KR20050097448A

KR20050097448A - 단락 회로 제어 기능이 있는 전기 아크 펄스 용접기

Info

Publication number: KR20050097448A
Application number: KR1020040090319A
Authority: KR
Inventors: 나드잼제프리티; 피터스스티븐알
Original assignee: 링컨 글로벌, 인크.
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2004-11-08
Publication date: 2005-10-07
Also published as: EP1582282A1; US7173214B2; JP2005288542A; BRPI0405302A; MXPA04011843A; JP4234105B2; CN100351031C; CA2486081C; KR100651062B1; AU2004224975A1; AU2004224975B2; CA2486081A1; CN1676262A; US20050224481A1

Abstract

전극과 작업물간에 전류 흐름을 수반하는 용접 공정을 생성하기 위해 파형 발생기를 제어하는 전기 아크 용접기로서, 상기 용접 공정은 전류 상승 경사부, 피크 전류부, 전류 하강 경사부 및 배경 전류부를 각각 구비한 연속적인 전류 펄스 파형과, 상기 전극과 상기 작업물간의 단락 회로를 감지하기 위한 전압 감지 회로와, 단락 회로를 감지하였을 때 상기 파형 발생기를 리셋시키는 리셋 회로를 포함한다. 양호한 전극은 금속 코어 와이어의 형태일 수 있는 고체 와이어이다.

Description

단락 회로 제어 기능이 있는 전기 아크 펄스 용접기{ELECTRIC ARC PULSE WELDER WITH SHORT CIRCUIT CONTROL}

본 발명은 전기 아크 용접 기술에 관한 것이고, 특히 단락 회로 제어 기능이 있는 전기 아크 펄스 용접기에 관한 것이다.

펄스 스프레이 용접을 위해 파형 기술을 이용할 때 일련의 파형들이 생성되는데, 각 파형은 전류 상승 경사부, 피크 전류부, 전류 하강 경사부 및 배경 전류부를 포함한다. 개개의 파형들은 인버터 또는 등가의 초퍼(chopper)와 같은 고속 스위칭 전원을 동작시키기 위해 일정한 지속 기간의 펄스를 제공하는 펄스폭 변조기에 의해 일반적으로 제어되는 일련의 짧은 전류 펄스에 의해 생성된다. 펄스 스프레이 용접 공정을 제공하기 위해 연속적으로 생성되는 각 파형의 윤곽(profile)은 출력 제어 신호를 가진 파형 발생기 또는 웨이브 세이퍼(wave shaper)에 의해 제어된다. 이 신호는 디지털 또는 아날로그이고, 18~20 kHz 이상의 주파수에서 동작하는 펄스파 변조기로부터의 펄스의 충격 계수(duty cycle)를 결정한다. 펄스 용접 공정을 위한 펄스 파형의 윤곽을 설정하기 위한 이러한 파형 기술은 각각의 연속 펄스 또는 파형의 윤곽을 정확하게 제어한다. 따라서, 용접기에 의해 균일한 펄스 스프레이 용접 공정이 수행될 수 있다. 이러한 공정은 오프 쇼어(off shore) 플랫폼용의 파이프 접합 또는 대형 구조 플레이트를 용접으로 접합하는 것과 같은 대형 작업물간의 홈의 루트(root)를 채우기 위해 광범위하게 사용된다. 과거에, 이러한 공정은 통상적으로 플럭스 코어 전극을 사용하였는데, 이것은 용접 비드의 품질을 제어함에 있어서 특정의 어려움을 유발하였다. 사실, 플럭스 코어 전극에 의한 제조는 용접 금속 내의 과도한 발산성 수소(diffusible hydrogen)로부터 보호하기 위한 예방책이 필요하다. 결국, 플럭스 코어 전극을 사용한 용접이 성공적이었다 하더라도 루트를 폐쇄하기 위한 용접 공정의 낮은 비드는 정위치 외 용접(out-of-position welding)이 성공될 수 있도록 열을 제어하기 위해 STT 용접 공정에 의해 가끔 증착되어야 했다. 펄스 용접 공정은 펄스 용접의 단점 중의 하나가 단락 회로시의 낮은 열 입력에 있기 때문에 원하는만큼 강하지 않은 것으로 밝혀졌다. 단락 회로는 단락 회로의 존재를 검출하고 그 다음에 단락 회로가 파괴될 때까지 제어된 속도로 전류를 증가시킴으로써 처리되었다. 그 다음에, 용접 공정이 계속된다. 전류의 이러한 간헐적인 증가는 단순히 단락 회로를 태워버리고 용접 비드의 품질을 방해하였다. 결국, 펄스 스프레이 전기 아크 용접은 대형 용접 동작에서, 특히 고체 와이어 전극을 사용할 때 개방 루트 패스의 용접을 위해 완전하게 성공적이지 못하였다.

본 발명은 종래의 플럭스 코어 용접 절차에 비하여 일관된 낮은 수소 용접 증착, 더 높은 전극 효율 및 개선된 동작 특징을 가진 용접 공정을 제공한다. 본 발명은 가스 차폐(gas shielding)와 함께 사용되고, 바람직하게는 고체 금속 와이어를 사용한다. 이 와이어는 용접 증착에서의 수소를 감소시키지만, 예전의 공정에서 선택할 수 있는 와이어가 아니었다. 본 발명의 펄스 용접 공정은 무작위로 발생하는 단락 회로를 처리하기 위한 절차를 개선한다. 이와 같이, 가스 차폐가 있는 고체 와이어는 플럭스 코어 전극을 사용하는 종래의 처리의 단점을 극복하기 위해 전기 아크 펄스 용접에서 사용될 수 있다. 본 발명은 금속을 이송하기 위한 펄스 스프레이 공정에 관한 것이고, 이 공정은 전극과 작업물 사이에서 우연히 무작위로 발생하는 단락 회로를 제거하는 신규의 절차 및 방법을 사용한다. 본 발명을 사용함으로써, 금속 증착물에서의 수소가 감소되어 수소에 기인하는 균열의 발생을 제거한다. 비록 본 발명이 단일의 고체 와이어 전극에 대하여 설명하고 전개되지만, 새로운 공정은 인버터 또는 초퍼 등의 고속 스위칭 전원에 의해 각각 구동되는 직렬 전극(tandem electrode)을 이용하여 다중 아크 처리에서 사용하기에 또한 적합하다. 전원은 펄스 파형 발생기 또는 웨이브 세이퍼에 의해 생성된 연속적인 펄스 파형을 각각 출력한다. 본 발명은 -40°F에서 35 ft-lbs의 차피 충격값(Charpy impact value)에 부합시키기 위하여 또는 상기 충격값을 초과하게 하기 위하여 수퍼 아크 LA-75 고체 와이어 전극 및 차폐 가스를 함께 사용할 때 최적화된다. 본 발명에 따라서 개발된 공정은 모든 용접 위치에서 유용하고 약성어 GMA W-P로 언급된다. 본 발명의 공정은 발산가능한 수소를 저하시키고, 비파괴 시험 전에 완전한 용접을 위한 보류 시간 요건을 감소시키거나 제거한다.

