BR102019012486B1

BR102019012486B1 - DEVICE FOR PULSING THE WIRE FEED IN METAL DEPOSITION PROCESSES BY MELT

Info

Publication number: BR102019012486B1
Application number: BR102019012486-5A
Authority: BR
Inventors: Ruham Pablo Reis; Américo Scotti; Vinícius Lemes Jorge; Thiago Resende Larquer
Original assignee: Universidade Federal de Uberlândia
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2024-01-02
Also published as: BR102019012486A2

Abstract

dispositivo para pulsação da alimentação de arame em processos de deposição de metal por fusão. a presente invenção trata de um dispositivo para pulsação da alimentação de arame em processos de deposição de metal por fusão (a arco elétrico, a laser ou por feixe de elétrons) adaptável a alimentadores de arame e tochas convencionais de equipamentos para soldagem, cladeamento ou manufatura aditiva. o dispositivo para pulsação da alimentação de arame é baseado na variação de parte do comprimento do percurso do arame de adição entre o alimentador de arame e à tocha do processo, ou seja, fora destes, o que confere portabilidade ao dispositivo e sua adaptabilidade a equipamentos já existentes. assim, as caraterísticas produtivas da pulsação da alimentação de arame, tanto externa quanto interna à tocha, podem ser similarmente alcançadas sem a exigência de substituição de equipamentos (tochas e alimentadores) convencionais por equipamentos específicos nos diversos processos de deposição de metal por fusão relacionados.device for pulsing wire feed in fusion metal deposition processes. The present invention concerns a device for pulsing wire feed in fusion metal deposition processes (electric arc, laser or electron beam) adaptable to wire feeders and conventional torches of welding, cladding or manufacturing equipment additive. the device for pulsing the wire feed is based on varying part of the length of the filler wire path between the wire feeder and the process torch, that is, outside of them, which gives the device portability and its adaptability to equipment already existing. Thus, the productive characteristics of the wire feed pulsation, both external and internal to the torch, can be similarly achieved without the requirement to replace conventional equipment (torches and feeders) with specific equipment in the various related fusion metal deposition processes.

Description

Field of invention

[01]. Os processos de soldagem por fusão de metais, e também suas derivações para processos de cladeamento e de manufatura aditiva, são parte crucial da fabricação mecânica. Entretanto, apesar do tempo em que estão presentes na indústria, estes processos estão em constante estado de evolução e hoje se dividem em dezenas de técnicas de acordo com o modo de transferência de energia, uso ou não de fluxos e gases de proteção e mais uma série de fatores. A adição de material nestes processos, para formação de cordões de solda, de revestimentos ou de pré-formas, tem sido alvo de inovações nos últimos anos com a introdução de sistemas que fazem a pulsação (avanço e retrocesso rápido) do metal de adição em forma de arame, que é conduzido do alimentador até a tocha e, assim, ao local de fusão, por meio de um guia tubular flexível normalmente chamado de conduíte. Todavia, estes sistemas são atrelados e internos a alimentadores de arame ou mesmo tochas de soldagem proprietárias e não convencionais, vinculando a sua utilização a equipamentos específicos. Sendo assim, a adoção de tais sistemas pela indústria exige a substituição de sistemas convencionais por equipamentos específicos, o que dificulta, na maioria das vezes, sua aceitação.[01]. Metal fusion welding processes, and also their derivations for cladding and additive manufacturing processes, are a crucial part of mechanical manufacturing. However, despite the time they have been present in the industry, these processes are in a constant state of evolution and today they are divided into dozens of techniques according to the mode of energy transfer, use or not of protective flows and gases and one more series of factors. The addition of material in these processes, for the formation of weld beads, coatings or preforms, has been the subject of innovations in recent years with the introduction of systems that pulsate (rapidly advance and retract) the filler metal in form of wire, which is led from the feeder to the torch and thus to the melting site, through a flexible tubular guide normally called a conduit. However, these systems are linked and internal to wire feeders or even proprietary and non-conventional welding torches, linking their use to specific equipment. Therefore, the adoption of such systems by the industry requires the replacement of conventional systems with specific equipment, which makes their acceptance difficult in most cases.

[02]. A presente invenção refere-se a um dispositivo para pulsação da alimentação de arame de adição que fica entre o alimentador e a tocha, sendo, assim, adaptável a qualquer equipamento para soldagem, cladeamento ou manufatura aditiva por deposição de metal por fusão. O dispositivo em questão tem como princípio básico a variação de parte do comprimento do percurso do arame de adição entre o alimentador de arame e à tocha do processo, ou seja, fora destes, o que confere portabilidade ao dispositivo e sua adaptabilidade a equipamentos já existentes. No caso da invenção aqui introduzida, a pulsação da alimentação é conseguida pela flexão transversal alternada de parte do conduíte e, consequentemente, de parte do arame guiado concentricamente ao mesmo, sendo que a amplitude e frequência da pulsação produzida são independentes. O comprimento de recuo/avanço periódico do arame, ou seja, a amplitude de pulsação do arame, é selecionável pela extensão da flexão imposta à parte do conduíte livre para flexionar e, em segundo plano, pelo próprio comprimento desta parte do conduíte. Já a frequência de pulsação do arame é selecionável no sistema de acionamento do pulsador e é consequência direta da frequência de sua atuação, que pode se dar por meio de diferentes mecanismos como, por exemplo, eletromecânicos, eletromagnéticos, pneumáticos, etc. A presente invenção realiza a pulsação da alimentação do arame de adição com sobreposição de movimentos sobre o movimento de alimentação do arame provido pelos roletes tracionadores do alimentador, o que mantém a independência entre a velocidade de alimentação selecionada no alimentador e os parâmetros (amplitude e frequência) de pulsação do arame. Assim, globalmente, a quantidade de arame que chega ao local de deposição por fusão por unidade de tempo, ou seja, a taxa de deposição de material, não é alterada e se mantém equivalente à velocidade de alimentação de arame selecionada no alimentador dado o diâmetro do arame alimentado. A velocidade do arame entrando e saindo do local de deposição por fusão é reduzida (no recuo do arame) e aumentada (no avanço do arame) localmente, mas globalmente suas ações de reduzir e aumentar a velocidade de alimentação se anulam.[02]. The present invention relates to a device for pulsing filler wire feed that is located between the feeder and the torch, thus being adaptable to any equipment for welding, cladding or additive manufacturing by fusion metal deposition. The device in question has as its basic principle the variation of part of the length of the filler wire path between the wire feeder and the process torch, that is, outside of them, which gives the device portability and its adaptability to existing equipment. . In the case of the invention introduced here, the pulsation of the supply is achieved by alternating transverse bending of part of the conduit and, consequently, of part of the wire guided concentrically to it, with the amplitude and frequency of the pulsation produced being independent. The periodic retreat/advance length of the wire, that is, the wire pulsation amplitude, is selectable by the extent of the bending imposed on the part of the conduit free to flex and, secondarily, by the length of this part of the conduit itself. The wire pulsation frequency is selectable in the pulsator drive system and is a direct consequence of the frequency of its actuation, which can occur through different mechanisms such as, for example, electromechanical, electromagnetic, pneumatic, etc. The present invention performs pulsation of the filler wire feed with superimposition of movements on the wire feed movement provided by the feeder's traction rollers, which maintains independence between the feed speed selected in the feeder and the parameters (amplitude and frequency ) of wire pulsation. Thus, overall, the amount of wire that reaches the melt deposition site per unit of time, that is, the material deposition rate, is not changed and remains equivalent to the wire feed speed selected in the feeder given the diameter of the fed wire. The speed of the wire entering and leaving the fusion deposition site is reduced (when the wire retreats) and increases (when the wire advances) locally, but globally their actions of reducing and increasing the feeding speed cancel each other out.

[03]. Assim, as caraterísticas produtivas da pulsação da alimentação de arame, tanto internamente quanto externamente a tochas, podem ser similarmente alcançadas com tochas e alimentadores convencionais aos diversos processos de deposição de metal por fusão relacionados (a arco elétrico, a laser ou por feixe de elétrons), ou seja, sem a exigência de substituição de sistemas (tochas e alimentadores) convencionais por equipamentos específicos.[03]. Thus, the productive characteristics of the wire feed pulsation, both internally and externally to the torches, can be similarly achieved with conventional torches and feeders to the various related fusion metal deposition processes (electric arc, laser or electron beam). ), that is, without the requirement to replace conventional systems (torches and feeders) with specific equipment.

State of the art

[04]. Os processos de soldagem por fusão de metais, como a arco elétrico, a laser ou por feixe de elétrons, podem ser realizados sem ou com adição de material, que é feita tipicamente para preencher chanfros (aberturas) em juntas e/ou adequar a composição química do cordão de solda. Outras funções típicas da adição de material, baseadas em evoluções a partir desses processos de soldagem, consistem na fabricação de revestimentos protetivos por cladeamento e de pré-formas por manufatura aditiva. Para todos os casos, dentre os formatos disponíveis para o material de adição, podem ser usados principalmente varetas de metal para soldagem totalmente manual (quando adequada ao processo) ou arames metálicos (bobinados), neste último caso, tanto para soldagem manual mecanizada (quando adequada ao processo) quanto automatizada. Os arames metálicos também podem ser utilizados para operações de revestimento (totalmente manual quando adequada ao processo, manual mecanizada ou automatizada) e de manufatura aditiva (sempre automatizada). No caso dos arames, a adição deste material na região da fonte de calor para fusão é feita tipicamente alimentando o mesmo de maneira contínua, ou seja, com uma dada velocidade de alimentação constante. Esta velocidade de alimentação constante quase sempre é obtida por meio de um alimentador de arame contendo roletes tracionadores que, acionados por um motor elétrico, continuamente agarram e arrastam o material bobinado pelo lado de sua entrada e o empurram pelo lado de sua saída em direção à região da fonte de calor para fusão, sendo o arame guiado até lá por um guia flexível (conduíte). Entretanto, várias tentativas têm sido feitas de forma a possibilitar e utilizar a pulsação da alimentação de arame em processos de deposição de material por fusão mecanizados ou automatizados, o que pode ser feito manualmente e em baixas frequências por um soldador com adição de material por meio de varetas metálicas.[04]. Metal fusion welding processes, such as electric arc, laser or electron beam, can be carried out without or with the addition of material, which is typically done to fill chamfers (openings) in joints and/or adapt the composition weld bead chemistry. Other typical functions of material addition, based on evolutions from these welding processes, consist of the manufacture of protective coatings by cladding and preforms by additive manufacturing. In all cases, among the formats available for the filler material, metal rods can be used mainly for completely manual welding (when suitable for the process) or metal wires (coiled), in the latter case, for both manual and mechanized welding (when appropriate to the process) and automated. Metal wires can also be used for coating operations (fully manual when appropriate to the process, manual mechanized or automated) and additive manufacturing (always automated). In the case of wires, the addition of this material in the region of the heat source for fusion is typically done by feeding it continuously, that is, with a given constant feeding speed. This constant feed speed is almost always achieved by means of a wire feeder containing drive rollers which, driven by an electric motor, continually grip and drag the wound material on its inlet side and push it on its outlet side toward the region of the heat source for fusion, with the wire guided there by a flexible guide (conduit). However, several attempts have been made to enable and use wire feed pulsation in mechanized or automated melt deposition processes, which can be done manually and at low frequencies by a welder with addition of material through of metal rods.

