MX2012012890A

MX2012012890A - Sistema y metodo de soldadura que utiliza maquinas de soldadura por arco y fuente de rayo laser.

Info

Publication number: MX2012012890A
Application number: MX2012012890A
Authority: MX
Inventors: Steven R Peters
Original assignee: Lincoln Global Inc
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2013-02-11
Also published as: JP2013525120A; EP2566649A1; WO2011138667A1; CN102892544B; CA2796499A1; US20100213179A1; JP5793560B2; DE202011110601U1; US8242410B2; CN102892544A; BR112012027276A2

Abstract

Se proporciona un sistema de soldadura (300), en el que dos electrodos (E1, E2) se dirigen en una junta entre dos piezas de trabajo (WP1, WP2) y los electrodos (E1, E2) se energizan con el pulso de CD o las formas de onda de soldadura de CA en un ángulo de fase de forma de onda controlada. El sistema (300) incluye un controlador de sincronización (400) para sincronizar las formas de onda de soldadura, un sistema de asignación de punto de aplicación (12) proporciona uno o más valores de punto de aplicación para las máquinas de soldadura para proporcionar control sinérgico de la soldadura de acuerdo con un valor de punto de aplicación del sistema seleccionado de usuario o parámetro. El sistema y el método correspondientes además proporcionan la modulación de valor de punto de aplicación sincronizado para los lados opuestos de una soldadura de doble ángulo. El sistema (300) y el método además proporcionan una fuente de calor de alta energía (310) que dirige el calor intenso a una porción de la junta de soldadura para mejorar la penetración de soldadura.

Description

SISTEMA. Y MÉTODO DE SOLDADURA QUE UTILIZA MÁQUINAS DE SOLDADURA POR ARCO Y FUENTE DE RAYO LÁSER CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere generalmente a la soldadura por arco, y de manera más particular a los métodos y sistemas para crear soldaduras utilizando formas de onda de soldadura sincronizada y puntos de trabajo modulados.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION En las fabricaciones de soldadura, la conexión "T", o junta en T es una de las conexiones soldadas más comunes utilizadas para unir dos piezas de metal juntas, en la que una primera pieza de metal tal como una pieza de trabajo de refuerzo forma el extremo de la T y las segunda pieza de trabajo es la parte superior de la T. A menudo, ambas esquinas de la conexión T se sueldan con la soldadura en ángulo, en donde estas juntas de soldadura se denominan como soldaduras "de doble ángulo". En algunas aplicaciones, la junta es larga y recta y la soldadura se puede mecanizar con un par de sopletes de soldar fijados en un bastidor común que orienta ambas esquinas de la conexión T y ambas soldaduras se realizan simultáneamente para reducir el tiempo de fabricación. Un ejemplo común de la soldadura de doble ángulo se encuentra en la fabricación de vigas, en la que los refuerzos se fijan a la banda de una viga con dos soldaduras en ángulo rectas y largas. Otros ejemplos incluyen conexiones T en fabricaciones redondas, tal como una conexión de refuerzos a un tubo o tubería, en donde el tubo se gira y un accesorio de soldadura mecanizado realiza ambas soldaduras en las esquinas de la T al mismo tiempo. Aún otro ejemplo de esta tecnología, utiliza un tubo como la parte superior de la T y una placa como el extremo de la T. En todos estos ejemplos, ambas soldaduras en ángulo en las esquinas de una conexión T se sueldan al mismo tiempo. Dependiendo de la aplicación, los fabricantes pueden utilizar diversos procesos de soldadura por arco que incluyen SAW, FCAW-S, FCA -G, MCAW o GMAW. Con todos los procedimientos listados, el procedimiento de soldadura (por ejemplo, amperes, voltios, velocidad de viaje, etc.) se controla estrechamente para lograr el cordón de soldadura deseado y el nivel de penetración. Sin embargo, debido a la soldadura concurrente, el alto calor y campo magnético del arco en un lado de la junta a menudo afectará adversamente al arco y al charco de soldadura en el otro lado. Típicamente los fabricantes se ven forzados a reducir los procedimientos de soldadura para superar los problemas asociados con dos arcos que operan en cualquier lado de la conexión T. De este modo, existe una necesidad para mejorar los sistemas de soldadura y técnicas por las cuales las soldaduras de alta calidad pueden depositarse en ambos lados de una conexión T simultáneamente.

Otras técnicas de soldadura concurrente muestran las mismas dificultades con respecto al efecto de utilizar múltiples arcos donde un arco afecta adversamente el otro arco. Por ejemplo, donde la pieza de trabajo se alisa a lo largo de un eje común, como en una aplicación de soldadura de tanque, el uso de dos arcos que sueldan los extremos del tanque simultáneamente, a menudo muestran los mismos efectos adversos. Otro ejemplo es cuando dos arcos se operan en el mismo charco de soldadura junto con una linea común. Nuevamente, operar los arcos simultáneamente a menudo conduce a efectos adversos.

Como una cuestión relacionada, al soldar tales juntas, es difícil obtener una buena penetración de la soldadura. A menudo, la penetración adecuada puede lograrse pero requiere de múltiples pasos haciendo la soldadura poco eficiente en términos de la cantidad del material utilizado y el tiempo y energía necesarios para lograr la penetración adecuada. Por lo tanto, existe una necesidad de proporcionar un sistema de soldadura y técnica para lograr una mejor penetración en una conexión T u otras juntas similares.

La invención se refiere a una soldadura de doble ángulo y método mejorados y aparatos de los mismos. El siguiente es un resumen de uno o más aspectos de la invención para facilitar un entendimiento básico de la misma, donde el sumario proporcionado a continuación no es una vista general exhaustiva de la invención, y tampoco se pretende identificar ciertos elementos de la invención, ni eliminar el alcance de la invención. En cambio, el propósito principal del sumario es presentar algunos conceptos de la invención en una forma simplificada antes de una descripción más detallada que se presenta en lo sucesivo. Se proporcionan sistemas y métodos de soldadura mejorados en los que la primera y segunda soldaduras se crean con formas de onda sincronizadas y/o puntos de trabajo para facilitar la penetración, forma y tamaño de soldadura controlable uniforme, donde los avances presentados en la presente pueden facilitar la creación de soldadura consistentes de alta calidad. De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, un láser se utiliza junto con electrodos sincronizados en un sistema de soldadura para dirigir un rayo láser en una porción de una pieza de trabajo cerca de los electrodos para calentar la porción de la pieza de trabajo cerca de la soldadura y mejorar la penetración de soldadura .

Estos y otros objetos de esta invención serán evidentes a la vista de los dibujos, descripción detallada y reivindicaciones anexas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La descripción y dibujos siguientes se establecen para ciertas implementaciones ilustrativas de la invención en detalle, los cuales son indicativos de diversas formas ejemplares en los que los principios de la invención pueden realizarse. Otros objetos, ventajas y características novedosas de la invención serán aparentes a partir de la siguiente descripción detallada de la invención cuando se considere junto con los dibujos, en los que: La Figura 1A es un diagrama del sistema simplificado que muestra un sistema de soldadura ejemplar con máquinas de soldar sincronizadas para crear una soldadura de doble ángulo de acuerdo con uno o más aspectos de la presente invención; la Figura IB es un diagrama del sistema detallado que ilustra detalles adicionales del sistema de soldadura de la Figura 1A de acuerdo con uno o más aspectos de la invención; la Figura 2A es una vista en extremo seccional tomada a lo largo de la línea 2-2 en la Figura IB que ilustra un electrodo sólido ejemplar que puede utilizarse para la soldadura de doble ángulo con el sistema de las Figuras 1A y IB; la Figura 2B es otra vista seccional tomada a lo largo de la línea 2-2 en la Figura IB que ilustra un electrodo con núcleo ejemplar que puede utilizarse en el sistema de la Figura IB para la soldadura de doble ángulo; la Figura 3 es una vista en planta superior parcial que muestra un proceso de soldadura de doble ángulo utilizando el sistema de las Figuras 1A y IB; la Figura 4 es una vista en elevación extrema parcial en la sección tomada a lo largo de la linea 4-4 de la Figura 3 que ilustra el material de soldadura fundido durante la formación de la soldadura de doble ángulo; la Figura 5 es una vista en elevación extrema parcial en sección tomada a lo largo de la linea 5-5 de la Figura 3 que ilustra una soldadura de doble ángulo enfriada; la Figura 6 es una vista en elevación seccional alargada que muestra detalles adicionales de una soldadura en ángulo ejemplar creada utilizando el sistema de las Figuras 1A y IB; la Figura 7A es una gráfica que muestra los diagramas ejemplares de la primera y segunda formas de onda de corriente de soldadura por pulso de CD sincronizadas proporcionadas por las fuentes de energía en el sistema de las Figuras 1A y IB para las formas de onda de soldadura de lado a lado sustancialmente en fase con un ángulo de fase en forma de onda de aproximadamente cero grados; la Figura 7B es una gráfica que muestra formas de onda ejemplares de corriente de soldadura por pulso de CD con un ángulo de fase de forma de onda de grado no nulo controlado; la Figura 7C es una gráfica que muestra diagramas ejemplares de las formas de onda de corriente por pulso de CD sincronizadas en el sistema de las Figuras 1A y IB para las formas de onda de soldadura sustancialmente fuera de fase con un ángulo de fase de forma de onda de aproximadamente 180 grados ; la Figura 7D es una gráfica que muestra los esquemas ejemplares de la velocidad de alimentación por alambres de máquina de soldar de tipo onda cuadrada y las formas de onda de valor de punto de aplicación de salida de fuente de energía en el sistema de las Figuras 1A y IB para la operación de la máquina sustancialmente fuera de fase en un ángulo de fase de punto de aplicación de aproximadamente 180 grados; la Figura 7E es una gráfica que muestra los esquemas ejemplares de la velocidad de alimentación por alambre circular sincronizada y las formas de onda de valor de punto de aplicación de salida de fuente de energía en el sistema de las Figuras 1A y IB en el ángulo de fase de punto de aplicación de aproximadamente 180 grados; la Figura 7F es una gráfica que muestra los esquemas ejemplares de la velocidad de alimentación por alambre en rampa sincronizada y las formas de onda de valor de punto de aplicación de salida de fuente de energía en el sistema de las Figuras 1A y IB en el ángulo de fase de punto de aplicación de aproximadamente 180 grados; la Figura 7G es una gráfica que muestra los esquemas ejemplares de la velocidad de alimentación por alambre sinusoidal sincronizadas y formas de onda de valor de punto de aplicación de salida de fuente de energía en el sistema de las Figuras 1A y IB en el ángulo de fase de punto de aplicación de aproximadamente 180 grados; la Figura 8 es un diagrama esquemático del nivel de sistema que ilustra detalles adicionales del sistema de soldadura de las Figuras 1A y IB, con las máquinas de soldar y un controlador de desplazamiento que se sincroniza y puede controlarse en una manera sinérgica de acuerdo con un proceso seleccionado de usuario y un punto de aplicación de sistema, en donde los sopletes de soldar pueden moverse de manera controlable por un mecanismo de desplazamiento en relación a las piezas de trabajo estacionarias; la Figura 8A es un diagrama esquemático del nivel de sistema que ilustra una configuración del mecanismo de desplazamiento alternativo con las piezas de trabajo movibles en relación a los sopletes de soldar estacionarios; la Figura 9 es un diagrama esquemático simplificado que ilustra los detalles adicionales de una de las fuentes de energía de soldadura de tipo conmutación ejemplar que proporcionan una corriente de soldadura de acuerdo con una señal de conmutación modulada por ancho de pulso de un sistema de generación de forma de onda programable; la Figura 10 es una vista en planta superior parcial que muestra una operación de soldadura por arco sumergida de doble ángulo ejemplar que utiliza el sistema de las Figuras 1A y IB con formas de onda de soldadura de CA sincronizadas ; la Figura 11 es una vista en elevación de extremo parcial en la sección tomada a lo largo de la linea 11-11 de la Figura 10 que ilustra el material y escoria de soldadura fundida que se forma dentro de un lecho de flujo granular durante la soldadura de doble ángulo por arco sumergido; la Figura 12 es una vista e elevación de extremo parcial en la sección tomada a lo largo de la linea 12-12 de la Figura 10 que ilustra una soldadura de doble ángulo enfriada con escoria solidificada que se sobrepone a la soldadura; la Figura 13 es una vista en elevación de extremo seccional que muestra la soldadura por arco sumergida de doble ángulo seguido por la remoción de escoria; la Figura 14A es un esquema que muestra las gráficas de la primera y segunda formas de onda de soldadura de CA sustancialmente en fases proporcionadas por las fuentes de energía en la operación de soldadura de doble ángulo por arco sumergida de las Figuras 10-12; la Figura 14B es una gráfica que muestra las formas de onda de corriente de soldadura de CA ejemplares con un ángulo de fase de forma de onda de grado no nulo controlado; la Figura 14C es una gráfica que muestra los esquemas ejemplares de las formas de onda de corriente por pulsos de CA sincronizadas en el sistema de las Figuras 1A y IB para las formas de onda de soldadura sustancialmente fuera de fase con un ángulo de fase de forma de onda de aproximadamente 180 grados; la Figura 14B es una gráfica que muestra los esquemas ejemplares de la velocidad de alimentación por alambre de la máquina de soldar de tipo de onda cuadrada sincronizada, salida de fuente de energía, y la forma de onda de valor de punto de aplicación de frecuencia de soldadura en el sistema de las Figuras 1A y IB para la operación de la máquina sustancialmente fuera de fase en un ángulo de fase de punto de aplicación de aproximadamente 180 grados; la Figura 15A es una vista en elevación de extremo parcial en sección que ilustra una primera pieza de trabajo de refuerzo bisela ejemplar utilizada para formar una junta en T soldada de doble ángulo; y la Figura 15B es una vista en elevación de extremo parcial de las piezas de trabajo de la Figura 15A para crear una junta de soldadura de doble ángulo de penetración completa utilizando los métodos y sistemas de soldadura sincronizados de la invención; la Figura 16A es una vista en elevación y esquemática de un sistema de soldadura de acuerdo con los conceptos de la presente invención utilizados para formar una junta en T de soldadura de doble ángulo y un diagrama de forma de onda ejemplar representado con la misma; la Figura 16B es una vista esquemática de un sistema de soldadura de acuerdo con los conceptos de la presente invención que muestran las dos juntas de soldadura localizadas en un eje de alisado común en una aplicación de tanque y un diagrama que muestra una forma de onda ejemplar aplicada a los electrodos; la Figura 16C es una vista esquemática de un sistema de soldadura de acuerdo con los conceptos de la presente invención utilizado para soldar una junta a tope al aplicar una primera soldadura con un electrodo seguido por una segunda soldadura sobrepuesta aplicada con un segundo electrodo donde el electrodo comparte un charco de soldadura común y un diagrama que representa una forma de onda ejemplar aplicada a cada electrodo; la Figura 17 es un diagrama que representa un conjunto ejemplar de formas de onda para un primer arco y un segundo arco donde las formas de onda se representan como separadas por un ángulo de fase de 180 grados; la Figura 18 es una vista en elevación de extremo esquemática parcialmente seccionada de un sistema de soldadura de acuerdo con los conceptos de la presente invención que representan una soldadura de doble ángulo aplicada a una junta en T entre una primera pieza de trabajo y una segunda pieza de trabajo donde un láser se utiliza para dirigir un rayo en una primera pieza de trabajo junto con la operación de electrodos aplicando soldaduras de ángulo entre la primera pieza de trabajo y la segunda pieza de trabajo; la Figura 19 es una vista en planta superior parcial que muestra una operación de soldadura ejemplar utilizando el sistema de la Figura 18; la Figura 20A es una vista en elevación de extremo parcial de la modalidad representada en la Figura 19 que ilustra un láser que dirige a un rayo de láser en la primera pieza de trabajo y los electrodos depositando material de ángulo; la Figura 20B es una vista en elevación de extremo alargada que representa el área indicada en la Figura 20A que ilustra la formación de un orificio clave por el láser; y la Figura 20C es una vista en elevación de extremo parcial similar a la Figura 20A que ilustra una soldadura enfriada con penetración completa.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Refiriéndose ahora a las figuras, diversas modalidades o implementaciones de la presente invención se describen en lo sucesivo junto con los dibujos, en donde referencias de números similares se utilizan para hacer referencia todos los elementos similares y en donde las estructuras ilustradas no son necesariamente dibujos a escala. Aunque diversas modalidades preferidas se ilustran y describen en lo sucesivo en el contexto de la soldadura de doble ángulo del cordón de raíz utilizando dos electrodos de soldadura colocados en lados opuestos de una pieza de trabajo soldada, otras modalidades son posibles en las que dos o más pares de electrodos de soldadura opuestos se utilizan para crear una soldadura de doble ángulo con uno o más cordones, las formas de onda aplicadas a los electrodos y/o los puntos de aplicación utilizados al oponer máquinas de soldadura de un par determinado que se opera en una manera sincronizada para proporcionar una forma de onda controlada y/o ángulos de fase de punto de aplicación durante la creación simultánea de dos soldaduras en ángulo. Modalidades adicionales también se contemplan en las que diversos cordones pueden utilizarse para formar una soldadura de doble ángulo, con las formas de onda de señal de soldadura y/o las formas de onda de punto de aplicación que se sincronizan temporalmente de manera que las señales utilizadas para formar la soldadura en cualquier lado de la junta en T se proporcionan en una fase controlable en relación una con la otra. Otras modalidades o implementaciones de la presente invención incluyen formar soldaduras con múltiples electrodos en un charco común o soldar simultáneamente múltiples puntos cuando existe un eje de alisado común. Un ejemplo de una implementación de múltiple electrodo de la presente invención es proporcionar un primer y segundo electrodos que forman una soldadura a tope donde un primer electrodo sitúa un primer cordón de material de soldadura con el segundo electrodo muy cerca del electrodo que sitúa un segundo cordón del material de soldadura en la parte superior del primer cordón. Ordinariamente para realizar este procedimiento, los electrodos deben separarse ampliamente para impedir la interferencia entre si. El sistema de soldadura de la presente invención evita esto al sincronizar las formas de onda de señal de soldadura y/o las formas de onda de punto de aplicación para impedir que los electrodos interfieran entre si cuando operan en el mismo charco de soldadura. Esto permite que los electrodos se coloquen en una proximidad más cercana entre si. Un ejemplo de una soldadura alisada de eje común puede ser una soldadura de tanque donde la pieza de trabajo es el cuerpo del tanque y los extremos se conectan por soldadura al mismo tiempo. Los ejes de alisado comunes generalmente corresponden a los ejes centrales del cuerpo de tanque. Anteriormente, los extremos tendrían que soldarse por separado ya que la soldadura simultánea con múltiples electrodos conectando los extremos respectivos podrían interferir entre si debido al eje de alisado compartido. De acuerdo con los conceptos de la presente invención, un sistema de soldadura puede proporcionarse con dos o más electrodos que se utilizan para conectar los extremos del tanque de manera simultánea. Para impedir la interferencia entre los electrodos que comparten un eje de alisado común, el sistema de soldadura sincroniza las formas de onda de señal de soldadura y/o las formas de onda de punto de aplicación de manera que las señales utilizadas para formar las soldaduras en cualquier lado del tanque se proporcionan en una relación de fase controlable entre si. En esencia, el sistema de soldadura controla la relación de fase al permitir que un electrodo se encuentre en un estado apagado mientras el otro electrodo se encuentra en un estado encendido de manera que los arcos de los electrodos no interfieran entre si. En este aspecto, las modalidades especificas ilustradas y descritas en lo sucesivo no se pretenden como limitaciones, sino como ejemplos de una o más implementaciones posibles preferidas de los diversos aspectos de la invención.

