soldadura manual por arco eléctrico, el electrodo sirve para establecer el arco eléctrico y al mismo tiempo como material fundente de relleno. En la soldadura manual por arco eléctrico, el electrodo para soldadura es una varilla metálica recubierta. El calor del arco eléctrico derrite el núcleo metálico de la varilla y asimismo al material base. Simultáneamente, el recubrimiento de la varilla de relleno produce una campana de gas y una capa de escoria, que actúan como una protección contra reacciones químicas de la superficie calentada de la pieza con el aire circundante. De esta manera se asegura la fuerza y durabilidad del metal soldado. El electrodo de varilla está conectado a través del cable de soldar y el porta electrodos a un polo de la fuente de corriente. La conexión a tierra corre a través de la terminal conectada a la pieza de trabajo y el cable de tierra al otro polo de la fuente de corriente. El polo que representa el potencial de soldar, depende del tipo de electrodo de varilla que se haya seleccionado.
Los electrodos de rutilo se utilizan del lado negativo de la fuente de corriente, mientras que los electrodos básicos principalmente se emplean con el polo positivo. Bajo ciertas condiciones, los electrodos de rutilo también son adecuados para soldar con corriente alterna mediante transformadores sencillos sin rectificador de corriente. Otras características de los electrodos de rutilo incluyen su fácil capacidad de soldarse, un cordón de soldadura uniforme y transferencia de material en gotas finas. Por el contrario, los electrodos básicos presentan, además de una transferencia de gotas gruesas, el hecho de incorporar la humedad, causando así poros en el metal de soldadura cuando no está en estado seco.
Sus ventajas son la soldabilidad en varias posiciones y las buenas propiedades mecánicas de la soldadura. Otro tipo de electrodo son los electrodos celulósicos. Éstos disponen además de una transferencia de material en gotas pequeñas, de una penetración de fusión muy profunda, buena resistencia mecánica y son adecuados para todas las posiciones de soldadura, incluyendo la línea vertical descendente.
Como inconveniente está la difícil soldabilidad y la generación considerable de humo. Además, estos electrodos no son adecuados para todo tipo de fuentes de corriente.
 
Con las fuentes de corriente para soldadura manual por arco eléctrico, es esencial el mantener la corriente eléctrica constante, independientemente de la longitud prevaleciente del arco eléctrico. La tensión de soldadura variará de acuerdo al largo del arco en ese momento. Las fuentes de corriente modernas pueden mantener esta regulación, aun durante fluctuaciones extremas del voltaje de entrada, o donde los cables son muy largos.
Las fuentes más sencillas son transformadores sin rectificador, con un control variable del campo magnético a través de un yugo de transformador ajustable, para obtener la corriente de soldar deseada. Estas fuentes de corriente son muy económicas, pero no convenientes para todos los electrodos debido al hecho de estar confinadas a corriente alterna. Otros inconvenientes incluyen su gran peso y considerable tamaño.
Las fuentes de corriente de tiristores cuentan con un rectificador que genera, a partir de la corriente alterna, una corriente continua rectificada de soldadura. La corriente es controlada por tiristores. Éstos son los elementos de inversión controlables en el rectificador. Una bobina de inducción atenúa los picos no deseados de corriente, reduciendo por ende la tendencia a producir salpicadura de soldadura. Estas fuentes de corriente ya son compatibles con corriente directa y son fáciles de controlar. Sus desventajas, sin embargo, continúan siendo los mayores requerimientos de espacio y gran peso, así como un proceso de control lento y la susceptibilidad a las variaciones de voltaje.
Las fuentes de corriente inversoras representan la última tecnología. Producen a partir del voltaje de red una tensión pulsante de alta frecuencia. Esta tensión llega al transformador de soldadura, el cual, gracias a la alta frecuencia, puede ser diseñado en una forma más ligera, compacta y eficiente, que con las fuentes anteriormente mencionadas. Las fuentes de corriente con inversor también cuentan con un rectificador. La baja ondulación de la corriente de la salida del transformador permite un diseño más compacto, o desechar del todo la necesidad de un choque de salida. El rectificador simplemente consiste de diodos no controlados.
La última generación de inversores manuales por arco eléctrico cuenta con un así llamado inversor de resonancia. La interacción del transformador de soldadura con un arreglo especial de condensadores, actuando como reservas de energía, es fundamental. Además, el transformador asume esta función de reserva, obteniendo por otra parte electricidad del magnetismo generado por el mismo durante la descarga. Si los transformadores y condensadores se coordinan de manera tal que se cargan mutuamente, entonces estamos hablando de resonancia. Esta ingeniosa combinación de la función de resonancia y almacenaje, crea valiosas reservas de energía, que están disponibles cuando las requiera el arco eléctrico. El resultado es una curva característica ideal para obtener resultados siempre perfectos y reproducibles, junto con una seguridad de proceso óptima. Aun con cables de alimentación de más de 100 m, o con fluctuaciones en el voltaje principal, u operación con corriente abastecida por generador, no se tienen efectos negativos en el resultado de la soldadura. La soldadura libre de problemas con todo tipo de electrodos se torna cosa común.
Con la excepción del aluminio, la soldadura manual por arco eléctrico es compatible con prácticamente todos los metales.  El proceso no está limitado a talleres; también su presencia es notoria en los exteriores, en sitios de construcción y aun bajo el agua. Como contrapeso a su relativamente baja velocidad de soldadura y ausencia de mecanización del proceso, están el bajo costo del equipo, facilidad de manejo y bajo ruido durante la soldadura con corriente continua. Al terminar de soldar, puede haber una capa de escoria a remover, pero esto provee una protección óptima a la unión.
Para la soldadura sin problemas de varios materiales, la última generación de fuentes de corriente dispone de numerosas funciones adicionales. El principio básico de estas funciones adicionales se explica a continuación. El proceso de encendido de por sí debe ser silencioso, preciso y libre de salpicaduras. Este requerimiento se obtiene con la función SoftStart, logrando que el trabajar con electrodos básicos sea significativamente más fácil. SoftStart se acciona al poner la punta del electrodo desnudo en la pieza a trabajar. Inmediatamente después de elevar el electrodo se enciende el arco eléctrico con aprox. 30 A. Al separar el electrodo aun más, la corriente de soldar se incrementa continuamente hasta alcanzar el valor preestablecido. El feliz resultado es una suave y precisa ignición, libre de salpicadura.
Durante la soldadura con electrodos de gota grande, existe el riesgo de pegarse. Antes de que se llegue a esa etapa, la corriente de soldar se incrementa en una fracción de segundo y libera al electrodo. Este comportamiento lo llamamos dinámico (Arc-Force Control). Si el electrodo llegara aun así a quedarse pegado, la función Anti Stick (anti-pegado) se activa, deteniendo la corriente de soldadura inmediatamente. De esta manera, el electrodo permanece sin daño.
Una velocidad moderada de soldar y la falta de mecanización, naturalmente limitan la soldadura por arco eléctrico en cuanto a productividad. Desde una perspectiva tecnológica y metalúrgica, este proceso ofrece muy buenas condiciones para obtener resultados óptimos de soldar, lo que es más aun, con el arribo de las nueva generación de fuentes de corriente con inversor que entregan un arco muy silencioso y estable. Un prerrequisito esencial para obtener resultados óptimos. La soldadura por arco eléctrico es única para uso portátil en sitios de construcción, así como en la manufactura de componentes que requieren un mínimo de soldadura.