본 발명은 파형 기술의 선구자인, 오하이오주 클리브랜드에 소재하는 링컨 일렉트릭 캄퍼니에 의해 제조되어 판매되고 있는 파워 웨이브 455(Power Wave 455)와 같은, 파형 기술을 제공할 수 있는 표준 전원을 사용한다. 파형 기술은 파형을 연속적으로 생성하는 인버터 또는 초퍼와 같은 고속 스위칭 전원을 이용하는 용접 공정에 대한 약어(shorthand)이다. 각 파형은 전원 제어기의 펄스폭 변조기의 동작을 시간에 따라 제어하는 출력 신호를 가진 파형 발생기 또는 웨이브 세이퍼의 프로그램에 의해 결정된 윤곽을 가진다. 펄스폭 변조기는 18~20 kHz 이상의 주파수에서 동작한다. 고체 금속 와이어 또는 전극과 함께 펄스 스프레이 용접 공정을 사용하는 능력은 본 발명을 이용함으로써 강화되고 가능하게 된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 파형 발생기를 구비한 전기 용접기가 제공된다. 용접기는 전극과 작업물 사이에서 프로파일링된 전류를 수반하는 용접 공정을 생성하기 위해 표준 파형 기술을 사용한다. 본 발명의 용접 공정은 펄스 스프레이 공정이고, 파형 발생기에서 생성된 각 파형은 전류 상승 경사부, 피크 전류부, 전류 하강 경사부 및 배경 전류부를 갖는다. 경사부(ramp)는 링컨 일렉트릭 캄퍼니에서 개척한 파형 기술을 사용함으로써 가능하게 된다. 기타의 펄스 파형은 규정된 상승 경사부 또는 하강 경사부가 없다. 용접 공정의 열은 경사부를 사용하는지 여부가 피크 전류 및 배경 전류에 의해 결정되고, 상기 경사부는 각각 용접 공정에 열을 추가한다. 용접 공정의 열을 제어하기 위해, 피크 전류를 조정할 수 있고, 배경 전류를 조정할 수 있으며, 또는 배경 전류의 시간에 대한 피크 전류의 시간의 비율을 조정할 수 있다. 이 특징들은 모두 종래의 표준 기술을 수반하는데, 연속 파형의 윤곽은, 통상적으로 소프트웨어 회로이지만 아날로그 회로일 수도 있는 펄스폭 변조기의 사용을 통해 파형 발생기에 의해 제어된다. 펄스폭 변조기는 고속 스위칭 인버터 또는 초퍼를 제어하고, 상기 초퍼는 파형 기술 용접기에 있어서 인버터와 등가로 생각할 수 있다. 지금까지 설명한 바와 같이, 용접기는 표준형이고 펄스 스프레이 용접 공정의 파형을 제어하기 위해 파형 발생기를 이용한다. 본 발명에 따라서, 이 유형의 용접기는 전극과 작업물 사이의 단락 회로를 감지하기 위한 전압 감지 회로와, 단락 회로가 발생하였을 때 파형 발생기를 파형의 시작점 또는 시작 시간으로 리셋하기 위한 회로를 구비한다. 펄스 용접 공정 중에 단락 회로가 검출되면, 용접기는 다음 펄스 전류 파형을 개시한다. 본 발명은 이러한 개선에 의해 파형 기술 또는 다른 기술을 이용하는 종래의 펄스 스프레이 용접 공정과 상이하고, 경사부를 갖거나 갖지 않은 다음 파형이 단락 회로 발생시에 개시될 수 있다. 다음 전류 펄스는 단락 회로를 즉시 클리어하고, 펄스 스프레이 용접 공정으로 진행한다. 이 공정을 이용함으로써, 정위치 외에서 강한 용접 동작을 산출하기 위해 가스 차폐된 고체 와이어 또는 금속 코어 와이어를 사용할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이 개선된 공정은 공정이 더 낮은 수소 용접 증착물을 남기도록 진전되어 수소에 기인한 균열의 발생 경향을 감소시킨다는 점에서 종래의 FCAW 공정보다 우수하다. 본 발명의 공정은 발산가능한 수소를 낮추고 아크의 길이를 제어하여 정위치 외에서 사용될 때 평평한 비드를 생성한다. 펄스 중에 단락 회로가 발생하는 시간은 용접 공정에 추가되는 열의 양을 자동으로 결정한다.

본 발명의 다른 하나의 양상은 다음 펄스가 생성되어 피크 전류 레벨로 진행된 후 단락 회로가 계속되는 경우에 사용하는 단락 회로 클리어 프로그램 또는 회로를 제공한다. 본 발명을 작동시키는 단락 회로가 있고 다음 펄스 파형이 상승 경사부 중에 단락 회로를 클리어하지 않으면, 단락 회로가 확실하게 클리어될 수 있도록 전류를 피크 전류 이상으로 더욱 증가시키기 위한 루틴이 있다. 따라서, 본 발명의 기본 양상은 단락 회로가 발생할 가능성이 큰 때에 전류 하강 경사부 및 배경 전류부 중에 사용된다. 단략 회로가 계속되면, 단락 회로를 파괴하기 위해 표준 전류 증가 루틴이 사용된다.

본 발명의 제1 목적은 개선된 펄스 스프레이 용접 공정 또는 금속 이송 모드를 제공하는 것이고, 상기 공정은 바람직하게 파형 기술에 의해 수행되고 가스 차폐와 함께 고체 금속 전극 또는 와이어를 사용할 수 있게 하며, 따라서 용접 공정이 강해지고, 단락 회로가 증가된 전류에 의해서 단순히 제거되는 이전 공정에 의해 야기되는 변화없이 정위치 외에서 동작가능하다. 본 발명은 고체 와이어를 사용할 수 없거나 사용하기 곤란한 경우에 사용된다. 그러나, 코어 와이어는 본 발명을 실시할 때 사용될 수 있다.