Las Figuras 1A y IB muestran un aparato o sistema de soldadura de doble ángulo ejemplar 2 que incluye una primera y segunda máquina de soldadura 20a y 20b con un controlador de sincronización 40 proporcionado para el control de la relación de fase de cualquiera o ambas de las formas de onda simultáneas de soldadura y/o uno o más puntos de aplicación de máquina para crear soldaduras de doble ángulo Wl y W2 utilizando electrodos El y E2 y arcos de soldadura Al y A2, respectivamente para soldar una primera pieza de trabajo P1 a una segunda pieza de trabajo WP2. Como se muestra en la Figura IB, el controlador de sincronización puede proporcionarse en un controlador del sistema de soldadura 10 para realizar un proceso de soldadura de doble ángulo por pulso de CD utilizando los electrodos de soldadura con núcleo de flujo El y E2, y un proceso de soldadura por arco sumergidas (SAW) utilizando electrodos de soldadura sólida El y E2 u otros procesos de soldadura de doble ángulo adecuados que utilizan electrodos con núcleo o sólidos con o sin gas de protección externo GS1, GS2. El proceso de soldadura seleccionado se realiza para crear la primera y segunda soldaduras en ángulo Wl y W2, respectivamente, en lados opuestos de una junta en T formada por un extremo de la primera pieza de trabajo WP1, tal como un refuerzo, y una superficie plana en una segunda pieza de trabajo WP2, donde las piezas de trabajo WP y la junta en T resultante puede ser plana, pero también puede ser curva.

Las máquinas de soldadura 20 en el sistema ejemplar 2 generalmente son similares entre si, aunque máquinas diferentes pueden utilizarse en otras implementaciones . La primera máquina 20a incluye una fuente de energía 24a que tiene una terminal de salida 25a acoplada para proporcionar una señal de soldadura controlada en forma de onda (voltaje de soldadura, corriente) para el electrodo correspondiente en El para crear la primera soldadura de doble ángulo Wl . Como se ilustra y describe más adelante con respecto a la Figura 9, la fuente de energía ejemplar 24a es una fuente de tipo conmutación que incluye una fase de salida que proporciona una señal de soldadura de acuerdo con una o más señales de conmutación modulada por ancho de pulso creadas por un generador de forma de onda que controla un modular por ancho de impulso en la fuente de energía 24a donde las fuentes ejemplares 24 del sistema 2 generalmente son del tipo mostradas en la Patente Estadounidense Blankenship No. 5,278,390 y la Patente Estadounidense Hsu No. 6,002,104 incorporada por referencia en lo anterior y como se vende por la Compañía Lincoln Electric bajo la marca POWER WAVE . La máquina 20a además incluye un alimentador por alambre motorizado 26a operable para alimentar o dirigir el electrodo El hacia un primer lado de la junta de soldadura en una velocidad de alimentación por alambre controlada mediante un motor MI que impulsa uno o más rodillos de accionamiento 27a, por lo que el alambre de electrodo El se entrega desde una bobina u otro suministro 29a del alambre Wl. La segunda máquina 20b se configura de manera similar, incluyendo una segunda fuente de energía 24b que tiene una fase de salida con una terminal de salida 25b que se acopla a un segundo electrodo de soldadura E2 y proporciona una segunda señal de corriente de soldadura en la misma con una segunda forma de onda generada por un generador de forma de onda que controla un circuito modulador por ancho de pulso para determinar la operación de corriente de la fase de salida. La segunda máquina 20b también incluye un alimentador por alambre 26b con un motor M2 que impulsa los rodillos 27b para dirigir al electrodo E2 desde un riel de suministro 29b hacia un segundo lado de la junta de soldadura en una segunda velocidad de alimentación por alambre.

Las terminales de salida de fuente de energía 25a y 25b se acoplan eléctricamente, directamente o indirectamente, a los electrodos de soldadura respectivos El y E2 utilizando cualesquier estructuras de contacto o interconexión eléctricas adecuadas, en donde estas conexiones se muestran esquemáticamente en la Figura 1 para facilidad de ilustración. Los alambres de electrodo de soldadura E se alimentan desde las bobinas de suministro 29 a través de la primera y segunda tobera del soplete para soldar NI y N2, en donde el gas de protección externo puede proporcionarse a las soldaduras en ángulo a través de lumbreras adecuadas y pasajes dentro de las toberas N del suministro de gas GS1 y GS2, respectivamente, aunque otras modalidades son posibles en las que no se utiliza gas de protección. Refiriéndose también a las Figuras 2a y 2b, cualquier tipo de electrodos de soldadura E pueden utilizarse, por ejemplo, electrodos sólidos {Figura 2A) que comprenden un material de electrodo sólido 52 con o sin un recubrimiento de salida opcional 51. Otro electrodo adecuado E se muestra en la Figura 2B, en este caso un electrodo de tipo con núcleo E que tiene un revestimiento exterior metálico 54 que rodea un núcleo interno 56, en donde el núcleo 56 incluye un material de flujo en polvo y/o granular para proporcionar un gas de protección y escoria protectora para proteger un baño de soldadura hundida durante la soldadura de doble ángulo, asi como la aleación de materiales para establecer la composición del material fundido en ángulo. El procesamiento de soldadura de doble ángulo mostrado en las Figuras 1A, IB y 8 se utilizan para soldar la pieza de trabajo de refuerzo WPl la superficie superior plana de la segunda pieza de trabajo WP2, en donde los dos arcos de soldadura Al y A2 se proporciona por la primera y segunda máquinas 20a y 20b, respectivamente, en lados opuestos de la pieza de trabajo de refuerzo WPl.

Como mejor se muestra en las Figuras 8 y 8A, las dos soldadura de arco se realizan simultáneamente en ambos lados para unir las piezas de trabajo WPl y WP2 conforme un mecanismo de desplazamiento 52 mueve un accesorio de soldadura 30 en una dirección horizontal 60 {Figura 8) o alternativamente mueve las piezas de trabajo WPl, WP2 en un carro 30a en relación a los sopletes de soldadura fijos {Figura 8?) . El proceso de soldadura puede adaptase para crear una primera y segunda soldaduras l y W2 del mismo tamaño de soldadura o similar (por ejemplo, tamaño de extremidad) , aunque los métodos y sistemas de la invención pueden utilizarse para crear soldaduras de doble ángulo con una primera y segunda soldadura de diferentes tamaños, formas, perfiles, etc.

En el ejemplo de las Figuras 1A y IB, las máquinas 20 se acoplan operativamente con el controlador de sincronización 40 y el sistema de asignación de pieza de trabajo 12 del controlador del sistema 10 para intercambiar las señales de datos y control, mensajes, datos, etc. con los mismos. En una modalidad, un controlador de sistema de soldadura independiente 10 incluye un controlador de sincronización 40 acoplado operativamente con las fuentes de energía 24a y 24b y proporciona fuentes de energía 24 con información de sincronización (por ejemplo, señales, mensajes, etc.) para sincronizar el primer y segundo generadores de forma de onda de los mismos de manera que la primera y segunda corrientes de soldadura se encuentran en una ángulo de fase controlada entre sí. Los alimentadores por alambre 26 también pueden sincronizarse por o de acuerdo con la información adecuada (datos, señalización, etc.) del controlador de sincronización 40 y/o directamente de las fuentes de energía respectivas 24 u otros componentes intermediarios para coordinar la provisión del alambre de soldadura para el proceso de soldadura de doble ángulo de acuerdo con las formas de onda de soldadura de corriente y otras condiciones de proceso en un punto particular de tiempo. De manera similar, los suministros de gas de protección GS1, GS2 pueden controlarse en una manera sincronizada utilizando el aparato de control de las máquinas 20 de acuerdo con la información de sincronización del controlador de sincronización 40. El controlador de sistema ejemplar 10, además, incluye el sistema de asignación de punto de aplicación 12 acoplado operativamente con las máquinas de soldadura 20A y 20B, que reciben un punto de referencia del sistema seleccionado de usuario o valor de punto de aplicación y proporciona valores de punto de aplicación de máquina individual a las máquinas 20 para establecer un resultado total del sistema de soldadura de doble ángulo 2. Tal control sinérgico puede proporcionarse para permitir a un usuario establecer simplemente un valor de punto de aplicación del sistema, por ejemplo, una tasa de deposición, tamaño de soldadura, velocidad de alimentación por alambre, corriente de soldadura, voltaje de soldadura, una velocidad de desplazamiento, etc., con las máquinas 20 y/o componentes del mismo que se proporciona con puntos de aplicación locales para lograr el amplio rendimiento del sistema deseado. Además, el sistema de asignación 12 o el controlador de sincronización 40 u otros componentes del sistema pueden proporcionarse para modulación de uno o más puntos de aplicación de máquina de acuerdo con las formas de onda de punto de aplicación para proporcionar un ángulo de fase de punto de aplicación de máquina controlado entre las formas de onda de punto de aplicación como se describe en lo sucesivo. En otras modalidades, uno o ambos el controlador de sincronización 40 y el sistema de asignación de punto de aplicación 12 pueden alojarse por separado, o pueden integrarse en uno o más componentes de sistema, tales como las máquinas de soldadura 20 o las fuentes de energía 24 de las mismas, por ejemplo.

