BRPI0922933B1

BRPI0922933B1 - DOUBLE WIRE CABLE UNIT

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Publication number: BRPI0922933B1
Authority: BR
Publication date: 2017-10-03

Description

“UNIDADE DE MAÇARICO DE FIO DUPLO” Campo Técnico da Invenção [00011 A presente invenção refere-se a soldagem a arco de metal com gás (GMAW) e, mais particularmente, refere-se a uma unidade de maçarico para um aparelho de soldagem GMAW empregando dois fios de eletrodo para suprir metal em uma única poça de solda. A presente invenção refere-se ainda a um processo de soldagem GMAW, empregando um tal aparelho de soldagem.Technical Field of the Invention The present invention relates to gas metal arc welding (GMAW) and, more particularly, to a torch unit for a GMAW welding apparatus. employing two electrode wires to supply metal in a single weld pool. The present invention further relates to a GMAW welding process employing such a welding apparatus.

Fundamentos da Invenção [0002] A soldagem GMAW é um processo de solda industrial por causa de sua versatilidade, velocidade de deslocamento de solda e a relativa facilidade de adaptar o processo a automação robótica. Nos processos GMAW de fio único, um fio único de eletrodo contínuo e consumível e um gás de blindagem são alimentados através de um maçarico de soldagem. [0Ü03J Para obter-se velocidade de soldagem mais elevada, um aparelho e processo de soldagem GMAW de fio duplo foi também desenvolvido, empregando dois eletrodos de fio eletricamente isolados, para combinar dois arcos de soldagem em uma poça de soldagem. Em um tal processo GMAW de fio duplo, um maçarico de soldagem é provido com eletrodos de dois fios. Comparado com os processos de soldagem de fio único convencionais, o processo GMAW de fio duplo pode obter um aumento substancial na velocidade de soldagem. Portanto, o processo GMAW de fio duplo tem sido crescentemente empregado em aplicações de soldagem industrial que requerem elevadas produtividade, desempenho e taxa de depósito, tais como construção dc tanque, engenharia de caldeira, manufatura de veículo, construções automotivas e de ferrovia e construção naval etc. Uma tal soldagem GMAW de fio duplo é conhecida pelas Patentes U.S. Nos. 5.155.330. 6,683.279, Publicações de Patente US Nos. 2006/0243704, 2007/0145028 e Patente EP No. 1294522.Background of the Invention GMAW welding is an industrial welding process because of its versatility, welding travel speed and the relative ease of adapting the process to robotic automation. In single-wire GMAW processes, a single consumable continuous electrode wire and shielding gas are fed through a welding torch. [0Ü03J In order to achieve higher welding speed, a GMAW dual wire welding apparatus and process was also developed employing two electrically insulated wire electrodes to combine two welding arcs into one welding puddle. In such a GMAW dual wire process, a welding torch is provided with two wire electrodes. Compared to conventional single wire welding processes, the double wire GMAW process can achieve a substantial increase in welding speed. Therefore, the double-wire GMAW process has been increasingly employed in industrial welding applications requiring high productivity, performance and deposit rate, such as tank construction, boiler engineering, vehicle manufacturing, automotive and rail construction, and shipbuilding. etc. Such a double-wire GMAW welding is known from U.S. Pat. 5,155,330. 6,683,279, US Patent Publications Nos. 2006/0243704, 2007/0145028 and EP Patent No. 1294522.

[0004] A qualidade de solda GMAW depende de muitos fatores, condições e considerações, tais como alimentação de fio, gases de blindagem, materiais de base e espessura das peças de trabalho a serem soldadas e modos de transferência de metal. Também a dinâmica dos parâmetros de soldagem é complexa e o estabelecimento de um arco estável depende de uma série de condições envolvendo corrente de soldagem, voltagem de fonte de alimentação, velocidade de alimentação do fio, velocidade de deslocamento do maçarico, distância entre a ponta e o trabalho e uma peça de trabalho (a seguir referida como uma distância de pronta-para-o-trabalho) e ângulo do maçarico, a fim de obter-se uma solda desejada. A situação toma-se mais complexa quando dois fios de eletrodo são utilizados no aparelho e processo de soldagem GMAW de fio duplo.GMAW welding quality depends on many factors, conditions and considerations such as wire feed, shielding gases, base materials and thickness of workpieces to be welded, and metal transfer modes. Also the dynamics of welding parameters are complex and the establishment of a stable arc depends on a number of conditions involving welding current, power supply voltage, wire feed speed, torch travel speed, distance between tip and the work and a workpiece (hereinafter referred to as a ready-to-work distance) and torch angle in order to achieve a desired weld. The situation becomes more complex when two electrode wires are used in the GMAW double-wire welding apparatus and process.

[0005] Em uso, em razão de os tamanhos de arco elétrico variarem de comprimento e largura com mudanças dos parâmetros acima para exigências de soldagem variável, estes dois arcos elétricos poderíam aproximar-se de um ponto de interferência entre si como resultado do efeito de sopro de arco eletromagnético, que dramaticamente afeta a estabilidade e o grau de salpico do processo. Isto pode tomar o processo tecnicamente não executável. É, portanto, desejável ajustar o espaçamento do fio com relação a uma condição de solda particular, a fim de minimizar a interferência do fio.In use, because the arc sizes vary in length and width with changes of the above parameters to varying welding requirements, these two arc beams could approach a point of interference with each other as a result of the effect of electromagnetic arc blasting, which dramatically affects the stability and degree of splashing of the process. This can make the process technically not executable. It is therefore desirable to adjust the wire spacing with respect to a particular weld condition in order to minimize wire interference.