본 발명의 제2 목적은 위에서 설명한 용접 공정을 수행하기 위해 개선된 단락 회로 제어 절차를 가진 펄스 스프레이 모드에서 동작하는 개선된 전기 용접기를 제공하는 것이다.

본 발명의 제3 목적은 위에서 설명한 바와 같은 용접기 및 방법을 제공하는 것이고, 이 용접기 및 방법은 용접 비드에서 발산 수소량을 감소시키기 위해 고체 와이어를 사용할 수 있다. 본 발명은 단락 회로가 발생하면 다음 펄스 파형을 시작한다. 고체 와이어를 이전에 사용할 수 없거나 사용하기 곤란한 응용에서 새로운 단락 루틴을 사용할 수 있기 때문에 고체 와이어를 사용하는 것이 가능하다. 고체 와이어는 플럭스 코어 와이어에서보다 수소가 더 낮다. 결과적인 용접은 발산되는 수소를 더 적게 내포한다.

본 발명의 제4 목적은 차폐 가스와 함께 또는 차폐 가스없이 고체 금속 와이어의 사용을 가능하게 하는(그러나 코어 용접 와이어에도 또한 적용가능하다) 단락 루틴을 사용하는 것이다.

상기 및 다른 목적과 장점들은 첨부 도면을 참조한 이하의 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

본 발명을 사용함으로써 개선되는 펄스 스프레이 용접 공정은 도 1에 도시된 용접기(A)와 같은 표준 전기 아크 용접기를 이용하고, 이 때 전원(10)은 인버터 또는 초퍼와 같은 고속 스위칭 전원이며, 그 입력 전원 공급기(12)는 3상 전기 입력으로서 도시되어 있다. 물론, 각종 전압 및 주파수를 가진 단상 입력 전력 공급기 또는 모터나 엔진에 의해 구동되는 발전기 또는 교류 발전기가 전력을 변환기 또는 전원(10)에 공급하기 위해 사용될 수 있다. 출력 단자(14, 16)는 전극(E)과 작업물(WP)의 양단에 직렬로 접속되고 상기 전극과 작업물 사이에 전류를 공급함으로써 용접 공정을 수행한다. 표준 실시에 따라서, 전극은 연속 와이어로서, 종래 기술에서는 플럭스 코어 와이어이었지만 본 발명에서는 고체 와이어를 사용할 수 있다. 이것은 본 발명을 사용하기 전에는 일부 오프쇼어 응용에서 불가능한 것이었다. 고체 와이어를 사용함으로써, 용접 비드 내의 수소가 감소되어 수소에 기인한 균열이 감소한다. 본 발명의 양호한 실시예에 따라서, 고체 와이어는 95%의 아르곤과 5%의 이산화탄소로 형성된 차폐 가스를 가진다. 차폐 가스 공급은 표준 실시에 따라서 전극과 작업물간의 용접 동작에 제공된다. 본 발명은 지금까지 펄스 스프레이 용접을 사용할 때 필요로 하였던 코어 와이어를 교체하기 위해 고체 와이어를 사용할 수 있게 한다. 와이어(20)는 표준 기술에 따라서 모터(30)에 의해 회전되는 구동 롤러(24, 26) 사이로 스풀(22)로부터 당겨진다. 접촉 슬리브(40)는 전극과 작업물 사이에서 수행되는 용접 공정이 출력(14, 16)들 사이의 전류 파형을 포함하도록 전원(10)으로부터 전극(E)으로 전류를 공급하기 위해 사용된다. 아크 전류를 결정하기 위해, 분류기(50)는 라인(56)상의 출력 신호가 임의의 주어진 시간에 실제 출력 전류의 디지털 표시 또는 아날로그 표시가 되도록 피드백 회로(54)에 공급되는 신호를 라인(52)상에 생성한다. 마찬가지 방식으로, 전압 피드백 회로(60)는 출력(66)에서 신호를 생성하기 위해 용접 동작의 순간 아크 전압을 감지하기 위한 입력(62, 64)을 구비한다. 전압 신호는 순간 아크 전압의 디지털 또는 아날로그 표시이다. 아크 전류 및 전압은 피드백 루프에서 파형 발생기(70)에 공급되고, 파형 발생기(70)는 제어 라인(72)의 신호에 따라서 각각 선택된 윤곽을 가진 일련의 파형들을 생성하도록 설정된다. 제어 신호는 원하는 펄스 파형을 나타낸다. 제어 라인(72)의 출력 제어 신호는 표준 파형 기술에 따라서 디지털 명령어, 프로그램 설명문 또는 아날로그 커맨드 신호의 형태이다. 전원 제어기의 내측에는 통상적으로 소프트웨어 신호인 펄스폭 변조기 회로가 구비되고, 이 회로는 전극(E)과 작업물(WP) 사이에서 용접 공정의 파형들을 제어한다. 이것은 펄스 스프레이 용접 공정을 생성하기 위한 파형이다. 파형 발생기(70)로부터 제어 라인(72)의 신호에 의해 생성된 표준 파형은 도 4에 개략적으로 도시되어 있다. 파형(B)은 T0의 시간에서 시작 위치(a)로부터 표준 윤곽을 갖는다. 펄스 윤곽을 생성하기 위해, 전류 상승 경사부(b)는 경과 시간 T1이 될 때까지 파형 발생기(70)에 의해 생성된다. 그 후, 파형(B)은 전류 피크부(c)로 진행하고, 이 부분은 경과 시간 T2까지 지속된다. 피크 전류부가 수행된 후에, 파형(B)은 전류 하강 경사부(d)로 천이하는데, 이 부분은 시간 T3에서 종료되고 여기에서 파형은 배경 전류부(e)로 천이된다. 배경 전류부는 파형 시작 시간(T0)과 대응하는 경과 시간 T4에서 종료한다. 본 발명은 파형 B를 가진 파형 기술 용접기에서 바람직하게 수행된다. 그러나, 다른 용접기도 본 발명 및 파형을 사용할 수 있지만, 그러한 다른 용접기는 상승 경사부 또는 하강 경사부를 갖지 않을 수 있다. 본 발명은 고체 와이어가 실용화되지 않아서 FCAW가 필요할 때 고체 와이어를 사용할 수 있도록 효과적으로 사용될 수 있다.