[05]. Em soldagem por fusão, a pulsação da alimentação de arame é mais comum e em geral visa aumentar a produtividade pelo aumento da velocidade de produção e pela minimização do surgimento de defeitos e formação de respingos (perda de material). Para cada um dos processos tradicionais de soldagem, existem diferentes variações que visam atender a particularidades de cada aplicação, a fim de garantir melhorias na qualidade da solda, maior produtividade ou mesmo possibilitar a execução de determinado procedimento que antes não era possível. Essas variações aplicadas aos processos são classificadas como processos derivativos. A grande vantagem dos processos derivativos sobre processos totalmente novos (inovativos) é que se baseiam em uma plataforma já conhecida e testada, tendo mais aceitabilidade pelo público consumidor. Tais variações acontecem muitas das vezes pelo desenvolvimento de tecnologias capazes de alterar fenômenos ocorrentes nos processos. A forma com que se faz a adição de material em soldagem tem sido, por isto, alvo de inovações com sistemas que promovem a pulsação da alimentação de arame, ou seja, seu avanço e retrocesso de forma rápida e cíclica, em operações manuais, mecanizadas ou automatizadas. E tais inovações, devido à similaridade de aplicação, podem ser estendidas a operações de cladeamento e de manufatura aditiva.[05]. In fusion welding, pulsation of the wire feed is more common and generally aims to increase productivity by increasing production speed and minimizing the appearance of defects and the formation of spatter (material loss). For each of the traditional welding processes, there are different variations that aim to meet the particularities of each application, in order to guarantee improvements in weld quality, greater productivity or even enable the execution of a certain procedure that was previously not possible. These variations applied to processes are classified as derivative processes. The great advantage of derivative processes over completely new (innovative) processes is that they are based on an already known and tested platform, having greater acceptability by the consumer public. Such variations often occur due to the development of technologies capable of altering phenomena occurring in processes. The way in which material is added to welding has therefore been the target of innovations with systems that promote the pulsation of the wire feed, that is, its advancement and retreat quickly and cyclically, in manual and mechanized operations. or automated. And such innovations, due to the similarity of application, can be extended to cladding and additive manufacturing operations.

[06]. A pulsação da alimentação do arame foi provavelmente reportada na literatura pela primeira vez em 1982 (RUDY, J. F. Development and Application of Dabber Gas Tungsten Arc Welding for Repair of Aircraft Engine, Seal Teeth. The American Society of Mechanical Engineers, New York, 1982. 4p.), ao descrever a técnica denominada Dabber TIG, na qual se fazia uma alimentação intermitente de arame de adição para a poça de fusão de acordo com a corrente de soldagem; quando a corrente está em seu pulso o arame avança e penetra a poça de fusão que é mais fluida durante este momento e absorve o arame, e quando a fonte chaveia para o nível de corrente de base, o arame recua e permite que a poça se solidifique. Esta sincronização garante que apenas uma gota de material seja transferida a cada pulso de corrente e de alimentação de material. Ainda de acordo com a mesma literatura, quando o movimento do arame é assim sincronizado com a corrente, o mesmo age absorvendo o calor, esfriando a poça e limitando a transferência de calor para a peça. Neste caso, o movimento de pulsação da alimentação de material é conseguido pela utilização de um alimentador com acionamento periódico do motor e, assim, dos roletes tracionadores de arame, em comunicação com o comando de corrente da fonte de soldagem, ou seja, trata-se de alimentador não convencional. Em contraste, o dispositivo da presente invenção opera acoplado com alimentadores convencionais, impondo um movimento de avanço e recuo ao arame de forma sobreposta ao movimento de alimentação contínua provido por estes. Além disso, pode ser utilizado com processo TIG e MIG/MAG, e suas variantes, com alimentação interna ou externamente à tocha, ou ainda da mesma forma com fontes de energia a laser ou por feixe de elétrons.[06]. Wire feed pulsation was probably first reported in the literature in 1982 (RUDY, J. F. Development and Application of Dabber Gas Tungsten Arc Welding for Repair of Aircraft Engine, Seal Teeth. The American Society of Mechanical Engineers, New York, 1982. 4p.), when describing the technique called Dabber TIG, in which an intermittent feed of filler wire was made to the weld pool according to the welding current; when the current is at its pulse the wire advances and penetrates the weld pool which is more fluid during this time and absorbs the wire, and when the source switches to the base current level, the wire retreats and allows the pool to settle. solidify. This synchronization ensures that only one drop of material is transferred with each pulse of current and material feed. Still according to the same literature, when the movement of the wire is synchronized with the current, it acts to absorb heat, cooling the pool and limiting heat transfer to the part. In this case, the pulsating movement of the material feed is achieved by using a feeder with periodic activation of the motor and, thus, the wire drive rollers, in communication with the current control of the welding source, i.e., treatment. if from non-conventional feeder. In contrast, the device of the present invention operates coupled with conventional feeders, imposing an advance and retreat movement on the wire in a manner superimposed on the continuous feeding movement provided by them. Furthermore, it can be used with TIG and MIG/MAG processes, and their variants, with power supply internal or external to the torch, or in the same way with laser or electron beam energy sources.

[07]. Outras formas para pulsação da alimentação de arame, na maioria dos casos, utilizam alimentadores capazes de já alimentar o arame de adição de maneira pulsada. Muitos desses alimentadores não convencionais se baseiam na utilização de eletroímãs. Nessa linha, a patente SU1127719A apresenta um eletroímã com núcleo central móvel contento pilhas de presilhas (molas de disco) unidirecionais que agarram e então empurram parte do comprimento do arame que passa concentricamente por elas. O curso de oscilação do núcleo central móvel do eletroímã e consequentemente a amplitude de pulsação da alimentação do arame é definida pelo comprimento livre do alojamento do núcleo dentro do eletroímã. Este comprimento livre do alojamento é limitado de um lado por um bocal de entrada do arame, e de outro por uma mola apoiada na posição de saída do arame, o que garante o retorno do núcleo central móvel após os acionamentos. O acionamento ou não do campo magnético do eletroímã são realizados pela respectiva passagem ou não de corrente elétrica por sua bobina.[07]. Other ways of pulsing the wire feed, in most cases, use feeders capable of already feeding the filler wire in a pulsed manner. Many of these unconventional feeders are based on the use of electromagnets. Along these lines, patent SU1127719A presents an electromagnet with a mobile central core containing stacks of unidirectional clips (disc springs) that grip and then push part of the length of the wire that passes concentrically through them. The oscillation stroke of the moving central core of the electromagnet and consequently the pulsation amplitude of the wire feed is defined by the free length of the core housing inside the electromagnet. This free length of the housing is limited on one side by a wire entry nozzle, and on the other by a spring supported in the wire exit position, which guarantees the return of the mobile central core after actuation. The activation or not of the electromagnet's magnetic field is carried out by the respective passage or not of electric current through its coil.

[08]. De maneira similar, a patente SU1472197A apresenta um sistema composto de dois eletroímãs com núcleos centrais móveis e um mecanismo de agarramento montados concentricamente à passagem do arame para fazer a pulsação da alimentação do mesmo. Nesse caso, os dois eletroímãs oscilam os dois núcleos centrais móveis perfurados, por onde passa o arame, de maneira sincronizada. O núcleo central móvel do eletroímã inferior (posicionado próximo à saída do arame do sistema) é acionado para cima e para baixo por meio de corrente elétrica alternada em sua bobina. Primeiro sobe deslizando ao redor do arame e leva consigo o núcleo central móvel do eletroímã superior e o mecanismo preso a ele de agarramento unidirecional do arame, que neste curso não atua e também desliza ao redor do arame. Em seguida, o eletroímã superior (posicionado próximo à entrada de arame no sistema) é acionado com um pulso de corrente elétrica em sua bobina, fazendo com que seu núcleo central móvel desça trazendo consigo o mecanismo de agarramento do arame que então o arrasta para baixo. No início da próxima subida dos núcleos centrais móveis, uma mola libera o mecanismo de agarramento do arame para que ele não seja levado de volta para cima.[08]. In a similar way, patent SU1472197A presents a system composed of two electromagnets with mobile central cores and a gripping mechanism mounted concentrically to the wire passage to pulse the wire supply. In this case, the two electromagnets oscillate the two mobile central perforated cores, through which the wire passes, in a synchronized manner. The central movable core of the lower electromagnet (positioned close to the system's wire exit) is driven up and down by means of alternating electrical current in its coil. First, it slides up around the wire and takes with it the central movable core of the upper electromagnet and the mechanism attached to it for unidirectional wire gripping, which in this course does not act and also slides around the wire. Then, the upper electromagnet (positioned close to the wire entry into the system) is activated with a pulse of electric current in its coil, causing its central mobile core to descend, bringing with it the wire gripping mechanism that then drags it downwards. . At the beginning of the next rise of the mobile central cores, a spring releases the wire gripping mechanism so that it is not taken back up.

[09]. A patente SU1107977A, também de forma similar, utiliza um eletroímã de núcleo central móvel perfurado por onde passa o arame a ser alimentado. Quando a bobina do eletroímã é energizada, o campo magnético produzido move o núcleo central móvel ao longo do arame e ao mesmo tempo tensiona uma série de arruelas elásticas que funcionam como molas. Assim que a bonina é desenergizada, as arruelas elásticas conduzem o núcleo central móvel de volta para a posição inicial, levando junto um mecanismo de agarramento e arraste unidirecional do arame de adição. Assim, o arame é alimentado de forma pulsada com avanços e paradas subsequentes.[09]. Patent SU1107977A, also in a similar way, uses an electromagnet with a movable central perforated core through which the wire to be fed passes. When the electromagnet coil is energized, the magnetic field produced moves the central movable core along the wire and at the same time tensions a series of elastic washers that function as springs. As soon as the pad is de-energized, the elastic washers guide the mobile central core back to the initial position, along with a unidirectional gripping and dragging mechanism for the filler wire. Thus, the wire is fed in a pulsed manner with subsequent advances and stops.

