Polaridad directa o polaridad inversa

Este es un tema que causa bastante confusión y para ser sincero… no me extraña nada.

Hay muchas contradicciones en cuanto a trabajar con polaridad directa o polaridad inversa.

Lo cierto es que hay mucha información que se contradice de cómo usar cada una y porque, pero al día de hoy ya existen ciertos estudios de pruebas de ensayo realizados que nos dan algo más de luz a esta incertidumbre.

Hoy quiero presentarte algo de información básica sin demasiados tecnicismos que puedan llegar a confundirte.

Es una información básica, pero a la vez suficiente para orientarte en tus prácticas de soldadura.

Características de ambas:

Los equipos de soldar pueden trabajar con corriente alterna o corriente continua.

En el caso de que estos sean de corriente alterna no se distinguen las polaridades de trabajo puesto que están alternan simultáneamente por ambos cables o polos.

Sin embargo, cuando los equipos de soldar tienen una salida de corriente continua, este si trabaja con polaridad directa o polaridad inversa.

Diremos que la polaridad es directa cuando el cable del portaelectrodos está conectado al polo negativo de salida de la máquina de soldar.

Y por el contrario diremos que es polaridad inversa cuando el portaelectrodos está conectado al polo positivo de salida de la máquina de soldar.

Estas dos polaridades (polaridad directa o polaridad inversa) tienen características diferenciadas de trabajo en lo que a penetración se refiere en los cordones de soldadura que realizan.

La polaridad directa aporta más calor al material base o pieza y la polaridad inversa, aporta más calor al electrodo.

Pero entremos en algo más de detalle en ambas polaridades.

Polaridad directa con corriente continua

Como ya hemos dicho, la polaridad directa aporta más calor al material base (pieza) a soldar. La particularidad reside en la circulación de electrones en el circuito.

En este caso los electrones circulan desde el electrodo hacia la pieza.

Estos son algunos beneficios de la polaridad directa:

• Menores deformaciones en pieza.
• Mayor avance de soldadura.
• Cordones más estrechos.

Este tipo de polaridad es el más utilizado con soldadura Tig y con algunos electrodos revestidos como el rutilo.

Polaridad inversa con corriente continua

En este caso la polaridad inversa, aporta más calor al electrodo.

Los electrones circulan desde la pieza hacia el electrodo, alcanzando este, mayor temperatura que la pieza.

Algunos de los beneficios que aporta la polaridad inversa, es que se consiguen mayores penetraciones con electrodos básicos y estabilidad de arco al soldar con estos electrodos.

Este tipo de polaridad no suele utilizarse para soldadura Tig excepto cuando se suelda aluminio

¿Cómo se comporta la corriente alterna en soldadura?

Este tipo de corriente combina ambas polaridades alternándolas constantemente en el ciclo de soldadura a partes iguales.

En el semiciclo de polaridad inversa se dificulta la circulación de corriente y provoca inestabilidad de arco de soldadura, llegando incluso a cortarlo o apagarlo.

Para evitar estos inconvenientes, algunos equipos de soldadura están dotados de generadores de alta frecuencia.

Como conseguir mayor penetración con electrodo revestido.

Durante mucho tiempo ha habido cierta confusión al respecto y puede que todavía exista parte de ella. Pero al día de hoy existen estudios que demuestran y contradicen algunas de las creencias arraigadas en muchos soldadores.

Lo cierto es que la polaridad inversa produce una mayor penetración en los cordones de soldadura además de ser totalmente recomendable (por no decir casi obligatorio) con electrodos revestidos básicos.

Y esto no es que lo diga yo, sino la Asociación Española de Soldadura y Tecnologías de Unión donde explica lo siguiente en su foro.
   
Hasta la novena edición del Manual del soldador se mantuvo este error, hemos realizado el cambio debido a unas pruebas de taller que confirman lo expuesto tanto por la AWS (American Welding Society) como por la DVS (Deutscher Verband für Schweisstechik), y el volumen 6 del manual ASM cuyos libros en diversos puntos aseguran que se obtiene mayor penetración en polaridad invertida (positivo al electrodo).

No es fácil corregir lo que se mantuvo durante nueve ediciones, para ello era necesario demostrarlo. Entonces decidimos hacer las pruebas necesarias para demostrar lo que ya estaba descubierto por los norteamericanos y por los alemanes. Como resultado, se llegó a la conclusión de que hay mucho pan que rebanar en España, porque más del 80% de los soldadores de electrodos usan un electrodo básico al negativo, algunos lo hacen solamente para la pasada de raíz, pero otros lo sueldan siempre al negativo en todas las pasadas.

