MX2015004433A - Sistemas y metodos para electrodos de soldadura. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere generalmente a soldadura y, más específicamente, a alambres de soldadura para soldadura con arco, tales como soldadura con arco, tales como soldadura con arco metálico de gas (GMAW) o soldadura con arco de núcleo núcleo de fundente (FCAW). En una modalidad, un método de fabricación de un alambre de soldadura tubular incluye disponer un núcleo dentro de una funda metálica. Además, el núcleo incluye un componente estabilizador orgánico, en donde el componente estabilizador orgánico es una sal de metal alcalino o metal alcalinotérreo de una molécula orgánica o un polímero orgánico.

Description

SISTEMAS Y MÉTODOS PARA ELECTRODOS DE SOLDADURA Referencia cruzada a solicitud relacionada Esta solicitud es de continuación en parte de la solicitud de E.U.A. No. de serie 13/596,713, titulada “SISTEMAS Y METODOS PARA ELECTRODOS DE SOLDADURA”, presentada el 28 de agosto de 2012, cuya descripción se incorpora en la presente por referencia en su totalidad para todos los propósitos.

Antecedentes de la invención La invención se refiere generalmente a soldadura y, más específicamente, a electrodos para soldadura con arco, tal como Soldadura con Arco Metálico de Gas (GMAW) o Soldadura con Arco de Núcleo de Fundente (FCAW).

La soldadura es un proceso que se ha vuelto ubicuo en varias industrias por una variedad de aplicaciones. Por ejemplo, la soldadura se usa comúnmente en aplicaciones tales como construcción de barcos, plataformas en altamar, construcción, fábricas de tubos y así sucesivamente. Ciertas téenicas de soldadura (por ejemplo, Soldadura con Arco Metálico de Gas (GMAW), Soldadura con Arco de Núcleo de Fundente Protegida con Gas (FCAW-G), y Soldadura con Arco de Tungsteno en Gas (GTAW)), emplean típicamente un gas de protección (por ejemplo, argón, dióxido de carbono u oxígeno) para proporcionar una atmósfera local particular en y alrededor del arco de soldadura y el baño de soldadura durante el proceso de soldadura, mientras que otros (por ejemplo, Soldadura con Arco de Núcleo de Fundente (FCAW), Soldadura con Arco Sumergido (SAW) y Soldadura con Arco Metálico Protegido (SMAW) no. Además, ciertos tipos de soldadura pueden incluir un electrodo de soldadura en forma de alambre de soldadura. El alambre de soldadura puede proporcionar generalmente una fuente de metal de carga para la soldadura así como proporcionar una trayectoria para la corriente durante el proceso de soldadura. Además, ciertos tipos de alambre de soldadura (por ejemplo, alambre de soldadura tubular) pueden incluir uno o más componentes (por ejemplo, fundente, estabilizadores de arco u otros aditivos) que pueden alterar generalmente el proceso de soldadura y/o las propiedades de la soldadura resultante.

Breve descripción de la invención En una modalidad, un método de fabricación de un alambre de soldadura tubular incluye disponer un núcleo dentro de una funda metálica. Además, el núcleo incluye un componente estabilizador orgánico, en el que el componente estabilizador orgánico es una sal de metal alcalino o metal alcalinotérreo de una molécula orgánica o un polímero orgánico.

En una modalidad, un método de soldadura incluye alimentar un electrodo de alambre de soldadura a un soplete de soldadura. El electrodo de alambre de soldadura incluye una funda y un núcleo, y el núcleo incluye un componente estabilizador orgánico que tiene un subcomponente orgánico y un metal del Grupo I, metal del Grupo II, o una combinación de los mismos. El método también incluye formar un arco de soldadura entre el electrodo de alambre de soldadura y una pieza de trabajo de metal.

En otra modalidad, un método de soldadura incluye proporcionar un componente estabilizador orgánico a una superficie de una pieza de trabajo durante la soldadura. Además, el estabilizador orgánico está configurado para descomponerse y proporcionar una atmósfera reductora y un metal alcalino o metal alcalinotérreo cerca de una superficie de una pieza de trabajo durante la soldadura.

Breve descripción de los dibujos Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor cuando la siguiente descripción detallada se lea con referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales caracteres similares representan partes iguales a lo largo de los dibujos, y en donde: La figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema de soldadura con arco metálico de gas (GMAW), de acuerdo con modalidades de la presente invención.