[0006] Um método de soldagem pulsada sincronizada foi recentemente desenvolvido, que utiliza uma corrente pulsante para fundir o fio de eletrodo e permitir que uma pequena gotícula derretida caia com cada pulso. O pulso provê um arco estável e nenhum salpico, uma vez que não ocorre nenhum curto-circuito. Entretanto, a necessidade de utilizar condições de pulsação de arco complexas pode limitar a ampla aplicação do processo de soldagem pulsada sincronizada de fio duplo, devido à exigência extra das capacidades de fontes de força. Por exemplo, ela requer uma fonte de força especial capaz de prover pulsos de corrente com uma frequência dentro de uma certa faixa, tal como 30-400 pulsos por segundo. Além disso, um controlador é necessário para sincronizar os dois arcos. Como resultado, existe uma necessidade de processo de soldagem de fio duplo não-sincronizado, com as mesmas capacidades que a soldagem de pulverização-pulsada sincronizada, tal como o processo de soldagem estável, porém sem salpico.A method of synchronized pulsed welding has recently been developed which uses a pulsating current to fuse the electrode wire and allow a small molten droplet to fall with each pulse. The pulse provides a stable arc and no splash as no short circuit occurs. However, the need to use complex arc pulse conditions may limit the wide application of the dual wire synchronized pulsed welding process due to the extra requirement of power source capabilities. For example, it requires a special power source capable of providing current pulses with a frequency within a certain range, such as 30-400 pulses per second. In addition, a controller is required to synchronize the two arcs. As a result, there is a need for unsynchronized double-wire welding process, with the same capabilities as synchronized pulse-spray welding, such as the stable but speckle-free welding process.

[0007] A Patente U.S. N° 5.155.330 descreve um método e aparelho de soldagem GMAW de fio duplo, O método envolve dois eletrodos de soldagem a serem conectados a uma única fonte de força para um processo de soldagem. O aparelho compreende um membro guia de fio de soldagem eletricamente condutivo, alongado, intercambiável, tendo um corpo cilíndrico incluindo um primeiro e segundo fio, que são afastados entre si com a distância da linha central entre 4,7-9,4 mm mudando-se os ângulos das pontas de contato.U.S. Patent No. 5,155,330 describes a double-wire GMAW welding method and apparatus. The method involves two welding electrodes to be connected to a single power source for a welding process. The apparatus comprises an elongate, interchangeable, electrically conductive welding wire guide member having a cylindrical body including a first and second wire which are spaced apart with the centerline distance of 4.7-9.4 mm if the angles of the contact tips.

[0008] A Publicação de Patente U.S. N° 2006/0243704 descreve um método e aparelho de soldagem empregando pelo menos dois eletrodos consumíveis. Quando dois eletrodos de fio são usados, o primeiro é de diâmetro maior em comparação com o segundo e uma poça de solda comum é produzida. Uma distância trocável entre 3-12 mm é descrita e esta faixa de distância é obtida por meio de mudança da distância entre a ponta e o trabalho dos dois eletrodos não-paralelos. É desvantajoso durante o processo de soldagem pelo fato de a distância entre a ponta e o trabalho ser uma importante variável e a distância entre a ponta e o trabalho ser usual mente requerida se mantida dentro de uma faixa ótima para uma solda elegível.U.S. Patent Publication No. 2006/0243704 describes a welding method and apparatus employing at least two consumable electrodes. When two wire electrodes are used, the first is larger in diameter compared to the second and a common weld pool is produced. An exchangeable distance between 3-12 mm is described and this distance range is obtained by changing the distance between the tip and the work of the two non-parallel electrodes. It is disadvantageous during the welding process because the distance between the tip and work is an important variable and the distance between the tip and work is usually required if kept within the optimum range for an eligible weld.

[0009] Embora os processos de soldagem GMAW de fio duplo mencionados acima tenham sido desenvolvidos, permanece espaço para mais melhoria na técnica.Although the above mentioned double-wire GMAW welding processes have been developed, there remains room for further improvement in the art.

Sumario da Invenção [00010] Entre uma larga variedade de parâmetros estudados, o espaçamento de fio entre os dois eletrodos provou ser um dos mais importantes fatores influenciando o desempenho e a qualidade da solda. Para um dado conjunto de parâmetros requeridos para realizar uma solda, distâncias, entre-fios mais próximas produzem interferência de arco e distâncias maíores resultam em duas separadas poças fundidas formadas. Além disso, as interações de arco entre dois fios podem ser reduzidas mudando-se a distância inter-fios, Portanto, a estabilidade do processo de soldagem pode ser aperfeiçoada e salpico pode ser evitado através da otimização do espaçamento de fio.Among a wide range of parameters studied, wire spacing between the two electrodes proved to be one of the most important factors influencing weld performance and quality. For a given set of parameters required to perform a weld, distances, closer wires produce arc interference, and larger distances result in two separate formed puddles formed. In addition, arc interactions between two wires can be reduced by changing the distance between wires. Therefore, the stability of the welding process can be improved and splashing can be avoided by optimizing wire spacing.

[00011 ] Portanto, é um objetivo da presente invenção prover um aparelho e processo de soldagem GMAW de fio duplo para eliminar a interferência de arco e superar as desvantagens acima mencionadas da técnica anterior.Therefore, it is an object of the present invention to provide a double-wire GMAW welding apparatus and process for eliminating arc interference and overcoming the aforementioned disadvantages of the prior art.

[000121 É ainda um outro objetivo da presente invenção prover uma unidade de maçarico mudável em espaçamento de fio satisfazendo diferentes exigências de soldagem e adequada para diferentes condições de soldagem.It is yet another object of the present invention to provide a wire-spacing changeable torch unit satisfying different welding requirements and suitable for different welding conditions.

[00013] É outro objetivo da presente invenção prover um maçarico trocável de espaçamento de fio, capaz de ser usado para um processo de soldagem de transferência de metal não-sincronizado, obtendo-se um arco estável e evitando-se salpico.It is another object of the present invention to provide an exchangeable wire-spacing torch capable of being used for a non-synchronized metal transfer welding process, obtaining a stable arc and avoiding splashing.

[00014] Os um ou mais objetivos acima podem ser alcançados pelo aparelho de soldagem GMAW de fio duplo tendo a unidade de maçarico ajustãvel em espaçamento de fio, de acordo com a presente invenção. A unidade de maçarico de fio duplo da presente invenção tem um mecanismo de ajuste de espaçamento de fio e, ajustando-se o espaçamento, a unidade de maçarico pode ser usada para um processo de solda por transferência metálica não-sincronizado.One or more of the above objectives may be achieved by the double-wire GMAW welding apparatus having the wire-spacing adjustable torch unit according to the present invention. The double wire torch assembly of the present invention has a wire gap adjustment mechanism and, by adjusting the gap, the torch assembly can be used for a non-synchronized metal transfer welding process.