Ante una sugerencia de que ningún catálogo a nivel mundial, establece o sugiere que un electrodo básico se debe soldar con CCEN sino más bien aconsejan soldar todos los básicos al positivo, la respuesta de los soldadores y de algunos instructores de escuelas de soldadura es: “Y bueno los catálogos pueden decir lo que quieran, ya uno se acomoda para soldar como mejor le parezca”, es decir, soldar como les venga en gana, sin respetar la polaridad. He allí uno de los orígenes del error del manual en las primeras ediciones.

Tanto el manual de Hobart, como el manual de soldadura de la AWS “Welding Handbook”, y el manual de los procesos de soldeo por arco eléctrico de la DVS “Der Hanbuch der Lichtbogenschweissverfahren” y muchos otros documentos más, afirman lo mismo, todo electrodo básico se debe soldar en polaridad invertida. Y además en esta polaridad existe mayor penetración, cuando se trata de una pasada de relleno o de acabado así como de un recargue simple. Solamente en las pasadas de raíz existe un fenómeno de soplo por el flujo de electrones que impulsan a los gases del arco por la ranura. Sin embargo es contraproducente porque este efecto tiende a producir más porosidad.

En el Manual de los procesos de Arco Eléctrico “Der Hanbuch der Lichtbogenschweissverfahren” cuyo autor es el conocido Ingeniero Killing, se afirma lo siguiente:

En polaridad invertida los iones que son partículas de masa impactan sobre el metal base, produciendo mayor penetración por el impacto en el baño de fusión, además el arco cuya forma es cónica está con el polo negativo en la chapa, donde hay mayor densidad de energía, es decir mayor cantidad de electrones por milímetro cuadrado. A pesar de que el polo negativo tiene menos temperatura, la mayor densidad de energía concentra el calor en menor área, adicionalmente con el impacto de los iones se produce mayor penetración. Por el contrario, en polaridad directa, los electrones no producen transferencia de masa, son cargas eléctricas que se desplazan a gran velocidad, pero a su paso impactan con las moléculas y átomos de los gases, así como sobre la superficie de la chapa, pero en este caso, a pesar de que el impacto de los electrones produce mayor temperatura sobre el baño de fusión, el cono del arco está con la base sobre la chapa, por lo tanto el calor se distribuye en mayor área y finalmente la densidad de energía es menor que en la polaridad directa.

En cuanto al proceso TIG existe otra contradicción, al negativo hay más penetración que al positivo. La razón es simple, trate usted de soldar con el proceso TIG en polaridad inversa, y no podrá hacerlo, ¿Es magia o brujería? Nada de eso, es pura física y metalurgia. El punto de fusión del Tungsteno es de 3,800ºC y al polo positivo donde la temperatura es mayor a los 4,200ºC se tendrá que fundir, inevitable, ineludible e irremediablemente. No hay nada que hacer.

Pero en polaridad directa es posible mantener el electrodo con la punta aguda como un lápiz afilado, esto es porque la temperatura no pasa de 3,600ºC. Entonces puede darle mayor intensidad de corriente. Con un electrodo de Tungsteno de Ø2.5mm se puede soldar hasta con 200 Amperios, y con uno de 3 mm se puede llegar hasta 350 Amperios o más esto se puede verificar en las tablas o en pruebas de taller.

Sin embargo al positivo, con un electrodo de tungsteno de Ø6 mm se logra solamente encender el arco hasta con 110 amperios, no se puede mantener más intensidad porque el electrodo se funde, nota que el diámetro es de 6 mm (1/4″. Ver el volumen 2 del Welding Handbook.

Pero todo tiene solución para la tecnología, y en Alemania se ha desarrollado un procedimiento patentado donde con una máquina de arco pulsado, y con una antorcha refrigerada por agua, con mayor caudal de agua de enfriamiento, se logra soldar al positivo y con mayor penetración, usando electrodos de 3 y de 4 mm de diámetro. Esta tecnología tiene aplicación en el soldeo de reparación de aluminio fundido, de hecho se utiliza para soldar motores de Aluminio al 12% de Silicio. Se utilizó esta técnica en reparaciones de motores de aluminio en varios países. Está claro que sin arco pulsado y sin antorcha refrigerada esto sería imposible, porque lo que se trata con esto es impedir que el Tungsteno llegue al punto de fusión, dándole una posibilidad de fuga de calor por transferencia térmica.

Polaridad directa o polaridad inversa ¿Cuál elegir?

Supongo que ya tendrás algunos conceptos más claros que al principio, aunque reconozco que puede ser algo confuso toda esta información.

Pero es cuestión de analizarla detenidamente y ponerla en práctica para comprobar lo que aquí se explica.

En lo que se refiere a soldar electrodos revestidos… recordarte que los electrodos básicos se deben de soldar con polaridad inversa y los electrodos de rutilo conviene soldar con polaridad directa, aunque es cierto que estos últimos también se obtienen buenos resultados con polaridad inversa.

Te sugiero que salgas de dudas y hagas algunas pruebas con ambos electrodos y ambas polaridades respetando los mismos parámetros de ajuste para el mismo electrodo.