본 발명에서 바람직하게 사용되는 표준 파형 기술은 파형 발생기(70)의 제어하에 파형(B)을 반복적으로 출력하여 펄스 스프레이 용접 공정을 산출한다. 파형 발생기는 일련의 명령어 및 진실/거짓 설명문에 기초하여 파형을 합성하는 프로세서이다. 파형 발생기는 전류 피드백 신호(56)로부터의 명령어들을 조절한다. 이 신호가 올바른 것일 때, 파형 발생기는 라인(66)상의 신호를 처리하여 전류 파형과 전압 파형이 모두 파형 발생기(70)에 의해 제어되게 한다. 전압 및 전류 신호는 라인(56, 66)을 통해 파형 발생기(70)로 피드백되고, 신호를 보정하고 전극(E)과 작업물(WP) 사이에서 원하는 파형을 생성하기 위해 출력 제어 신호(72)를 보정한다. 이 공정은 연속 펄스 파형을 제어하기 위해 파형 기술을 이용하는 기술에서 잘 알려진 각종 방법에 의해 구현된다. 파형 기술 공정은 파형(B)의 윤곽을 정의하는 파라메터들을 적절히 선택함으로써 최적화될 수 있다. 그러나, 전극과 작업물 사이에서 우연한 예기치않고 계획되지 않은 단락 회로가 발생하였을 때, 파형(B)에 의해 생성된 용접의 품질은 나쁜 영향을 받는다. 전원에 의해 받는 저항이 크게 감소하기 때문에 용접 공정에 적용되는 에너지는 작다. 그 결과, 용접 동작의 품질 성능에 필요한 최적화 파형을 다시 재확립하기 위해 즉시 단락 회로 조건을 만들 필요가 있게 된다. 종래 기술에서는 파형 기술 또는 다른 펄스 스프레이 파형 공정이 펄스들을 형성한다. 종래의 일부 기술에서는 뚜렷한 상승 경사부 또는 하강 경사부가 없다. 이 부분들은 파형 기술을 이용하여 얻어질 수 있다. 본 발명은 다른 펄스 스프레이 파형 공정에도 동일하게 적용할 수 있다. 종래 기술의 공정은 도 2 및 도 3에 도시된 시스템 및 그래프에 의해 달성되었다. 종래의 파형(B1, B2, B3)은 도 3에 도시된 바와 같이 전압 파형(C)과 함께 발생된다. 이 파형들을 생성하고 도 4에 도시된 바와 같이 최적화하기 위해, 도 2에 도시된 흐름도가 구현되어 프로그램 또는 루틴(P)을 수행한다. 파형 발생기(70)는 블록 100에 표시한 바와 같이 전류 상승 경사부를 형성한다. 이러한 파형의 제어부는 시간 T1에서 종료하고, 블록 102에 표시한 바와 같이 피크 전류부를 생성한다. 이 피크 전류부는 시간 T2까지 지속되고, 시간 T2에서 블록 104가 작동되어 용접 공정의 전류를 하강 경사시킨다. 시간 T3에서, 블록 106에 표시한 배경 전류가 시간 T4까지 구현된다. 그 다음에, 파형 발생기(70)는 라인(110a)에 의해 표시한 바와 같이 리셋되어 도 4에 도시된 파형을 구현하도록 타이머를 다시 시작한다. 파형(B)은 도 3에 개략적으로 도시되어 있지만, 용접 공정은 단락 회로가 발생하였을 때 급격하게 변화한다. 이것은 지점 120에서 발생하는 것으로 도시하였다. 이 시점에서, 감지 전압은 표준 기술에 따른 기준 전압보다 더 낮다. 단락 회로는 단락 회로가 하강 경사부 중에 발생하는 경우 도 2에 도시된 라인 122의 신호로서 표시한 신호를 생성한다. 단락 회로가 파형의 배경 전류부에서 발생하면, 신호는 라인 124에 표시한 바와 같이 생성된다. 라인 122 또는 라인 124의 신호는 단락 회로 클리어 회로(130)를 작동시켜서 전극과 작업물간에 흐르는 전류를 증가시킨다. 이것에 의해 단락 회로가 종결된다. 단락 회로가 종결되었을 때, 용접기에 의해 감지된 전압은 프로그램(P)에서 표시한 레벨, 즉 15 볼트까지 증가한다. 전압이 15 볼트까지 증가하였을 때, 복귀 라인(132)이 작동하여 회로(130)가 종료되고 통상의 펄스 파형이 다시 처리된다. 이것은 표준 기술이고 용접 공정에서 약간의 불안정을 야기한다. 통상의 펄스 용접 공정의 차단은, 특히 파이프 용접 및 오프 쇼어 건조와 같은 대형의 용접 환경에서 사용될 때 고체 와이어가 펄스 스프레이 용접에 효과적으로 이송되는 것을 방해한다. 증가한 전류가 지점 120a에서 단락 회로를 클리어한 후에, 도 2에 블록도로 표시한 프로그램(P)이 다시 구현된다. 열은 크게 증가하여 정위치 외 용접에서 문제점들을 야기한다. 개방 루트 용접에서 종래 기술의 공정을 사용하면, 단락 회로를 태워버리는 높은 전류가 용접 금속을 또한 용해시키고 루트까지도 태워버리는 경향이 있다. 그 결과, 도 2에 블록도로 도시된 프로그램(P)을 이용하여 도 1의 용접기(A)에서 구현되는 종래의 펄스 용접 절차는 지점 120에서 단락 회로가 발생한 때 도 3에 도시된 결과를 갖는다. 종래의 펄스 프로그램(파형 기술 또는 기타 기술)을 사용하면, 낮은 전압에서 공정이 안정되지 못하고, 그에 따라서, 루트 패스에 대하여 너무 고온을 발생시킨다. 새로운 펄스 파형은 낮은 전압에서 매우 강하고 루트 패스에 필요한 열 입력을 제공할 수 있다. 본 발명은 종래의 단락 회로 처리 절차를 개선하여 용접 파형이 과도한 단락 사건으로부터의 스터빙의 방해에 더욱 관대하게 한다. 전극이 지점 120에서 단락되면, 본 발명은 종래 기술에서 사용할 때 발생할 수 있었던 것처럼 전극이 타버리거나 과도하게 용해되는 시간을 주지 않고 짧은 시간 동안 더 많은 열을 공급하도록 신속히 응답한다.