[010]. A patente RU2104134C1 utiliza dois eletroímãs de núcleo central perfurado, para passagem do arame de adição, montados em sequência. O primeiro núcleo central (lado de entrada do arame) é móvel e capaz de fazer movimento linear alternativo e o segundo (lado de saída do arame) é fixo. Um terceiro núcleo móvel central perfurado é colocado compartilhado entre os dois outros e com amortecedores de borracha os separando, sendo uma das extremidades deste núcleo móvel sujeita ao primeiro eletroímã e a outra ao segundo. O primeiro núcleo que é móvel conta com um mecanismo de agarramento unidirecional do arame para que este não recue em direção ao rolo de arame. Já o núcleo móvel compartilhado entre os eletroímãs possui um mecanismo de agarramento unidirecional, mas de atuação em sentido contrário. Assim, os eletroímãs são acionados alternadamente de forma a puxar o núcleo central compartilhado que agarra e arrasta o arame de adição, o alimentando de forma pulsada com avanços e paradas subsequentes, tendo como limitador o segundo núcleo central que é fixo, seguido por um recuo dos núcleos móveis para agarrar uma seção de comprimento anterior do arame para novo pulso de alimentação. Um parafuso preso ao primeiro núcleo central móvel permite a regulagem manual da folga em relação ao núcleo móvel compartilhado e assim a seleção da amplitude da pulsação do arame. A frequência de pulsação depende da frequência de acionamento alternado dos dois eletroímãs.[010]. Patent RU2104134C1 uses two electromagnets with a perforated central core, to pass the filler wire, assembled in sequence. The first central core (wire input side) is movable and capable of reciprocating linear movement and the second (wire output side) is fixed. A third perforated central mobile core is placed shared between the two others and with rubber shock absorbers separating them, with one end of this mobile core subject to the first electromagnet and the other to the second. The first movable core has a unidirectional wire gripping mechanism so that it does not retreat towards the wire roll. The mobile core shared between the electromagnets has a unidirectional gripping mechanism, but operates in the opposite direction. Thus, the electromagnets are activated alternately in order to pull the shared central core that grabs and drags the addition wire, feeding it in a pulsed manner with subsequent advances and stops, with the second central core as a limiter, which is fixed, followed by a retreat. of the movable cores to grab a previous length section of wire for new feed pulse. A screw attached to the first central movable core allows manual adjustment of the gap in relation to the shared movable core and thus the selection of the wire pulsation amplitude. The pulsation frequency depends on the frequency of alternating activation of the two electromagnets.

[011]. Assim, essas invenções, que de forma similar utilizam um ou mais eletroímãs, alimentam o arame de forma pulsada, à medida que o puxam do rolo, com movimentos de impulsionamento e paradas subsequentes (golpes), ou seja, são alimentadores não convencionais. Em todos estes casos, apesar da frequência de pulsação da alimentação de arame ser facilmente selecionada pela frequência de aplicação da corrente elétrica nas bobinas do ou dos eletroímãs utilizados, a amplitude desta pulsação não pode ser também facilmente modificada, como na invenção aqui proposta pela amplitude de flexão de parte do comprimento do percurso do arame de adição entre o alimentador e à tocha. Além disso, nestas invenções intrinsicamente o movimento de alimentação e de pulsação do arame são dependentes (partes de um mesmo movimento) e não podem ser controlados separadamente como na invenção aqui apresentada.[011]. Thus, these inventions, which similarly use one or more electromagnets, feed the wire in a pulsed manner, as it is pulled from the roller, with pushing movements and subsequent stops (blows), that is, they are unconventional feeders. In all these cases, although the pulsation frequency of the wire feed is easily selected by the frequency of application of the electric current in the coils of the electromagnet(s) used, the amplitude of this pulsation cannot also be easily modified, as in the invention proposed here by the amplitude bending part of the length of the filler wire path between the feeder and the torch. Furthermore, in these inventions intrinsically the feeding and pulsating movement of the wire are dependent (parts of the same movement) and cannot be controlled separately as in the invention presented here.

[012]. Também tratando de alimentadores não convencionais, as patentes SU1433677A e SU1337214A descrevem sistemas mecânicos para alimentação intermitente do arame. Em ambos os casos uma carcaça que envolve o sistema contém guias inclinadas que forçam os mecanismos de tração a entrar em ação por apertarem os pares de roletes tracionadores contra o arame. O movimento de vai e vem das carcaças acoplam e desacoplam os mecanismos, fazendo assim a pulsação da alimentação de arame também com movimentos de impulsionamento e paradas subsequentes (golpes) do arame que é puxado do rolo. Similarmente, também compreendendo um alimentador não convencional capaz de pulsar a alimentação de arame, a patente SU941062B utiliza um sistema mecânico composto de um motor rotativo unidirecional com um excêntrico regulável acoplado a uma barra deslizante e perfurada, para passagem do arame de adição, e perpendicular ao eixo do motor. A barra deslizante tem um mecanismo (presilha) móvel para agarramento e impulsionamento unidirecional do arame. Assim, em metade do giro do motor, o excêntrico conduz a barra que recua deslizando ao longo do arame que tem seu não movimento garantido por uma presilha fixa unidirecional. Na outra metade do giro do motor a barra avança levando com ela a presilha móvel que alimenta o arame de adição. Desse modo o arame também é alimentado de forma pulsada com avanços e paradas subsequentes (golpes) como nos casos descritos anteriormente. No caso, a frequência de pulsação da alimentação é facilmente controlada (selecionada) eletronicamente pela velocidade de giro do motor. A amplitude de pulsação pode ser selecionada de forma independente, manualmente mudando a excentricidade do mecanismo por meio de um parafuso. Assim, também nestas invenções de concepção mais mecânica, o movimento de alimentação e de pulsação são dependentes (partes de um mesmo movimento) e não podem ser controlados separadamente como na invenção aqui apresentada, tradando-se, pois, de alimentadores não convencionais. Ainda em contraste com estas invenções e também com aquelas listadas anteriormente que operam com eletroímãs acionando mecanismos de agarramento e impulsionamento sequenciais do arame, a invenção aqui descrita pode operar com qualquer alimentador convencional de arame.[012]. Also dealing with non-conventional feeders, patents SU1433677A and SU1337214A describe mechanical systems for intermittent wire feeding. In both cases, a housing that surrounds the system contains inclined guides that force the traction mechanisms into action by squeezing the pairs of traction rollers against the wire. The back and forth movement of the casings couples and decouples the mechanisms, thus pulsing the wire feed also with boosting movements and subsequent stops (blows) of the wire that is pulled from the roller. Similarly, also comprising an unconventional feeder capable of pulsing the wire feed, the SU941062B patent uses a mechanical system composed of a unidirectional rotary motor with an adjustable eccentric coupled to a sliding and perforated bar, for the passage of the filler wire, and perpendicular to the motor shaft. The slide bar has a movable mechanism (clamp) for gripping and unidirectional pushing of the wire. Thus, in half the rotation of the engine, the eccentric guides the bar that moves backwards, sliding along the wire, which has its non-movement guaranteed by a fixed unidirectional clip. In the other half of the motor's rotation, the bar advances, taking with it the movable clamp that feeds the filler wire. In this way, the wire is also fed in a pulsed manner with subsequent advances and stops (strokes) as in the cases described previously. In this case, the supply pulsation frequency is easily controlled (selected) electronically by the engine rotation speed. The pulsation amplitude can be selected independently by manually changing the eccentricity of the mechanism by means of a screw. Thus, also in these inventions with a more mechanical design, the feeding and pulsating movements are dependent (parts of the same movement) and cannot be controlled separately as in the invention presented here, therefore being unconventional feeders. Still in contrast to these inventions and also to those listed previously that operate with electromagnets driving sequential wire grabbing and pushing mechanisms, the invention described here can operate with any conventional wire feeder.

[013]. A patente SU1423316A, para pulsar a alimentação de arame, utiliza um rolete tracionador com eixo de giro alinhado com o comprimento do arame e um rolete livre de apoio/pressão e mola posicionados como em um alimentador convencional. A pista (face externa) do rolete tracionador que entra em contato com o arame de adição possui seções frisadas em hélice e lisas intercaladas, sendo que as frisadas se alternam entre hélices positivas (para avanço) e negativas (para recuo). Assim, quando o rolete de tração gira em sentido único, e o rolete de pressão garante o contato contínuo com o arame de adição, este é arrastado e impulsionado para frente (avanço), em seguida é deixado sem movimento, e depois é arrastado para trás (recuo), e assim sucessivamente fazendo a pulsação da alimentação do arame. De tal modo, nesta invenção o número e extensão (amplitude) de cada tipo de movimento do arame depende do comprimento de cada tipo de pista presente no rolete de tração durante uma volta do mesmo. A frequência de pulsação do arame depende destes fatores e da velocidade de giro do rolete de tração. Dessa forma, diferentemente da invenção aqui apresentada, não se tem grande flexibilidade e independência para modificar a amplitude e frequência de pulsação do arame de adição. Além disso, nesta invenção mais uma vez o movimento de alimentação e de pulsação são dependentes (partes de um mesmo movimento) e não podem ser controlados separadamente como na invenção aqui apresentada.[013]. Patent SU1423316A, to pulse the wire feed, uses a drive roller with a rotation axis aligned with the length of the wire and a free support/pressure roller and spring positioned as in a conventional feeder. The track (outer face) of the drive roller that comes into contact with the filler wire has interspersed helical and smooth crimped sections, with the crimped sections alternating between positive (for advancement) and negative (for retreat) helices. Thus, when the traction roller rotates in one direction, and the pressure roller ensures continuous contact with the filler wire, it is dragged and driven forward (advance), then left motionless, and then dragged back. backwards (recoil), and so on, pulsing the wire feed. Therefore, in this invention the number and extent (amplitude) of each type of wire movement depends on the length of each type of track present on the traction roller during one revolution thereof. The wire pulsation frequency depends on these factors and the rotation speed of the traction roller. Therefore, unlike the invention presented here, there is no great flexibility and independence to modify the amplitude and frequency of pulsation of the filler wire. Furthermore, in this invention once again the feeding and pulsating movements are dependent (parts of the same movement) and cannot be controlled separately as in the invention presented here.

[014]. A patente SU1634416A apresenta dois sistemas de embreagens de roda livre (catraca) montados dentro do alimentador de arame para fazer a pulsação da velocidade do arame, ou seja, trata-se de um alimentador não convencional. Um dos sistemas é conectado na saída do eixo do motor do alimentador de arame em velocidade contínua e o segundo logo à frente deste eixo e assim antes dos roletes tracionadores de arame. Este segundo sistema é utilizado para sobrepor temporariamente maiores velocidades de giro do eixo de comando dos roletes tracionadores de arame e assim de velocidade de alimentação do mesmo. Dessa forma, a alimentação de arame é sempre adiante (sem recuos) mas com avanços intermitentes (pulsos). A amplitude e frequência da sobreposição de movimento angular do eixo e assim da velocidade de alimentação do arame são reguladas por um mecanismo biela-manivela acionado por um segundo motor. Apesar de também utilizar o conceito de sobreposição de movimentos para pulsar a alimentação de arame, a invenção aqui apresentada se baseia em dispositivo de conceito diferente, no caso a flexão frequente e alternada de parte do comprimento do percurso do arame de adição em um plano longitudinal entre o alimentador e à tocha, o que permite sua implementação com qualquer alimentador de arame convencional.[014]. Patent SU1634416A presents two freewheel clutch systems (ratchet) mounted inside the wire feeder to pulse the wire speed, that is, it is an unconventional feeder. One of the systems is connected to the output of the wire feeder motor shaft at continuous speed and the second just in front of this shaft and thus before the wire drive rollers. This second system is used to temporarily superimpose higher rotation speeds of the wire drive rollers' drive shaft and thus the wire feed speed. This way, the wire feed is always forward (without backtracking) but with intermittent advances (pulses). The amplitude and frequency of the overlapping angular movement of the shaft and thus the wire feed speed are regulated by a connecting rod-crank mechanism driven by a second motor. Although it also uses the concept of overlapping movements to pulse the wire feed, the invention presented here is based on a device with a different concept, in this case the frequent and alternating bending of part of the length of the filler wire path in a longitudinal plane between the feeder and the torch, which allows it to be implemented with any conventional wire feeder.