Refiriéndose también a las Figuras 3-6, 15A y 15B, para crear la soldadura de doble ángulo en la junta en T de las piezas de trabajo WP1 y WP2 se desea que el tamaño y uniformidad de las soldadura de doble ángulo, la cantidad de penetración, y la forma (cóncava, convexa, etc.) sean controlables, repetibles y uniformes a lo largo de la longitud de la soldadura para mejorar la calidad de la estructura unida resultante. Además, la cantidad relativa de similitud entre las soldaduras en lados opuestos de la soldadura de doble ángulo puede afectar la calidad de la pieza soldada de la junta en T, en donde la penetración inconsistente y/o diferencias en la cantidad de penetración de soldadura en los dos lados puede llevar a problemas de resistencia, agrietamiento u otra calidad de la junta interior. Además, la sincronización del proceso de soldadura simultánea puede facilitar la capacidad para economizar la cantidad de tiempo de soldadura y material de relleno utilizado. Como se muestra en las Figuras 3-6, el proceso de doble ángulo se realiza con los electrodos El y E2 que se mueven en la dirección 60 en relación a las piezas de trabajo WP1 y WP2, y con los electrodos El y E2 que se alimentan en las velocidades de alimentación por alambre controladas hacia el primer y segundo lados opuestos de la pieza de trabajo de refuerzo P1, respectivamente. Proporcionar corrientes de soldadura controlada en forma de onda sincronizadas Ij. y I2 a los electrodos El y E2 crea y mantiene arcos de soldadura Al y A2 entre los electrodos El y E2, respectivamente, y las piezas de trabajo WP1 y WP2 o un baño de soldadura entre los mismos. Los arcos de soldadura Al y A2, a su vez, provocan la deposición del material de electrodo fundido y posiblemente la fusión de ciertas cantidades de los materiales de pieza de trabajo para formar las soldaduras fundidas l y 2 como muestra en la Figura 4 conforme los electrodos E pasan a una ubicación determinada a lo largo de la dirección de soldadura 60. Los materiales de soldadura Wl, W2 eventualmente enfrian y solidifican como mejor se muestra en la Figura 5, dejando la soldadura de doble ángulo terminada (o un cordón simple terminado o una soldadura de doble ángulo de múltiple cordón) . Como mejor se muestra en la Figura 4, el calentamiento localizado de las piezas de trabajo WP1 y WP2 durante el proceso de soldadura puede provocar que el material de soldadura fundida penetre lateralmente el refuerzo WP1 por la primera y segunda distancias de penetración laterales 62a y 62b, donde las distancias de penetración laterales 62 pueden, pero no necesitan, ser la misma. Las soldaduras Wl y/o 2 también pueden penetrar verticalmente hacia abajo en la superficie superior plana de la segunda pieza de trabajo P2 mediante las distancias 63a y 63b, respectivamente cuyas distancias pueden, pero no necesitan ser las mismas para un proceso de soldadura determinado .

Como se muestra en la Figura 5, además, las soldaduras de ángulo terminadas Wl y W2 tendrán ciertos perfiles o formas, en donde las superficies de soldaduras externas expuestas pueden ser convexas como se muestra en el ejemplo ilustrado, o alternativamente pueden tener formas de superficie generalmente cóncavas, curvilíneas o planas o contornos frontales en ángulo. Los tamaños de soldadura pueden caracterizarse por las dimensiones de extremidades verticales 64a y 64b así como las dimensiones de extremidades horizontales o laterales 65a y 65b, en donde las dimensiones de la extremidad vertical y lateral pueden, pero no necesitan ser las mismas para una soldadura de ángulo determinada, y en donde estas dimensiones de tamaño pueden, pero no necesitan ser las mismas para la primera y segunda soldaduras Wl y W2, refiriéndose también a la Figura 6, se muestra una ilustración alargada de la primera soldadura de ángulo Wl . La soldadura terminada Wl tiene dimensiones de extremidades verticales y laterales 64a y 65a, respectivamente, las cuales juntas definen una dimensión de cuello tórico 70 que se extiende desde la esquina original en el borde de la primera pieza de trabajo original WP1 y la superficie de la segunda pieza de trabajo original WP2 a la linea Ll entre los bordes de esquina de la soldadura Wl donde la distancia de cuello de soldadura efectiva es la dimensión de garganta teórica 70 más una distancia de penetración de cuello 71. En el ejemplo convexo ilustrado, además, el grado de convexidad puede cuantificarse como una dimensión 72 que se extiende desde la linea teórica 71 hasta la extensión exterior de la cara expuesta o superficie de la soldadura Wl. Refiriéndose ahora brevemente a las Figuras 15A y 15b, la primera pieza vertical WP1 puede tener superficies biseladas 202, 204 en el extremo que orienta la segunda pieza de trabajo WP2. Además, como se muestra en la Figura 15B, las soldaduras Wl y W2 pueden unirse en la localización central, proporcionando asi una junta de soldadura de penetración completa.

Refiriéndose también a la Figura 7A-7G, 8 y 8A, se ha apreciado que el control sincronizado de las formas de onda de corriente de soldadura y/o de los valores de punto de aplicación de máquina de soldadura pueden facilitar el control sobre la consistencia de las características dimensionales y de rendimiento anteriormente mencionadas de la primera y segunda soldaduras Wl y W2 en la soldadura de doble ángulo donde los dos lados de la junta en T se sueldan simultáneamente. En este aspecto, la coordinación de las formas de onda de señal de soldadura aplicadas de la primera y segunda fuente de energía 24a y 24b en un ángulo de fase de forma de onda controlada puede ser ventajosamente empleada para asegurarse que los grados de penetración de dos soldaduras opuestas Wl y W2 son sustancialmente las mismas en ambos lados de la primera pieza de trabajo WP1 en el caso donde se desee tener la primera y segunda soldaduras de dimensiones idénticas, que incluyen similitudes relativas con respecto a las penetraciones verticales 63, penetraciones laterales 62, y la penetración de esquina 72 como se muestra en las Figuras 4 y 6. Además, se cree que al proporcionar la primera y segunda formas de onda de corriente de soldadura en un ángulo de fase controlado contribuye para poder controlar estas dimensiones en situaciones donde la primera y segunda soldaduras se diseñan para ser diferentes. Alternativamente, o en combinación, la modulación controlada de uno o más valores de puntos de aplicación de máquina tal como el nivel de salida de fuente de energía, frecuencia de forma de onda, velocidad de alimentación por alambre, etc., en un ángulo de fase de punto de aplicación de máquina relativamente controlable puede emplearse para mejorar la soldadura de doble ángulo.

Mientras no se desee estar atado a ninguna teoría en particular, se cree que la soldadura simultánea de ambos lados de la pieza de trabajo WP1 sin coordinación temporal e los parámetros de soldadura de los dos procesos, incluso para otros ajustes de parámetros de soldadura idénticos, puede provocar una penetración asimétrica, y falta de consistencia en las profundidades de penetración, formas de soldadura, etc.; junto con la dirección del desplazamiento de electrodo, debido a la interacción electromagnética del material con campos creados por las corrientes que fluyen a través de los electrodos E y los arcos resultantes A así como los efectos térmicos de proceso de soldadura simultáneos no sincronizados en cualquier lado de la junta de soldadura.

Estas asimetrías y/o inconsistencias, a su vez, pueden llevar a características y/o rendimiento de junta de soldadura sub-óptima, que incluye susceptibilidad al agrietamiento y/o corrosión, resistencia reducida de la junta, etc. Además, la consistencia de penetración controlable en las dos soldaduras también puede facilitar la reducción del tiempo de soldadura (incrementado la velocidad de soldadura), y la optimización de la cantidad del material de relleno utilizado en una soldadura de doble ángulo. En este aspecto, la penetración persistente controlada de las dos soldaduras en ángulo l y W2 más allá de la raíz puede permitir dimensiones más pequeñas de extremidad para una especificación de resistencia de soldadura determinada, por la que se incrementan las velocidades de desplazamiento de soldadura y/o cantidad reducidas del material de relleno (utilización de electrodo) puede lograrse para reducir los costos de soldadura.

La Figura 7A ilustra una gráfica que muestra esquemas ejemplares 81 y 82 de la primera y segunda formas de onda de corriente de soldadura por pulso de CD sincronizadas, respectivamente, proporcionadas por las fuentes de energía 24 en el sistema de las Figuras 1A y IB para las formas de onda de soldadura de lado a lado sustancialmente en fase con un ángulo de fase de forma de onda de aproximadamente cero grados F. Como se muestra en el esquema 80, el sistema de soldadura ejemplar 2 es operable para proporcionar la primera y segunda formas de onda de soldadura sincronizadas 81, 82 mediante las fuentes de energía 24a y 24b, respectivamente, en donde la sincronización de forma de onda puede ser cualquier medio adecuado en el sistema 2, de manera que el controlador de sincronización 40 u otro componente de sistema, ya sea hardware o software o combinación de los mismos. En una modalidad preferida, el sistema 2 se emplea para realizar un proceso de soldadura por pulso de CD de doble ángulo utilizando electrodos con núcleo de flujo El y E2, como se ejemplifica en las Figuras 1A, IB, 2B y 3-6, en donde las formas de onda por pulso de CD temporalmente alineadas 81 y 82 en la Figura 7A pueden proporcionarse para realizar la soldadura de doble ángulo. Como se muestra en el esquema 80 de la Figura TA, además, las formas de onda por pulso de CD 81 y 82 se encuentran sustancialmente en fase con un ángulo F de fase de forma de onda de cero, para facilitar el control sobre la consistencia y simetría de la penetración de soldadura. En esta implementación, ambas formas de onda de soldadura por pulso de CD 81, 82 se comprende de una serie de pulsos que incluyen un nivel de corriente de fondo IB y un nivel mayor de corriente por pulso IP, con los pulsos de la primera y segunda corrientes de soldadura Ii y I2 que se encuentran sustancialmente en fase, dentro de aproximadamente 10 grados eléctricos entre sí, en donde el ángulo de fase F de forma de onda relativa en este caso es aproximadamente cero, tal como aproximadamente 10 grados o menos. En este ejemplo ilustrado, además, la primera y segunda formas de onda 81 y 82 son sustancialmente idénticas, aunque no es un requisito de la invención. En este aspecto, una posible aplicación de este tipo de implementación es donde se desea que la primera y segunda soldaduras l y W2 tengan el mismo tamaño, con dimensiones de extremidades de soldadura iguales o similares 64 y 64 en ambos lados de la pieza de trabajo de refuerzo WPl .

Mientras las formas de onda de corriente se ilustran en los ejemplos de soldadura por pulso de CD de las Figuras 1A-1C que tienen menos de 50% de ciclo de trabajo (la relación del tiempo de corriente por pulso dividido por el tiempo de corriente de fondo) , las formas de onda pueden ser cualquier ciclo de trabajo adecuado para implementar un procedimiento de soldadura de doble ángulo determinado. Además, la implementación mostrada en la Figura 7A proporciona valores de corriente por pulso sustancialmente iguales IPi y IP2, asi como niveles de corriente de fondo sustancialmente iguales IBi e IB2 en las dos formas de onda. Sin embargo, otras modalidades pueden proporcionar diferentes valores de forma de onda, en donde IP1 no necesita ser igual a Ip2 y/o donde IBi e IB2 no pueden ser iguales, por ejemplo, donde diferentes diámetros de electrodo se utilizan en las máquinas 20a y 20b, y/o donde se desean diferentes tamaños de la primera y segunda soldadura.

En ciertas modalidades, las fuentes de energía 24 se proporcionan con información de sincronización, tales como señales de latido, menajes, etc., desde el controlador de sincronización 40 (Figura 1) , con los generadores de forma de onda de las fuentes de energía 24 que operan para crear la primera y segunda corrientes de soldadura Ii e I2 en el ángulo de fase F de forma de onda controlada. De esta manera, con el ángulo de fase F de forma de onda en aproximadamente cero en la Figura 7A, los niveles de corriente por pulso IBi e IB2 de la primera y segunda corrientes Ii e I2 se alinean sustancialmente en tiempo, y las corrientes en los niveles de fondo IBi e IB2 son sustancialmente simultáneos. De esta manera, la penetración de las soldaduras en ángulo resultantes Wl y W2 pueden controlarse para lograr la penetración generalmente simétrica para soldaduras del mismo tamaño, asi como valores de penetración de soldadura consistentes a lo largo de la longitud de las soldaduras.