Breve Descrição dos Desenhos [00015] Os detalhes de uma ou mais formas de realização da presente invenção são expostos nos desenhos acompanhantes e na descrição abaixo.Brief Description of the Drawings Details of one or more embodiments of the present invention are set forth in the accompanying drawings and description below.

Outros detalhes, objetivos e vantagens da invenção serio evidentes pela descrição detalhada e pelos desenhos, em que A Fig. I é uma vista em perspectiva da unidade de maçarico de fio duplo com distância de fio ajustável, de acordo com a presente invenção: A Fig. 2 é uma vista esquemática da unidade de maçarico mostrada na Fig. 1; A Fig. 3 é uma vista esquemática do mecanismo de ajuste de espaçamento de fio para a unidade de maçarico de acordo com a presente invenção; A Fig. 4a. e 4b são vistas em seção transversal mostrando o trajeto de fluxo do gás de proteção da unidade de maçarico; A Fig. 5 mostra a condição de soldagem para a unidade de maçarico usada em um teste operacional; A Fig, 6 é uma vista esquemática de um bico separável redondo para a unidade de maçarico; c A Fig. 7 é uma vista esquemática de um bico esfriado por água separável para a unidade de maçarico.Further details, objects and advantages of the invention will be apparent from the detailed description and the drawings, in which Fig. I is a perspective view of the adjustable wire-distance double-torch torch unit according to the present invention: Fig. Fig. 2 is a schematic view of the torch assembly shown in Fig. 1; Fig. 3 is a schematic view of the wire spacing adjustment mechanism for the torch unit according to the present invention; Fig. 4a. and 4b are cross-sectional views showing the shield gas flow path of the torch unit; Fig. 5 shows the welding condition for the torch unit used in an operational test; Fig. 6 is a schematic view of a detachable round nozzle for the torch assembly; c Fig. 7 is a schematic view of a separable water-cooled nozzle for the torch assembly.

Descrição Detalhada da Invenção [00016] Com referência agora aos desenhos em que as exibições são para fins de ilustrar formas de realização preferidas da presente invenção somente e não para fins de limitar a invenção. Mais particularmente, com referência às Figs. 1 e 2, pode ser visto que uma unidade de maçarico de fio duplo do aparelho de soldagem GMAW de fio duplo, de acordo com a presente invenção, é designada genericamente pelo numeral 100, [00017J A unidade dc maçarico de fio duplo 100 mostrada nas Figs. 1 e 2 compreende dois condutos de fio de eletrodo paralelos separados 1, dois conectores de cabo de força 4, um bico de gás de proteção 10, e duas pontas de contato 12. Embora não mostrado nas Figs. 1 e 2, o aparelho de soldagem GMAW de fio duplo é também provido com duas unidades de alimentação de dois fios, para independentemente suprir os dois fios de eletrodo separados para a unidade de maçarico e acionar os dois fios através dos condutos de dois fios 1 e para as respectivas pontas de contato 12.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Referring now to the drawings wherein the displays are for the purpose of illustrating preferred embodiments of the present invention only and not for purposes of limiting the invention. More particularly, with reference to Figs. 1 and 2, it can be seen that a double-wire torch unit of the GMAW double-wire welding apparatus according to the present invention is generally designated numeral 100. The double-wire torch unit 100 shown in FIGS. Figs. 1 and 2 comprises two separate parallel electrode wire conduits 1, two power cable connectors 4, a shielding gas nozzle 10, and two contact tips 12. Although not shown in Figs. 1 and 2, the GMAW double-wire welding apparatus is also provided with two two-wire supply units to independently supply the two separate electrode wires to the torch unit and drive the two wires through the two-wire conduits 1 and to the respective contact tips 12.

[00018] Em uma das formas de realização, a unidade de maçarico 100 inclui ainda um meio de fixação 5 para fixação sobre outros meios de deslocamento ou braços robóticos. Em uma forma de realização preferida, um tubo de água de esfriamento 3 e uma câmara de esfriamento associada 9 são também incorporados na unidade de maçarico 100, esfriando o maçarico ou pistola em operações de elevado calor, se necessário. A câmara de esfriamento 9 pode ser disposta entre o bico de gás de proteção separável 10 e o corpo de maçarico 8, como melhor mostrado na Fig. 2.In one embodiment, the torch assembly 100 further includes a securing means 5 for attachment to other displacement means or robotic arms. In a preferred embodiment, a cooling water pipe 3 and an associated cooling chamber 9 are also incorporated into the torch unit 100, cooling the torch or gun in high heat operations if necessary. The cooling chamber 9 may be disposed between the detachable shielding gas nozzle 10 and the torch body 8, as best shown in Fig. 2.

[00019] Antes da operação, máquinas de força deve ser diretamente conectadas à unidade de maçarico através da conexão do cabo de força ao conector 4, as unidades de alimentação de fio podem ser conectadas aos condutos de fio 1 através dos cabos de fio. Além disso, o gás de proteção pode ser introduzido no maçarico através do tubo de gás 2, e água de esfriamento para o tubo de água 3. Durante operação, cada fio pode ser independentemente controlado pela máquina de força conectada e a unidade de alimentação de fio.Prior to operation, power machines must be directly connected to the torch unit by connecting the power cable to connector 4, the wire feed units can be connected to wire ducts 1 through the wire cables. In addition, shielding gas can be introduced into the torch through gas pipe 2, and cooling water into water pipe 3. During operation, each wire can be independently controlled by the connected power machine and the power supply unit. thread.

[00020] Para cada fio de eletrodo é provido um conduto de fio 1, tubo de gás de proteção 2, tubo de água de esfriamento opcional 3 e ponta de contato 12. Dentro da unidade de maçarico 100, pelo menos no corpo de maçarico 8 e na ponta de contato 12, os dois fios são arranjados para serem paralelos entre si. A unidade de maçarico de fio duplo 100 compreende ainda uma carga de espaçamento de conduto de fio 6 e um mecanismo de ajuste de espaçamento de fio 7, descritos abaixo.[00020] For each electrode wire, one wire conduit 1, shielding gas tube 2, optional cooling water tube 3, and contact tip 12 are provided. Within the torch unit 100, at least in the torch body 8 and at the contact tip 12, the two wires are arranged to be parallel to each other. The double wire torch assembly 100 further comprises a wire duct spacing load 6 and a wire spacing adjustment mechanism 7, described below.