[015]. Alguns outros mecanismos para pulsação da alimentação de arame também se baseiam na variação do comprimento da trajetória que o arame de adição percorre até chegar ao local de fusão. A patente SU646524B trata de um disco acionado por um motor com eixo de giro paralelo ao eixo longitudinal de uma seção livre e deslizante de conduíte elástico e duas presilhas autoblocantes com alojamento cônico nas extremidades dessa seção que operam alternadamente para permitir a alimentação do arame em pulsos. O arame de adição vindo do rolo (bobina) e indo em direção à tocha passa por esta seção de conduíte. O disco e o conduíte que passa por um furo axial a ele são montados excentricamente de tal forma que em uma posição de giro o conduíte fica reto (sem flexionar o arame) e em uma posição diametralmente oposta o conduíte é flexionado pelo giro do disco (flexionando o arame). Como a seção do conduíte passa por um furo excêntrico ao disco, em metade do giro do disco o conduíte (e arame) é flexionado para uma direção e a presilha autoblocante da frente segura o arame o impedindo de sair do dispositivo em direção à região de soldagem, sendo que a presilha de trás (do lado do rolo de arame) está livre para permitir que o arame seja puxado para dentro do dispositivo. Na outra metade do giro do disco, a operação é invertida. Neste caso, quando o conduíte (e arame) é retificado (alinhado) a presilha da frente fica livre e a de trás prende o arame. Assim a parte do arame puxada na metade de giro anterior é impulsionada em direção à região de fusão, mas não pode retornar em direção ao rolo de arame. As presilhas permitem o movimento do arame só na direção da região de fusão. Assim, a repetição do ciclo de giro do disco no tempo determina a frequência de flexão e retificação da seção do conduíte e consequentemente do arame de adição gerando uma alimentação pulsada do mesmo. O comprimento do arame puxado para dentro do mecanismo em metade do ciclo é impulsionado para fora na outra metade, ou seja, a amplitude de pulsação, é determinada pela diferença de comprimento do arame dentro da seção livre do conduíte quando flexionado e retificado. Esta invenção tem o mesmo princípio de variar o comprimento da trajetória percorrida pelo arame em uma seção livre de conduíte, mas, diferentemente da invenção aqui proposta, o mecanismo de pulsação faz a alimentação do arame já de maneira pulsada e por isso não pode ser combinado com alimentadores convencionais. No caso, a velocidade de alimentação de material em termos globais (equivalente à quantidade de material em média que chega e que é consumida pela taxa de fusão promovida a partir da fonte de calor) é determinada pelo próprio mecanismo pulsador que também é o alimentador de arame. Assim, nesta invenção o movimento de alimentação e de pulsação da alimentação de arame são dependentes (partes de um mesmo movimento) e não podem ser controlados separadamente como na invenção aqui apresentada. Na invenção aqui apresentada a velocidade de alimentação de arame em termos globais fica por conta de um alimentador convencional, enquanto o movimento de pulsação do arame provocado pelo pulsador é sobreposto ao movimento de alimentação contínua do arame causado pelo alimentador. Além disso, a presente invenção não depende de mecanismo de presilhas de entrada e saída para garantir a pulsação do arame, o que torna seu funcionamento simplificado. Ainda, a invenção citada não tem flexibilidade para modificar facilmente a amplitude de pulsação do arame, o que na invenção apresentada pode ser feito variando a amplitude de flexão da seção livre do conduíte. A invenção citada pulsa a alimentação de arame em ciclos de impulsionamento e paradas subsequentes (golpes) da alimentação na região de fusão. Já a invenção aqui apresentada faz a pulsação da alimentação de arame em ciclos de avanço e recuo do movimento do arame. Como a invenção apresentada flexiona parte do conduíte apenas em um plano, e não em uma superfície de revolução com na invenção citada, o dispositivo de pulsação pode ser mais compacto, facilitando sua portabilidade. Além disso, a presente invenção opera flexionando a seção livre do conduíte e, assim, o arame em duas direções opostas em relação à posição reta (retificada), e não só em uma como na invenção citada, o que permite alcançar facilmente elevadas frequências de pulação por dobrar o ciclo de movimento.[015]. Some other mechanisms for pulsing the wire feed are also based on varying the length of the path that the filler wire travels until it reaches the melting point. Patent SU646524B deals with a disc driven by a motor with an axis of rotation parallel to the longitudinal axis of a free, sliding section of elastic conduit and two self-locking clips with conical housing at the ends of this section that operate alternately to allow wire feed in pulses . The filler wire coming from the roller (coil) and heading towards the torch passes through this section of conduit. The disc and the conduit that passes through an axial hole to it are eccentrically mounted in such a way that in a rotating position the conduit is straight (without flexing the wire) and in a diametrically opposite position the conduit is flexed by the rotation of the disc ( flexing the wire). As the conduit section passes through an eccentric hole in the disc, halfway through the rotation of the disc the conduit (and wire) is flexed in one direction and the front self-locking clip holds the wire preventing it from exiting the device towards the region of welding, with the back clip (on the wire roll side) being free to allow the wire to be pulled into the device. For the other half of the disk's rotation, the operation is reversed. In this case, when the conduit (and wire) is straightened (aligned) the front clip is free and the back clamp holds the wire. Thus, the part of the wire pulled in the previous half of the rotation is driven towards the fusion region, but cannot return towards the wire roller. The clamps allow the wire to move only in the direction of the fusion region. Thus, the repetition of the disc rotation cycle over time determines the bending and rectification frequency of the conduit section and consequently of the filler wire, generating a pulsed supply of the same. The length of the wire pulled into the mechanism in half the cycle is pushed out in the other half, that is, the pulsation amplitude, is determined by the difference in length of the wire inside the free section of the conduit when flexed and straightened. This invention has the same principle of varying the length of the path traveled by the wire in a free section of conduit, but, unlike the invention proposed here, the pulsation mechanism feeds the wire in a pulsed manner and therefore cannot be combined with conventional feeders. In this case, the material feeding speed in global terms (equivalent to the amount of material on average that arrives and is consumed by the rate of fusion promoted from the heat source) is determined by the pulsating mechanism itself, which is also the feeder of wire. Thus, in this invention the feeding and pulsating movements of the wire feed are dependent (parts of the same movement) and cannot be controlled separately as in the invention presented here. In the invention presented here, the wire feeding speed in global terms is due to a conventional feeder, while the pulsating movement of the wire caused by the pulsator is superimposed on the continuous feeding movement of the wire caused by the feeder. Furthermore, the present invention does not depend on an entry and exit clamp mechanism to guarantee wire pulsation, which makes its operation simpler. Furthermore, the aforementioned invention does not have the flexibility to easily modify the pulsation amplitude of the wire, which in the presented invention can be done by varying the bending amplitude of the free section of the conduit. The aforementioned invention pulses the wire feed in cycles of boosting and subsequent stops (strokes) of the feed in the melting region. The invention presented here pulsates the wire feed in advance and retreat cycles of the wire movement. As the presented invention flexes part of the conduit only in one plane, and not on a surface of revolution as in the aforementioned invention, the pulsation device can be more compact, facilitating its portability. Furthermore, the present invention operates by flexing the free section of the conduit and, thus, the wire in two opposite directions in relation to the straight (rectified) position, and not just in one as in the aforementioned invention, which allows high frequencies to be easily achieved. jumping by doubling the movement cycle.

[016]. A patente RU2022737C1, para fazer a pulsação da alimentação de arame, também utiliza um sistema com variação do comprimento da trajetória percorrida pelo arame entre o alimentador e a tocha. No caso, parte do comprimento do conduíte que guia o arame do alimentador até a tocha é curvada dentro de uma cavidade plana (canal) formada por dois apoios, um fixo e outro móvel. Quando o apoio móvel se movimenta fechando a cavidade, o arame é retificado (alinhado) e assim impulsionado para frente, já que existe a restrição de movimento para trás pelos roletes do alimentador, e então tem sua velocidade de alimentação momentaneamente aumentada, ou seja, ocorre um pulso de alimentação que se sobrepõe à velocidade de alimentação provida pelos roletes tracionadores do alimentador. Quando o apoio móvel retorna à posição de abertura o conduíte e o arame recuperam a curvatura (pela própria memória de forma do arame devido ao bobinamento anterior no rolo ou por dispositivo auxiliar com molas ou guias curvas elásticas) e então o arame recua. A pulsação da alimentação de arame é resultado de repetições sucessivas do movimento do apoio móvel, cujo ato de abrir e fechar é obtido por mecanismo excêntrico acionado de forma elétrica, pneumática ou hidráulica. Assim, a frequência de pulsação do arame é determinada pela frequência de abre e fecha do apoio móvel e a amplitude de pulsação pela extensão da curvatura do arame dentro da cavidade e pelo grau de retificação obtido. Esta invenção foi concebida preferencialmente para processos cujo arame é também eletrodo, como a soldagem MIG/MAG, ou seja, para alimentação de arame feita internamente à tocha. O dispositivo compreendido na presente invenção se difere por utilizar uma luva de condução para guiar a flexão da seção livre do conduíte dando maior precisão e repetibilidade ao movimento de pulsação da alimentação de arame, não dependendo da curvatura original do arame ou do emprego de molas auxiliares ou de guias curvas elásticas. Além disso, a presente invenção atua em apenas uma seção livre do conduíte montada em qualquer posição entre o alimentador e a tocha, para alimentação passível de realização internamente ou externamente à tocha do processo, como respectivamente na soldagem MIG/MAG ou soldagem TIG, por exemplo. Ainda em diferenciação, a presente invenção opera flexionando a seção livre do conduíte e, assim, o arame em duas direções opostas em relação à posição reta (retificada), e não só em uma como na invenção citada, o que permite alcançar facilmente elevadas frequências de pulsação por dobrar o ciclo de movimento.[016]. Patent RU2022737C1, to pulse the wire feed, also uses a system that varies the length of the path followed by the wire between the feeder and the torch. In this case, part of the length of the conduit that guides the wire from the feeder to the torch is curved inside a flat cavity (channel) formed by two supports, one fixed and the other movable. When the mobile support moves closing the cavity, the wire is straightened (aligned) and thus driven forward, as there is a restriction on backward movement by the feeder rollers, and then its feeding speed is momentarily increased, i.e. A feed pulse occurs that overlaps the feed speed provided by the feeder drive rollers. When the mobile support returns to the opening position, the conduit and wire recover their curvature (by the shape memory of the wire due to the previous winding on the roller or by an auxiliary device with springs or elastic curved guides) and then the wire retracts. The pulsation of the wire feed is the result of successive repetitions of the movement of the mobile support, whose opening and closing is achieved by an eccentric mechanism activated electrically, pneumatically or hydraulically. Thus, the wire pulsation frequency is determined by the opening and closing frequency of the movable support and the pulsation amplitude by the extent of the wire curvature inside the cavity and the degree of rectification obtained. This invention was preferably designed for processes whose wire is also an electrode, such as MIG/MAG welding, that is, for feeding wire internally to the torch. The device included in the present invention differs in that it uses a driving sleeve to guide the bending of the free section of the conduit, giving greater precision and repeatability to the pulsating movement of the wire feed, not depending on the original curvature of the wire or the use of auxiliary springs. or elastic curved guides. Furthermore, the present invention acts on just one free section of the conduit mounted in any position between the feeder and the torch, for feeding that can be carried out internally or externally to the process torch, as respectively in MIG/MAG welding or TIG welding, for example. example. Still in differentiation, the present invention operates by flexing the free section of the conduit and, thus, the wire in two opposite directions in relation to the straight (rectified) position, and not just in one as in the aforementioned invention, which allows high frequencies to be easily reached. of pulsation by doubling the movement cycle.