En otras modalidades donde los tamaños de soldadura se desea que sean diferentes (por ejemplo, utilizando el primer y segundo niveles de pulso diferentes IPi e IP2 y/o diferentes niveles de fondo IBi e IB2) , la sincronización temporal de la primera y segunda formas de onda 81 y 82 facilita la consistencia de la penetración de soldadura a lo largo de la longitud de soldadura, incluso donde las soldaduras Wl y W2 pueden penetrar en diferentes cantidades. En otras modalidades posibles, los niveles de pulso y/o fondo pueden ser diferentes para la primera y segunda formas de onda de soldadura 81 y 82, donde los electrodos El y E2 no son los mismos, tal como alambres de diámetro diferentes, materiales diferentes, etc., donde los tamaños de soldadura deseados, perfiles, etc. pueden ser los mismos, y donde las velocidades de alimentación por alambre pueden, aunque no necesariamente, ser igual. La sincronización de las formas de onda 81 y 82 de estas implementaciones también pueden facilitar de manera ventajosa el control de la consistencia de penetración de soldadura a lo largo de la longitud de soldadura, además de permitir la penetración sustancialmente simétrica en los lados del refuerzo WP1. De este modo, el sistema sincronizado de forma de onda 2 puede emplearse para proporcionar ventajas significativas en términos de consistencia de soldadura, resistencia de soldadura, costos de soldadura, y una variedad de aplicaciones de soldadura de doble ángulo posible a través de la provisión controlada de la primera y segunda formas de onda de corriente de soldadura sustancialmente en fase, como se ejemplifica en el esquema 80 de la Figura 7A y variantes de la misma. Además, se observa que mientras las formas de onda por pulso de CD ilustradas 81 y 82, las formas de onda de CA de las Figuras 14A-14C a continuación, generalmente son formas de onda por pulso de onda cuadrada, otras configuraciones de forma de onda se contemplan, en donde las modalidades ilustradas son solamente ej emplo .

Este aspecto de la invención también proporciona otros valores de ángulo de fase F de forma de onda controlada. La Figura 7B ilustra una gráfica 84 que muestra la primera y segunda formas de onda de corriente de soldadura por pulso de CD 85 y 86, respectivamente con un ángulo de fase F de forma de onda de grado no nulo controlado, y la Figura 7C proporciona una gráfica 87 que ilustra el primer y segundo esquemas de forma de onda de corriente de soldadura 88 y 89 para las formas de onda de soldadura sustancialmente fuera de fase con un ángulo de fase de forma de onda de aproximadamente 180 grados. En el caso de la Figura 7C, los efectos magnéticos en los dos arcos de soldadura por pulso se encontrarán sustancialmente fuera de fase para los ángulos de fase F de forma de onda de aproximadamente 180 grados, tal como 175 a 185 grados, permitiendo asi el control sobre la uniformidad, penetración, forma, tamaño de la soldadura de doble ángulo, a través de la sincronización de forma de onda controlada en el sistema 2.

Refiriéndose también a las Figuras ??-IG, aspectos adicionales de la invención involucran modulación controlada de los puntos de aplicación de acuerdo con las formas de onda asociadas con las máquinas de soldadura 20a y 20b en una manera para proporcionar un ángulo de fase de punto de aplicación controlado entre las formas de onda de punto de aplicación de la máquina. Los puntos de aplicación de la máquina pueden proporcionarse y modularse en una modalidad por el sistema de asignación del punto de aplicación 12 (Figura IB), donde los puntos de aplicación se proporcionan para las máquinas 20 en cierta manera variable para establecer una forma de onda, tal como una onda cuadrada, onda sinusoidal, rampas o cualquier otra forma de onda. En otras modalidades posibles, la modulación de punto de aplicación de la máquina se controla por el controlador de sincronización 40. Otras modalidades son posibles, donde la modulación de punto de aplicación se proporciona mediante la iteración cooperativa del sistema de asignación de punto de aplicación 12 y en controlador de sincronización 40 o por cualquier otro elemento simple del sistema de soldadura 2 o combinación de los elementos de sistema, o mediante un componente externo operativamente conectado al sistema de soldadura 2, tal como los componentes comunicativamente acoplados con el sistema de soldadura 2 mediante redes, ya sea alámbrica o inalámbricamente, etc.

Un ejemplo se muestra en la Figura 7D, en la que una gráfica 90 ilustra esquemas ejemplares 90a-90d de la velocidad de alimentación por alambre de máquina de soldadura de tipo de onda cuadrada sincronizada y las formas de onda de valor de punto de aplicación de salida de la fuente de energía en el sistema 2 para la operación de la máquina sustancialmente fuera de fase en un ángulo de fase ß de punto de aplicación de aproximadamente 180 grados, tal como 175 a 185 grados. Cualquier ángulo de fase ß relativo adecuado puede utilizarse, en donde la invención no se limita a operaciones sustancialmente fuera de fase como se muestra en el ejemplo de la Figura 7D. Como se muestra en esta modalidad, el primer valor de punto de aplicación de la máquina se proporciona (por ejemplo, mediante el sistema de asignación de punto de aplicación 12 en una modalidad) ya sea como una velocidad de alimentación por alambre (WFSi) o un valor de salida con fuente de energía (Salida! de Fuente de Energía) desde la cual la primera máquina 20a deriva la otra. En un ejemplo ilustrado, el primer valor de punto de aplicación de la máquina se modula a lo largo del tiempo mediante el sistema de asignación de punto de aplicación 12 en la forma de una forma de onda cuadrada que tiene un período T con el primer valor de velocidad de alimentación por alambre 90a que alterna entre un alto valor WFSla y un bajo valor WFSib, en donde la primera salida de fuente de energía 99b rastrea la forma de onda cuadrada con valores de salida altos y bajos Salidaia de Fuente de Energía y Salidaib de Fuente de Energía, respectivamente, alineados con los valores de WFS altos y bajos y WFSia y WFSib. El sistema de asignación de punto de aplicación 12 también proporciona un segundo punto de aplicación de la máquina a la segunda máquina de soldadura 20b, tal como una velocidad de alimentación por alambre (WFS2) o un valor de salida con fuente de alimentación (Salida2 de fuente de Energía) , donde el segundo valor de punto de aplicación de la máquina de velocidad de alimentación por alambre 90c alterna entre un 3ß alto valor WFS2a y un bajo valor WFS2b, y la segunda salida de fuente de energía 90d rastrea esta forma de onda cuadrada del mismo período T con valores de salida altos y bajos, Salida2a de Fuente de Energía y Salida2b de Fuente de Energía, respectivamente. De acuerdo con ciertos aspectos de la presente invención, además, el primer y segundo valores de punto de aplicación de la máquina se modulan de acuerdo con la primera y segunda formas de onda de punto de aplicación de la máquina para proporcionar un ángulo de fase ß del punto de aplicación de la máquina controlado entre la primera y segunda formas de onda de punto de aplicación de la máquina, el cual puede ser cualquier valor, tal como aproximadamente 180 grados para la operación sustancialmente fuera de fase de las operaciones de soldadura opuestas en el ejemplo ilustrado.

Al controlar el ángulo de fase ß de punto de aplicación, el sistema de asignación 12 puede controlar el tamaño, uniformidad, consistencia, etc. de la soldadura de doble ángulo resultante logrando una salida del sistema deseado general. En este aspecto, el sistema de asignación de punto de aplicación 12 Figura IB) recibe un valor de punto de aplicación del sistema seleccionado de usuario que proporciona el primer y segundo valores de punto de aplicación de la máquina modulados para las máquinas de soldadura 20, respectivamente, en base al valor de punto de aplicación del sistema para establecer un resultado total del sistema de soldadura de múltiple arco 2 al valor de punto de aplicación del sistema, en donde el valor de punto de aplicación del sistema puede ser cualquier valor adecuado, parámetro, medición, etc., asociado con el sistema 2 o el proceso de soldadura de doble ángulo, que incluye pero no se limita a la tasa de deposición del sistema, tamaño de soldadura, una velocidad de alimentación por cable, una corriente de soldadura, un voltaje de soldadura, una velocidad de desplazamiento, etc. Al implementar el amplio rendimiento del sistema deseado de acuerdo con el punto de aplicación del sistema seleccionado de usuario, el sistema de asignación de punto de aplicación 12 proporciona cualquier forma adecuada de los puntos de aplicación de la máquina a las máquinas 20, que incluye pero no se limita al valor de salida de fuente de energía, frecuencia de forma de onda, y una velocidad de alimentación por alambre. En la practica, además, en las formas de onda de modulación de punto de aplicación pueden modularse en cualquier periodo adecuado T y frecuencia correspondiente, tal como aproximadamente 0.1 a aproximadamente 10 Hz en un ejemplo. Mientras que las formas de onda de salida de corriente de fuente de energía generalmente son de una frecuencia mucho mayor, tal como 60-300 Hz para la soldadura por pulso de aproximadamente 20-90 Hz para la soldadura de CA, aunque estos valores de frecuencia solamente son ejemplos y no representan limitaciones o limitación para o requisitos de la invención. Además, se observa que donde las máquinas 20 son por sí mismas sinérgicas, el sistema de asignación de punto aplicación 12 (u otro elemento de sistema) puede proporcionar un punto de aplicación de la máquina simple para cada máquina 20 (del cual la máquina 20 derivará dos o más puntos tal como el valor de salida de fuente de energía, una frecuencia de forma de onda, una velocidad de alimentación por alambre, etc. Alternativamente, el sistema de asignación de punto de aplicación 12 puede proporcionar más de un punto de asignación de la máquina a una o ambas de las máquinas 20 o componente de las mismas (por ejemplo, un punto de aplicación de FS a un alimentador por alambre 26 y un valor de salida de fuente de energía y/o frecuencia para la fuente de energía 24) , en donde los valores de punto de aplicación de la máquina proporcionados pueden modularse de manera ventajosa de acuerdo con los diversos aspectos de la invención.

La Figura 7 ilustra otra forma de onda de modulación de punto de aplicación posible en donde una gráfica 91 muestra esquemas de la velocidad de alimentación por alambre circular sincronizada y forma de onda de valor de punto de aplicación de la salida de fuente de energía 91a-91d en el sistema 2, nuevamente en un ángulo de fase ß de punto de aplicación ejemplar de aproximadamente 180 grados. En este caso, el primer y segundo valores de punto de aplicación de la velocidad de alimentación por alambre 91a y 91c proporcionan una transición más lisa entre los valores altos y bajos, permitiendo asi constantes de tiempo mecánico asociadas con los mecanismos de alimentación por alambre, en donde las formas de onda de punto de aplicación de salida de fuente de energía 91b y 91d también proporcionan transiciones de forma de onda circulares en relación con las velocidades de alimentación por alambre correspondiente. La Figura 7F muestra esquemas con una gráfica 93 con velocidades de alimentación por alambre con rampa sincronizada y formas de onda de valor de punto de aplicación de salida de fuente de energía 93a-93d también ilustradas en un ángulo de fase ß de punto de aplicación de aproximadamente 180 grados con todas las formas de onda operando en un período ejemplar T. Como otro ejemplo, la gráfica 95 de la Figura 7G ilustra formas de onda de velocidad de alimentación por alambre sinusoidal sincronizada y valor de punto de aplicación de salida de fuente de energía 95a-95d en el sistema 2, donde las formas de onda 95 se encuentran cada una en un período T y las formas de onda de la primera máquina 20a se desplazan de aquellas de la segunda máquina 20b mediante una fase ß de punto de aplicación, nuevamente de aproximadamente 180 en este ejemplo.

La Figura 8 ilustra otra modalidad del sistema de soldadura de doble ángulo 2 en donde el sistema incluye un componente de controlador de desplazamiento 50 operativamente acoplado con el controlador de sistema de soldadura 10, junto con un mecanismo de desplazamiento 52, tal como un robot u otro sistema de activación mecánica, para trasladar controlablemente un accesorio 30 para guiar los electrodos de soldadura El y E2 a lo largo de la dirección de soldadura 60 para realizar el proceso de soldadura de doble ángulo formando las soldaduras Wl y 2 simultáneamente. El mecanismo de desplazamiento 52 puede ser cualquier sistema que controla la relación espacial entre las piezas de trabajo WPl y WP2 y los electrodos El y E2 para implementar una operación de soldadura de doble ángulo, y el controlador de desplazamiento asociado 50 puede se un hardware, software, etc., ya sea separado o integrado o distribuido dentro de uno o más componentes del sistema, el cual controla la operación del mecanismo de desplazamiento 52. En este aspecto, la Figura 8A muestra una configuración alterna con el mecanismo de desplazamiento 52 operativo para trasladar las piezas de trabajo WPl y WP2 en un carro móvil o accesorio 30a en la dirección 60 en relación al accesorio fijo 30 y los sopletes de soldar estacionarios.

Como mejor se observa en las Figuras IB y 8, el controlador de sistema ejemplar 10 incluye el controlador de sincronización 40 y el sistema de asignación de puntos de aplicación 12, donde el controlador del sistema 10 puede ser un componente independiente dentro de todo el sistema de soldadura de doble ángulo 2, o uno mas componentes del controlador pueden integrarse dentro o distribuirse entre una o más de las máquinas de soldadura 20 u otros componentes del sistema. En una implementación posible, las máquinas de soldadura 20a y 20b puede incluir cada una componentes del controlador de sistema 10, por ejemplo, dentro de las fuentes de energía 24 de los mismos, con una máquina 20 que se designa (por ejemplo, programada o configurada) para operar como un maestro y el otro se configura para operar como un esclavo. En este tipo de modalidad, la máquina maestra 20 se acopla operativamente con la máquina esclava 20 para proporcionar las funciones de control de sistema como se establece en la presente. En este aspecto, el controlador de sistema 10, así como el sistema de asignación de punto de aplicación 12 y el controlador de sincronización 40 del mismo puede implementarse en cualquier forma adecuada, incluyendo hardware, software, firmware, lógica programable, etc. y las funciones de los libros pueden implementarse en un componente de sistemas simple puede distribuirse a través de dos o más componentes del sistema de soldadura 2. El sistema de asignación de punto de aplicación 12 se acopla operativamente con la primera y segunda máquinas de soldadura 20, y recibe un valor de punto de aplicación del sistema seleccionado de usuario 14, por ejemplo, el ajuste de una manija accesible para usuario 18 o una señal o mensaje de otro dispositivo de entrada o de una fuente externa al sistema 2, en donde el sistema de asignación de punto de aplicación 12 proporciona el primer y segundo valores de punto de aplicación de la máquina de soldadura a las máquinas 20a y 20b, respectivamente, en base al valor de punto de aplicación del sistema 14. Además, el sistema de asignación de punto de aplicación 12 puede configurarse para modular los valores de punto de aplicación de la máquina proporcionada de acuerdo con las formas de onda correspondientes para proporcionar la relación de ángulo de fase de forma de onda de punto de aplicación controlado para el control mejorado de la operación de soldadura de doble ángulo. Ya sea modulado o no, el sistema de asignación de punto de aplicación 12 proporciona los valores de puntos de aplicación de la máquina para establecer efectivamente un resultado total del sistema de soldadura de doble ángulo 2 de acuerdo con el punto de aplicación del sistema 14. De esta manera, el sistema 12 permite a un usuario realizar un ajuste sinérgico simple desde el cual diversos parámetros operacionales de los componentes en el sistema de soldadura 2 se configuran.