[00021] Será observado por aqueles hábeis na técnica que estes dois fios podem adotar os mesmos parâmetros, tais como o mesmo tamanho de fio, a mesma velocidade de alimentação de fio, a mesma fonte de alimentação e/ou a mesma taxa de fluxo de gás de proteção. Os diferentes parâmetros ou ajustes podem também ser usados para os dois fios em outra condição de solda, como requerido. Em uma forma de realização preferida, o primeiro eletrodo de fio é referido como o “eletrodo de avanço” e o segundo como o “eletrodo traseiro” e o eletrodo de avanço gera a maior parte da penetração de raiz de metal de base, enquanto o fio traseiro controla a poça de solda para contorno de rebordo e umectação de borda, desse modo contribuindo para taxa de deposição total. Em outra forma de realização preferida, o fio de eletrodo traseiro tem um tamanho menor do que o fio de eletrodo de avanço.It will be appreciated by those skilled in the art that these two wires can adopt the same parameters, such as the same wire size, the same wire feed speed, the same power supply and / or the same wire flow rate. shielding gas. Different parameters or settings can also be used for both wires in another solder condition as required. In a preferred embodiment, the first wire electrode is referred to as the "lead electrode" and the second as the "lead electrode" and the lead electrode generates most of the base metal root penetration, while the rear wire controls weld pool for edge contouring and edge wetting, thereby contributing to total deposition rate. In another preferred embodiment, the rear electrode wire is smaller in size than the lead electrode wire.

[00022] Como mostrado pela Fig. 1, o conduto de fio 1 é preferivelmente formado com engates de conexão rápida para ser conectado com o cabo de fio. Tais engates são configurados para permitirem um agarramento de chave inglesa para facilitar a conexão/desconexão do cabo de fio. Igualmente, conectores rápidos podem ser aplicados às conexões dos tubos de gás de proteção e/ou os tubos de água de esfriamento, o que permite que uma conexão e desconexão de tubo muito convenientes para limpeza, manutenção e reparo de maçarico. Tais conectores são conhecidos e quaisquer conectores convencionais podem ser empregados que permitem o detalhe de conexão rápida.As shown by Fig. 1, wire conduit 1 is preferably formed with quick connect couplings to be connected with the wire cable. Such couplings are configured to allow a wrench grip to facilitate wire cable connection / disconnection. Likewise, quick connectors can be applied to the shielding gas pipe fittings and / or the cooling water pipe, which allows a very convenient pipe connection and disconnection for torch cleaning, maintenance and repair. Such connectors are known and any conventional connectors may be employed which allow quick connection detail.

[00023] Em seguida, com referência à Fig. 3 e também Figs. 1-2, o mecanismo de ajustamento de espaçamento de fio do aparelho de soldagem GMAW de fio duplo de acordo com a presente invenção é ilustrado. Nesta forma de realização, os dois fios são dispostos para serem paralelos entre si e o espaçamento de fio, que se refere à distância inter-fios entre os dois fios de eletrodo, é ajustado em uma relação paralela inter-fios, como descrito abaixo em detalhes.Next, with reference to Fig. 3 and also Figs. 1-2, the wire spacing adjustment mechanism of the double wire GMAW welding apparatus in accordance with the present invention is illustrated. In this embodiment, the two wires are arranged to be parallel to each other and the wire spacing, which refers to the inter-wire distance between the two electrode wires, is adjusted in a parallel inter-wire relationship as described below in Details.

[00024] O corpo principal de maçarico 35 é provido com um eixo de rosca 31, que transversalmente se estende através do corpo principal de maçarico 35. Especificamente, o eixo de rosca 31 é encaixado no furo rosqueado do corpo principal de maçarico 35 e em engate de rosca e assim móvel com relação ao corpo principal de maçarico 35. Um bloco móvel 36 é disposto no eixo de rosca 31 em engate de rosca com ele. Com a rotação do eixo de rosca 31, o bloco móvel 36 é capaz de mover-se para trás e para a frente sobre o eixo de rosca 31, ao longo de sua direção e, assim, mover-se com relação ao corpo principal de maçarico 35. Um conduto de fio 37 é acoplado com o bloco móvel 36 ou integrado com ele como um todo, por qualquer meio técnico adequado para aqueles hábeis, portanto, o conduto de fio pode mover-se com o bloco móvel 36 quando o eixo de rosca 31 é girado. Tal meio para conectar o conduto de fio 37 e o bloco móvel 36 inclui, mas não é limitado a aparafusamento, soldagem, rebitagem ou moldados juntos. Com um tal arranjo, um conduto de fio pode ser movido de uma maneira paralela com relação ao outro conduto de fio, girando-se o eixo de rosca. De acordo com uma forma de realização preferida, o eixo de rosca 31 é provido com uma porca ou botão 39, a fim de facilmente mudar a distância entre dois os dois conjuntos de fio girando tal porca ou botão 39 manualmente e/ou pelo uso de ferramentas adequadas. Em uma outra forma de realização preferida, cada conduto de fio é provido com um tal arranjo, desse modo permitindo que cada conduto de fio seja movido em relação entre si e o espaçamento de fio possa ser facilmente ajustado por meio das porcas ou botões 39, localizados em ambos os lados do corpo principal de maçarico 35, como mostrado na Fig. 3, permitindo um ajuste in situ do espaçamento de fio sem remover ou desmontar qualquer componente do maçarico.The torch main body 35 is provided with a threaded shaft 31, which transversely extends through the torch main body 35. Specifically, the threaded shaft 31 is fitted into the threaded hole of the torch main body 35 and in and thus movable with respect to the torch main body 35. A movable block 36 is disposed on the threaded shaft 31 in screw engagement with it. By rotating the screw shaft 31, the movable block 36 is capable of moving back and forth about the screw shaft 31 along its direction and thus moving with respect to the main body of the screw. 35. A wire duct 37 is coupled with or integrated with movable block 36 by any suitable technical means for those skilled, therefore, the wire duct may move with movable block 36 when the shaft 31 is rotated. Such a means for connecting wire conduit 37 and movable block 36 includes, but is not limited to bolting, welding, riveting or molding together. With such an arrangement, one wire duct can be moved parallel to the other wire duct by rotating the thread axis. According to a preferred embodiment, the threaded shaft 31 is provided with a nut or knob 39 in order to easily change the distance between the two sets of wire by turning such nut or knob 39 manually and / or by the use of appropriate tools. In another preferred embodiment, each wire duct is provided with such an arrangement, thereby allowing each wire duct to be moved relative to one another and the wire spacing can be easily adjusted by means of nuts or knobs 39, located on either side of the torch main body 35 as shown in Fig. 3, allowing an in situ adjustment of the wire spacing without removing or disassembling any torch component.