[017]. Outra forma de realizar a pulsação da alimentação de arame é apresentada na patente US20160059342A1, na qual o conjunto de roletes tracionadores do alimentador é movimentado de forma alternativa e linear (vibrado) na direção do comprimento do arame de adição. O movimento de pulsação neste caso é obtido por meio de um sistema mecânico do tipo biela- manivela que é acoplado ao conjunto de roletes tracionadores que por sua vez são montados em uma guia linear para oscilar linearmente em movimento alternado. Neste caso a pulsação da alimentação de arame é obtida pelo movimento do conjunto mecânico interno ao alimentador de arame em si e responsável pela alimentação do mesmo. Ou seja, para se produzir o movimento de pulsação todo o conjunto de motor e roletes tracionadores dentro do alimentador é vibrado horizontalmente, deslocando e pulsando junto o arame de adição que vai sendo alimentado em direção à região de fusão. O movimento de vibração é sobreposto ao movimento de alimentação do arame provido pelos roletes tracionadores, permitindo independência entre os movimentos de alimentação e de pulsação. A frequência de pulsação do arame neste caso é determinada pela velocidade angular do motor que aciona o sistema mecânico do tipo biela-manivela. Já a amplitude de pulsação depende das dimensões deste mecanismo. Assim, esta invenção não pode ser utilizada com alimentadores convencionais de arame e não permite variar com facilidade a amplitude de pulsação do arame. Esta abordagem para realizar a pulsação da alimentação do arame de adição é encontrada em duas opções comerciais (TIPTIG® e tigSpeed®) de alimentadores para soldagem TIG, que incluem como opcional um módulo para pré-aquecimento do arame. A invenção aqui apresentada também realiza a pulsação da alimentação de arame de adição com sobreposição de movimentos sobre o movimento de alimentação do arame provido pelos roletes tracionadores, o que mantém a independência da velocidade de alimentação dos parâmetros (frequência e amplitude) de pulsação do arame. Entretanto a invenção aqui apresentada utiliza um movimento transversal (de flexão) de uma seção livre de conduíte colocada entre o alimentador convencional e a tocha do processo e não dentro do alimentador, sendo, portanto, aplicado com qualquer alimentador convencional. Por utilizar uma seção livre de conduíte para fazer a pulsação da alimentação do arame, dependendo do tipo de acionamento utilizado, outros diferenciais da presente invenção são a capacidade de operar com maiores amplitudes de pulsação e a facilidade para mudança e controle não só da frequência de pulsação, mas também da amplitude. Além disso, a invenção aqui apresentada também pode operar com arame frio ou quente em diversos processos de deposição de material por fusão.[017]. Another way of pulsing the wire feed is presented in patent US20160059342A1, in which the set of feeder traction rollers is moved alternatively and linearly (vibrated) in the direction of the length of the filler wire. The pulsation movement in this case is obtained through a mechanical system of the connecting rod-crank type that is coupled to a set of traction rollers which in turn are mounted on a linear guide to oscillate linearly in an alternating movement. In this case, the pulsation of the wire feed is obtained by the movement of the mechanical assembly internal to the wire feeder itself and responsible for feeding it. In other words, to produce the pulsation movement, the entire set of motor and traction rollers inside the feeder is vibrated horizontally, moving and pulsing together the addition wire that is being fed towards the melting region. The vibration movement is superimposed on the wire feeding movement provided by the traction rollers, allowing independence between the feeding and pulsating movements. The wire pulsation frequency in this case is determined by the angular speed of the engine that drives the connecting rod-crank type mechanical system. The pulsation amplitude depends on the dimensions of this mechanism. Therefore, this invention cannot be used with conventional wire feeders and does not allow the wire pulsation amplitude to be easily varied. This approach to pulsing the filler wire feed is found in two commercial options (TIPTIG® and tigSpeed®) of feeders for TIG welding, which include as an option a module for preheating the wire. The invention presented here also pulsates the filler wire feed with superimposition of movements on the wire feed movement provided by the traction rollers, which maintains the independence of the feed speed from the wire pulsation parameters (frequency and amplitude). . However, the invention presented here uses a transverse (bending) movement of a free section of conduit placed between the conventional feeder and the process torch and not inside the feeder, and is therefore applicable with any conventional feeder. By using a free section of conduit to pulse the wire feed, depending on the type of drive used, other differences of the present invention are the ability to operate with greater pulsation amplitudes and the ease of changing and controlling not only the frequency of pulsation, but also amplitude. Furthermore, the invention presented here can also operate with cold or hot wire in various melt deposition processes.

[018]. O recurso da pulsação da alimentação de arame também é explorado comercialmente na soldagem MIG/MAG, como por exemplo na técnica com modo de transferência metálica por curto circuito controlado denominada CMT® (Cold Metal Transfer®). A técnica CMT® se destaca tanto em termos do nível de controle sobre a deposição de material como pela capacidade de reduzir o calor aportado à peça. No caso, um arame-eletrodo é alimentado continuamente e um arco elétrico (protegido por um gás inerte ou ativo) é aberto entre a ponta do arame-eletrodo e o material a ser soldado, como no processo MIG/MAG convencional. A diferença é que o CMT® utiliza uma tocha especial que permite a reversão periódica do movimento de avanço do arame-eletrodo - a tocha possui um pequeno sistema interno (motor e roletes) de tração variável do arame-eletrodo. Esta reversão se dá sempre que o arame-eletrodo toca a poça de fusão, permitindo uma transferência suave da gota para a poça (neste instante, a corrente é também reduzida drasticamente, não havendo os picos de correntes típicos de curtos circuitos convencionais) e sem respingos (perda de material). Como o arco elétrico fica sempre curto e o nível de corrente média também, a energia calorífica transferida para a peça é muito baixa, justificando o nome Cold Metal Transfer®. Assim, o CMT® utiliza dois conjuntos de motores e roletes tracionadores - um à frente, dentro da tocha, que puxa o arame e o recua a mais de 100 vezes por segundo e outro atrás, localizado no alimentador, que empurra o arame. Ambos os conjuntos são digitalmente controlados, sendo o frontal um servo motor AC altamente dinâmico que não possui redutores. Destaque deve ser dado ao “pulmão” colocado entre o alimentador de arame e a tocha especial da técnica que permite desacoplar os efeitos dos dois sistemas de movimentação de arame para possibilitar uma alimentação suave do mesmo. Este “pulmão” permite, dentro de uma seção livre de conduíte, o curvamento do arame durante as reversões do seu movimento evitando que o mesmo possa se dobrar plasticamente (permanentemente). Este “pulmão” até certo ponto atua apenas como um mecanismo passivo, ou seja, apenas para acomodar/compensar o aumento e restabelecimento do comprimento (trajetória percorrida) do arame entre o alimentador e a tocha proprietária do processo, que ocorre respectivamente devido ao recuo (velocidade de retração pelo mecanismo da tocha menos a velocidade de avanço do alimentador) e ao avanço (velocidade de tração pelo mecanismo da tocha mais a velocidade de avanço do alimentador) causado pelo sistema de pulsação da alimentação de arame. Se limites de diferença destas velocidades de movimento do arame são excedidos um sensor neste “pulmão” envia um sinal para o alimentador que então ajusta automaticamente a velocidade de alimentação que ele impõe ao arame. A invenção aqui apresentada também pode ser utilizada em soldagem do tipo MIG/MAG, ou seja, com o arame de adição sendo também eletrodo, mas, diferentemente do CMT®, utiliza um “pulmão” mecanicamente sempre ativo. Isto é, ele não acomoda/compensa o movimento de pulsação do arame como no CMT®, mas o produz pela imposição de movimentos de flexão frequente e alternada de uma seção livre de conduíte (colocada entre o alimentador de arame e a tocha do processo) que conduz o arame concentricamente, e que se executada dentro de certos limites não o dobra plasticamente (permanentemente). Diferentemente do CMT®, a invenção aqui apresentada pode operar com qualquer alimentador convencional de arame e não depende de tocha específica. Listagem de figuras FIGURA 1 - Esquema em corte longitudinal do dispositivo para pulsação da alimentação de arame em vistas sequenciais dos quatro momentos-chave que caracterizam sua atuação em um ciclo de pulsação FIGURA 2 - Sequência de imagens de avanço e de recuo do arame de adição resultantes da atuação do dispositivo para pulsação com acionamento eletromecânico para alimentação externa à tocha em montagem com o processo TIG FIGURA 3 - Sequência de imagens de avanço e de recuo do arame de adição resultantes da atuação do dispositivo para pulsação com acionamento eletromagnético para alimentação interna à tocha em montagem com o processo MIG/MAG FIGURA 4 - Sequência de imagens da alimentação pulsada do arame e oscilogramas de tensão de arco e corrente de soldagem correspondentes no processo de soldagem TIG FIGURA 5 - Sequência de imagens da alimentação contínua do arame e oscilogramas de tensão de arco e corrente de soldagem correspondentes no processo de soldagem TIG[018]. The wire feed pulsation feature is also commercially exploited in MIG/MAG welding, for example in the technique with controlled short circuit metal transfer mode called CMT® (Cold Metal Transfer®). The CMT® technique stands out both in terms of the level of control over material deposition and the ability to reduce the heat contributed to the part. In this case, an electrode wire is fed continuously and an electric arc (protected by an inert or active gas) is opened between the tip of the electrode wire and the material to be welded, as in the conventional MIG/MAG process. The difference is that the CMT® uses a special torch that allows periodic reversal of the electrode wire's forward movement - the torch has a small internal system (motor and rollers) for variable electrode wire traction. This reversal occurs whenever the electrode wire touches the melting pool, allowing a smooth transfer from the droplet to the pool (at this moment, the current is also drastically reduced, without the current peaks typical of conventional short circuits) and without splashes (loss of material). As the electric arc is always short and the average current level is also short, the heat energy transferred to the part is very low, justifying the name Cold Metal Transfer®. Thus, the CMT® uses two sets of motors and traction rollers - one at the front, inside the torch, which pulls the wire and retracts it at more than 100 times per second and another at the back, located in the feeder, which pushes the wire. Both sets are digitally controlled, the front one being a highly dynamic AC servo motor that has no reducers. Highlight should be given to the “lung” placed between the wire feeder and the special technique torch that allows the effects of the two wire movement systems to be decoupled to enable smooth wire feeding. This “lung” allows, within a free section of conduit, the bending of the wire during reversals of its movement, preventing it from bending plastically (permanently). This “lung” to a certain extent acts only as a passive mechanism, that is, only to accommodate/compensate for the increase and reestablishment of the length (trajectory traveled) of the wire between the feeder and the proprietary torch of the process, which occurs respectively due to recoil (retraction speed by the torch mechanism minus the feeder advance speed) and advance (traction speed by the torch mechanism plus the feeder advance speed) caused by the wire feed pulsation system. If difference limits of these wire movement speeds are exceeded, a sensor in this “lung” sends a signal to the feeder which then automatically adjusts the feed speed that it imposes on the wire. The invention presented here can also be used in MIG/MAG welding, that is, with the filler wire also being an electrode, but, unlike CMT®, it uses a mechanical “lung” that is always active. That is, it does not accommodate/compensate for the pulsation movement of the wire as in CMT®, but produces it by imposing frequent and alternating bending movements of a free section of conduit (placed between the wire feeder and the process torch). which guides the wire concentrically, and which, if carried out within certain limits, does not bend it plastically (permanently). Unlike the CMT®, the invention presented here can operate with any conventional wire feeder and does not depend on a specific torch. List of figures FIGURE 1 - Longitudinal sectional diagram of the device for pulsating the wire feed in sequential views of the four key moments that characterize its performance in a pulsation cycle FIGURE 2 - Sequence of images of the feeder wire advancing and retreating resulting from the actuation of the pulsation device with electromechanical drive for external power to the torch in assembly with the TIG process FIGURE 3 - Sequence of advancing and retreating images of the filler wire resulting from the actuation of the pulsation device with electromagnetic drive for internal power to the torch being assembled with the MIG/MAG process FIGURE 4 - Sequence of images of the pulsed wire feed and corresponding oscillograms of arc voltage and welding current in the TIG welding process FIGURE 5 - Sequence of images of the continuous wire feed and oscillograms of corresponding arc voltage and welding current in the TIG welding process

