MX2010014217A

MX2010014217A - Un proceso de soldadura por arco sumergido y un alambre de soldadura para soldadura por arco sumergico con lubricante solido en la superficie del alambre.

Info

Publication number: MX2010014217A
Application number: MX2010014217A
Authority: MX
Inventors: J Ben Schaeffer; Boris Kahn
Original assignee: Lincoln Global Inc
Priority date: 2008-06-18
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2011-02-22
Also published as: US8901455B2; EP2310160A1; CN102123814A; EP2310160B1; US20090314756A1; BR132018008471E2; CN104690403B; BRPI0914290B1; WO2009153638A1; CA2727425A1; CN104690403A; CN102123814B; RU2555296C2; CA2727425C; RU2011101580A; BRPI0914290A2

Abstract

El revestimiento de cobre aplicado normalmente a las superficies de un alambre para soldar con arco sumergido (50) para evitar el desgaste abrasivo de la punta de contacto de la pistola de soldar es reemplazado con un lubricante sólido. Esto elimina la contaminación de cobre de la soldadura desde el revestimiento de cobre en tanto que preserva la vida útil de la punta de contacto.

Description

UN PROCESO DE SOLDADURA POR ARCO SUMERGI ALAMBRE DE SOLDADURA PARA SOLDADURA PO SUMERGIDO CON LUBRICANTE SÓLIDO EN LA SUPER ALAMBRE ntecedentes ldadura de Arco Metálico con Gas La soldadura de arco metálico con gas (G AvV, po inglés), en ocasiones referida por sus subtipos soldad erte metal (MIG, por sus siglas en inglés) o soldad tivo metal (MAG, por sus siglas en inglés), es un ldadura con arco semi-automático o automático en ectrodo de alambre continuo y consumible ("alambre de un gas protector son alimentados a través de una pisto e incluye una o más ruedas motrices (no mostradas) p alambre de soldadura desde la bobina 24 a través del ble 18 hacia la pieza de trabajo 20. Entretanto, el ministro de gas protector 16 incluye de modo normal s protector 28 y el conducto de suministro de municación de fluido con el ensamble de cable 18.

Como se ilustra en especial en la Figura 2, el ble18 comúnmente toma la forma de un cable flexible ado en un extremo a la fuente de energía 12, e! ensam alambre 14 y el sistema de suministro de gas 16 y xtremo a la pistola de soldar 34. Como se ilustra en la al es una sección transversal radial de cable flexi ble flexible incluye de modo normal un cable eléctr ministrar energía eléctrica de soldadura a la punta de pistola de soldar 40, el conducto de gas 36 para tra rotector, y lámina flexible 48 para alojar el alambre par rno sea posible, ya que esto proporciona el mayo xibilidad en términos de movimiento y colocación de l ldar 34 en cualquier ubicación deseada. Así, por ejem xible 32 de manera normal se hace lo suficientement odo que puede hacer flexiones relativamente estrech r enrollado en múltiples vueltas, como se ilustra en la A fin de evitar que el alambre para soldar se enga l cable flexible 32, el alambre para soldar es enrosc l interior de una lámina flexible 48. Normalmente, exible está hecha a partir de un alambre metálico es rollado en una espiral cuyo diámetro interno es sólo ayor que el diámetro interno del alambre para soldar, structura proporciona un alto grado de flexibilidad exible 32 en tanto que, se modo simultáneo, evita el co I alambre para soldar y otros componentes dentro del ca Debido a la longitud y flexibilidad del cable flexi Soldadura por Arco Sumergido La Soldadura por Arco Sumergido (SAW, por su glés) difiere de la soldadura GMAW en que, en la sold se usa gas protector externo. En vez de ello, la solda la zona de arco son sumergidas bajo una cubierta de anular el cual, cuando se funde, proporciona una tr rriente entre el electrodo y la pieza de trabajo que se brinda protección para la pieza soldada de l rcundante. Véase la Figura 4, la cual ilustra squemática la soldadura SAW, la Figura 4 muestra un a ldar 50 impulsado por rodillos impulsores 52 fo ldadura 58 en una pieza de trabajo 56, la punta del a ldar que forma un arco 54 que es totalmente sumer pa de flujo 60.