[00025] Preferivelmente, uma placa 32, que é posicionada entre a porca 39 e o corpo principal de maçarico 35, é fixada sobre o corpo principal de maçarico 35 por parafusos ou qualquer outra conexão adequada. Uma mola 34 é configurada para ficar em tomo do eixo de rosca 31, com uma extremidade contactando o bloco móvel 36 e a outra extremidade contactando a placa 32, atuando como um amortecedor para o movimento suave durante a mudança do espaçamento de fio. Será observado por aqueles hábeis na técnica que outros dispositivos amortecedores conhecidos adequados podem também ser usados em lugar da mola 34, como desejado.Preferably, a plate 32, which is positioned between the nut 39 and the torch main body 35, is fixed to the torch main body 35 by screws or any other suitable connection. A spring 34 is configured to surround the threaded shaft 31, with one end contacting the movable block 36 and the other end contacting plate 32, acting as a damper for smooth movement during wire spacing change. It will be appreciated by those skilled in the art that other suitable known damping devices may also be used in place of spring 34 as desired.

[00026] O mecanismo de ajuste de espaçamento de fio é preferivelmente provido com uma carga isolante 38, apertadamente encaixada entre os dois condutos de fio 37, desse modo evitando que qualquer contaminante e/ou ar entre dentro da unidade de maçarico oriunda do lado externo, quando o maçarico opera, e durante os ajustamentos de espaçamento de fio. A carga isolante pode ser produzida de quaisquer materiais isolantes adequados conhecidos daqueles hábeis na técnica para manter estes dois condutos de fio eletricamente isolados entre si em qualquer posição ao longo do conduto e em qualquer ponto durante o ajuste de espaçamento de fio. A carga isolante 38 pode ser configurar em uma forma de uma placa e uma ou mais de tais placas com a mesma ou diferente espessura podem ser inseridas dentro do vão entre os dois condutos de fio 37.The wire spacing adjustment mechanism is preferably provided with an insulating load 38 tightly fitted between the two wire ducts 37, thereby preventing any contaminant and / or air from entering the outermost blowtorch unit. , when the torch operates, and during wire spacing adjustments. The insulating charge may be produced from any suitable insulating materials known to those skilled in the art to keep these two wire conduits electrically insulated from each other at any position along the conduit and at any point during wire spacing adjustment. The insulating load 38 may be configured in a form of a plate and one or more such plates of the same or different thickness may be inserted into the gap between the two wire conduits 37.

[00027] Em uma forma de realização, como mostrado na Fig. 3, o bloco móvel 36 e um dos condutos de fio 37 são capazes de moverem-se ao longo do comprimento do eixo de rosca 31 em relação ao corpo principal de maçarico 35. O outro conduto de fio 37 tem a mesma mobilidade relativa ao corpo principal de maçarico 35. Em uma das formas de realização exemplares, a distância inicial entre os dois condutos de fio é estabelecida como 12 mm. E cada conduto de fio pode ser movido de 0 a 4 mm. Se ambos condutos de fio forem movidos mais longe afastados entre si, a distância inter-fios é mudada para 20 mm. Desta maneira, o mecanismo de ajuste de espaçamento de fio provê uma faixa de espaçamento de fio continuamente ajustável entre 12-20 mm. Naturalmente, outras faixas ajustáveis são também adotáveis com referência a uma variedade de valores ajustados e faixas de mobilidade.In one embodiment, as shown in Fig. 3, the movable block 36 and one of the wire ducts 37 are capable of moving along the length of the threaded shaft 31 relative to the torch main body 35. The other wire duct 37 has the same mobility relative to the torch main body 35. In one of the exemplary embodiments, the initial distance between the two wire ducts is set to 12 mm. And each wire duct can be moved from 0 to 4 mm. If both wire ducts are moved farther apart, the wire distance is changed to 20 mm. In this way, the wire spacing adjustment mechanism provides a continuously adjustable wire spacing range between 12-20 mm. Of course, other adjustable ranges are also adoptable with reference to a variety of adjusted values and mobility ranges.

[00028] Será observado por aqueles hábeis na técnica que o espaçamento de fio pode ser ajustado a um valor de distância predeterminada, de acordo com diferentes condições ou aplicações de GMAW. Tal ajustamento de espaçamento de fio contínuo toma a unidade de maçarico da presente invenção adequada para uma larga variedade de condições GMAW, incluindo a soldagem não-sincronizada, como descrito abaixo.It will be appreciated by those skilled in the art that wire spacing can be adjusted to a predetermined distance value according to different GMAW conditions or applications. Such continuous wire spacing adjustment makes the torch unit of the present invention suitable for a wide variety of GMAW conditions, including unsynchronized welding, as described below.

[00029] Em outra forma de realização preferida, a carga isolante compreende ainda materiais expansíveis, elementos de mola ou qualquer outro dispositivo adequado para encher o inteiro espaço entre dois condutos de fio durante o processo de ajuste, especialmente quando o espaçamento de fio aumenta a distâncias maiores.In another preferred embodiment, the insulating charge further comprises expandable materials, spring elements or any other suitable device for filling the entire space between two wire ducts during the adjustment process, especially when the wire spacing increases in length. greater distances.