Description of the invention

[019]. O dispositivo para pulsação da alimentação de arame alvo da presente invenção tem como base a variação de parte do comprimento do percurso do arame de adição por flexão frequente e alternada e em um plano longitudinal entre o alimentador de arame e à tocha do processo, ou seja, fora destes, o que confere portabilidade ao dispositivo e sua adaptabilidade a equipamentos já existentes.[019]. The device for pulsing the target wire feed of the present invention is based on varying part of the path length of the filler wire by frequent and alternating bending and in a longitudinal plane between the wire feeder and the process torch, i.e. , outside of these, which gives the device portability and its adaptability to existing equipment.

[020]. A Figura 1 ilustra esquematicamente de acordo com suas partes constituintes, de cima para baixo, os quatro momentos-chave que caracterizam a atuação do dispositivo concebido nesta invenção sobre o arame chegando do alimentador com alimentação contínua (1) para promover o arame chegando ao local de fusão com alimentação pulsada (2). No primeiro momento, com a luva de condução (3) na posição intermediária, a seção livre do conduíte (4), delimitada para deslizar entre as guias de deslizamento (5) e flexionar entre os pares de roldanas loucas (6), e, assim, o arame que é conduzido concentricamente no comprimento livre (7) ficam retificados, ou seja, a alimentação de material chega ao local de fusão com a ponta do arame em posição de avanço. No segundo momento, com a luva de condução (3) em movimento para um lado, a seção livre do conduíte (4) é curvada para este lado até a amplitude de flexão (8) selecionada e, assim, o arame que é conduzido concentricamente segue por um comprimento de trajetória estendido (maior que o comprimento livre (7)), ou seja, a alimentação de material chega ao local de fusão com a ponta do arame em posição de recuo. Como o arame é livre para deslizar dentro do conduíte, fisicamente o que ocorre é um aumento momentâneo do comprimento da trajetória que o arame tem de percorrer, o que, para uma dada velocidade de alimentação contínua selecionada no alimentador, resulta momentaneamente em menos arame chegando ao local de fusão. Em seguida, no terceiro momento, com a luva de condução (3) na posição intermediária novamente, a seção livre do conduíte (4) e, assim, o arame que é conduzido concentricamente no comprimento livre (7), ficam retificados outra vez, ou seja, a alimentação de material chega ao local de fusão com a ponta do arame em posição de avanço mais uma vez. Sendo o arame livre para deslizar dentro do conduíte, fisicamente o que acontece é um restabelecimento momentâneo do comprimento da trajetória que o arame tem de percorrer, o que, para uma dada velocidade de alimentação contínua selecionada no alimentador, resulta momentaneamente em mais arame chegando ao local de fusão. No quarto momento, com a luva de condução (3) em movimento para o lado oposto ao do segundo momento, a seção livre do conduíte (4) é curvada para este lado até a amplitude de flexão (8) selecionada (que pode ser diferente entre os lados em função da excentricidade ou pela caraterística do movimento do mecanismo de condução utilizado) e, assim, o arame que é conduzido concentricamente segue por um comprimento de trajetória estendido (maior que o comprimento livre (7)) mais uma vez, ou seja, a alimentação de material chega ao local de fusão com a ponta do arame em posição de recuo outra vez.[020]. Figure 1 schematically illustrates, according to its constituent parts, from top to bottom, the four key moments that characterize the action of the device designed in this invention on the wire arriving from the feeder with continuous feeding (1) to promote the wire arriving at the location melter with pulsed feed (2). At first, with the driving sleeve (3) in the intermediate position, the free section of the conduit (4), delimited to slide between the sliding guides (5) and flex between the pairs of idler pulleys (6), and, thus, the wire that is guided concentrically along the free length (7) is straightened, that is, the material feed reaches the fusion site with the tip of the wire in the forward position. In the second moment, with the driving sleeve (3) moving to one side, the free section of the conduit (4) is bent towards this side up to the selected bending amplitude (8) and, thus, the wire that is guided concentrically follows an extended path length (greater than the free length (7)), i.e., the material feed reaches the fusion site with the tip of the wire in a retreating position. As the wire is free to slide within the conduit, physically what occurs is a momentary increase in the length of the path that the wire has to travel, which, for a given continuous feed speed selected in the feeder, momentarily results in less wire arriving to the fusion site. Then, in the third moment, with the driving sleeve (3) in the intermediate position again, the free section of the conduit (4) and, thus, the wire that is guided concentrically in the free length (7), are straightened again, that is, the material feed arrives at the fusion site with the wire tip in the forward position once again. Since the wire is free to slide inside the conduit, physically what happens is a momentary reestablishment of the length of the path that the wire has to travel, which, for a given continuous feed speed selected in the feeder, momentarily results in more wire reaching the fusion site. In the fourth moment, with the driving sleeve (3) moving to the side opposite to that of the second moment, the free section of the conduit (4) is curved towards this side up to the selected bending amplitude (8) (which may be different between the sides depending on the eccentricity or the movement characteristic of the driving mechanism used) and, thus, the wire that is guided concentrically follows an extended path length (greater than the free length (7)) once again, or In other words, the material feed reaches the fusion site with the tip of the wire in a retreated position again.

[021]. Com o arame chegando do alimentador com alimentação contínua (1), entre o alimentador e o dispositivo para pulsação da alimentação de arame existe uma restrição a qualquer movimento contrário ou a favor da alimentação contínua promovida por seus roletes tracionadores. De tal modo, resta ao arame, depois do dispositivo alvo da presente invenção, assumir um movimento de alimentação em pulsos, resultado da combinação de movimentos de avanço e recuo sequenciais do arame chegando ao local de fusão com alimentação pulsada (2) sobrepostos ao movimento de alimentação contínua provido pelo alimentador. Assim, globalmente, a quantidade de arame que chega ao local de deposição por fusão por unidade de tempo, ou seja, a taxa de deposição de material, não é alterada e se mantém equivalente à velocidade de alimentação de arame selecionada no alimentador dado o diâmetro do arame alimentado. A velocidade do arame entrando e saindo do local de fusão é reduzida (no recuo do arame) e aumentada (no avanço do arame) localmente, mas globalmente suas atuações de reduzir e aumentar a velocidade de alimentação se anulam. Portanto, entre os pulsos de avanço e os pulsos de recuo não ocorre parada da alimentação de arame como em outros mecanismos. Então os movimentos de alimentação (pela velocidade de alimentação selecionada no alimentador convencional) e de pulsação da alimentação de arame (pela frequência e pela amplitude de flexão da seção livre do conduíte (4) selecionadas no dispositivo) são independentes e de tal modo podem ser controlados separadamente.[021]. With the wire arriving from the feeder with continuous feeding (1), between the feeder and the device for pulsing the wire feeding there is a restriction on any movement contrary to or in favor of the continuous feeding promoted by its traction rollers. Therefore, after the target device of the present invention, the wire remains to assume a pulsed feeding movement, resulting from the combination of sequential advance and retreat movements of the wire arriving at the fusion site with pulsed feeding (2) superimposed on the movement continuous supply provided by the feeder. Thus, overall, the amount of wire that reaches the melt deposition site per unit of time, that is, the material deposition rate, is not changed and remains equivalent to the wire feed speed selected in the feeder given the diameter of the fed wire. The speed of the wire entering and leaving the fusion site is reduced (when the wire retreats) and increases (when the wire advances) locally, but globally their actions of reducing and increasing the feed speed cancel each other out. Therefore, between the advance pulses and the retreat pulses, the wire feed does not stop as in other mechanisms. Then the feeding movements (by the feed speed selected in the conventional feeder) and pulsation movements of the wire feed (by the frequency and bending amplitude of the free section of the conduit (4) selected in the device) are independent and can therefore be controlled separately.

[022]. A frequência (9) do ciclo de pulsação da alimentação de arame se repete no dobro da frequência do movimento alternativo (10) da luva de condução (3) entre as posições de amplitude de flexão (8) selecionadas para cada lado. A amplitude de pulsação da alimentação de arame (11) é diretamente proporcional à amplitude de flexão (8) da seção livre do conduíte (4) selecionada para cada lado de movimentação da luva de condução (3), dado um comprimento livre (7), que pode ser alongado ou encurtado por meio respectivamente da separação ou aproximação entre os pares de roldanas loucas (6) para ajuste fino da amplitude de pulsação da alimentação de arame (11) que chega ao local de fusão (quanto maior o comprimento livre (7) menor a amplitude de pulsação da alimentação de arame (11) e vice-versa).[022]. The frequency (9) of the wire feed pulsation cycle repeats at twice the frequency of the reciprocating movement (10) of the driving sleeve (3) between the bending amplitude positions (8) selected for each side. The pulsation amplitude of the wire feed (11) is directly proportional to the bending amplitude (8) of the free section of the conduit (4) selected for each moving side of the driving sleeve (3), given a free length (7) , which can be lengthened or shortened by respectively separating or bringing together the pairs of idle pulleys (6) to fine-tune the pulsation amplitude of the wire feed (11) that reaches the fusion site (the greater the free length ( 7) lower the pulsation amplitude of the wire feed (11) and vice versa).