La figura 2 es una vista transversal de un alambre de soldadura tubular, de acuerdo con modalidades de la presente invención.

La figura 3 es un proceso mediante el cual el alambre de soldadura tubular se puede usar para soldar una pieza de trabajo, de acuerdo con modalidades de la presente invención.

La figura 4 es un proceso para fabricar el alambre de soldadura tubular, de acuerdo con modalidades de la presente invención.

Descripción detallada de la invención Una o más modalidades específicas de la presente invención se describirán a continuación. En un esfuerzo por proporcionar una descripción concisa de estas modalidades, todas las características de una implementación real podrían no describirse en la descripción. Debe apreciarse que en el desarrollo de cualquiera de estas implementaciones reales, al igual que en cualquier proyecto de ingeniería o diseño, numerosas decisiones específicas de implementación deben hacerse para lograr los objetivos específicos de los desarrolladores, tales como cumplimiento con restricciones relacionadas con sistema y relacionadas con negocios, las cuales pueden variar de una implementación a otra. Además, se debe apreciar que este esfuerzo de desarrollo podría ser complejo y consumidor de tiempo, pero que no obstante sería una tarea de diseño, fabricación y elaboración rutinaria para aquellos de capacidad ordinaria que tengan el beneficio de esta descripción.

Cuando se introducen elementos de varias modalidades de la presente invención, los artículos “uno”, “una”, “el”, “la”, “dicho” y “dicha” intentan significar que hay uno o más de los elementos. Los términos “que comprende”, “que incluye” y “que tiene” intentan ser inclusivos y significan que puede haber elementos adicionales que no sean los elementos listados. Se debe apreciar que, según se usa en la presente, el término “electrodo de soldadura tubular” o “alambre de soldadura tubular” se pueden referir a cualquier alambre o electrodo de soldadura que tenga una funda metálica y un núcleo granular o en polvo, tales como electrodos de soldadura de núcleo metálico o núcleo de fundente. También se debe apreciar que el término “estabilizador” o “aditivo” puede usarse generalmente para referirse a cualquier componente de la soldadura tubular que mejore la calidad del arco, la calidad de la soldadura o de otra manera afecte el proceso de soldadura. Además, según se usa aquí, “aproximadamente” puede referirse generalmente a un valor aproximado que puede, en ciertas modalidades, representar una diferencia (por ejemplo, superior o inferior) de menos de 0.01%, menos de 0.1% o menos de 1% del valor real. Es decir, un valor “aproximado” puede, en ciertas modalidades, ser preciso hasta dentro (por ejemplo, más o menos) de 0.01%, dentro de 0.1% o dentro de 1 % del valor indicado.

Como se mencionó, ciertos tipos de electrodo de soldadura (por ejemplo, alambre de soldadura tubular) pueden incluir uno o más componentes (por ejemplo, fundente, estabilizadores de arco u otros aditivos) que generalmente pueden alterar el proceso de soldadura y las propiedades de la soldadura resultante. Por ejemplo, ciertas modalidades de electrodos de soldadura descritas actualmente incluyen un estabilizador orgánico (por ejemplo, un componente a base de celulosa derivado) que puede mejorar generalmente la estabilidad del arco mientras proporciona una atmósfera reductora que lleva a soldar piezas de trabajo revestidas (por ejemplo, piezas de trabajo galvanizadas. Ciertas modalidades de electrodos de soldadura descritas actualmente también incluyen un componente de siliciuro de tierra rara que puede generalmente ayudar a controlar la forma y penetración del arco durante la soldadura. Además, las modalidades de electrodo de soldadura descritas pueden incluir otros componentes tales como, por ejemplo, un componente de carbono (por ejemplo, grafito, negro de carbono u otro componente de carbono adecuado), y un componente estabilizador aglomerado (por ejemplo, un aglomerado de potasio/titanato/manganato), como se muestra en detalle abajo.