El controlador de sistema 10 puede proporcionar otras funciones de control en el sistema de soldadura 2, de manera de que la adquisición de datos, monitoreo, etc. además de la asignación del punto de aplicación y funciones de sincronización, y puede proporcionar diversos aparatos de interfase para interacción con un usuario (por ejemplo, una interfaz de usuario con uno o más aparatos de ajuste de valor tales como manijas 18, conmutadores, etc., y dispositivos de lectura de información, tal como visualizaciones gráficas o numéricas, enunciadores audibles, etc.) y/o para interconexión directa o indirecta a o con otros dispositivos en un sistema distribuido, que incluye pero no se limita a una conexión operativa para intercambiar de comunicación y/o señal o valor en las máquinas 20 u otro equipo de soldadura que forma una parte del sistema 2, y/o con dispositivos externos, tales como conexiones a través de la red, etc. ya sea para señales de intercambio y/o mensajes de comunicación, que incluyen acoplamientos operativos alámbricos e inalámbricos. Como mejor se observa en la Figura 8, el controlador de sistema 10 recibe un valor de punto de aplicación del sistema seleccionado de usuario 14, el cual puede obtenerse mediante una o más manijas 18 de ajuste de usuario en una interfaz de cara frontal en el controlador de sistema 10, en el que puede obtenerse de otro dispositivo, por ejemplo, de un controlador jerárquico o interfaz de usuario acoplado con el sistema 2 a través de una red u otro medio comunicativo, ya sea alámbrico o inalámbrico u otra forma (no mostrada) . El controlador de sistema 10 también puede almacenar y/u operarse para recibir información de proceso seleccionada de usuario 16, por ejemplo, información de tipo proceso, información del tamaño de electrodo de soldadura, métodos de proceso y procedimientos, etc.

El sistema de asignación de punto de aplicación 12 deriva los valores de punto de aplicación de la máquina de soldadura (por ejemplo, valores de velocidad de alimentación por alambre WFS1 y WFS2 en la Figura 8) para las máquinas 20 de soldadura individuales en base al valor de punto de aplicación del sistema 14, en donde la derivación de los puntos de aplicación de la máquina, aunque no necesarios, consideran información seleccionada de usuario 16 con respecto a un proceso u operación de soldadura deseado o seleccionado especifico. La información de proceso seleccionado de usuario 16 puede especificar, por ejemplo, si un proceso determinado será un proceso por pulso de CD de doble ángulo utilizando electrodos con núcleos de flujo E, como se ejemplifica en las Figuras 1, 2B y 3-7C en lo anterior, o un proceso de arco sumergido de doble ángulo por alambre sólido de CA como se muestra en las Figuras 10-14C a continuación. Las funciones de asignación de punto de aplicación pueden implementarse en cualquier forma adecuada, que incluye pero no se limita a las tablas de búsqueda para mapear los valores de punto de aplicación del sistema seleccionado de usuario 14 a los valores de punto de aplicación de la máquina, considerando el tipo de proceso de soldadura y diámetro de alambre y/u otros parámetros de proceso (por ejemplo, información 16, asi como el cálculo basado en algorítmico o ecuación de los puntos de aplicación de la máquina en base al valor del punto de aplicación del sistema seleccionado de usuario 14. En la implementación representada en la Figura 8, por ejemplo, el sistema de asignación de punto de aplicación 12 recibe el punto de aplicación del sistema 14, tal como una tasa de deposición, tamaño de soldadura, una velocidad de alimentación por alambre, una corriente de soldadura, un voltaje de soldadura, una velocidad de desplazamiento, etc. y deriva en dos o más valores de punto de aplicación de la máquina, tal como velocidades de alimentación por alambre, tasas de deposición, corrientes de soldadura, voltajes de soldadura, configuración de velocidad de desplazamiento para el controlador de desplazamiento 50, etc. de acuerdo con un valor de punto de aplicación del sistema simple 14. De esta manera, el sistema de asignación de punto de aplicación sinérgico divide o designa la configuración del sistema 14 en los valores de punto de aplicación de la máquina de soldadura para las máquinas individuales 20, en donde el valor de punto de aplicación del sistema 14 y los valores de punto de aplicación de la máquina derivada pueden, aunque no necesariamente, ser del mismo tipo. Por ejemplo, el valor seleccionado de usuario 14 puede ser una tasa de deposición del sistema total expresada en unidades de libras por horas, con los puntos de aplicación de la máquina que son velocidades de alimentación por alambre u otros valores. En este aspecto, el sistema de asignación 12 en una modalidad puede proporcionar un primer y segundo valores de puntos de aplicación de la máquina de velocidad de alimentación por alambre aproximadamente iguales WFSl y WFS2 para las máquinas 20a y 20b, respectivamente, en aplicaciones en que las soldaduras simétricas Wl y W2 de tamaños iguales se desean. Las máquinas 20 o componentes de las mismas (por ejemplo, fuentes de energía 24) pueden derivar en configuraciones de componentes adicionales para un valor de punto de aplicación de la máquina simple, tal como una fuente de energía 24 que recibe una velocidad de alimentación por alambre de máquina y que deriva en parámetros de señal de soldadura desde la misma (por ejemplo, voltaje, corriente, anchos de pulso, ciclos de trabajo, etc.) en una forma sinérgica localizada, o el sistema de asignación 12 puede proporcionar múltiples puntos de aplicación para cada máquina 20. Además, el sistema de asignación de punto de aplicación 12 en la modalidad ilustrada de la Figura 8 también deriva en por lo menos un valor de control de desplazamiento (por ejemplo, velocidad de desplazamiento) en base al valor de punto de aplicación del sistema 14 y proporciona el valor de control de desplazamiento para el controlador de desplazamiento 50.

Refiriéndose también a la Figura 9, se ilustran detalles adicionales de la primera fuente de energía controlada por la forma de onda ejemplar 24a, en donde la segunda fuente de energía 24b puede construirse de manera similar en ciertas modalidades del sistema de soldadura 2. En general, el sistema 2 puede emplear cualquier fuente de energía de soldadura de tipo conmutación 24 que proporciona una señal de soldadura eléctrica de acuerdo con una o más señales de conmutación. La fuente ejemplar 24a incluye un rectificador 150 que recibe energía de entrada de CA simple o de múltiple fase y proporciona una salida de bus de CD para un convertidor de conmutación. El convertidor 152 impulsa un supresor de salida 154 donde el supresor 154 y el convertidor 152 se operan de acuerdo con las señales de conmutación desde un sistema de control de conmutación 168 de modulación por ancho de impulso (PWM) para proporcionar una señal de salida de soldadura a las terminales 25a adecuada para la aplicación de un proceso u operación de soldadura en ángulo. En la practica, una o ambas terminales de salida 25a pueden acoplarse a través de un cable de fuente de energía a un alimentador de alambre 26a para una última provisión de la señal de alimentación para la operación de soldadura a través de un soplete y cable (no mostrado) , donde los sensores de corriente y voltaje de soldadura 172 y 174 se proporcionan en la fuente de energía 24 para crear señales de fondo para el control de bucle cerrado de la forma de onda de señal de soldadura aplicada 81. La fuente de energía 24a también incluye un sistema de generación de forma de onda 160 que proporciona señales de conmutación al supresor de salida y opcionalmente al convertidor 152, donde el sistema 160 incluye un generador de forma de onda 162 que proporciona una señal de control de forma de onda deseada a una entrada en un comparador 168 de acuerdo con la forma de onda deseada seleccionada 164, almacenado como un archivo en un ejemplo. La forma de onda deseada se compara con una o más condiciones de proceso de soldadura actuales a partir de un componente de retroalimentación 170 y la comparación se utiliza para el control del sistema de conmutación de PWM 168 para regular así la señal de soldadura de acuerdo con la forma de onda deseada (por ejemplo, forma de onda de señal de corriente de soldadura 81 de la Figura 7) .

El sistema de generación de forma de onda 160 en la modalidad de la Figura 9 en los componentes del mismo se implementan de preferencia como componentes de software o firmware que operan en una plataforma de hardware a base de microprocesador, aunque cualquier hardware, software, firmware, lógica, programable adecuado, etc. o combinaciones de los mismos puede utilizarse, por la que una o más señales de conmutación se crean (con o sin retroalimentación) de acuerdo con una forma de onda deseada o archivo de forma de onda 164, en donde la fuente de energía de tipo conmutación 24a proporciona una señal de soldadura de acuerdo con la o las señales de conmutación. Una fuente de energía adecuada se muestra en la Patente Estadounidense No. 5,278,390 de Blankenship en donde la fuente de energía 24a puede ser una tabla estable en base a la fuente de energía de conmutación que puede recibir como entradas, una o más salidas de otros componentes del sistema, tales como controladores de secuencia, el controlador de sistema de soldadura 10, etc., en donde los componentes del sistema de generación de forma de onda 162, 166, 170 pueden implementarse como un programa de control de forma de onda que corre, o se ejecuta por un microprocesador (no mostrado) que define y regula la forma de onda de salida de la fuente de energía 24a al proporcionar señales de control mediante el sistema de PWM 178 para el convertidor 152 y/o supresor 154, donde la forma de onda de salida puede ser un tipo de pulso de cualquier forma de onda o configuración que pueda sincronizarse para la operación sustancialmente en fase en relación a la segunda fuente de energía 24, y puede proporcionar polaridades de corriente alterna o de CD (CA) , como se muestra en la modalidad de arco sumergido de las Figuras 10-14 a continuación.

Refiriéndose ahora a las Figuras 10-14D, otra modalidad posible del sistema de soldadura 2 se ilustra, en el que los electrodos de alambre sólidos El y E2 [Figura 2A a continuación) se emplean en un proceso de soldadura de doble ángulo de arco sumergido con formas de onda de soldadura por pulso de CA sincronizadas que se encuentran en una relación de ángulo de fase de forma de onda controlada o modulación de valor de punto de aplicación sincronizado. La Figura 14A muestra un esquema 180 que representa la primera y segunda formas de onda de corriente de soldadura por pulso de CA ejemplares, respectivamente, cada una que comprende una serie de pulsos que incluye un nivel de corriente positiva IP y un nivel de corriente negativa IN, con los pulsos de la primera y segunda corrientes de soldadura que se encuentran sustancialmente en fase entre si en un ángulo de fase ß de forma de onda controlada de aproximadamente 0 +/- 5 grados. Otro ejemplo se muestra en la gráfica 190 de la Figura 14B, en donde la primera y segunda formas de onda de corriente 191 y 192 se operan en la misma frecuencia, pero las formas de onda de las mismas se desplazan temporalmente por un ángulo de fase F de forma de onda de grado nulo. Aún otro ejemplo se muestra en la gráfica 195 de la Figura 14C, en la que las formas de onda de corriente de salida de puente de energía 196 y 197 se encuentran sustancialmente fuera de fase con el ángulo de fase F de forma de onda relativa que se encuentra aproximadamente a 180 grados (por ejemplo, 175-185 grados en una modalidad) . Se aprecia que las diversas formas de onda de corriente y/o voltaje de CA producidas por las fuentes de energía de máquina 24 pueden ser de cualquier forma o configuración y necesariamente no ser las mismas, en donde las figuras son solamente ejemplos y no son requisitos o limitaciones de la invención. Como los ejemplos de pulso descritos en lo anterior, además, las formas de onda de CA controladas en fase 181 y 182 pueden emplearse para controlar la consistencia y simetría de la penetración de soldadura de los electrodos de soldadura opuestos El y E2 durante la soldadura de doble ángulo simultánea, en donde la modalidad ilustrada de las Figuras 10-13 emplea el control de forma de onda de CA en combinación con los electrodos sólidos relativamente de diámetro mayor {Figura 2A) y flujo granular F (Figura 10 y 11) en un proceso de (SAW) soldadura de arco sumergido. Las formas de onda 181 y 182 incluyen cada una, una serie de pulsos que tienen porciones positivas (IPi y Ip2) , y porciones negativas (INi y IN2) , ilustradas como corrientes Ii e I2 en las Figuras 14A-14C, en donde los pulsos de la primera y segunda corrientes de soldadura Ii e I2 se sincronizan por el controlador de sincronización 40 para proporcionar un ángulo de fase F de forma de onda controlada o regulada (por ejemplo, dentro de aproximadamente +/- 0.5 grados eléctricos del valor de ángulo F objetivo en la modalidad) .