도 5, 6 및 7에 도시된 본 발명은 파형 기술 용접기를 사용하는 경우를 예시한 것이다. 제어 네트워크 또는 회로(200)는 전류용의 피드백 에러 증폭기(202)와 전압용의 에러 증폭기(204)를 구비한다. 상기 증폭기들은 라인(56, 66)상의 신호들을 파형 발생기(70)로부터의 출력 라인(210, 212)과 각각 비교하여 제어 라인(72)상의 전압 레벨을 디지털 포맷 또는 아날로그 형태로 제어한다. 이 신호의 레벨은 전압 또는 전류를 앞에서 설명한 바와 같이 제어한다. 펄스 파형은 도 7에 도시한 바와 같은 전류 파형이고 결과적인 전압 파형(C)은 도 3에 도시한 전압 파형(C)과 유사하다. 선택 회로(220)는 용접기(A)에서 사용할 원하는 펄스의 파형(B)을 선택한다. 타이머(222)는 도 4와 관련하여 설명한 경과 시간 신호를 생성한다. 타이머(222)의 출력(222a)은 합산 접합부(240)로 공급되어 라인(242)에서 리셋 신호를 생성한다. 이것은 도 2에 도시한 바와 같이 타이머를 리셋시킨다(110). 단락 회로 검출기 또는 감지 회로(230)는 종래 기술을 구현함에 있어서 이전에 사용한 것처럼 단락 회로의 존재를 감지한다. 이 회로는 본 발명에서 다른 방식으로 사용된다. 통상적으로 디지털 비교기인 회로(230)에서 감지한 단락 회로는 단락 회로가 있을 때 라인(234)에 신호를 생성한다. 이 신호는 접합부(240)에 공급되고, 접합부(240)는 즉시 라인(242)에 리셋 신호를 생성한다. 그 결과, 본 발명을 사용하는 경우, 도 7에 도시한 바와 같이 지점 120에서 단락 회로가 있으면, 파형 타이머가 리셋되고 즉시 새로운 파형을 시작한다. 도 7에서, 파형(B1) 뒤에는 파형(B2)이 이어진다. 파형(B2)의 배경부 중에, 지점 120에서 단락 회로가 발생한다. 이것은 라인(234)에서 즉각적으로 신호를 발생시켜 새로운 파형(B3)을 시작하게 한다. 이 새로운 파형은 지점 120a에서 단락 회로를 신속히 클리어하고 용접 공정이 계속되게 한다. 이 절차는 단락 회로를 즉각적이고 신속하게 보정하고 파형의 시작부로부터 지점 120의 시구간에 따라 열을 자동으로 조정한다. 본 발명을 구현하는 프로그램 또는 루틴(250)은 도 6에 도시하였다. 블록 100, 102, 104, 및 106은 종래 기술의 프로그램을 도시하는 도 2의 대응하는 블록들과 본질적으로 동일하다. 그러나, 도시된 본 발명의 실시예에 있어서, 하강 경사부 또는 배경 전류부 동안에 단락 회로는 라인 252 또는 254에 신호를 생성한다. 펄스의 하강 경사부 또는 펄스의 배경 전류부 중에 단락 회로는 도 5에 도시한 바와 같이 라인 234에 신호를 생성한다. 이것은 타이머(110)를 리셋시키고, 파형 발생기(70)의 일부로서 도 5에 도시된 회로(260)가 다음 펄스를 즉시 시작하게 한다. 다음 펄스를 즉시 시작하는 것은 실질적으로 용접 공정의 강인성을 증가시키고 개방 루트 용접뿐만 아니라 모든 위치에서의 용접을 위한 펄스 용접 공정의 사용을 가능하게 하는 것으로 밝혀졌으며, 이들 중의 하나는 도 10에 개략적으로 도시되어 있다. 본 발명을 사용할 때, 단락 회로 검출기 또는 감지 회로(230)는 파형(B)의 하강 경사부 및 배경 전류부 중에만 구현된다. 파형의 모든 부분에서 동일한 네트워크를 사용할 수 있지만, 본 발명에서 예상되는 유형의 단락 회로는 통상적으로 펄스가 전극의 끝에서 상당한 양의 금속이 용해되는 시간동안 발생하는 것으로 이해된다. 용해된 금속은 작업물로의 스프레이 또는 구형 이송(globular transfer)까지 대기한다. 이것은 통상적으로 파형의 시작부에서 또는 피크 전류부(c)에서 발생하지 않는다. 본 발명은 파형 기술을 사용하지 않는 용접기에서 및 펄스가 뚜렷한 경사부를 갖지 않는 상황에서 사용할 수 있다.

