ES2232760T3 - Procedimiento de soldadura por arco de metales con gas protector. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la soldadura por arco con gas protector de metales con el reencendido en el proceso de soldadura, caracterizado porque durante el inicio del cortocircuito se activa una regulación, y que está activa durante el cortocircuito, que aumenta la aportación de energía en una primera fase A al no llegar a un primer valor umbral S1 característico y en una segunda fase B reduce la aportación de energía al alcanzar un segundo valor umbral S2 característico y en la conexión de la aportación energía.

Description

Procedimiento de soldadura por arco de metales con gas protector.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la soldadura de metales por arco con gas protector durante el reencendido en el proceso de soldadura.

La soldadura por arco con gas protector de metales (soldadura MSG) se utiliza desde hace tiempo para la soldadura de aportación, soldadura dura o blanda de una, dos o más piezas de materiales metálicos a unir. Para ello se funde dentro de una atmósfera de gas protector, el material de aportación en forma de alambre o de cinta, en el arco generado por una de las fuentes eléctricas de soldadura. El arco se forma para ello entre el material base y el material de aportación a fundir (electrodo). Según sea el gas protector utilizado, se habla de soldadura de metales con gas activo (soldadura MAG) o soldadura con gas inerte (soldadura MIG). Otras características diferenciales resultan por la elección de diferentes parámetros del procedimiento. Así, se distinguen soldadura por arco corto (cortocircuito), arco largo, arco pulverizado, arco rotativo o de impulsos.

La soldadura por arco corto (soldadura Klb) se caracteriza por una fase de formación del arco y de una fase de cortocircuito. En la fase de formación del arco se genera en el extremo del electrodo una gota fundida. Debido a la aportación continua y al volumen de gota creciente toca la gota, después de un cierto tiempo, el baño de soldadura. En esta fase de cortocircuito se estrangula la gota por la elevada corriente de cortocircuito que se ajusta, y el arco se enciende de nuevo. El proceso de soldadura cambia a intervalos más o menos regulares entre dos estados de proceso, con lo cual la transferencia de material tiene lugar exclusivamente en la fase de cortocircuito.

En este proceso de soldadura, que se desarrolla cíclicamente, se presentan variaciones estocásticas de los parámetros del proceso, que se originan mediante las influencias exteriores y por la característica de la regulación del proceso en la máquina. Además no se puede definir la duración del cortocircuito y habitualmente tampoco la magnitud de la intensidad durante la extinción de un cortocircuito y la nueva formación del arco.

Hasta ahora con la soldadura Klb en una fase de cortocircuito la intensidad se incrementa constantemente con el tiempo (dt) de acuerdo con la característica de la máquina. En las máquinas más modernas se posibilita el incremento de la intensidad de cortocircuito, en parte, en varias fases con diferente dl/dt. De forma similar es también el tratamiento de cortocircuito con la soldadura en el arco por impulsos. Durante la extinción del cortocircuito y a continuación nueva formación del arco se encuentra por ello una corriente esencialmente más eleva-
da.

La desventaja principal de una elevada corriente de nueva formación del arco es el fuerte calentamiento del puente fundido entre el alambre del electrodo y el baño de soldadura que lleva a una extinción abrupta.

Como consecuencia, se originan fallos en el resultado de soldadura como:

- salpicaduras de soldadura

- soplado hacia fuera de la fusión con una formación de orificios, especialmente en las chapas delgadas

- pérdida de vaporización, especialmente en los elementos de vapor con elevada presión de vaporización, por ejemplo, Zn y Mg.

En el documento DE 41 29 247 A1, que representa el último estado de la técnica, se describe el procedimiento STT que reconoce la inminente rotura del cortocircuito mediante una medición del gradiente de potencial (dU/dt). Al sobrepasar un valor límite se reduce la intensidad a 50 A unos microsegundos antes de la rotura.

Las desventajas de este procedimiento son, por una parte, la preparación de señales costosas de una medición de la tensión, que se perturba por los campos electromagnéticos en el proceso de soldadura y de este modo limita la sensibilidad. Por otra parte, la inductividad de la fuente de energía de soldadura limita la velocidad de la inversión y la reducción de la corriente, de tal manera que, partiendo de un elevado nivel, durante la rotura tiene lugar todavía una aportación de energía muy elevada.