[00030] Deve ser observado que o ajustamento do espaçamento de fio é conseguido pelo movimento do conduto de fios paralelos inter-fios. Em outras palavras, dentro da unidade de maçarico estes dois condutos de fio são sempre mantidos em uma relação paralela em relação entre si antes, durante e após o ajuste do espaçamento de fio. É vantajoso para a soldagem GMAW porque, após um tal ajuste do espaçamento de fio ter sido realizado, a distância de pronta-para-o-trabalho, que é um dos fatores essencial para a soldagem GMAW, pode ser mantida inalterada devido ao movimento paralelo dos condutos de fio. Se a distância entre a ponta e o trabalho for mudada desniveladamente, é improvável obter-se a qualidade da solda desejada. Através do arranjo de fio paralelo duplo, o mecanismo de ajuste de espaçamento de fio e seu ajustamento paralelo de acordo com a presente invenção, não há necessidade de realinhar ou reposicionar os dois fios e seus respectivos componentes in situ, após o espaçamento de fio ser ajustado. Será facilmente apreciado por aqueles hábeis na técnica que, embora a presente invenção seja descrita com referência ao mecanismo de ajuste de espaçamento de fio acima, empregando o eixo de rosca, outros mecanismos de ajuste de espaçamento de fio podem também ser usados, desde que o ajustamento paralelo para o espaçamento de fio seja conseguido. Além disso, embora não mostrado, o mecanismo de ajuste de espaçamento de fio pode também ser usado para ajustamento de espaçamento de fios triplos ou mais, como necessário.[00030] It should be noted that wire spacing adjustment is achieved by the movement of the inter-parallel parallel wire conduit. In other words, within the torch unit these two wire ducts are always kept in parallel relationship to each other before, during and after the wire spacing adjustment. It is advantageous for GMAW welding because, after such a wire spacing adjustment has been made, the ready-to-work distance, which is one of the essential factors for GMAW welding, can be kept unchanged due to parallel motion. of the wire ducts. If the distance between the tip and work is changed unevenly, the desired weld quality is unlikely to be achieved. Through the dual parallel wire arrangement, the wire spacing adjustment mechanism and their parallel adjustment in accordance with the present invention, there is no need to realign or reposition the two wires and their respective components in situ after the wire spacing is adjusted. It will be readily appreciated by those skilled in the art that while the present invention will be described with reference to the above thread spacing adjustment mechanism employing the threaded shaft, other thread spacing adjustment mechanisms may also be used provided parallel adjustment for wire spacing is achieved. In addition, although not shown, the wire spacing adjustment mechanism may also be used for triple or more wire spacing adjustment as required.

[00031] Além disso, para cada um dos eletrodos de fio é separadamente provido pelo menos uma fonte de alimentação, unidade de alimentação de fio e controles de suprimento de gás de proteção, pelo menos um ou todos os quais são independentemente controlados do outro. Mais preferivelmente, cada respectivo eletrodo de fio é associado com uma fonte de alimentação e controles de fio independentemente controlados, desse modo monitorando-se e então otimizando-se as variáveis de soldagem para cada um de dois eletrodos de fio, a fim de minimizar a interferência de arco de dois fios.In addition, for each of the wire electrodes at least one power supply, wire supply unit and shielding gas supply controls are separately provided, at least one or all of which are independently controlled from the other. More preferably, each respective wire electrode is associated with an independently controlled power supply and wire controls, thereby monitoring and then optimizing the welding variables for each of two wire electrodes to minimize two-wire arc interference.

[00032] A unidade de maçarico de fio duplo pode ser usada para um processo de solda por transferência metálica não-sincronizada, com um arco estável consumado e não ocorrendo salpico. O aparelho de soldagem GMAW de fio duplo com uma tal unidade de maçarico elimina a necessidade de uma unidade de controle síncrona cara. Duas fontes de alimentação convencionais sem a função de pulso podem também ser usadas, o que grandemente reduz o custo de investimento do sistema de soldagem. Além disso, comparada com um maçarico com espaçamento de fio fixo, a presente unidade de maçarico, por meio do ajuste de espaçamento de fio, provê um maçarico de espaçamento de fio trocável, adequado para diferentes condições de solda, requerendo diferentes distâncias inter-fios. Um único maçarico construído como acima com espaçamento de fios ajustável, pode substituir a necessidade de múltiplos maçaricos com distâncias inter-fios fixas, significativamente economizando-se custos para a operação de soldagem.The double wire torch unit can be used for a non-synchronized metal transfer welding process with a consummate stable arc and no splashing. The GMAW dual wire welding apparatus with such a torch unit eliminates the need for an expensive synchronous control unit. Two conventional non-pulse power supplies can also be used, which greatly reduces the investment cost of the welding system. In addition, compared to a fixed wire spacing torch, the present torch unit, by adjusting the wire spacing, provides an exchangeable wire spacing torch, suitable for different welding conditions, requiring different inter-wire distances. . A single torch built as above with adjustable wire spacing can replace the need for multiple torches with fixed inter-wire distances, significantly saving costs for welding operation.

[00033] Agora, com referência às Figs. 4a e 4b, um trajeto de fluxo de gás de proteção na unidade de maçarico é ilustrado. Os gases de proteção são necessários para a soldagem a arco metálica gasosa para proteger a área de solda dos gases atmosféricos, tais como nitrogênio e oxigênio, que podem causar defeitos de fiisão, porosidade e junções metálicas de solda quebradiças se os gases entrarem em contato com o eletrodo, o arco ou o metal de soldagem. Como mostrado na Fig. 2, uma saída de gás de proteção 11 '[e dispostas dentro da unidade de maçarico.Now, with reference to Figs. 4a and 4b, a shielding gas flow path in the torch unit is illustrated. Shielding gases are required for gaseous arc welding to protect the weld area from atmospheric gases such as nitrogen and oxygen, which can cause fission defects, porosity, and brittle weld metal joints if the gases come in contact with. the electrode, arc or welding metal. As shown in Fig. 2, a shielding gas outlet 11 'is disposed within the torch unit.

[00034] Como mostrado na Fig. 4a. os gases de proteção são introduzidos via o tubo de entrada de gás 42, que são paralelos aos condutos de fio 41. Os gases entrantes fluem para fora através dos furos laterais de cada tubo de gás, subsequentemente enchendo o espaço interno do bico 44, como indicado pelas setas na Fig. 4a. Em seguida, tais gases de proteção fluem para fora ao longo dos dois eletrodos de fio para a poça de solda, enquanto isso confinados pela parede de bico, preferivelmente uma parede de bico cônica. Este design não somente resulta em uma efetiva proteção de gás, porém também provê uma maneira muito conveniente para introdução de gás.As shown in Fig. 4a. shielding gases are introduced via gas inlet tube 42, which are parallel to wire conduits 41. Incoming gases flow out through the side holes of each gas tube, subsequently filling the internal space of nozzle 44, as indicated by the arrows in Fig. 4a. Such shielding gases then flow out along the two wire electrodes into the weld pool, meanwhile confined by the nozzle wall, preferably a tapered nozzle wall. This design not only results in effective gas protection, but also provides a very convenient way to introduce gas.