Una ventaja particular de la soldadura SAW licaciones en donde se efectúan soldaduras de alta v posición en objetos grandes colocados horizontal emplo, manufactura de tubería.

La Figura 5 ilustra dicho sistema de soldadura S stema, el alambre para soldar 62 obtenido desde l ministro 64 es alimentado por medio del ensamble de S e incluye rodillos impulsores (no mostrados) a través soldar 68 en donde forma una soldadura sobre u abajo (no mostrada) montada en una posición estaci esa 70. En la modalidad particular mostrada, la ministro 64, el ensamble de suministro 66 y la pistola tán montados en posiciones fijas en la estructura 71 óvil a lo largo de riel 72, de manera que se puede ldadura continua a lo largo de toda la longitud de abajo. En otras modalidades, la bobina de sumini nsamble de suministro 66 y la pistola de soldar 68 son stema completo puede ser movido entre diferentes ubi o como, por ejemplo, en la soldadura de vigas de puent A nivel industrial, el alambre para soldar 62 es cia la pistola de . soldar 68 ya sea en bobinas, como se ¡gura 5, o en tambores, vástagos o carretes. En todo te suministro de alambre está montado normalme sición fija con respecto a, y de modo usual adecuada , la pistola de soldar 68. De manera similar, el e ministro 66 también está montado de forma común en a con respecto a, y adecuadamente cerca de, la pisto . Como resultado de estas características, no es n stema de guía como la lámina flexible 48 en el sis ustrado en las Figuras 1-3. Esto se debe a que esen y fricción de deslizamiento entre el alambre para sol lementos estructurales que transportan este alambre esde la bobina de suministro 64 hacia la pistola de sóid ldar para GMAW tiene un diámetro de aproximadame lgada (-1.6 mm) o menos. En cualquier caso, d ndiciones sustancialmente más intensas en SAW, la vi nta de contacto de la pistola de soldar a través de la ambre para soldar puede variar poco debido a la f sgaste abrasivo. Por ejemplo, la vida útil de una punta berilio cobre comercial, estándar cuando se usa par W con un alambre para soldar SAW de acero estánd n revestir) desnudo y limpio (sin residuo de jabón) pu rta como de cuatro horas o menos.

Debido a este problema, el alambre para soldar SA si siempre está revestido con un revestimiento esafortunadamente, porciones de este revestimiento d ecuencia se desprenden del alambre para soldar a medi través de los rodillos impulsores estriados (por ejem tpulsores 52 en la Figura 4) y enderezadores evé Descripción de la Invención El problema es resuelto por medio de un alambre ra uso en soldadura por arco sumergido, en parti ambre para soldar SAW, con las características de la re así como a través de un proceso de las reivindicaci rias modalidades ilustrativas de la presente inve finidas en las sub-reivindicaciones y se describirán ntinuación. De acuerdo con esta invención, se ha enc S lubricantes sólidos de alambre para soldar con encialmente funcionarán igual que el revestimiento de ducción del desgaste abrasivo de la punta de con ldadura por arco sumergido. Por tanto es posible, de ta invención, eliminar el desperdicio de cobre y el pro ntaminación encontrado normalmente cuando se util ra soldar SAW revestido con cobre en la soldadu ra reducir el desgaste abrasivo de la punta de con ldadura por arco sumergido, el proceso que compre rno el alambre para soldar un sustrato de alambre par eo sumergido y un lubricante sólido en partículas en la l sustrato de alambre para soldar. Además, la presen oporciona un proceso de soldadura por arco sumer eza de trabajo en el cual la punta de un alambre para sumergida bajo una cubierta de un flujo fusible gra rante la soldadura en donde el alambre para soldar c strato de alambre para soldar y un lubricante só perficies del sustrato de alambre para soldar. reve Descripción de los Dibujos La presente invención puede ser comprendida má ediante referencia a los siguientes dibujos en los cuale DESCRIPCIÓN DETALLADA De acuerdo con esta invención, el revestimient licado normalmente a las superficies de un alambre n arco sumergido para evitar el desgaste abrasivo de ntacto de la pistola de soldar es reemplazado con u lido. En una modalidad preferida, el alambre para sold la soldadura por arco sumergido, en particular un a ldar SAW, comprende un sustrato de alambre para sol mergido y un lubricante sólido en la superficie del ambre para soldar con arco sumergido, en donde el a ldar tiene un diámetro mayor a -4mm. Cuando eferido el sustrato de alambre para soldar con arco s o que está libre del revestimiento de cobre, en bricante sólido comprende por lo menos uno de M0S2 rticular en donde la composición de recubrimiento d lido comprende además un conductor sólido. El gánico preferido es alcohol, aceite vegetal, aceite mi ntético, cera de petróleo, o una mezcla que compr nos uno de ellos.