El objeto de la presente invención es proponer un procedimiento de soldadura por arco en gas protector de metales que permita, con la soldadura por arco, alcanzar una aportación de energía, lo más reducida posible, en la fase de cortocircuito.

Según la presente invención este objetivo se consigue con las características de la reivindicación 1. Perfeccionamientos ventajosos se indican en las subreivindicaciones.

Así, mediante una definición de los valores umbrales en la fase de cortocircuito se alcanza la característica de la fuente de energía de soldadura, de tal manera que con la rotura del puente de soldadura y el reencendido del arco, por una parte, cae la aportación de energía a un valor lo más reducido posible y, por otra, cae lo más rápidamente posible la aportación de energía. Por ello se puede reconocer la rotura inminente del puente antes de que se presente.

El procedimiento, según la invención, se define en la reivindicación 1.

El primer valor umbral S1 es, por ejemplo, una tensión y el segundo valor umbral S2 es, por ejemplo, una tensión, una intensidad, una resistencia, una potencia o cualquier valor umbral adecuado.

En un perfeccionamiento de la invención se repiten las dos fases A y B, mientras que en el cortocircuito está separado, siendo variables la frecuencia de exploración de los valores umbrales y con ello la duración de la fase A y de la fase B.

La rotura del puente de soldadura, así como el encendido consecutivo del arco, tiene lugar siempre en la fase B.

El incremento de energía en la fase A y la caída de energía en la fase B son para ello discrecionales.

En una primera configuración de la invención se describe el incremento de energía en la fase A y la caída de energía en la fase B por una función polinómica, exponencial, trigonométrica, ciclométrica o hiperbólica.

Para ello se describe en un perfeccionamiento el incremento de energía en la fase A y en la caída de energía en la fase B mediante una combinación o una yuxtaposición de funciones.

El transcurso temporal de la aportación de energía, antes y después del cortocircuito, es discrecional.

En otra realización de la invención se representa el transcurso temporal de la aportación de energía, antes y después del cortocircuito, mediante una función polinómica, exponencial, trigonométrica, ciclométrica, o hiperbólica, describiéndose en un perfeccionamiento el transcurso temporal de la aportación de energía antes y después del cortocircuito mediante una combinación y/o yuxtaposición de funciones.

Según la invención, el paso de una a otra función se activa mediante un criterio temporal y/o una evaluación de una o varias señales del proceso de soldadura, pudiéndose valorar la señales del proceso mediante una red neuronal.

La transición de una a otra función se activa mediante un enlace lógico de criterios.

Una señal de proceso de soldadura de esta clase es una tensión de soldadura, la corriente de soldadura o cualquier otra magnitud de proceso que se pueda medir mediante un sensor, siendo la magnitud del proceso una radiación, un ruido, un campo eléctrico o un campo magnético.

En otra forma de realización de la invención, la fuente de energía de soldadura se regula preferentemente con la intensidad, pero también con la tensión, potencia o la resistencia.

La fuente de energía de soldadura funciona en diferentes fases de proceso con diferente regulaciones.

La aportación de energía se adapta durante el transcurso temporal a la transferencia de material de forma autorreguladora y se reduce a un mínimo al extinguirse en cortocircuito. El proceso de soldadura es más uniforme y tranquilo. Ya no se presenta una formación de salpicaduras.

El reencendido del arco ya no tiene lugar de forma exclusiva, y especialmente en la soldadura de chapas delgadas la fusión no sale despedida.

La vaporización del material de los electrodos se reduce esencialmente.

Además, se pueden unir chapas delgadas sin fallos. En caso de las chapas con superficies acabadas, se reduce el peligro de una desgasificación insuficiente y la quemadura de la capa de acabado es muy reducida.