En una modalidad preferida, además, la primera y segunda formas de onda 181 y 182 son sustancialmente idénticas como se muestra en el esquema 180, aunque no es un requisito de la invención. Además, las formas de onda ejemplares 181 y 182 tienen aproximadamente 50% de ciclo de trabajo, aunque otras modalidades posiblemente utilizan cualquier ciclo de trabajo adecuado. Además, mientras las formas de onda ilustradas son simétricas alrededor del eje de corriente cero con IPi sustancialmente igual a INi con IP2 sustancialmente igual a IN2, otras modalidades son posibles utilizando las formas de onda asimétricas en este respecto. Además, la modalidad preferida de las Figuras 10-14C emplea la primera y segunda formas de onda 181 y 182 que son sustancialmente idénticas, aunque éste no es un requisito de la invención. Además, como las implementaciones de soldadura de pulso de CD de doble ángulo descritas en lo anterior, las fuentes de energía 24 general las formas de onda de señal de soldadura por arco sumergido de CA 181 y 182 en las Figura 10-14 utilizando información de sincronización (por ejemplo, señales de latido, mensajes, etc.) del controlador de sincronización 40 {Figuras 1, 8 y 9) para proporcionar las corrientes de soldadura lx e I2 en la relación de ángulo de fase controlada con respecto a otra para facilitar el control mejorado de la soldadura de ángulo resultantes Wl y 2. Como mejor se muestra en las Figuras 10-13, el proceso de SAW de doble ángulo utiliza un flujo granular F (Figuras 10 y 11) formado en las dos pilas a lo largo de los lados de la junta en T entre la pieza de trabajo de refuerzo WP1 y la pieza e trabajo base WP2, y los electrodos de soldadura energizados El y E2 {Figura 2A) pasan a través de las pilas de flujo F. Las formas de onda de señal de corriente 181 y 182 aplicadas a los electrodos El y E2 se establecen y mantienen los arcos de soldadura Al y A2 dentro del flujo granular F t provocando que el flujo F se funda y forme escorias F (Figuras 10 y 12) sobre las soldaduras fundidas Wl y W2 , como mejor se muestra en la Figura 11. La forma de onda de soldadura de CA de preferencia se balancea con respecto al eje de voltaje cero y de preferencia de un ciclo de trabajo de 50%, en donde estas condiciones preferidas pueden contribuir para la penetración controlada y forma del cordón, aunque estas condiciones no son requisitos estrictos de la invención. El proceso de soldadura de doble ángulo puede dirigir el material de soldadura Wl y/o W2 a penetrar una o ambas de las piezas de trabajo WP1 y WP2 a través del consumo parcial del material de pieza de trabajo e inclusión de la misma en la soldaduras Wl, W2, resultando en las dimensiones de penetración laterales 92a y 92b y/o la primera y segunda profundidades de penetración hacia abajo 94a y 94b. Conforme los electrodos E se mueven a lo largo de la dirección de soldadura 60 (por ejemplo, mediante el mecanismo de desplazamiento 52 de la Figura 8), el material de soldadura Wl, W2 se solidifica por debajo de la escoria S, y la escoria S también se solidifica como se muestra en la Figura 12. La escoria S después se remueve; dejando las soldaduras de ángulo terminadas Wl y W2 como se muestra en la Figura 13, las cuales son sustancialmente las mismas en la modalidad ilustrada. De este modo, la invención proporciona sistemas y métodos de soldadura de doble ángulo para aplicaciones de soldadura de doble ángulo, en las que las señales de soldadura se sincronizan para la operación de ángulo de fase controlada para facilitar el control sobre un rendimiento de sistema de soldadura de doble ángulo y calidad de soldadura terminada.

Refiriéndose también a la Figura 14D, como se discute en lo anterior, aspectos adicionales de la invención se proporcionan para la modulación de punto de aplicación de la máquina de soldadura en una relación de fase controlada, la cual también encuentra utilidad en la asociación con las aplicaciones de soldadura de doble ángulo de CA, tal como el ejemplo de arco sumergido de las Figuras 10-12. La Figura 14D proporciona una gráfica 198 que muestra la primera y segunda formas de onda de velocidad de alimentación por alambre de la máquina de soldadura de tipo de onda cuadrada sincronizada ejemplares 198a y 198d, formas de onda de salida de fuente de energía 198b y 198e, y las formas de onda de valor de punto de aplicación de la frecuencia de soldadura 198c 198f en el sistema de soldadura de doble ángulo ejemplar 2, en donde las formas de onda de punto de aplicación 198a-198c de la primera máquina 20a se modulan en un periodo T en un ángulo de fase ß de punto de aplicación controlado en relación a las formas de onda de punto de aplicación moduladas 198d-198f de la segunda máquina de los puntos de aplicación, con todas las formas de onda de modulación de punto de aplicación operadas en un periodo T. En este ejemplo, además, el primero y segundo puntos de aplicación de la máquina se modulan en una manera sustancialmente fuera de fase con un ángulo de fase ß de puntos de aplicación de aproximadamente 180 grados, aunque cualquier ángulo de fase ß controlado puede emplearse. En este ejemplo, se observa que las frecuencias de operación de fuente de energía (por ejemplo, las frecuencias de la forma de onda de corriente/voltaje de salida de fuente de energía) también pueden modularse en la técnica de modulación de punto de aplicación. En este ejemplo, la frecuencia de forma de onda de soldadura de CA se varía de acuerdo con la amplitud, en donde similar a los ejemplos de soldadura de pulso anteriores, la modulación de los puntos de aplicación en las aplicaciones de CA pueden estar de acuerdo con cualquier configuraciones de forma de onda de modulación adecuadas, formas, etc., en donde las formas de onda de modulación de punto de aplicación de onda cuadrada 198a-198f en la Figura 14D son solamente ejemplos. Además, las formas de onda de modulación de una máquina determinada pueden ser de forma, configuración similar, etc., como se muestra, o éstas pueden ser diferentes. Además, las formas de onda de punto de aplicación de la máquina modulada puede proporcionarse como un grupo para cada máquina 20, u otro sistema de asignación de punto de aplicación 12 (u otro componente del sistema) puede proporcionar un punto de aplicación modulado simple para una máquina 20 con la máquina 20 que deriva los puntos de aplicación restantes para los diversos componentes de máquina. En el ejemplo de la Figura 14D, además, la frecuencia de salida de forma de onda de fuente de energía de cada máquina se incrementa cuando la velocidad de alimentación por alambre correspondiente y la amplitud de salida se incrementa y viceversa.

Refiriéndose ahora a las Figuras 15A y 15B, las corrientes de soldadura y las velocidades de alimentación por alambre de las máquinas de soldadura 20a y 20b pueden controlarse para proporcionar una penetración parcial controlada de la junta en T, como se muestra en las Figuras 5 y 6 anteriores, o para proporcionar una penetración esencialmente completa de la junta de soldadura como se observa en las Figuras 15A y 15B, para la soldadura por pulso, soldadura de CA, u otras operaciones de tipo de soldadura de doble ángulo, en donde la sincronización en forma de onda y/o las técnicas de sincronización de punto de aplicación descritas en lo anterior pueden utilizarse para facilitar la provisión controlada de cualquier cantidad deseada al formar la penetración de soldadura de una aplicación de soldadura de doble ángulo determinada. La Figura 15A ilustra una primer pieza de trabajo WPla de refuerzo biselado utilizada para formar una junta en T soldada de doble ángulo que incluye superficies inferiores biseladas 202 y 204 las cuales pueden utilizarse solas o en combinación con una o ambas de la forma de onda de los aspectos de sincronización de punto de aplicación de la invención para lograr soldaduras de doble ángulo que tienen una penetración sustancialmente completa para proporcionar una región de solapamiento 20 donde la primera y segunda soldadura de ángulo Wl y W2 se unen por debajo de la primera pieza de trabajo WPla como se muestra en la Figura 15B.

Las Figuras 16A-16C representan modalidades alternativas de la presente invención en la que dos o más electrodos E se utilizan para depositar el material en la aplicaciones donde la interferencia entre los electrodos se espera. Por ejemplo, la Figura 16A represente una soldadura de doble ángulo con electrodos opuestos. Como se ilustra esquemáticamente, de acuerdo con los conceptos de la presente invención, la sincronización de forma de onda y/o la sincronización puntos de aplicación pueden utilizarse aplicando las formas de onda mostradas en el diagrama anexo fuera de fase entre si para controlar el arco sobre los electrodos de manera que no interfieran entre si. La misma sincronización también puede utilizarse en una aplicación donde los electrodos comparten un eje de alisado común, como por ejemplo una aplicación de soldadura de tanque representada en la Figura 16B. Allí, mientras los electrodos operan en soldaduras separadas, su eje de alisado compartido es susceptible de crear una interferencia entre los electrodos afectando la calidad de la soldadura. Como se representa en el diagrama anexo, las técnicas de sincronización de forma de onda y/o sincronización de punto de aplicación descrita en lo anterior pueden utilizarse para minimizar y/o eliminar la interferencia entre los electrodos. Otra aplicación donde este tipo de interferencia se observa es cuando ambos electrodos operan en el mismo baño o charco de soldadura. Por ejemplo, como se representa en la Figura. 16C, dos electrodos pueden operar en el mismo charco de soldadura cuando se aplican capas de material de electrodo a una junta a tope en una forma sucesiva, en donde el primer electrodo se sitúa en una capa base de un material y un segundo electrodo se sigue de cerca con una segunda capa de un material anterior de la capa base. Debido a que estos electrodos operan en el mismo charco, es común que exista interferencia entre los electrodos. Como se representa en el diagrama anexo en la Figura 16C, las técnicas de sincronización de forma de onda y/o sincronización de punto de aplicación descritas en lo anterior pueden utilizarse para minimizar y/o eliminar la interferencia que proporciona más soldaduras uniformes y consistentes en este tipo de aplicación. Por ejemplo, las formas de onda pueden generarse de manera que el primer y segundo arcos se colocan a 180 grados fuera de fase con respecto uno del otro. Como se representa en la Figura 17, las formas de onda pueden ser tal que la corriente de un arco se aproxima a cero a medida que el otro arco se energiza, de manera que los arcos se aplican efectivamente en una manera alternativa.

Refiriéndose ahora a las Figuras 18-20, se muestra un sistema de soldadura alternativa, generalmente indicado por el número 300. El sistema de soldadura 300 generalmente incluye una primera y segunda máquina de soldadura 20a y 20b con el controlador de sistema 10 que proporciona el control de la relación de fase entre una o ambas de las formas de onda de corriente de soldadura y/o uno o más puntos de aplicación de la máquina para crear soldaduras Wl y W2 utilizando los electrodos El y E2 y los arcos de soldadura Al y A2, respectivamente para soldar la primera pieza de trabajo WPl a la segunda pieza de trabajo WP2 como se describe en las modalidades anteriores. El sistema de soldadura 300 además incluye una fuente de calor de alta energía adaptada para aplicar calor intenso localizado, tal como un láser, generalmente indicado por el número 310, el cual se utiliza junto con las máquinas de soldadura 20 para mejorar la penetración de la soldadura, como se describe con mayor detalle a continuación. El sistema de soldadura 300 puede incorporar las máquinas de soldadura 20 y el controlador 10 de las modalidades anteriores y se construye en una forma similar con respecto a los componentes de soldadura de arco. Con este fin, los detalles de los componentes de soldadura de arco de las modalidades anteriores y los controladores incluyen el controlador 10, controlador de sincronización 40 y sistema de asignación de punto de aplicación 12 se incorporan para referencia y números similares se utilizarán para referirse de componentes similares en el sistema de soldadura 300. Se debe hacer referencia a las modalidades anteriores para los componentes que son comunes para ambas modalidades en la medida que se describen a detalle en la presente .

Como se representa en las Figuras 18-20, la presente modalidad puede utilizarse en relación con la soldadura de doble ángulo utilizada para unir una primera pieza de trabajo WPl a una segunda pieza de trabajo WP2. El sistema de soldadura 300 también puede usarse en otras aplicaciones donde la interferencia entre los arcos es una preocupación como se observa con respecto a las modalidades anteriores. En el ejemplo de soldadura de doble ángulo mostrado, los electrodos El, E2 se colocan en lados opuestos de la pieza de trabajo WPl y en una relación generalmente opuesta entre sí. Los electrodos El, E2 no necesitan alinearse entre sí y los múltiples electrodos pueden utilizarse en cualquier lado de la pieza de trabajo WPl, según sea necesario. Como se describe a detalle en la modalidad anterior, los electrodos El y E2 se conectan eléctricamente al controlador del sistema 10. El controlador del sistema 10 puede proporcionar otras funciones de control en el sistema de soldadura 300, tal como adquisición de datos, monitoreo, etc., además de las funciones de asignación de punto de aplicación y sincronización descrita en detalle en la modalidad anterior. Además, el láser 310 puede conectarse al controlador del sistema 10 como se describe con mayor detalle a continuación.

De acuerdo con los conceptos de la presente modalidad, el sistema de soldadura 300 incluye un láser 310 que funciona junto con los electrodos El, E2 para formar la junta de soldadura. Los electrodos E y el láser 310 del sistema de soldadura 300 puede montarse sobre un robot de soldadura, manipulador u otro aparato de movimiento para realizar las operaciones de soldadura. Alternativamente, el sistema de soldadura 300 puede ser estacionario y las piezas de trabajo se mueven en relación al sistema de soldadura 300, como se representa en la Figura 19. Con respecto al movimiento relativo entre las piezas de trabajo WP y el sistema de soldadura 300, el láser 310 puede localizarse corriente arriba de los electrodos El, E2, y el rayo 312 del láser 310 dirigido en una porción de la primera pieza de trabajo WPl (Figura 20A) . Por ejemplo, el rayo del láser 312 puede dirigirse a una esquina de la primera pieza de trabajo WPl, el borde de ataque de la primera pieza de trabajo WPl, o la punta de la primera pieza de trabajo WPl (como se muestra) . En general, el rayo láser 312 se dirige en una superficie de cualquier pieza de trabajo WPl o WP2 cerca de la interfaz de la junta de soldadura. El láser 310 puede orientarse en un ángulo hueco permitiendo que un rayo 312 desde el láser 310 golpee la primera pieza de trabajo WPl en un ángulo T que se encuentra cerca a la horizontal (Figura 20A) . Utilizar un ángulo hueco dirige la energía del láser de manera más directa a la primera pieza de trabajo WPl en la aplicación de doble ángulo mostrado en la Figura 20A. Ángulos mayores pueden utilizarse para dirigir más energía a la segunda pieza de trabajo WP2 en esta misma aplicación como se desee. También, el láser 310 puede utilizarse estroboscópicamente o de manera oscilante a través de la junta para abarcar un área más amplia e incrementar el ancho de penetración del láser. Esta práctica puede facilitar el proceso de soldadura al hacer la aplicación del rayo láser más tolerante. Las orientaciones representadas de rayos láser 312 mostradas se proporcionan como ejemplos. Se apreciará que otras orientaciones que incluyen cualquier ángulo T pueden utilizarse dependiendo de la aplicación y área deseada en la cual la energía del láser se aplicará. En la modalidad representada en la Figura 20A, un ángulo T entre 0 grados y aproximadamente 5 grados de horizontal se utiliza.