[023]. A frequência do movimento alternativo (10) da luva de condução (3) pode ser obtida pela ação de mecanismos diversos, tais como eletromecânico (motor elétrico angular acionando um par pinhão-cremalheira para condução da luva ou motor elétrico angular acionando um disco para condução da luva), eletromagnético (motor magnético linear acionando diretamente a condução da luva) e pneumático (pistão pneumático acionando diretamente a condução da luva). Pela concepção do dispositivo com atuação na flexão da seção livre do conduíte (4) pode se alcançar níveis de frequência do ciclo de pulsação da alimentação de arame (9) elevados sem demandar muito da frequência do mecanismo de acionamento, já que a cada ciclo de sua atuação a luva de condução (3) e, assim, a seção livre do conduíte (4) e, então, parte do arame, passam duas vezes por posições opostas da amplitude de flexão (8), ou seja, a frequência (9) do ciclo de pulsação da alimentação de arame é o dobro da frequência do movimento alternativo (10) da luva de condução (3).[023]. The frequency of the reciprocating movement (10) of the driving sleeve (3) can be obtained by the action of different mechanisms, such as electromechanical (angular electric motor driving a rack-pinion pair to drive the sleeve or angular electric motor driving a disc to drive of the glove), electromagnetic (linear magnetic motor directly driving the glove drive) and pneumatic (pneumatic piston directly driving the glove drive). Due to the design of the device acting on the bending of the free section of the conduit (4), high frequency levels of the wire feed pulsation cycle (9) can be achieved without demanding much on the frequency of the drive mechanism, since at each cycle of its actuation the conduction sleeve (3) and thus the free section of the conduit (4) and then part of the wire, pass twice through opposite positions of the bending amplitude (8), that is, the frequency (9 ) of the wire feed pulsation cycle is twice the frequency of the reciprocating movement (10) of the driving sleeve (3).

[024]. Assim, o dispositivo para pulsação da alimentação de arame da presente invenção é concebido para ser utilizado com alimentadores e tochas convencionais, ou seja, com alimentadores e tochas que não possuam quaisquer formas de pulsação da alimentação de arame intrínsecas (internas) ao seu funcionamento, ou seja, bastam alimentadores com apenas seleção da velocidade de alimentação contínua e tochas sem qualquer sistema de tracionamento de arame. A conexão do dispositivo a estes equipamentos é feita de maneira padrão (engates rápidos ou similares) de um lado na saída do alimentador de arame por meio do conector para alimentador (12) e do outro lado na entrada do bico de alimentação (13) por meio do conector para alimentação (14), sendo possível, então, fazer a pulsação da alimentação de arame externamente à tocha, com os processos TIG, Plasma, Laser, Feixe de Elétrons, MIG/MAG e Eletrodo Tubular e variantes. Para fazer a pulsação da alimentação de arame internamente à tocha, na qual o arame de adição, a partir do bico de contato elétrico, é também eletrodo, com os processos MIG/MAG e Eletrodo Tubular e variantes, os terminais do cabo da respectiva tocha com linhas elétricas, de gás de proteção e de água para refrigeração são conectados diretamente ao e através do dispositivo para pulsação da alimentação de arame, sendo o mesmo conectado ao alimentador convencional diretamente ou por meio de cabo extensor. Os guias/conduítes (15) e os encaixes (16) são utilizados para posicionar o dispositivo para pulsação da alimentação de arame entre o alimentador e a tocha. Além disso, o dispositivo para pulsação da alimentação de arame da presente invenção pode operar tanto com arame frio quanto com arame quente.[024]. Thus, the wire feed pulsation device of the present invention is designed for use with conventional feeders and torches, that is, with feeders and torches that do not have any forms of wire feed pulsation intrinsic (internal) to their operation, in other words, feeders with only continuous feed speed selection and torches without any wire pulling system are sufficient. The device is connected to this equipment in a standard way (quick couplers or similar) on one side at the wire feeder outlet via the feeder connector (12) and on the other side at the feed nozzle input (13) via through the power connector (14), making it possible to pulse the wire feed externally to the torch, with the TIG, Plasma, Laser, Electron Beam, MIG/MAG and Tubular Electrode processes and variants. To pulse the wire feed internally to the torch, in which the filler wire, from the electrical contact nozzle, is also an electrode, with the MIG/MAG and Tubular Electrode processes and variants, the cable terminals of the respective torch with electrical, shielding gas and cooling water lines are connected directly to and through the wire feed pulsation device, which is connected to the conventional feeder directly or by means of an extension cable. The guides/conduits (15) and fittings (16) are used to position the device for pulsing the wire feed between the feeder and the torch. Furthermore, the wire feed pulsing device of the present invention can operate with both cold and hot wire.

[025]. Logo, caraterísticas produtivas da pulsação da alimentação de arame, tanto externa quanto internamente à tocha, podem ser similarmente alcançadas com tochas e alimentadores convencionais aos diversos processos de deposição de material por fusão relacionados (a arco elétrico, a laser ou por feixe de elétrons), ou seja, sem a exigência de substituição de equipamentos (tochas e alimentadores) convencionais por equipamentos específicos.[025]. Therefore, productive characteristics of the wire feed pulsation, both external and internal to the torch, can be similarly achieved with conventional torches and feeders to the various related fusion material deposition processes (electric arc, laser or electron beam). , that is, without the requirement to replace conventional equipment (torches and feeders) with specific equipment.

Example

[026]. Para fins de demonstração geral da presente invenção, são apresentadas sequências de imagens do avanço e recuo do arame de adição resultantes da atuação do dispositivo para pulsação com acionamento por dois tipos de mecanismos e com duas formas de alimentação. A Figura 2 apresenta uma sequência de imagens de avanço e de recuo do arame de adição resultantes da atuação de um protótipo do dispositivo para pulsação com acionamento eletromecânico para alimentação de forma externa à tocha em montagem com o processo TIG. Neste protótipo é utilizado um motor elétrico angular acionando um disco para movimentar a luva de condução da seção livre do conduíte. Já a Figura 3 mostra uma sequência de imagens de avanço e de recuo do arame de adição resultantes da atuação de um protótipo do dispositivo para pulsação com acionamento eletromagnético para alimentação de forma interna à tocha em montagem com o processo MIG/MAG (neste caso o arame de adição é também eletrodo). Já neste protótipo é utilizado um motor magnético linear para movimentar diretamente a luva de condução da seção livre do conduíte. Com ambos os protótipos é possível observar a correspondência entre causa e efeito em um ciclo de acionamento do dispositivo para pulsação da alimentação de arame, ou seja, com a seção livre do conduíte retificada tem-se o arame de adição avançado, com a seção livre do conduíte flexionada para um lado tem-se o arame de adição recuado, com a seção livre do conduíte retificada novamente tem-se o arame de adição avançado outra vez, e com a seção livre do conduíte flexionada para o outro lado tem-se o arame de adição recuado mais uma vez, e assim repetidamente para uma pulsação continuada.[026]. For the purposes of general demonstration of the present invention, sequences of images of the advancement and retreat of the filler wire resulting from the actuation of the pulsation device driven by two types of mechanisms and with two forms of feeding are presented. Figure 2 shows a sequence of advancing and retreating images of the filler wire resulting from the actuation of a prototype pulsation device with electromechanical drive to feed externally to the torch being assembled using the TIG process. In this prototype, an angular electric motor is used to drive a disc to move the conduction sleeve of the free section of the conduit. Figure 3 shows a sequence of images of the advance and retreat of the filler wire resulting from the operation of a prototype device for pulsation with electromagnetic drive for feeding internally to the torch being assembled using the MIG/MAG process (in this case the filler wire is also an electrode). In this prototype, a linear magnetic motor is used to directly move the conduction sleeve of the free section of the conduit. With both prototypes it is possible to observe the correspondence between cause and effect in a cycle of activating the device for pulsing the wire feed, that is, with the free section of the conduit rectified, the filler wire is advanced, with the free section of the conduit flexed to one side you have the filler wire retreated, with the free section of the conduit straightened again you have the filler wire advanced again, and with the free section of the conduit flexed to the other side you have the filler wire withdrawn once more, and so on repeatedly for continued pulsing.

[027]. Para fins de demonstração específica da utilização do dispositivo para pulsação da alimentação de arame alvo desta invenção em situação de deposição de metal por fusão, a Figura 4 exibe uma sequência de imagens (obtidas com câmera da alta velocidade a 200 quadros por segundos e técnica de iluminação a laser infravermelho-próximo para “eliminação” da luz do arco) da alimentação pulsada do arame e oscilograma de tensão de arco e corrente de soldagem correspondente no processo de soldagem TIG. No caso, a adição do arame foi feita à frente da poça de fusão, nominalmente com ângulo de 45° em relação ao metal de base (peça), com velocidade de alimentação de arame (selecionada no alimentador) de 0,7 m/min, com amplitude de pulsação de 8 mm e frequência de pulsação de 15 Hz. Os demais parâmetros de soldagem utilizados foram uma corrente de soldagem constante de 160 A, um comprimento de arco (distância eletrodo-peça) de 5 mm e uma velocidade de soldagem de 20 cm/min, com eletrodo de tungstênio com 2% de tório, 1,2 mm de diâmetro e ponta de 30° e com gás de proteção argônio a 10 L/min. Para a seleção de condições de alimentação pulsada e parâmetros de soldagem utilizados, ocorre uma formação e transferência de gotas de tamanho regular, um pouco maiores que o diâmetro do arame de adição, cuja ponta entra (avança) e sai (recua) da poça de fusão, ciclicamente depositando material fundido. Nota-se que a ponta do arame próxima à região do arco vai sendo fundida, formando uma gota. Como a ponta do arame é forçada a entrar na poça de fusão pela imposição do dispositivo de pulsação com frequência fixa, a poça absorve uma pequena e repetida quantidade de material fundido do arame nesta mesma frequência. Ao recuar, o arame exerce uma ação mecânica na poça de fusão, chegando a puxar metal fundido da mesma junto com a ponta do arame. Essa ação mecânica contribui com a ruptura da ponte de metal fundido que se forma entre a poça de fusão e o arame de adição, ajudando na transferência metálica para a formação do cordão de solda. Assim, o dispositivo para pulsação da alimentação de arame deixa a transferência metálica controlável em termos do tamanho da gota formada na ponta do arame e intervalo de transferência; para uma dada amplitude de pulsação, o aumento da frequência de pulsação diminui o tamanho das gotas (material fundido na ponta do arame) e aumenta a taxa de transferência das mesmas e vice-versa. Pelo oscilograma de tensão e corrente obtido da soldagem TIG com alimentação pulsada de arame, também exibido na Figura 4, nota-se que a fonte de soldagem operou no nível de corrente constante de aproximadamente 160 A, mas a ação do pulsador levou a uma variação regular de tensão do arco. A tensão apresenta pontos de queda a intervalos regulares, sendo estes momentos relacionados à quando as gotas na ponta do arame tocam a poça de fusão. Como o arco vai de encontro ao arame e seu comprimento diminui (pela corrente seguir o caminho mais curto) nos momentos de entrada do arame na poça, consequentemente a tensão diminui. No recuo do arame o arco volta a incidir sobre a poça de fusão e seu comprimento aumenta, e consequentemente a tensão aumenta. Assim, a frequência de variação da tensão de arco, ou seja, da pulsação da alimentação de arame junto à poça de fusão e, consequentemente, da transferência de gotas de metal de adição foi de 15 Hz. Os tempos de formação das gotas na ponta do arame (no patamar superior de tensão) e de transferência para poça de fusão (no patamar inferior de tensão) aparecem relativamente constantes, indicando a regularidade da quantidade de material de adição que é fundido e transferido a cada ciclo de pulsação da alimentação de arame.[027]. For the purpose of specifically demonstrating the use of the device for pulsing the target wire feed of this invention in a fusion metal deposition situation, Figure 4 displays a sequence of images (obtained with a high-speed camera at 200 frames per second and near-infrared laser illumination to “eliminate” the arc light) from the pulsed wire feed and oscillogram of arc voltage and corresponding welding current in the TIG welding process. In this case, the addition of the wire was made in front of the melting pool, nominally at an angle of 45° in relation to the base metal (piece), with a wire feed speed (selected in the feeder) of 0.7 m/min , with a pulsation amplitude of 8 mm and a pulsation frequency of 15 Hz. The other welding parameters used were a constant welding current of 160 A, an arc length (electrode-workpiece distance) of 5 mm and a welding speed of 20 cm/min, with a tungsten electrode with 2% thorium, 1.2 mm in diameter and 30° tip and with argon shielding gas at 10 L/min. For the selection of pulsed feeding conditions and welding parameters used, there is a formation and transfer of drops of regular size, slightly larger than the diameter of the filler wire, whose tip enters (advances) and leaves (retreats) from the welding pool. melting, cyclically depositing molten material. Note that the tip of the wire close to the arc region is being melted, forming a drop. As the tip of the wire is forced into the molten pool by the imposition of the pulsing device at a fixed frequency, the pool absorbs a small and repeated amount of molten material from the wire at the same frequency. When retreating, the wire exerts a mechanical action on the melting pool, pulling molten metal from it along with the tip of the wire. This mechanical action contributes to the rupture of the molten metal bridge that forms between the weld pool and the filler wire, helping with the metal transfer to form the weld bead. Thus, the device for pulsing the wire feed makes the metal transfer controllable in terms of the size of the droplet formed at the tip of the wire and transfer interval; for a given pulsation amplitude, increasing the pulsation frequency decreases the size of the droplets (molten material at the tip of the wire) and increases their transfer rate and vice versa. From the voltage and current oscillogram obtained from TIG welding with pulsed wire feed, also shown in Figure 4, it can be seen that the welding source operated at a constant current level of approximately 160 A, but the action of the pulser led to a variation arc voltage regulation. The voltage presents points of drop at regular intervals, these moments being related to when the drops at the tip of the wire touch the weld pool. As the arc meets the wire and its length decreases (due to the current following the shortest path) when the wire enters the pool, the voltage consequently decreases. When the wire recoils, the arc falls again on the melting pool and its length increases, and consequently the tension increases. Thus, the frequency of variation of the arc voltage, that is, of the pulsation of the wire feed next to the melting pool and, consequently, of the transfer of filler metal drops was 15 Hz. The formation times of the drops at the tip of the wire (at the upper voltage level) and transfer to the weld pool (at the lower voltage level) appear relatively constant, indicating the regularity of the amount of filler material that is melted and transferred with each pulsation cycle of the wire feed. .