본 발명의 다른 하나의 양상은 도 8과 도 9에 개략적으로 도시되어 있다. 이 선택적인 특징은 도 6에 도시된 프로그램(250)과 함께 사용되고, 혼합 프로그램(250a)으로 설명하겠다. 블록 100에 표시한 상승 경사부 중에, 피리어드 타이머(222)가 동작하여 경과 시간 T1을 결정한다. 이 시간이 경과되고 전압이 아직 라인(232)에서의 기준 전압 신호인 18 볼트 미만이면, 프로그램(250a)의 라인(270)에서 신호가 생성된다. 이것은 종래 기술에서 단락 회로를 클리어하기 위해 사용하였던 회로인 표준 회로(280)를 이용하여 제어된 속도로 전류를 즉시 증가시킨다. 도 9에 증가된 전류(280a)로 표시한 바와 같이 전류가 파형(B)의 통상 윤곽을 넘어서 증가할 때, 회로(280)는 전압이 기준 전압, 즉 22 볼트 이상으로 되었음을 표시하는 신호를 전압 감지 회로(230)에서 발생할 때까지 대기한다. 상기 증가된 전압은 전류(280a)가 단락 회로를 파괴하였음을 표시한다. 단락 회로가 클리어되자마자, 라인(282)의 신호는 루틴 또는 프로그램(250a)이 블록 102로 제어되는 피크 전류부를 계속함으로써 통상의 동작으로 복귀하게 한다. 도 8에 도시한 선택적인 프로그램(250a)을 사용함으로써, 다음 펄스(B3)가 즉시 구현된다. 이것은 도 7에서 지점 120에 도시되어 있다. 만일 선택된 펄스 파형이 이미 종료된 시간을 갖지만 단락 회로가 계속되면, 도 9에 도시한 바와 같이 전류를 증가시키다(280a). 시간이 종료되었지만 블록 102로 표시한 피크부 동안에 여전히 단락이 있으면 상기와 동일한 단락 회로 클리어 공정이 구현된다. 이 부울 이벤트(Boolean event)는 클리어 회로(280)로부터 증가된 전류를 작동시키거나 그 작동을 계속하기 위하여 라인(272)에 신호를 생성한다. 그 결과, 본 발명의 양호한 구현은 파형의 하강 경사부 또는 배경부 동안에 단락 회로에 의해 파형 타이머를 즉시 리셋시키는 것을 수반한다. 만일 파형이 하강 경사부를 갖고 있지 않으면, 리셋은 배경부에서만 동작할 것이다. 피크부에서, 회로(280)는 단락 회로를 클리어한다. 이것은 파형 기술 능력이 있는 용접기를 사용하고 파형 윤곽의 경사를 이용하는 양호한 실시예의 다른 예이다. 도시된 실시예의 파형의 상승 경사부 및 피크부 동안에, 단락 회로는 단락 회로를 태워버리기 위해 표준 기술에 따라서 전류를 단순히 증가시킨다. 실제로는 프로그램 250과 250a가 모두 구현된다. 아르곤을 주성분으로 하는 차폐 가스를 가진 고체 와이어는 개방 루트 용접에서 뿐만 아니라 대형 작업물의 채우기 용접(fill welding)에서도 성공적으로 사용되었다. 따라서, 본 발명은 GMA W-P 용접을 위한 고체 와이어의 사용을 가능하게 한다.

도 10은 다운 용접(down welding)과 함께 3G 위치로서 도시한 하나의 위치에 대하여 본 발명을 사용하는 것을 설명하는 용접 절차의 평면도이다. 이 공정은 모든 위치에서의 용접에 대하여 동일하게 적용가능하고 유익하다. 작업물(300)는 두께가 x인데 실제로는 약 1.25 인치이다. 작업물(302)는 약 2.0 인치인 폭 y를 갖는다. 간극(z)은 약 0.20 인치이고 홈각(r)은 약 37.5°이다. 본 발명은 1 인치의 CTWD와 함께 95%의 아르곤과 5%의 이산화탄소 차폐 가스하에 동작하는 0.052 인치의 ER 80S-Nil 전극을 생성하기 위해 사용되었다. 개방 루트의 제1 패스는 150 인치/분의 와이어 공급 속도로 수정 J 위브(modified J weave)를 이용하여 수직 하강 용접된다. 나머지의 채우기 패스는 위브 기술에서 150 인치/분의 와이어 공급 속도의 수직 상승 진행으로 용접된다. 캡 패스는 200 인치/분의 속도로 용접된다. 이 절차는 본 발명의 공정을 이용하여 만족스러운 용접을 산출한다.

본 발명의 방법은 반응적이다. 단락이 검출되었을 때, 로직은 용접기에서 사용하는 펄스 공정과 무관하게 현재 파형의 나머지를 스킵하고 다음 펄스 사이클을 시작한다. 단락 회로가 파형의 하강 경사부 또는 배경 전류부 동안에 검출되거나, 또는 배경 전류부 중에 경사부가 없으면, 제어 프로그램의 로직은 현재 펄스 사이클의 나머지를 스킵하고 다음 펄스 사이클 또는 파형을 시작한다. 일반적으로, 단락은 파형의 다음 급격부(abrupt segment)에 의해 클리어된다. 이론상으로, 펄스 파형은 2개의 부분으로 생각할 수 있다. 즉, 피크 전류를 포함하는 고열부와 배경 전류를 포함하는 저열부로 생각할 수 있다. 단락 회로가 발생하였을 때, 저열부는 스킵되고 고열부는 2배로 된다. 용접 공정에는 더 많은 열이 제공될 것이다. 더 많은 단락 회로가 발생할 때, 개선된 방법은 용접 공정에 더 많은 열을 공급할 것이다. 단락 회로가 발생한 때의 시간은 얼마나 많은 열을 더 추가할 것인지를 또한 나타낼 것이다. 단락 회로가 배경 전류부에서 조기에 발생하면, 단락 회로는 단락 회로가 펄스 파형의 뒷부분에서 발생할 때보다 더 많은 열 증가를 필요로 하고 더 많은 열을 받을 것이다. 개선된 방법 자체는 단락 회로가 발생하는 파형에서의 시간에 의존하여 열 증가량을 조절한다. 개선된 방법은 단락 회로가 발생하는 횟수에 대한 직접 관계로서 및 단락 회로가 발생한 때 더 많은 열을 추가하도록 작용할 것이다. 프로그램(250a)에 도시한 바와 같은 본 발명의 강화된 버젼(enhanced version)을 사용할 때, 클리어가 곤란한 단락 회로는 추가의 전류를 받는다. 실제로, 전류 응답은 단락 회로가 상승 경사부의 끝에서 여전히 존재할 때 또는 리셋 타이머(110)가 프로그램(250)에 의해 또는 프로그램(250a)에 의해 리셋된 후에 파형의 피크부에서 검출된 때 구현된다.

지금까지 본 발명을 전류 펄스와 관련하여 설명하였지만, 파형(B)은 용접기 출력의 전력, 전압 또는 다른 함수일 수 있다. 전류 펄스는 포괄적인 정의로서 사용되고 펄스 용접에서 사용하는 다른 펄스들을 포함한다.

본 발명에 따르면, 금속 증착물에서의 수소가 감소되어 수소에 기인하는 균열의 발생을 제거한다. 또한, 본 발명의 공정은 발산가능한 수소를 저하시키고, 비파괴 시험 전에 완전한 용접을 위한 보류 시간 요건을 감소시키거나 제거한다.

도 1은 용접 공정을 구성하는 일련의 파형을 제어하기 위한 파형 기술을 이용하는 전기 아크 용접기를 개략적으로 나타내는 블록도.

도 2는 표준 펄스 스프레이 용접 공정을 수행하기 위하여 도 1에 도시된 용접기의 동작을 나타내는 흐름도.