El objeto de la presente invención es un proceso desgaste abrasivo en la punta de contacto de una pisto ada en la soldadura por arco sumergido, el proceso qu ilizar como el alambre para soldar un sustrato de a ldar que tiene un lubricante sólido en su superficie. E proceso en donde el alambre para soldar tiene perior a 1/16 pulgada (-1.6 mm). De modo más prefe oceso que usa un alambre para soldar de conformi alquiera de las reivindicaciones 11 a 15.

Un objeto adicional de la presente invención es un ldadura por arco sumergido para soldar una pieza de t ldar con arco sumergido está libre de revestimiento de A continuación se describen en mayor detalle, el al ldar de la presente invención y su uso en una soldad mergido. " ambre para soldar SAW Esta invención es aplicable a cualquier tipo de a ldar utilizado previamente, o que pueda ser utilizado soldadura por arco sumergido. El alambre SAW será d mún un alambre metálico de núcleo sólido, es decir, un etal sólido. Dichos alambres están hechos de manera rtir de acero al carbono (dulce), aunque también cho a partir de una variedad de otros metales y etálicas tales como aceros inoxidables que i n el u oxidables austeníticos, martensíticos, ferrítico y dúplex Cuando la invención se usa en alambres para soldar flujo o con núcleo metálico, se puede incluir cualq jo de soldadura o metal en el núcleo del alambre.

De forma similar, aunque esta invención ser rmalmente en alambre para soldar desnudo (no revesti ede ser usada en alambre para soldar revestido alquier tipo de revestimiento metálico, que ¡nc eferiblemente se evita el revestimiento de cobre. bricante Sólido Como se indicó de manera previa, los lubricantes ambre para soldar son utilizados de forma común en l soldadura GMAW para reducir la fricción generad ra este propósito se pueden emplear como el lubricant ta invención. Preferiblemente se evitan los lubricantes basan en, o están hechos a partir de, o que de o eran, cobre metálico.

Los lubricantes sólidos típicos empleados de modo bricación de alambre en la industria de soldadura ind S2, ZnO (normalmente junto con WS2), grafito y/o PT pueden emplear también mezclas de estos materiales. rmal, estos materiales son empleados en forma de p r así, cualquier tamaño de partícula que se hay eviamente, o que pueda ser usado en el futuro, para es útil en esta invención. Son de mayor interés los rticula en el orden de aproximadamente 0.5-15µ??, o roximadamente 1-10pm. Los tamaños de particular en roximadamente 1-2µ?? son de especial interés, e ando el alambre para soldar que son recubiertos t - 193175 indica que el polvo de emanaciones generado finación de hierro y acero y que está compuesto princi ido de hierro puede ser utilizado para este propósito, e kai 2004-202572 indica que el polvo de cobre puede ra este propósito. De modo similar, Kokai 09-141489 in eden usar compuestos de potasio inorgánico tales com tasio para este propósito, en tanto que Kokai 08-15785 pueden emplear ésteres de ácido fosforoso para est emás, Kokai 2003-305587 indica que se pueden utiliz hierro, manganeso y fosfato de zinc para este propósit Además de estas descripciones, la literatura de pa mbién que los lubricantes sólidos "comunes" anteriore oS2l WS2, ZnO (normalmente junto con WS2), grafit eflón), se pueden combinar con una amplia variedad d icionales, en espacial sólidos en partículas, pa bricantes sólidos efectivos para alambre para solda tasio en combinación con PTFE como un lubricante sóli l alambre para soldar, en tanto que Kokai 06- 285677 in rbonato de calcio o sodio, fluoruro o silicato de calcio no vidrio de sílice ácida, vidrio de sosa, vidrio de pot sosa y cal, cuando se combinan con PTFE o MoS2, co ricante efectivo para alambre para soldar. De la misr kai 2006-095551 así como muchos otros documentos ka¡ indican que la fosfatida (un fosfolípldo) se puede c S2 para este propósito. Estos materiales adiciónal eden ser usados junto con los lubricantes sólidos "co mbre para soldar antes descritos, de acuerdo scripciones anteriores.