El láser 310 puede proporcionar un rayo 312 durante todo el proceso de soldadura o partes seleccionadas del proceso de soldadura para aplicar calor a la pieza de trabajo WPl provocando que una porción de la primera pieza de trabajo WPl se funda o vaporice. La fundición/vaporización de una porción de la primera pieza de trabajo WPl facilita el flujo del material fundido entre las piezas de trabajo WPl y WP2 permitiendo una completa penetración de la soldadura. Para ayudar adicionalmente a la penetración de la soldadura, el láser 310 puede formar un chavetero K, el cual se muestra esquemáticamente en la Figura 20B, al vaporizar el material de pieza de trabajo inicialmente golpeado por el láser 310. Este hueco permite al material de soldadura de los electrodos El y E2 fluir en el chavetero K y entre mezclarse con el material de la pieza de trabajo fundida creada por el láser 310 para facilitar la completa penetración de la soldadura (Figura 20C) .

Los electrodos El y E2 se controlan de acuerdo con las modalidades anteriores para realizar la soldadura de arco en o cerca el mismo tiempo conforme el láser entra en la primera pieza de trabajo WP1. Como se describe en las modalidades anteriores, los electrodos El y E2 se colocan en fase en relación entre si para aplicar arcos Al y A2 a la pieza de trabajo P1 y en una forma alternante (Figura 17). De esta manera, el material de electrodo se aplica a la junta en la misma manera como se describe en las modalidades anteriores con la penetración mejorada proporcionada por la aplicación de la energía láser a una o más de las piezas de trabajo .

Mientras el láser 310 se muestra en una posición corriente arriba en relación a los electrodos El, E2, el láser 310 puede localizarse en cualquier parte en relación a los electrodos El, E2 para alcanzar el mismo efecto. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 19, el láser 310 puede alinearse con los electrodos El, E2 o localizarse corriente arriba o corriente abajo de los electrodos El, E2. Se apreciará que cuando el láser se aplica desde la posición alineada o una posición corriente abajo, tiene la capacidad de aplicar calor al material de soldadura producido por uno o más de los electrodos E y la pieza de trabajo P para el mismo efecto como cuando el láser se aplica solamente a la pieza de trabajo antes de la aplicación de material de soldadura por los electrodos E. En general, el láser 310 dirige un rayo 312 en una porción de una pieza de trabajo cerca de los electrodos El, E2 para proporcionar el calor localizado de la pieza de trabajo WP o el material fundido a través del cual el rayo láser 312 pasa para mejorar la penetración de soldadura. Se apreciará que el rayo láser 312 puede dirigirse en o cerca del punto en el que el material de soldadura desde los electrodos El, E2 se aplica.

De acuerdo con la presente invención, uno o más láseres 310 pueden utilizarse. Un láser simple puede utilizarse para aplicar energía a un punto simple en la pieza de trabajo o múltiples láseres pueden utilizarse para aplicar energía a múltiples puntos en la pieza de trabajo WP. Como se muestra en la Figura 18, un láser simple 310 y un divisor de rayo 314 puede utilizarse para aplicar energía desde el láser 310 en los puntos opuestos en la primera pieza de trabajo WP1. Los lúmenes de fibra óptica 315 u otros dispositivos de entrega óptica tales como espejos, etc., pueden utilizarse para dirigir el rayo láser 312 en una pieza de trabajo WP o soldadura .

En este ejemplo de las Figuras 18-20, las máquinas de soldadura 20 y el láser 310 se acoplan operativamente con el controlador de sincronización 40 y el sistema de asignación de pieza de trabajo 12 del controlador del sistema 10 para intercambiar señales de datos y control, mensajes, etc., con los mismos. En una modalidad, el controlador de sistema de soldadura independiente 10 incluye un controlador de sincronización 40 acoplado operativamente con las fuentes de energía 24a y 24b de las máquinas de soldadura 20 y la fuente de energía 316 de láser 310. El controlador 10 proporciona fuentes de energía 24 con la información de sincronización (por ejemplo, señales, mensajes, etc.,) para sincronizar el primer y segundo generadores de forma de onda de los mismos de manera que la primera y segunda corriente de soldadura se encuentran en un ángulo de fase controlado entre sí. Los alimentadores por alambre también pueden sincronizarse por o de acuerdo con la información adecuada (datos, señalización, etc.,) a partir del controlador de sincronización 40 y/o directamente desde las fuentes de energía respectivas 24 u otros componentes intermediarios para coordinar la provisión del alambre de soldadura para el proceso de soldadura de acuerdo con las formas de onda de soldadura de corriente y otras condiciones de proceso en un punto particular de tiempo. Además, la información de las máquinas de soldadura 20 comunicadas con el controlador del sistema de soldadura 10 puede ser usado para controlar aspectos del láser 310. Por ejemplo, la información en relación a la "saliente" puede comunicarse al controlador del sistema 10 de soldadura y los ajustes de la salida del láser 310 se realizan al comunicar las señales del controlador de sistema de soldadura 10 al suministro de energía 316 u otro componente que controle la salida del láser 310. El controlador 10 puede utilizar la retroalimentación de saliente desde las máquinas de soldadura 20 para adaptar la salida del láser 310. Por ejemplo, la saliente mayor indica que el charco de soldadura se hunde en una junta mayor o espacio más amplio. El espacio más amplio requiere menos energía para obtener la completa penetración de la soldadura, de este modo, el controlador 10 puede reducir la energía empleada por el láser 310 al reducir la energía que impulsa el láser 310 o de otro modo adaptar la salida del láser. Del mismo modo, el controlador 10 puede ajustar los parámetros de la máquina de soldadura 20 al mismo tiempo resultando en respuesta de tiempo real para las condiciones de soldadura por todo el sistema.

De manera similar, como se discute en la modalidad anterior, el suministro de gas de protección puede controlarse en una manera sincronizada utilizando el controlador del sistema de soldadura 10 de las máquinas 20 de acuerdo con la información de sincronización del controlador de sincronización 40. El controlador del sistema de soldadura 10 además puede incluir un sistema de asignación de punto de aplicación 12 operativamente acoplado con las máquinas de soldadura 20a y 20b, el cual recibe un valor de punto de aplicación o de punto de referencia del sistema seleccionado de usuario y proporciona valores de punto de aplicación de la máquina individual a las máquinas 20 al establecer una salida total del sistema de soldadura 300. Este control puede proporcionarse para permitir a un usuario establecer el valor de punto de aplicación del sistema, por ejemplo, una tasa de deposición, tamaño de soldadura, velocidad de alimentación por alambre, corriente de soldadura, voltaje de soldadura, una velocidad de desplazamiento, etc., con las máquinas 20 y/o componentes de los mismos proporcionados con puntos de aplicación locales para lograr el amplio rendimiento del sistema deseado. Además, el sistema de asignación 12 para el controlador de sincronización 40 u otros componentes del sistema pueden proporcionar la modulación de uno o más puntos de aplicación de la máquina de acuerdo con las formas de onda de punto de aplicación para proporcionar un ángulo de fase de punto de aplicación de la máquina controlado entre la forma de onda de puntos de aplicación como se describe en las modalidades anteriores. En base a la asignación del punto de aplicación, el controlador del sistema 10 también puede variar el nivel de energía del láser 310 para facilitar el proceso de soldadura por arco. Para este fin, el controlador del sistema 10 puede conectarse al suministro de energía 316 del láser 310 (Figura 18) y operable para variar la cantidad de energía proporcionada por el suministro de energía 316 a al láser 310 de acuerdo con las instrucciones preprogramadas o en base a la retroalimentación del proceso de soldadura.

Para crear soldaduras, es deseable que el tamaño y la uniformidad de la soldadura, la cantidad de penetración, y formas controlables, repetibles y uniformes a lo largo de la longitud de la soldadura para mejorar la calidad de la estructura de unión resultante. Operar múltiples electrodos en proximidad cercana entre si, en el mismo charco de soldadura, o en una aplicación donde los electrodos compartan un eje realizado común a menudo conduce a una interferencia entre los arcos resultantes en irregularidades en su tamaño, en uniformidad, penetración, y forma de la soldadura. En particular, la interferencia entre los arcos crea fuerzas electromagnéticas y presión que sesga la deposición del material lejos del punto de presión creado por el arco. El sistema de soldadura de la presente invención minimiza la interferencia a través de la sincronización y asignación del punto de aplicación de los electrodos El y E2 como se describe en lo anterior. Además, la sincronización del proceso local de corriente puede facilitar la capacidad para economizar la cantidad de tiempo de soldadura y el material utilizado. El uso del láser 310 además mejora estas economías al proporcionar la completa penetración de la junta de soldadura y mejora el flujo del material en la junta de soldadura de manera que no es necesario que múltiples cordones logren completar la penetración completa y de llenado .

Con respecto al electrodo de soldadura, proporcionando las corrientes de soldadura ?? e I2 controladas de forma de onda sincronizada a los electrodos El y E2 crea y mantiene arcos de soldadura Al y A2 entre los electrodos El y E2 en las piezas de trabajo WP1 y WP2 o un baño/charco de soldadura. Los arcos de soldadura Al y A2, a su vez, provocan la deposición de material de electrodo fundido y la posible fundición de ciertas cantidades de materiales de pieza de trabajo para formar una soldadura fundida W, como se muestra en la Figura 20C, conforme los electrodos E pasan por una situación determinada a lo largo de la dirección de soldadura 60 (Figura 19). Como se discute en lo anterior, el láser 310 proporciona calor localizado de una o más de las piezas de trabajo WP1 y WP2 fundiendo y/o vaporizando ciertas cantidades del material de pieza de trabajo permitiendo que el material de soldadura fundido de los electrodos E penetre completamente la junta entre la pieza de trabajo WP1 y pieza de trabajar WP2. Al vaporizar una porción de la pieza de trabajo WP, el láser 310 crea un chavetero K que mejora la penetración de la junta de soldadura. Los materiales de soldadura, es decir, el material fundido de la pieza de trabajo WP y el material de relleno aplicado por los electrodos E eventualmente se enfriará y solidificará como mejor se muestra en la Figura 20C dejando una soldadura terminada que tiene una completa penetración.

Como se muestra en la Figura 20C, la soldadura terminada puede tener ciertos perfiles o formas, en donde las superficies de soldadura externas expuestas pueden ser cóncavas, como se muestra en el ejemplo ilustrado, o generalmente ser planas, convexas, formas de superficies curvilíneas, o contornos frontales en ángulo Los tamaños de soldadura pueden caracterizarse por dimensiones de extremidad vertical, así como dimensión de extremidad bilateral u horizontal. Una discusión completa de estas dimensiones se proporciona en la modalidad previa.

Como se discutió anteriormente, uno o más láseres 310 pueden utilizarse directamente o junto con un divisor de rayo 314 para aplicar un rayo láser 312 a porciones seleccionadas de la pieza de trabajo WP o el material de soldadura durante la operación de soldadura. En el ejemplo de junta de doble ángulo mostrado, la aplicación de un rayo láser 312 a cualquier lado de la primera pieza de trabajo WPl puede facilitar la penetración del material de soldadura aplicado por los electrodos El y E2. El control sincronizado de las formas de onda de corriente de soldadura y/o de los valores de punto de aplicación de la máquina de soldadura junto con la aplicación de energía del láser 310 puede facilitar el control sobre la consistencia de las características dimensionales y de rendimiento de la soldadura W en la soldadura de doble ángulo donde los dos lados de la junta en T se sueldan simultáneamente. Además, se cree que proporcionar la primera y segunda formas de onda de corriente de soldadura en un ángulo de fase controlada junto con la aplicación de energía de láser a la pieza de trabajo WP o junta de soldadura contribuye a la capacidad de controlar estas dimensiones en situaciones donde la primera y segunda soldaduras aplicadas por los electrodos El, E2 se designan para ser diferentes. Alternativamente, o en combinación, la modulación controlada de uno o más valores del puntos de aplicación de la máguina, tales como los niveles de salida de fuentes de energía, frecuencia de forma de onda, velocidad de alimentación por alambre, la energía láser, etc., puede emplearse para mejorar adicionalmente la capacidad de controlar esas dimensiones y de otra manera mejorar la calidad de la soldadura resultante.

Los ejemplos anteriores son solamente ilustrativos de varias modalidades posibles de diversos aspectos de la presente invención, en donde la alteración y/o modificaciones equivalentes se presentarán a otros con experiencia en la técnica al leer y entender esta especificación y los dibujos anexos. En particular en relación a las diversas funciones realizadas por el componente descrito en lo anterior (ensambles, dispositivos, sistemas, circuitos, y similares) , los términos (incluyendo una referencia para un "medio") utilizado para describir tales componentes se pretenden para corresponder, a menos que se indique lo contrario, por cualquier componente tal como hardware, software, o combinación de los mismos, que realiza la función especifica del componente descrito (por ejemplo, que es completamente equivalente) aunque estructuralmente no equivalente a la estructura descrita la cual realiza las funciones en las implementaciones ilustradas de la invención. Además, aunque una característica particular de la invención puede haberse descrito con respecto solamente a una de varias implementaciones, tal característica puede combinarse con una o más de otras características de otras implementaciones como puede desearse y ventajosamente para cualquier aplicación determinada o particular. También en la medida que el término "que incluye", "incluye", "que tiene", "tiene", "con", o variantes de los mismos se utilizan en la descripción detallada y/o en las reivindicaciones, tales términos se pretenden para ser inclusivos en una manera similar al término "que comprende".