도 3은 도 1에 도시된 표준 용접기를 동작시키기 위해 도 2의 흐름도를 이용하는 프로그램에 의해 수행되는 펄스 스프레이 용접 공정의 전류 곡선 및 전압 곡선을 나타내는 그래프.

도 4는 도 1에 도시된 것과 같은 용접기의 동작에 의해 펄스 스프레이 용접 공정을 수행할 때 사용하는 어느 정도 표준 파형을 나타내는 개략도.

도 5는 본 발명의 양호한 실시예를 실시함에 있어서의 제어 구조를 개략적으로 나타내는 개략적 블록도.

도 6은 도 2의 흐름도와 유사하지만 본 발명의 양호한 실시예를 구현하기 위한 프로그램을 설명하는 흐름도.

도 7은 도 3과 유사하지만 도 6에 도시된 프로그램 및 방법을 이용하여 수행되는 용접 공정의 전류 곡선과 전압 곡선을 나타내는 그래프.

도 8은 본 발명의 기본적 특징의 동작 후에 유지되는 단락 회로 조건을 클리어하기 위해 본 발명에서 사용되는 프로그램을 나타내는 펄스 스프레이 용접 공정의 흐름도.

도 9는 도 8의 흐름도에 도시된 추가의 특징을 이용할 때 발생된 전류 파형을 나타내는 챠트도.

도 10은 본 발명의 양호한 실시예를 이용함으로써 생성된 용접 비드를 나타내는 횡단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

70: 파형 발생기

72: 제어 라인

200: 제어 네트워크

202: 전류용 에러 증폭기

204: 전압용 에러 증폭기

220: 선택 회로

222: 피리어드 타이머

230: 단락 검출기

Claims

전극과 작업물간에 전류 흐름을 수반하는 용접 공정을 생성하기 위해 파형 발생기를 제어하는 전기 아크 용접기로서, 상기 용접 공정은, 시작 시간, 설정된 제1 경과 시간을 가진 전류 상승 경사부, 피크 전류 및 제2 경과 시간을 가진 피크 전류부, 제3 경과 시간을 가진 전류 하강 경사부 및 배경 전류와 제4 경과 시간을 가진 배경 전류부를 각각 구비한 연속적인 전류 펄스 파형과; 상기 전극과 상기 작업물간의 단락 회로를 감지하기 위한 전압 감지 회로와; 단락 회로를 감지하였을 때 상기 파형 발생기를 상기 시작 시간으로 리셋시키는 회로를 포함하는 전기 아크 용접기.
제1항에 있어서, 상기 전압 감지 회로는 상기 제2 경과 시간 후에만 작동되는 것인 전기 아크 용접기.
제1항에 있어서, 상기 전압 감지 회로는 상기 배경 전류부 동안에만 작동되는 것인 전기 아크 용접기.
제1항에 있어서, 상기 제2 경과 시간 전에 단락을 감지하였을 때 상기 펄스 파형 외측으로 상기 전류 흐름을 증가시키는 단락 클리어 회로를 더 포함하는 전기 아크 용접기.
제4항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접기.
제3항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접기.
제2항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접기.
제1항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접기.
전극과 작업물간에 전류 흐름을 수반하는 용접 공정을 생성하기 위해 파형 발생기를 제어하는 전기 아크 용접기로서, 상기 용접 공정은 전류 상승 경사부, 피크 전류부, 전류 하강 경사부 및 배경 전류부를 각각 구비한 연속적인 전류 펄스 파형과; 상기 전극과 상기 작업물간의 단락 회로를 감지하기 위한 전압 감지 회로와; 단락 회로를 감지하였을 때 상기 파형 발생기를 리셋시켜 상기 펄스 파형을 재시작하게 하는 회로를 포함하는 전기 아크 용접기.
제9항에 있어서, 상기 전압 감지 회로는 상기 피크 전류부 후에만 작동되는 것인 전기 아크 용접기.
제9항에 있어서, 상기 전압 감지 회로는 상기 배경 전류부 동안에만 작동되는 것인 전기 아크 용접기.
제9항에 있어서, 상기 전류 상승 경사부 후에 및 상기 전류 하강 경사부 전에 단락 회로를 감지하였을 때 상기 펄스 파형 외측으로 상기 전류 흐름을 증가시키는 단락 클리어 회로를 더 포함하는 전기 아크 용접기.
제12항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접기.
제11항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접기.
제10항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접기.
제9항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접기.
전극과 작업물간에 전류 흐름을 수반하는 용접 공정을 생성하기 위해 파형 발생기를 제어하는 전기 아크 용접 방법으로서, 상기 용접 공정은 전류 상승 경사부, 피크 전류부, 전류 하강 경사부 및 배경 전류부를 각각 구비한 연속적인 전류 펄스 파형을 포함하는 전기 아크 용접 방법에 있어서,

(a) 상기 전극과 상기 작업물간의 단락 회로를 감지하는 감지 단계와;

(b) 단락 회로를 감지하였을 때 다음 파형을 시작하도록 상기 파형 발생기를 리셋시키는 리셋 단계를 포함하는 전기 아크 용접 방법.
제17항에 있어서, 상기 리셋 단계는 상기 피크 전류부 후에만 가능한 것인 전기 아크 용접 방법.
제17항에 있어서, 상기 리셋 단계는 상기 배경 전류부 동안에만 가능한 것인 전기 아크 용접 방법.
제17항에 있어서,