A nivel comercial, los lubricantes sólidos para al Id a r se pueden utilizar sin mezcla, es decir, sin ningún icional. Sin embargo, de manera normal, también son n un aglutinante orgánico para formar una comp alquier aglutinante orgánico y cualquier vehículo lí yan sido previamente utilizados, o que puedan usarse ra promover la adhesión entre dichos lubricantes só perficies del alambre para soldar a las cuales se adhie r utilizados en esta invención. Véanse los diferentes patente nacional y extranjera citados en esta descr a descripción extensiva de los diferentes tipos de lidos y aglutinantes usados comúnmente para elaborar alimentación convencional. J La cantidad de composición de lubricante sólido qu ar en aplicaciones particulares de esta inven pliamente y, de modo esencial se puede usar cualqu e proporcione una mejora en la vida útil de la punta blando en términos generales, la cantidad de com bricante sólido usada puede ser hasta de 10 gms/m2 perficie del alambre hasta un mínimo de 0.001 gms/m2 Otros ingredientes incluidos de modo común en los i alambre para soldar se pueden incluir también en los ilidos para alambre de esta invención. Por ejemplo, ilizar mejoradores/estabilizadores de arco, que comú bones o detergentes que contienen sodio o potasi anse por ejemplo, Kokai (Solicitud de Patente Pu minada Japonesa) 2004-034131, Kokai 08-257788, 9595, Kokai 2002-239779, U.S. 6,337,144 y Kokai 2 s descripciones de las cuales están incorporadas a ediante referencia. nductores Sólidos De acuerdo con otra característica de esta invenció cluir un conductor sólido en la composición de lubrican ta invención para reducir la resistencia eléctrica entr jorará la estabilidad del arco y se incrementará la vid nta de contacto. Esta misma tecnología puede ser utiliz vención al incluir también un conductor sólid mposiciones de recubrimiento de lubricante sólid vención.

Los conductores sólidos utilizados en este asp vención comprenden un sólido eléctricamente rmicamente estable en forma de partículas finas. En es éctricamente conductor" significa que el conductor a conductividad eléctrica, s, de por lo menos 10 S/c r centímetro) a 800°C, como se determinó mediante . Además, "térmicamente estable" en este contexto sig nductor sólido permanece sólido (por ejemplo, no s emás, esencialmente no es reactivo en el aire a 1,200 terminó mediante TGA (Análisis Gravimétrico Térmico) n ASTM E2550-07. A este respecto, obsérvese que el ayor interés. Están considerados conductores s nductividades eléctricas a 800°C a por lo menos aproxi 0 S/cm, a por lo menos aproximadamente 300 S/c nos aproximadamente 400 S/cm, a por lo menos aproxi 0 S/cm, e incluso a por lo menos aproximadamente 100 Se considera que mediante la reducción de la éctrica entre un alambre para soldar y la punta de vés de la cual pasa, de acuerdo con este aspecto de l calentamiento Joule de la punta de contacto se redu respondiente. Esto conduciría a una disminución icional en el desgaste de la punta de contacto lentamiento excesivo, y por tanto un incremento adi da útil de la punta de contacto.