En una modalidad adicional, la invención proporciona un sistema de soldadura para crear una soldadura entre una primera pieza de trabajo y una segunda pieza de trabajo, el sistema de soldadura que comprende: una primera máquina de soldadura que comprende: una primera fuente de energía que tiene una terminal de salida acoplada a un primer electrodo de soldadura, la primera fuente de energía que incluye un primer generador de forma de onda que proporciona una primera corriente de soldadura con una primera forma de onda en una terminal de salida de la primera fuente de energía, en donde el primer generador de forma de onda genera la primera forma de onda y controla un circuito modulador por ancho de pulso de la primera fuente de energía para determinar la operación de corriente de la primera fuente de energía; y un primer alimentador por alambre que dirige el primer electrodo de soldadura hacia una junta de soldadura en una primera velocidad de alimentación por alambre; una segunda máquina de soldadura que comprende: una segunda fuente de energía que tiene una terminal de salida acoplada a un segundo electrodo de soldadura, la segunda fuente de energía que incluye un segundo generador de forma de onda que proporciona una segunda corriente de soldadura con una segunda forma de onda en una terminal de salida de la segunda fuente de energía, en donde el segundo generador de forma de onda genera la segunda forma de onda y controla un circuito modulador por ancho de pulso de la segunda fuente de energía para determinar la operación de corriente de la segunda fuente de energía; y un segundo alimentador por alambre que dirige el segundo electrodo de soldadura hacia la junta de soldadura en segunda velocidad de alimentación por alambre; un controlador de sincronización operativamente acoplado con la primera y segunda fuentes de energía para sincronizar el primer y segundo generadores de forma de onda para proporcionar un ángulo de fase de forma de onda controlado entre la primera y segunda formas de onda; y una fuente de calor de alta energía adaptada para calentar una porción de por lo menos una de las piezas de trabajo cerca de los electrodos, de preferencia que comprende las características de una de las reivindicaciones 2 a 12.

Números de referencia: 2 sistema de soldadura 50 controlador de desplazamiento 10 controlador 51 recubrimiento externo 12 sistema de asignación de pieza 52 material de electrodo sólido de trabajo 54 revestimiento externo metálico 14 valor de punto de aplicación 30 56 núcleo interno del sistema 60 dirección horizontal 16 información de proceso 62 distancias de penetración 18 manija laterales 20 máquinas de soldadura 62a primera distancia de 20a primera máquina de soldadura 35 penetración lateral 20b segunda máquina de soldadura 62b segunda distancia de 24 fuentes de energía penetración lateral 24a fuentes de energía 63 penetraciones verticales 24b terminal de salida 63a distancia 25a terminal de salida 40 63b distancia 25b alimentador por alambre 64 dimensiones 26 alimentador por alambre 64a dimensión de extreme vertical 27a rodillos de accionamiento 64b dimensión de extreme vertical 27b rodillos de accionamiento 65 dimensiones 29 bobinas de suministro 45 65a dimensión de extremo horizontal 29b carrete de suministro 65b dimensión de extremo horizontal 30 accesorio de soldadura 70 dimensión de cuello teórico 30a carro 71 distancia de penetración de 40 controlador de sincronización cuello 2 dimensión lateral 0 esquema 92b dimensión de penetración 81 esquema lateral 82 esquema 93 gráfica 84 gráfica 30 93a esquema 85 primera forma de onda de 93b esquema corriente 93c esquema 86 segunda forma de onda de 93d esquema corriente 94a primera profundidad 87 gráfica 35 penetración hacia bajo 88 primera forma de onda de 94 segunda profundidad corriente penetración hacia bajo 89 segunda forma de onda de 95 gráfica corriente 95a valor de forma de onda 90 gráfica 40 95b valor de forma de onda 90a esquema 95c valor de forma de onda 90b esquema 95d valor de forma de onda 90c esquema 150 rectificador 90d esquema 152 convertidor de conmutación 91 gráfica 45 154 supresor de salida 91a esquema 160 sistema de generación de fo 91b esquema de onda 91c esquema 162 generador de forma de onda 91d esquema 164 forma de onda deseada 92a dimensión de penetración 50 166 componente de sistema generación velocidad de alimentación por 168 comparador alambre 170 componente de retroalimentación 198e forma de onda de salida de 180 es uema fuente de energía 181 forma de onda de corriente 30 198f forma de onda de valor de punta 182 forma de onda de corriente de aplicación 190 gráfica 200 localización central 191 primera forma de onda de 202 superficie corriente 204 superficie 192 segunda forma de onda de 35 300 sistema de soldadura corriente 310 láser 195 gráfica 312 rayo 196 forma de onda de corriente de 314 divisor de rayo salida 315 lúmenes de fibra óptica 197 forma de onda de corriente de 40 316 fuente de energía salida 198 gráfica A arcos resultantes 198a primera forma de onda de Al arco de soldadura velocidad de alimentación por A2 arco de soldadura alambre 45 E electrodos 198b forma de onda de salida de El electrodo fuente de energía E2 electrodo 198c forma de onda de valor de punto F flujo granular de aplicación GS1 gas de protección externa 198d segunda forma de onda de 50 GS2 gas de protección externa 11 corriente de soldadura WFSlb bajo valor 12 corriente de soldadura WFS2 velocidad de alimentación por IB1 nivel de fondo alambre IB2 nivel de fondo WFS2a alto valor Im pulso negativa 30 WFS2b bajo valor IN2 pulo negativa P pieza de trabajo IP1 nivel de corriente de pulso WP1 primera pieza de trabajo IP2 nivel de corriente de pulso WPla primera pieza de trabajo ojo de cerradura WP2 segunda pieza de trabajo Ll linea 35 MI motor T ángulo M2 motor F ángulo N toberas ß ángulo de fase de punto de NI primera tobera del soplete de aplicación soldar N2 segunda tobera del soplete de soldar S forma de escoria T periodo adecuado w soldadura fundida Wl primera soldadura de ángulo W2 segunda soldadura de ángulo FSX velocidad de alimentación por alambre WFSla alto valor

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de soldadura para formar una soldadura entre una primera pieza de trabajo y una segunda pieza de trabajo, el sistema de soldadura que comprende: una primera máquina de soldadura que comprende: una primera fuente de energía acoplada a un primer electrodo de soldadura, la primera fuente de energía que incluye un primer generador de forma de onda que proporciona una primera corriente de soldadura con una primera forma de onda en un terminal de salida de la primera fuente de energía, en donde el primer generador de forma de onda genera la primera forma de onda y controla un circuito de modulador por ancho de pulso de la primera fuente de energía para determinar la operación de corriente de la primera fuente de energía; y un primer alimentador por alambre que dirige el primer electrodo de soldadura hacia una junta de soldadura en una primera velocidad de alimentación por alambre; una segunda máquina de soldadura que comprende: una segunda fuente de energía acoplada al segundo electrodo de soldadura, la segunda fuente de energía que incluye un segundo generador de forma de onda que proporciona una segunda corriente de soldadura con una segunda forma de onda en una terminal de salida de la segunda fuente de energía, en donde el segundo generador de forma de onda genera la segunda forma de onda y controla un circuito de modulador por ancho de pulso de la segunda fuente de energía para determinar la operación de corriente de la segunda fuente de energía; y un segundo alimentador por alambre que dirige el segundo electrodo de soldadura hacia una junta de soldadura en una segunda velocidad de alimentación por alambre; un controlador de sincronización operativamente acoplado con la primera y segunda fuentes de energía para sincronizar el primer y segundo generadores de forma de onda para proporcionar un ángulo de fase de forma de onda controlado entre la primera y segunda formas de onda.

2. El sistema de soldadura de la reivindicación 1, que además comprende una fuente de alta energía adaptada para calentar una porción de la primera pieza cerca de los electrodos para facilitar la penetración de un material de soldadura producido por los electrodos.

3. El sistema de soldadura de la reivindicación 2, en donde la fuente de calor de alta energía es un láser.

4. El sistema de soldadura de la reivindicación 3, en donde el láser se conecta a un controlador, en donde el controlador se adapta para controlar simultáneamente la salida del láser y operación de la primera y segunda máquinas de soldadura.

5. El sistema de soldadura de la reivindicación 4, en donde el controlador se adapta para recibir una medición de resalte de por lo menos una de la primera y segunda máquinas, y el controlador se adapta para ajustar un nivel de energía del láser en base a la medición de resalte.

6. El sistema de soldadura de una de las reivindicaciones 3 a 5, donde el láser dirige el rayo láser en un ángulo entre 0° y 5° en relación a la horizontal, y/o en donde el láser se adapta para dirigir el rayo láser en por lo menos una forma constante, por pulsos, o estroboscópicamente .

7. El sistema de soldadura de una de las reivindicaciones 3 a 6, en donde el láser tiene una fuente de energía, y en donde el controlador de sincronización se acopla a la fuente de energía del láser y adapta para controlar selectivamente el nivel de energía del láser de acuerdo con el valor del punto de aplicación, en donde el valor de punto de aplicación puede incluir una medición de resalte .

8. El sistema de soldadura de una de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la primera y segunda máquinas de soldadura se operan de acuerdo con el primero y segundo valores de punto de aplicación de la máquina, respectivamente, el sistema además comprende un medio para modular la primera y segundo valores de punto de aplicación de acuerdo con la primera y segunda formas de onda de punto de aplicación de la máquina para proporcionar un ángulo de fase de punto de aplicación de la máquina controlado entre la primera y segunda formas de onda de punto de aplicación de la máquina, en donde los valores de punto de aplicación de la máquina comprenden de preferencia por lo menos uno de un valor de salida de fuente de energía, una frecuencia de forma de onda, y una velocidad de alimentación por alambre.

9. El sistema de soldadura de la reivindicación 8, en donde el medio para modular el primer y segundo valores de punto de aplicación de la máquina comprende un sistema de asignación de punto de trabajo operativamente acoplado con la primera y segunda máquinas de soldadura, el sistema de asignación de puntos de trabajo recibe un valor de puntos de aplicación del sistema seleccionado de usuario y proporciona el primera y segundo valores de punto de aplicación de la máquina para la primera y segunda máquinas de soldadura, respectivamente, en base al valor del punto de aplicación del sistema para establecer un salida total del múltiple sistema de soldadura de arco para el valor de punto de aplicación del sistema, en donde el valor del punto de aplicación del sistema de preferencia es uno de una tasa de deposición, un resalte, una pieza de soldadura, una velocidad de alimentación por alambre, una corriente de soldadura, un voltaje de soldadura, y una velocidad de desplazamiento.

10. El sistema de soldadura de conformidad con la reivindicación 8 ó 9, en donde el medio para modular el primer y segundo valores de punto de aplicación de la máquina es el controlador de sincronización.

11. El sistema de soldadura de una de las reivindicaciones 1 a 10, que además comprende un sistema de asignación de punto de aplicación operativamente acoplado con la primera y segunda máquinas de soldadura, el sistema de asignación de punto de aplicación que recibe un valor de punto de aplicación del sistema seleccionado de usuario y proporciona el primero y segundos valores de punto de aplicación de la máquina a la primera y segunda máquinas de soldadura, respectivamente, en base al valor del punto de aplicación del sistema para establecer una salida total del múltiple sistema de soldadura de arco al valor de punto de aplicación del sistema.

12. El sistema de soldadura de conformidad con la reivindicación 11, que además comprende un mecanismo de desplazamiento que controla una relación espacial entre las piezas de trabajo y los electrodos, y el controlador de mecanismo de desplazamiento que controla la operación del mecanismo de desplazamiento, en donde el sistema de asignación de punto de aplicación deriva en por lo menos un valor de control de desplazamiento en base al valor de punto de aplicación del sistema y proporciona un valor de control del desplazamiento para el controlador de mecanismo de desplazamiento .

13. Un método para crear una soldadura entre la primera pieza de trabajo y una segunda pieza de trabajo, el método que comprende: dirigir un primer electrodo de soldadura hacia el primer lado de la junta de soldadura en una primera velocidad de alimentación por alambre; proporcionar una primera corriente de soldadura con una primera forma de onda al primer electrodo de soldadura para crear un primer arco de soldadura para formar la primera soldadura de ángulo; dirigir un segundo electrodo de soldadura hacia el segundo lado de la junta de soldadura en una segunda velocidad de alimentación por alambre; proporcionar una segunda corriente de soldadura con una segunda forma de onda para el segundo electrodo de soldadura para crear un segundo arco de soldadura para formar la segunda soldadura de arco, en donde la segunda forma de onda de la segunda corriente de soldadura se encuentra en una ángulo de fase de onda controlado en relación a la primera forma de onda de la primera corriente de soldadura; y dirigir un rayo láser hacia por lo menos una de las piezas de trabajo en una forma adyacente para soldar y mover el primer y segundo electrodos a lo largo del primer y segundo lados, respectivamente para crear la soldadura.

14. El método de la reivindicación 13, que además comprende la etapa de realizar un ojo de cerradura en por lo menos una de la primera y segunda piezas de trabajo con el láser .

15. El método de conformidad con la reivindicación 13 ó 14, que además comprende: controlar la primera velocidad de alimentación por alambre y la primera forma de onda de acuerdo con un primer valor de punto de aplicación de la máquina; controlar la segunda velocidad de alimentación por alambre y la segunda forma de onda de acuerdo con un segundo valor de punto de aplicación de la máquina; sincronizar el primero y segundo valores de punto de aplicación de la máquina; y controlar la aplicación del rayo láser de acuerdo con por lo menos uno del primer y segundo valores de punto de aplicación de la máquina, en donde los valores de punto de aplicación pueden incluir un resalte y/o donde la etapa de controlar incluye reducir la energía del láser al detectar un incremento en el resalte.