(c) 상기 전류 상승 경사부 후에 및 상기 전류 하강 경사부 전에 단락 회로를 감지하였을 때 상기 펄스 파형 외측으로 상기 전류 흐름을 증가시킴으로써 단락 회로를 클리어하는 단계를 더 포함하는 전기 아크 용접 방법.
제20항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접 방법.
제19항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접 방법.
제18항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접 방법.
제17항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접 방법.
전극과 작업물간에 전류 흐름을 수반하는 용접 공정을 생성하기 위해 파형 발생기를 제어하는 전기 아크 용접기로서, 상기 용접 공정은 전류 상승 경사부, 피크 전류부, 전류 하강 경사부 및 배경 전류부를 각각 구비한 연속적인 전류 펄스 파형과; 상기 전극과 상기 작업물간의 단락 회로를 감지하기 위한 전압 감지 회로와; 단락 회로를 감지하였을 때 상기 파형 발생기를 리셋시키는 리셋 회로를 포함하는 전기 아크 용접기.
제25항에 있어서, 상기 리셋 회로는 상기 파형의 상기 피크 전류부 후에만 동작가능한 것인 전기 아크 용접기.
제26항에 있어서, 상기 파형의 상기 피크부 동안에 상기 파형 외측으로 상기 전류 흐름을 증가시킴으로써, 지속된 단락 회로를 클리어하기 위한 단락 클리어 회로를 더 포함하는 전기 아크 용접기.
제27항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접기.
제26항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접기.
제25항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접기.
전극과 작업물간에 전류 흐름을 수반하는 용접 공정을 생성하기 위해 파형 발생기를 제어하는 전기 아크 용접 방법으로서, 상기 용접 공정은 전류 상승 경사부, 피크 전류부, 전류 하강 경사부 및 배경 전류부를 각각 구비한 연속적인 전류 펄스 파형과, 상기 전극과 상기 작업물간의 단락 회로를 감지하기 위한 전압 감지 회로를 포함하는 전기 아크 용접 방법에 있어서,

(a) 상기 전극과 상기 작업물간의 임의의 단락 회로를 검출하는 단계와;

(b) 단락 회로 감지 후에 새로운 다음 파형을 즉시 시작하도록 단락 회로를 감지하였을 때 상기 파형 발생기를 리셋시키는 리셋 단계를 포함하는 전기 아크 용접 방법.
제31항에 있어서, 상기 리셋 단계는 상기 파형의 상기 피크 전류부 후에만 동작가능한 것인 전기 아크 용접 방법.
제31항에 있어서,

(c) 새로운 다음 파형의 시작시에 지속된 단락 회로가 있을 때, 상기 새로운 다음 파형의 상기 피크부 동안에 상기 파형의 외측으로 상기 전류 흐름을 증가시키는 단계를 더 포함하는 전기 아크 용접 방법.
제33항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접 방법.
제32항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접 방법.
제31항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접 방법.
전극과 작업물간에 전류 흐름을 수반하는 용접 공정을 생성하기 위한 프로그램을 가진 전기 아크 용접기로서, 상기 용접 공정이 시작 시간, 피크 파라메터를 가진 피크부 및 배경 파라메터를 가진 배경부를 각각 구비한 연속적인 전류 펄스 파형과, 상기 전극과 상기 작업물간의 단락 회로를 감지하기 위한 전압 감지 회로와, 단락 회로를 감지하였을 때 상기 프로그램을 다음 파형의 상기 시작 시간으로 리셋시키는 회로를 포함하는 전기 아크 용접기.
제37항에 있어서, 상기 전압 감지 회로는 상기 배경 전류부 동안에만 작동되는 것인 전기 아크 용접기.
제37항에 있어서, 상기 배경 전류부 전에 단락을 감지하였을 때 상기 펄스 파형 외측으로 상기 전류 흐름을 증가시키는 단락 클리어 회로를 더 포함하는 전기 아크 용접기.
제39항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접기.
제38항에 있어서, 상기 고체 와이어는 금속 코어 와이어인 전기 아크 용접기.
제37항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접기.
제42항에 있어서, 상기 파라메터는 전류, 전압, 전력 및 에너지로 구성된 클래스로부터 선택된 것인 전기 아크 용접기.
전극과 작업물간에 전류 흐름을 수반하는 용접 공정을 생성하기 위한 프로그램을 가진 전기 아크 용접기로서, 상기 용접 공정은 피크 전류부 및 배경 전류부를 각각 구비한 연속적인 전류 펄스 파형과, 상기 전극과 상기 작업물간의 단락 회로를 감지하기 위한 전압 감지 회로와, 단락 회로를 감지하였을 때 상기 펄스 파형을 재시작하도록 상기 파형을 리셋시키는 회로를 포함하는 전기 아크 용접기.
제44항에 있어서, 상기 전압 감지 회로는 상기 피크 전류부 후에만 작동되는 것인 전기 아크 용접기.
제44항에 있어서, 상기 전압 감지 회로는 상기 배경 전류부 동안에만 작동되는 것인 전기 아크 용접기.
제44항에 있어서, 상기 배경 전류부 전에 단락 회로를 감지하였을 때 상기 펄스 파형 외측으로 상기 전류 흐름을 증가시키는 단락 클리어 회로를 더 포함하는 전기 아크 용접기.
제44항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접기.
전극과 작업물간에 전류 흐름을 수반하는 펄스 스프레이 용접 공정을 가진 전기 아크 용접 방법으로서, 상기 용접 공정은 피크부와 배경부를 각각 가진 연속적인 펄스 파형을 포함하는 전기 아크 용접 방법에 있어서,

(a) 상기 전극과 상기 작업물간의 단락 회로를 감지하는 단계와;

(b) 단락 회로가 있을 때 다음 파형을 시작하는 단계를 포함하는 전기 아크 용접 방법.
제49항에 있어서, 상기 시작 단계는 상기 배경부 동안에만 가능한 것인 전기 아크 용접 방법.
제49항에 있어서,

(c) 상기 피크부 동안에 단락 회로를 감지하였을 때 상기 펄스 파형의 외측으로 상기 전류 흐름을 증가시킴으로써 단락 회로를 클리어하는 단계를 더 포함하는 전기 아크 용접 방법.
제49항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접 방법.
전극과 작업물간에 전류 흐름을 수반하는 펄스 스프레이 용접 공정을 생성하는 전기 아크 용접기로서, 상기 용접 공정은 연속적인 펄스 파형과, 상기 전극과 상기 작업물간의 단락 회로를 감지하기 위한 전압 감지 회로와, 단락 회로를 감지하였을 때 새로운 파형을 시작하는 리셋 회로를 포함하는 전기 아크 용접기.
연속적인 펄스 파형과, 전극과 작업물간의 단락 회로를 감지하기 위한 전압 감지 회로를 포함하는 펄스 스프레이 용접 공정을 생성함으로써 용접을 수행하는 전기 아크 용접 방법에 있어서,

(a) 상기 전극과 상기 작업물간의 임의의 단락 회로를 검출하는 단계와;

(b) 단락 회로 감지 후에 새로운 다음 파형을 즉시 시작하는 단계를 포함하는 전기 아크 용접 방법.
제54항에 있어서, 상기 전극은 외곽 차폐 가스를 가진 고체 와이어인 전기 아크 용접 방법.