[00035] Quando o espaçamento de fios é mudado, especialmente para aumentar a distância entre os fios, difusores de gás de proteção convencionais não podem prover um fluxo de gás consistente em tal espaçamento de fios e, em consequência, não inadequados para gerar uma adequada proteção de gás para proteger a poça de solda. De acordo com a presente invenção, com o acima descrito design de fluxo de gás de proteção, adequada e consistente proteção de gás pode ser conseguida para uma variedade de distâncias de espaçamento de fios, dentro da faixa desejada. Além disso, quando o difusor de gás é eliminado, pontas de contato convencionais e comuns podem ser utilizadas mesmo embora a exigência de espaço seja limitada.When wire spacing is changed, especially to increase wire distance, conventional shielding gas diffusers cannot provide a consistent gas flow in such wire spacing and therefore not inappropriate to generate adequate wire spacing. Gas protection to protect the weld puddle. In accordance with the present invention, with the above described shielding gas flow design, adequate and consistent shielding of gas can be achieved for a variety of wire spacing distances within the desired range. In addition, when the gas diffuser is eliminated, conventional and common contact tips may be used even though space requirements are limited.

[00036] Altemativamente, o tubo de gás de proteção pode ter duas partes, isto é, um tubo de entrada de gás 42b e um tubo de saída de gás 45b, como mostrado pela Fig. 4b. Com tal configuração de tubo de gás, o tubo de saída pode ser facilmente fixado ao e removido do corpo de maçarico 43, por meio de conexão de rosca ou outro meio de conexão.Alternatively, the shielding gas tube may have two parts, that is, a gas inlet tube 42b and a gas outlet tube 45b, as shown by Fig. 4b. With such a gas tube configuration, the outlet tube can be easily attached to and removed from the torch body 43 by screw connection or other connection means.

[00037] Em uma forma de realização preferida, um gás de proteção contendo 5% - 25% CO2 e/ou 1% a 5% O2 em argônio é usado. Naturalmente, outras escolhas de um gás de proteção podem ser feitas por aqueles hábeis na técnica, dependente de diversos fatores, mais importantemente do tipo de material sendo soldado e do modo de transferência de metal sendo usado.[00037] In a preferred embodiment, a shielding gas containing 5% - 25% CO2 and / or 1% to 5% O2 in argon is used. Of course, other choices of a shielding gas can be made by those skilled in the art, depending on several factors, most importantly the type of material being welded and the mode of metal transfer being used.

[00038] A unidade de maçarico de fio duplo e o aparelho de soldagem GMAW empregando tal unidade de maçarico de acordo com a presente invenção podem ser usados para soldagem de topo, soldagem de filete ou soldagem sobreposta etc. Quando o bico cônico preferido é usado, a unidade de maçarico da presente invenção é adequada para soldagem de junta de filete, apesar de seu espaçamento de fio relativamente grande.The double wire torch unit and GMAW welding apparatus employing such a torch unit in accordance with the present invention may be used for butt welding, fillet welding or overlap welding. When the preferred tapered nozzle is used, the torch unit of the present invention is suitable for fillet joint welding, despite its relatively large wire spacing.

[00039] Novamente, com referência à Fig. 2, o diâmetro de fio de eletrodo na faixa de 0,8-1,6 mm pode ser aplicado ao primeiro fio, enquanto eletrodo similar ou menor é usado para o segundo fio. Deve ser entendido por aqueles hábeis na técnica que, dependendo do processo de transferência de metal e dos materiais de base sendo usados, o diâmetro do eletrodo para os primeiro e segundo fios pode ser variado da faixa acima. Em uso, aqueles hábeis na técnica podem fazer seleção de material de eletrodo, com base principalmente na composição do metal sendo soldado, porém também na variação do processo de transferência de metal sendo usado, do design da junta e das condições da superfície do material. A unidade de maçarico da presente invenção pode ser usada não somente com fios sólidos de aço carbono, porém fio com núcleo de fluxo e/ou com núcleo metálico também, enquanto a utilização de aço inoxidável e fio de alumínio é também esperada produzir resultados positivos. Similar à soldagem MIG/MAG de fio único, as variáveis de soldagem que podem ser preestabelecidas incluem corrente, voltagem, velocidade de alimentação do fio, velocidade de deslocamento, distância entre a ponta e o trabalho e ângulo de maçarico da soldagem.Again, with reference to Fig. 2, the diameter of the electrode wire in the range 0.8-1.6 mm may be applied to the first wire, while similar or smaller electrode is used for the second wire. It should be understood by those skilled in the art that, depending on the metal transfer process and the base materials being used, the electrode diameter for the first and second wires may be varied from the above range. In use, those skilled in the art may select electrode material, based primarily on the composition of the metal being welded, but also on the variation of the metal transfer process being used, the joint design, and the surface conditions of the material. The torch unit of the present invention can be used not only with solid carbon steel wires but flux core and / or metal core wires as well, while the use of stainless steel and aluminum wire is also expected to produce positive results. Similar to single-wire MIG / MAG welding, welding variables that can be pre-set include current, voltage, wire feed speed, travel speed, tip-to-work distance, and welding torch angle.

[00040] A Fig. 5 mostra a condição de soldagem para a unidade de maçarico usada em um teste operacional. Para o eletrodo de avanço, a corrente elétrica é estabelecida entre 280-290 Amps e a voltagem de 32V é estabelecida; e para o elétrico traseiro, a corrente elétrica é estabelecida entre 250-260 Amps e a voltagem de 30 V é estabelecida. A distância inter-fios foi pré-ajustada e medida como sendo de 17 mm antes do teste. Uma junta de soldagem tendo 1,052 m de comprimento é conseguida pela unidade de maçarico de fio duplo com aceitável qualidade dentro de 50 segundos.[00040] Fig. 5 shows the welding condition for the torch unit used in an operational test. For lead electrode, electric current is set between 280-290 Amps and 32V voltage is set; and for the rear electric, the electric current is set between 250-260 Amps and the 30 V voltage is set. The distance between wires was preset and measured to be 17 mm before the test. A welding joint having a length of 1,052 m is achieved by the acceptable quality double wire torch unit within 50 seconds.