En consecuencia, los electrodos de soldadura actualmente descritos mejoran la capacidad de soldadura de piezas de trabajo revestidas (por ejemplo, galvanizadas, galvanotempladas, pintadas y así sucesivamente) y/o piezas de trabajo más delgadas (por ejemplo, calibre 20, 22, 24 o más delgadas), incluso a una alta velocidad de viaje (por ejemplo, más de 40 de 40 pulgadas/minuto). Además, los electrodos de soldadura descritos generalmente hacen posible soldaduras aceptables bajo diferentes configuraciones de soldadura (por ejemplo, electrodo negativo de corriente directa (DCEN), electrodo positivo de corriente directa (DCEP), corrientes alternas (CA), y así sucesivamente) y/o diferentes métodos de soldadura (por ejemplo, incluyendo movimientos de electrodos de soldadura circulares o en serpentina durante la soldadura. Además, ciertos electrodos de soldadura actualmente descritos pueden ser extraídos hasta diámetros particulares (por ejemplo, 0.762 centímetros, 0.889 centímetros, 0.101 centímetros, u otros diámetros adecuados) para proporcionar buena transferencia de calor y velocidades de deposición.

Pasando a las figuras, la figura 1 ilustra una modalidad de un sistema de soldadura de arco metálico de gas (GMAW) 10 que utiliza un electrodo de soldadura (por ejemplo, alambre de soldadura tubular) de acuerdo con la presente invención. Se debe apreciar que, aunque la presente discusión se puede enfocar específicamente en el sistema GMAW 10 ilustrado en la figura 1, los electrodos de soldadura actualmente descritos pueden beneficiar cualquier proceso de soldadura con arco (por ejemplo, FCAW, FCAW-G, GTAW, SAW, SMAW, o procesos de soldadura con arco similares) que use un electrodo de soldadura. El sistema de soldadura 10 incluye una fuente de energía de soldadura 12, un alimentador de alambre de soldadura 14, una fuente de suministro de gas 16 y un soplete de soldadura 18. La fuente de energía de soldadura 12 generalmente suministra energía al sistema de soldadura 10 y puede ser acoplada al alimentador de alambre de soldadura 14 por medio de un haz de cables 20 así como acoplada a una pieza de trabajo 22 usando un cable conductor 24 que tenga una pinza 26. En la modalidad ilustrada, el alimentador de alambre de soldadura 14 es acoplado al soplete de soldadura 18 por medio de un haz de cables 28 para de esta manera suministrar alambre de soldadura tubular y consumible (es decir, el electrodo de soldadura) y energía a soplete de soldadura 18 durante la operación del sistema de soldadura 10. En otra modalidad, la unidad de energía de soldadura 12 puede acoplarse y suministrar directamente energía al soplete de soldadura 18.

La fuente de energía de soldadura *12 puede incluir generalmente circuitos de conversión de energía que reciban energía de entrada desde una fuente de energía de corriente alterna 30 (por ejemplo, una red eléctrica de CA, un conjunto de motor/generador o una combinación de los mismos, acondicione la energía de entrada y proporcione energía de salida de CC o CA a través del cable 20. De esta manera, la fuente de energía de soldadura 12 puede energizar el alimentador de alambre de soldadura 14 que, a su vez, energiza el soplete de soldadura 18, de acuerdo con las demandas del sistema de soldadura 10. El cable conductor 24 que termina en la pinza 26 acopla la fuente de energía de soldadura 12 a la pieza de trabajo 22 para cerrar el circuito entre la fuente de energía de soldadura 12, la pieza de trabajo 22 y el soplete de soldadura 18. La fuente de energía de soldadura 12 puede incluir elementos de circuito (por ejemplo, transformadores, rectificadores, interruptores, y así sucesivamente) capaces de convertir la energía de entrada de CA en una salida positiva de electrodo de corriente directa (DCEP), salida negativa de electrodo de corriente directa (DCEN), polaridad variable de CC, CC pulsada o una salida de CA de balance variable (por ejemplo, balanceada o no balanceada), según lo exijan las demandas del sistema de soldadura 10. Se debe apreciar que los electrodos de soldadura actualmente descritos (por ejemplo, alambre de soldadura tubular) pueden hacer posible mejoras al proceso de soldadura (por ejemplo, estabilidad de arco mejorada y/o calidad de soldadura mejorada) para un número de diferentes configuraciones de energía.