Los ejemplos de realización de la invención se han representado en los dibujos y se describirán a continuación, con mayor detalle. En los dibujos muestran:

la figura 1, una curva esquemática de la intensidad y de la tensión de un proceso de soldadura Klb,

la figura 2, una curva esquemática de la intensidad y de la tensión de un cortocircuito con la soldadura por impulsos, y

las figura 3, una curva esquemática de la intensidad y de la tensión en el cortocircuito.

En la soldadura por arco, según la figura 1, se llega de forma conocida a un cambio permanente entre una fase de arco y una fase de cortocircuito. En la fase de cortocircuito se apaga el arco y se origina una unión fundida entre el electrodo a fundir y el baño de soldadura por parte de la pieza de trabajo. Como se puede reconocer en la curva de intensidad de la figura 1, aumenta la intensidad desde el momento a con el tiempo, de tal manera que al romperse el puente de soldadura y encendido del arco entre c y d tiene lugar una aportación de energía elevada.

Esto se presenta asimismo eventualmente en soldaduras de arco de impulsos sin cortocircuito según la figura 2.

En la figura 3 se ha representado un ejemplo de realización de la curva principal de la intensidad y la tensión. El valor umbral S1 es un valor de tensión y el valor umbral S2 un valor de intensidad.

Claims (19)

1. Procedimiento para la soldadura por arco con gas protector de metales con el reencendido en el proceso de soldadura, caracterizado porque durante el inicio del cortocircuito se activa una regulación, y que está activa durante el cortocircuito, que aumenta la aportación de energía en una primera fase A al no llegar a un primer valor umbral S1 característico y en una segunda fase B reduce la aportación de energía al alcanzar un segundo valor umbral S2 característico y en la conexión de la aportación energía.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer valor umbral S1 es una tensión, y el segundo valor umbral una tensión, una intensidad, una potencia o cualquier otro valor umbral adecuado.

3. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque ambas fases A y B se pueden repetir hasta que se ha cortado el cortocircuito.

4. Procedimiento, según la reivindicación 3, caracterizado porque la frecuencia de exploración del valor umbral y con ello la duración de la fase A y B pueden variar.

5. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la ruptura del puente de cortocircuito, así como el encendido consiguiente del arco tiene lugar siempre en la fase B.

6. Procedimiento, según la reivindicación 5, caracterizado porque el incremento de energía en la fase A y la caída de energía en la fase B es discrecional.

7. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el incremento de energía en la fase A y la caída de energía en la fase B se puede describir por una función polinómica, exponencial, trigonométrica, ciclométrica, o hiperbólica.

8. Procedimiento, según la reivindicación 7, caracterizado porque el incremento de energía en la fase A y la caída de energía en la fase B se puede describir por una combinación o yuxtaposición de funciones.

9. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la curva temporal de la aportación de energía transcurre antes y después del cortocircuito de forma discrecional.

10. Procedimiento, según la reivindicación 9, caracterizado porque la curva temporal de la aportación de energía se describe antes y después del cortocircuito mediante una función polinómica, exponencial, trigonométrica, ciclométrica, o hiperbólica.

11. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la curva temporal de la aportación de energía antes y después del cortocircuito se describe por combinación y/o yuxtaposición de funciones.

12. Procedimiento, según la reivindicación 1 a 10, caracterizado porque la transición desde una primera a otra función se activa por un criterio de tiempo y/o una evaluación de una o varias señales del proceso de soldadura.

13. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la señales del proceso se evalúan mediante una red neuronal.

14. Procedimiento, según la reivindicación 13, caracterizado porque la transición de una a otra función se activa por un enlace lógico de criterios.

15. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque como tales señales del proceso de soldadura, se elige la tensión de soldadura, la intensidad de soldadura o cualquier otra magnitud del proceso que se pueda medir mediante un sensor.

16. Procedimiento, según la reivindicación 15, caracterizado porque la magnitud del proceso es una radiación, ruido, un campo eléctrico o un campo magnético.

17. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque la fuente de energía de soldadura está regulada preferentemente por la intensidad.

18. Procedimiento, según la reivindicación 17, caracterizado porque la fuente de energía de soldadura se regula por la tensión, potencia o resistencia.

19. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque la fuente de energía de soldadura se regula en diferentes fases del programa con regulaciones diferentes.