Cualquier material sólido que sea térmicamente éctricamente conductor, y que pueda ser suministrado a forma de partícula fina, puede ser utilizado como rá, de modo normal, de alrededor de 40 mieras o i maños de particular promedio en el orden de alred cras o menos, alrededor de 10 mieras o menos, alre cras o menos o incluso 2 mieras o menos son de mayor Además, en tanto que cualquier sólido térmicame e tenga una conductividad eléctrica, s, de por roximadamente 10 S/cm (Siemens por centímetro) a 8 r utilizado como el conductor sólido de esta invenci e exhiben conductividades eléctricas, s, de por roximadamente 25 S/cm a 800°C son de mayor inter e aquellos que exhiben conductividades eléctricas, s, p aproximadamente 50 S/cm, por lo menos a aproxima cm, o incluso por lo menos a aproximadamente 100 S/ n aún de mayor interés. Están considerados sólidos t tables con conductividades eléctricas aún mayores, ta r lo menos 200 S/cm aproximadamente, por rras raras, tierras alcalinas, álcalis y otros cationes gr mo Pb + 2 y Bi + 3, con los siguientes cationes que son m \ K+, Rb + , Ag\ Ca + 2, Sr+2, Ba + 2, Pb + 2t La + 3( Pr+3, Nd + 3( +4. Los cationes B comunes en las perovskltas incluye + 2, TV3, V + 3, Cr+3, Mn + 3, Fe + 3, Co+3, Ni + 3, Rh + 3, Ti+ \ + Nb+ 5, Ta+ 5, Mo+ 6 y W+ 6.

Las estructuras de perovskita pueden contener tiones A diferentes, dos o más cationes B, diferentes, odo normal esto resulta en variantes ordenadas y de cho cristal de perovskltas complejo puede exhibir ceso estequiométrico o deficiencia de átomos de pecial cuando el cristal contiene múltiples cationes-A que tienen diferentes estados de valencia unos de nto, las perovskltas complejas también pueden ser c rno correspondientes a la fórmula A-!-?? xBi.yB'yOz ede variar por encima y por debajo de 3 para sa menos uno de Ga, Mg, Mn, Fe, Cr, Co, Cu, Zn y Ni; y x donde A puede, de modo opcional, ser parcialmente su 0 o más de Sr, Ba y Ca. En este contexto, "p stituida" significa que hasta 50% átomos de los át eden ser reemplazados por los sustitutos indicados, e mantenga la relación de la cantidad total de stituyentes para la cantidad total de los átomos de terés las perovskitas de este tipo en las cuales A es su r lo menos 5 átomos %, por lo menos 10 átomos %, o menos 15 átomo %, de los sustituyentes indicados.

La cantidad de conductor sólido en las superficies alambre puede variar ampliamente, y de modo esenci ar cualquier cantidad. En general, se utilizará suficient lido para proporcionar una reducción notoria en la éctrica entre el alambre para soldar y la punta de co stola de soldar a través de la cual pasa durante l sta 1:1.5 e incluso aproximadamente 1:1 EJEMPLOS A fin de describir de modo más completo esta in ndujeron los siguientes ejemplos funcionales.