El sistema de soldadura 10 incluye un sistema de suministro de gas 16 que suministra un gas de protección o mezclas de gases de protección desde una o más fuentes de gas de protección 17 al soplete de soldadura 18. En la modalidad ilustrada, el sistema de suministro de gas 16 está acoplado directamente al soplete de soldadura 18 por medio de un conducto de gas 32. En otra modalidad, el sistema de suministro de gas 16 puede en su lugar ser acoplado al alimentador de alambre 14, y el alimentador de alambre 14 puede regular el flujo de gas proveniente del sistema de suministro de gas 16 al soplete de soldadura 18. Un gas de protección, según se usa aquí, puede referirse a cualquier gas o mezcla de gases que se pueda proporcionar al arco y/o baño de soldadura para de esta manera proporcionar una atmósfera local particular (por ejemplo, para proteger el arco, mejorar la estabilidad del arco, limitar la formación de óxidos de metal, mejorar la humectación de las superficies metálicas, alterar la química del depósito de soldadura, y así sucesivamente). En ciertas modalidades, el flujo de gas de protección puede ser un gas de protección o mezcla de gases de protección (por ejemplo, argón (Ar), helio (He), dióxido de carbono (CO2), oxígeno (02), nitrógeno (N2, gases de protección adecuados similares o cualquier mezcla de los mismos). Por ejemplo, un flujo de gas de protección (por ejemplo, suministrado a través del conducto 32) puede incluir Ar, mezclas de Ar/C02, mezclas de Ar/C02/02, mezclas de Ar/He, y así sucesivamente. Por ejemplo específico, en ciertas modalidades, el flujo de gas de protección puede incluir 90% de Ar y 10% de C02.

En consecuencia, el soplete de soldadura 18 ilustrado recibe generalmente el electrodo de soldadura (es decir, el alambre de soldadura tubular), energía desde el alimentador de alambre de soldadura 14 y un flujo de gas de protección desde el sistema de suministro de gas 16 para de esta manera llevar a cabo GMAW de la pieza de trabajo 22. Durante la operación, el soplete de soldadura 18 puede ser llevado cerca de la pieza de trabajo 22 de tal forma que un arco 34 pueda formarse entre el electrodo de soldadura consumible (es decir, el alambre de soldadura que salga de una punta de contacto del soplete de soldadura 18) y la pieza de trabajo 22. Además, como se describe abajo, al controlar la composición del electrodo de soldadura (es decir, el alambre de soldadura tubular), se puede variar la química del arco 34 y/o la soldadura resultante (por ejemplo, composición y características físicas). Por ejemplo, el electrodo de soldadura puede incluir componentes de fundente o aleación que pueden afectar el proceso de soldadura (por ejemplo, actuar como estabilizadores de arco) y, además, se pueden volver al menos parcialmente incorporados en la soldadura, afectando las propiedades mecánicas de la soldadura. Además, ciertos componentes del electrodo de soldadura (por ejemplo, alambre de soldadura) también pueden proporcionar atmósfera de protección adicional cerca del arco, afectar las propiedades de transferencia del arco 34, desoxidar la superficie de la pieza de trabajo, y así sucesivamente.

Un corte transversal de una modalidad del alambre de soldadura actualmente descrito es ¡lustrado en la figura 2. La figura 2 ¡lustra un alambre de soldadura tubular 50 que incluye una funda metálica 52 que encapsula un núcleo granular o en polvo 54 (también conocido como relleno). En ciertas modalidades, el alambre de soldadura tubular 50 puede cumplir con una o más normas de la sociedad estadounidense de soldadura (AWS). Por ejemplo, en ciertas modalidades, el alambre de soldadura tubular 50 puede ser de conformidad con AWS A5.18 (“ESPECIFICACION PARA ELECTRODOS DE ACERO DE CARBONO Y VARILLAS PARA SOLDADURA CON ARCO PROTEGIDA CON GAS”) y/o con AWS A5.36 (“ESPECIFICACION PARA ELECTRODOS DE NUCLEO DE FUNDENTE DE ACERO DE BAJA ALEACION Y CARBONO PARA SOLDADURA CON ARCO DE NUCLEO DE FUNDENTE Y ELECTRODOS DE NUCLEO METALICO PARA SOLDADURA CON ARCO DE METAL DE GAS”).