[00041] Um bico separável redondo é mostrado na Fig. 6, que pode ser usado para soldagem de topo ou de juntas sobrepostas. Para operações de trabalhos pesados, um bico separável esfriado com água é desejado embora a câmara de água 9 seja aplicada (mostrada na Fig. 1, Fig. 2) como mostrado na Fig. 7, o que pode evitar o sobreaquedmento potencial do bico. Preferivelmente, um sistema de esfriamento, p. ex., dissipador de calor esfriado por ar ou esfriado por água, é posicionado na parte superior do bico e/ou a parte inferior do bico é de formato cônico e pode ser separada da unidade de maçarico. Em algumas aplicações de solda, um maçarico sem esfriamento é também executável. Devido à flexibilidade do design de maçarico, uma larga faixa de parâmetros de soldagem pode ser utilizada.A separable round nozzle is shown in Fig. 6, which can be used for butt welding or overlapping joints. For heavy duty operations, a water cooled separable nozzle is desired although the water chamber 9 is applied (shown in Fig. 1, Fig. 2) as shown in Fig. 7, which can prevent potential overheating of the nozzle. Preferably a cooling system, e.g. eg air-cooled or water-cooled heat sink, is positioned at the top of the nozzle and / or the bottom of the nozzle is conical in shape and may be detached from the torch unit. In some welding applications, a non-cooling torch is also executable. Due to the flexibility of the torch design, a wide range of welding parameters can be utilized.

[00042] Mudanças nos materiais de construção do corpo de maçarico, do bico e dos tubos podem ser implementadas para melhorar mais a robustez do maçarico, o peso e o custo.Changes in torch body, nozzle and tube construction materials can be implemented to further improve torch robustness, weight and cost.

[00043] Uma ou mais formas de realização da presente invenção foram descritas acima. Contudo, deve ser entendido por aqueles hábeis na técnica que várias modificações podem ser feitas sem desvio do espírito e escopo da invenção. Desse modo, outras formas de realização estão dentro do escopo das seguintes reivindicações.One or more embodiments of the present invention have been described above. However, it should be understood by those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, other embodiments are within the scope of the following claims.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Double-wire torch unit (100) for a gas metal arc welding apparatus (GMAW), characterized in that it comprises; two separate electrode wire conduits (I) arranged to be parallel to one another on a torch body (8) of the dual wire torch unit (100), two power supply connectors (4) to connect to two electrical supplies, one electrode wire provided in each of these two wire conduits (I) and positioned to be parallel to one another, one contact tip (12) provided for each of said electrode wires, one shielding gasses (10) for directing a shielding gas from a shielding gas supply to a weld area, a cooling chamber (9) providing nozzle cooling (10) and a torch body (8), and a mechanism wire spacing adjustment means (7) including a threaded shaft (31), which transversely extends through the torch main body (35) and is fitted into a threaded hole of said torch main body such that the thread shaft is in threaded engagement with, and so movable with said torch main body, and further including a movable block (36) disposed on the screw shaft (31) in screw engagement therewith, with the rotation of the screw shaft, the movable block (36) being capable moving back and forth on said thread axis (31) along its direction and thus moving relative to said torch main body (35), the wire conduit (37) being coupled with or integrated with movable block 36 as a whole, enabling the wire conduit to move with said movable block, thereby one of said wire conduits capable of being moved in a parallel manner with respect to the another thread conduit, when said thread shaft (31) is rotated by means of the nuts or knobs (39) located on either side of said torch main body.

Dual-wire torch unit (100) according to claim 1, characterized in that it can be used for a synchronized metal transfer welding process.

Double-wire torch unit (100) according to claim 1, characterized in that each of said wire duct (37) is provided with the wire-spacing adjustment mechanism in order to make each one of them. of said conduits of wire capable of being moved relative to each other.

Double-wire torch assembly (100) according to claim 3, further comprising a plate (32) which is positioned between the nut (39) and the torch main body (35) and is fixed to said torch main body, and a spring (34) is configured to surround said thread shaft (31), with one end of said spring contacting the movable block (36) and the other end contacting the plate (32) acting as a damper for smooth movement during wire spacing adjustment.

Double-wire torch unit (100) according to Claim 1 or 2, characterized in that it is further provided with an insulating load (38), which is tightly fitted between said two wire conduits (37). thereby preventing any contaminant and / or air from entering the torch assembly from the outside when the torch operates and during wire spacing adjustment and keeping said two electrically insulated wire conduits in any position along said conduit. at any point during wire spacing adjustment.

Dual wire torch unit (100) according to Claim 5, characterized in that the initial distance between said two wire ducts (37) is set to 12 mm and each of said wire ducts can be moved. to provide a continuously adjustable wiring range between 12-20 mm.

Double-wire torch unit (100) according to Claim 5 or 6, characterized in that said insulating load (38) can be configured in a form of a plate and that one or more of said plates with the same or more. different thickness can be inserted into the gap between said two wire ducts (37).

Dual wire torch unit (100) according to claim 1 or 2, characterized in that for each of said wire electrodes there is separately provided a power supply and a wire feed unit, which are independently controlled from those to the other wire.

Double-wire torch unit (100) according to Claim 1 or 2, characterized in that a shielding gas is introduced via a gas inlet pipe (42) and the incoming shielding gas flows out. through the side holes of said gas pipe, to fill the inner space of the shielding gas nozzle and flow outwardly along said two wire electrodes into the weld area, confined by a conical nozzle wall.

Dual-wire blowtorch unit (100) according to claim 1 or 2, characterized in that said shielding gas nozzle (10) is a water-cooled separable nozzle.

Double wire torch unit (100) according to claim 1 or 2, characterized in that said shielding gas contains 5% - 25% CO2 and 1% to 5% O2 in argon.

Dual-wire torch unit (100) according to claim 1 or 2, characterized in that the diameter of the first wire of said two electrode wires is 0.8-1.6 mm, while the second wire have a similar or smaller electrode size.