[028]. Em contraste, a Figura 5 exibe uma sequência de imagens (também obtidas com câmera da alta velocidade a 200 quadros por segundos e técnica de iluminação a laser infravermelho-próximo para “eliminação” da luz do arco) da alimentação convencional, ou seja, contínua do arame e oscilograma de tensão de arco e corrente de soldagem correspondente no processo de soldagem TIG. Com exceção da não utilização do dispositivo para pulsação da alimentação de arame, as demais condições de adição de arame e os parâmetros de soldagem foram os mesmos do caso com pulsação. Para a seleção de condições de alimentação contínua e parâmetros de soldagem utilizados, ocorre uma formação de gotas e transferência de metal de adição para a poça de fusão de certo modo aleatórias, ou seja, ora gotas maiores ora menores são formadas e transferidas sem periodicidade definida. Nota-se que sem a pulsação a deposição de material fundido para formar o cordão de solda depende do crescimento das gotas na ponta do arame e da movimentação da poça de fusão, que recebe então o material adicionado e fundido por ação apenas da tensão superficial (quando a gota e poça se tocam) e da gravidade. Pelo oscilograma de tensão e corrente obtido da soldagem TIG com alimentação contínua de arame, também exibido na Figura 5, nota-se que a fonte de soldagem também operou no nível de corrente constante de aproximadamente 160 A. A tensão de arco neste caso também apresenta um comportamento oscilante, mas a variação do período de sua oscilação demonstra uma irregularidade na frequência de transferência do material fundido da ponta do arame para a poça de fusão. Vê-se ainda que os tempos de formação das gotas na ponta do arame (no patamar superior de tensão) e de transferência para poça de fusão (no patamar inferior de tensão) não são constantes, demonstrativo da irregularidade da quantidade de material de adição que é fundido e transferido a cada vez.[028]. In contrast, Figure 5 displays a sequence of images (also obtained with a high-speed camera at 200 frames per second and a near-infrared laser illumination technique to “eliminate” the arc light) of the conventional, i.e. continuous, feed. of the wire and oscillogram of arc voltage and corresponding welding current in the TIG welding process. With the exception of not using the device for pulsing the wire feed, the other wire addition conditions and welding parameters were the same as in the case with pulsation. For the selection of continuous feeding conditions and welding parameters used, there is a formation of drops and transfer of filler metal to the weld pool that is somewhat random, that is, sometimes larger and sometimes smaller drops are formed and transferred without defined periodicity. . Note that without pulsation, the deposition of molten material to form the weld bead depends on the growth of droplets at the tip of the wire and the movement of the molten pool, which then receives the added and molten material by the action of surface tension alone ( when the drop and puddle touch) and gravity. From the voltage and current oscillogram obtained from TIG welding with continuous wire feed, also shown in Figure 5, it can be seen that the welding source also operated at a constant current level of approximately 160 A. The arc voltage in this case also presents an oscillating behavior, but the variation in the period of its oscillation demonstrates an irregularity in the frequency of transfer of the molten material from the tip of the wire to the weld pool. It can also be seen that the times for the formation of drops at the tip of the wire (at the upper voltage level) and for transfer to the melting pool (at the lower voltage level) are not constant, demonstrating the irregularity of the amount of addition material that it is melted and transferred each time.

[029]. Vale ressaltar que a velocidade de alimentação selecionada no alimentador de arame foi a mesma (0,7 m/min) para ambos os casos (alimentação pulsada e alimentação contínua) e que o dispositivo para pulsação da alimentação de arame não alterou a velocidade de alimentação global. Ou seja, globalmente a taxa de fusão (consumo) do arame adicionado foi a mesma (0,7 m/min) tanto com como sem pulsação, ainda que instantaneamente (localmente) a taxa de fusão fique variável no caso da pulsação. Apesar das frequências de transferência metálica serem diferentes com e sem pulsação, no primeiro caso o arame entra mais vezes na poça com gotas regularmente menores. Daí a igualdade da taxa de fusão global do caso com pulsação com o caso da alimentação convencional (contínua), que opera com gotas em geral maiores e em menor periodicidade entrando na poça de fusão. Pode-se dizer então que no caso da pulsação da alimentação de arame, apesar da alimentação global ter permanecido a mesma, a alimentação local (transferência metálica) foi descontínua e com transferência de material em quantidades e intervalos regulares. Sem a pulsação da alimentação de arame, ou seja, com a alimentação contínua, a alimentação global foi a mesma, mas a alimentação local (transferência metálica) foi descontínua e com transferência de material em quantidades e intervalos irregulares.[029]. It is worth mentioning that the feed speed selected in the wire feeder was the same (0.7 m/min) for both cases (pulsed feed and continuous feed) and that the wire feed pulsation device did not change the feed speed. global. In other words, globally the fusion rate (consumption) of the added wire was the same (0.7 m/min) both with and without pulsation, although instantly (locally) the fusion rate was variable in the case of pulsation. Although the metal transfer frequencies are different with and without pulsation, in the first case the wire enters the puddle more often with regularly smaller drops. Hence the equality of the global melting rate of the case with pulsation with the case of conventional (continuous) feeding, which operates with generally larger droplets and at a lower frequency entering the melting pool. It can then be said that in the case of wire feed pulsation, although the global feed remained the same, the local feed (metal transfer) was discontinuous and with material transfer in regular quantities and intervals. Without the pulsation of the wire feed, that is, with continuous feeding, the global feed was the same, but the local feed (metal transfer) was discontinuous and with material transfer in irregular quantities and intervals.

Claims

1. DEVICE FOR PULSING THE WIRE FEED IN METAL DEPOSITION PROCESSES BY FUSION, characterized by comprising a driving sleeve (3) and a free section of conduit (4), delimited to slide between sliding guides (5) and flex alternately between pairs of idle pulleys (6) according to an amplitude and frequency of movement applied to the sleeve itself.

2. DEVICE FOR PULSING THE WIRE FEED, according to claim 1, characterized in that it is based on the frequent and alternating bending of part of the length of the filler wire path in a longitudinal plane between the feeder and the process torch.

3. DEVICE FOR PULSING THE WIRE FEED, according to claim 2, characterized in that it uses a driving sleeve (3) to guide the bending of a free section of conduit (4) and, thus, of the wire at all times , increasing the precision and repeatability of the pulsation.

4. DEVICE FOR PULSING THE WIRE FEED, according to claim 3, characterized by flexing the wire in two opposite directions, which allows high frequency levels (9) of the wire feed pulsation cycle to be achieved by doubling the cycle of movement.

5. DEVICE FOR PULSATING THE WIRE FEED, according to claim 4, characterized in that it produces pulsation of the wire feed in advance and retreat cycles of the wire movement.

6. DEVICE FOR PULSING THE WIRE FEED, according to claim 5, characterized by pulsing the wire feed with superimposition of movements on the wire feed movement provided by the feeder's traction rollers and, thus, with independence between the feeding speed and the wire pulsation parameters (frequency and amplitude) and, consequently, without interference in the feeding speed.

7. DEVICE FOR PULSATING THE WIRE FEED, according to claim 6, characterized in that it allows independent selection between frequency (9) of the wire feed pulsation cycle and pulsation amplitude of the wire feed (11).

8. DEVICE FOR PULSING THE WIRE FEED, according to claim 7, characterized in that it allows the general modification of the pulsation amplitude of the wire feed (11) by the position of the conduction sleeve (3) of the free section of the conduit (4 ) and complementary by the free length (7) of the conduit/wire.

9. DEVICE FOR PULSATING THE WIRE FEED, according to claim 8, characterized in that it allows the modification of the frequency (9) of the pulsation cycle of the wire feed by the frequency of the reciprocating movement (10) of the driving sleeve (3) between the flexion range positions (8) selected for each side.

10. DEVICE FOR PULSING THE WIRE FEED, according to claim 2, characterized in that it can be activated by different mechanisms, such as electromechanical, electromagnetic and pneumatic.

11. DEVICE FOR PULSING THE WIRE FEED, according to claim 1, characterized in that it is mounted outside the feeder and the process torch, in any position.

12. DEVICE FOR PULSING WIRE FEEDING, according to claim 1, characterized by being adaptable to conventional feeding (feeder) and melting (torch) equipment.

13. DEVICE FOR PULSING WIRE FEED, according to claim 1, characterized in that it can be used in electric arc, laser or electron beam processes for welding, cladding or additive manufacturing operations.

14. DEVICE FOR PULSING WIRE FEEDING, according to claim 1, characterized in that it can be used with wire feeding both external and internal to the process torch.

15. DEVICE FOR PULSING WIRE FEED, according to claim 1, characterized in that it can operate with both cold and hot wire feed.

16. DEVICE FOR PULSING THE WIRE FEED, according to claim 1, characterized in that it can be used for manual, mechanized or automated operation.