En cada ejemplo, un alambre para soldar sólido de 5/32 pulgada (-4 mm) diámetro fue soldado en la po F) sobre una tubería de acero dulce giratoria (diám lgadas, 1.5 de pulgada de espesor de pared). La tuberí aproximadamente 0.8 rpm, resultando en una v splazam iento de soldadura de aproximadamente 75 p inuto. Antes de la soldadura, la superficie de ta t tremo de la punta de contacto se separaron por m stancia fija de 1.5 de pulgada. Durante la soldadura, ra soldar fue alimentado a aproximadamente 120 p nta de contacto fueron tomados bajo un microscopio 20x); todas las imágenes fueron calibradas para la d iliza software (Able Image Analyzer v3.6) para medir ificio de las puntas de contacto con base en las libradas para cada imagen. El diámetro de orificio n ea de una punta de contacto SAW de 5/32 pulgada est la soldadura) fue de aproximadamente 0.168 pulgada 0.0221 in2 (14.2 mm2), respectivamente. La compos nta de contacto particular usada es como sigue: mposición (U N S-C 17510) : Berilio ?0.2 - 0.6% Níquel ?1.40 - 2.30% Cobalto ?0.30% Max Cobalto, Hierro, & Níquel ? 2.6% Max Cobre ? Balance snudos (no recubiertos). En tres de las pruebas, los Ej s alambres para soldar fueron recubiertos en sus su uerdo con esta invención con un lubricante de alim afito comercialmente disponible que contiene partícula 1-2 µ?? en alcohol. En una sexta pruebas, el Ejemplo se sometió a prueba un alambre SAW revestido nvencional que tiene una superficie lisa.

Además, para demostrar la capacidad de repetici uebas, el Ejemplo Comparativo A se repitió dos emplos Comparativos D y E en dos días diferentes, ra mostrar que el efecto proporcionado por la present se debe sólo a la lubricidad mejorada del lubricant emplo 1 se repitió como el Ejemplo Comparativo F u bricante de alimentación líquido convencional (Mobil o. 10 disponible de Exxon Mobile Corporation de Fairf cual es un producto no acuoso que se considera es ac Cuadro 1 Desgaste de Punta de Contacto Estos resultados muestran que el desgaste de I ntacto se redujo de manera significativa en SA cubrimiento de un alambre SAW desnudo con un lu imentación sólido de acuerdo con esta invención. Est giere que la vida útil de una punta de contacto con b ada en SAW se puede extender de manera sustancial si vestimiento de cobre previamente requerido para est emás, estos resultados muestran además que no sultados comparables cuando se usa un lubricante de fuente de energía ensamble impulsor sistema de suministro ensamble de cable pieza de trabajo soporte de bobina bobina mecanismo impulsor fuente de gas conducto de suministro cable flexible pistola de soldar conducto de gas pistola de soldar lámina flexible alambre para soldar 71 estructura 72 riel

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un proceso para reducir el desgaste abrasivo en ntacto de una pistola de soldar usada en soldadur mergido, el proceso que comprende utilizar como el al ldar un sustrato de alambre para soldar que tiene u > I i d o en sus superficies. 2. El proceso de conformidad con la reivin racterizado porque el alambre para soldar tiene un diá 1/16 pulgada (-1.6 mm). 3. El proceso de conformidad con la reivin racterizado porque el sustrato de alambre para sold mergido está libre de revestimiento de cobre. 4. El proceso de conformidad con cualquier vindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el sólid mprende por lo menos uno de MoS2, WS2, ZnO, grafito 7. El proceso de conformidad con la reivin racterizado porque el aglutinante orgánico es un ale getal, aceite mineral, aceite sintético, cera de petr zcla que comprende por lo menos uno de ellos. 8. El proceso de conformidad con la reivindicac racterizado porque la composición de recubrimiento d I i d o comprende además un conductor sólido. 9. Un proceso de soldadura por arco sumergido par eza de trabajo en la cual la punta de un SAW alambre W es sumergida bajo una cubierta de un flujo fusi rante la soldadura, en donde el alambre para soldar co strato de alambre para soldar y un lubricante só perficies del sustrato de alambre para soldar. 10. El proceso de conformidad con la reivin racterizado porque el alambre para soldar tiene un diá menos aproximadamente 3 mm. o 12, caracterizado porque el lubricante sólido compr nos uno de MoS2, WS2, ZnO, grafito, PTFE o una mprende por lo menos uno de ellos. 14. El alambre para soldar de conformidad con cu s reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque e lido es parte de una composición de recubrimiento d lido en las superficies del sustrato de alambre par mposición de recubrimiento de lubricante sólido que emás un aglutinante orgánico. 15. El alambre para soldar de conformidad con la re , caracterizado porque la composición de recub bricante sólido comprende además un conductos sólido.