La funda metálica 52 del alambre de soldadura tubular 50 ilustrado en la figura 2 puede fabricarse a partir de cualquier metal o aleación adecuado, tal como acero. Se debe apreciar que la composición de la funda metálica 52 puede afectar la composición de la soldadura resultante y/o las propiedades del arco 34. En ciertas modalidades, la funda metálica 52 puede equivaler a entre aproximadamente 80% y 90% del peso total del alambre de soldadura tubular 50. Por ejemplo, en ciertas modalidades, la funda metálica 52 puede proporcionar aproximadamente 84% o alrededor de 86% del peso total del alambre de soldadura tubular 50.

De esta manera, la funda metálica 52 puede incluir ciertos aditivos o impurezas (por ejemplo, componentes de aleación, carbono, metales alcalinos, manganeso o compuestos o elementos similares) que pueden seleccionarse para proporcionar propiedades de soldadura deseadas. En ciertas modalidades, la funda metálica 52 del alambre de soldadura tubular 50 puede ser una tira de bajo carbono que incluya una cantidad de carbono relativamente pequeña (por ejemplo, inferior o reducida) (por ejemplo, menos de aproximadamente 0.06%, menos de aproximadamente 0.07%, o menos de aproximadamente 0.08% de carbono en peso). Por ejemplo, en una modalidad, la funda metálica 52 del alambre de soldadura tubular 50 puede incluir entre aproximadamente 0.07% y 0.08% de carbono en peso. Además, en ciertas modalidades, la funda metálica 52 puede hacerse de acero que tenga generalmente un pequeño número de inclusiones. Por ejemplo, en ciertas modalidades, la funda metálica 52 puede incluir entre aproximadamente 0.25% y aproximadamente 0.5%, o aproximadamente 0.3% de manganeso en peso. Como ejemplo adicional, en ciertas modalidades, la funda metálica 52 puede incluir menos de aproximadamente 0.02% de fósforo o azufre en peso. La funda metálica 52, en ciertas modalidades, tambien puede incluir menos de aproximadamente 0.04% de silicio en peso, menos de alrededor de 0.05% de aluminio en peso, menos de aproximadamente 0.01% en peso de cobre y/o menos de aproximadamente 0.02% de estaño en peso.

El núcleo granular 54 del alambre de soldadura tubular 50 ilustrado puede ser generalmente un polvo compactado. En ciertas modalidades, el núcleo granular 54 puede equivaler a entre alrededor de aproximadamente 7% y aproximadamente 40%, o entre aproximadamente 10% y aproximadamente 20%, del peso total del alambre de soldadura tubular 50. Por ejemplo, en ciertas modalidades, el núcleo granulado 54 puede proporcionar aproximadamente 14%, aproximadamente 15%, o aproximadamente 16% del peso total del alambre de soldadura tubular 50. Además, en ciertas modalidades, los componentes del núcleo granulado 54, descritos abajo, pueden ser dispuestos homogéneamente o no homogéneamente (por ejemplo, en grumos o racimos 56) dentro del núcleo granular 54. Por ejemplo, el núcleo granular 54 de ciertas modalidades de electrodo de soldadura (por ejemplo, electrodos de soldadura de núcleo metálico) pueden incluir uno o más metales (por ejemplo, hierro, aleaciones de hierro y titanio, hierro y silicio u otras aleaciones o metales) que pueden proporcionar al menos una porción del metal de carga para la soldadura. Por ejemplo específico, en ciertas modalidades, el núcleo granular 54 puede incluir entre aproximadamente 70% y alrededor de 75% de hierro en polvo, así como otros componentes de aleación tales como ferro-titanio (por ejemplo, grado 40%), ferro-magnesio-silicio y polvo de ferro-silicio (por ejemplo, grado 50%, no estabilizado). Otras modalidades de componentes que pueden estar presentes dentro del alambre de soldadura tubular 50 (es decir, además de la una o más fuentes de carbono y el uno o más compuestos de metal alcalino y/o metal alcalinoterreo) incluyen otros componentes estabilizadores, de fundente y aleación, tales como los que se pueden encontrar en los electrodos de soldadura METALLOY X-CEL™ disponibles de Illinois Tool Works, Inc.

Además, las modalidades actualmente descritas del alambre de soldadura tubular 50 pueden incluir un estabilizador orgánico dispuesto en el núcleo granular 54. El estabilizador orgánico puede ser cualquier molécula orgánica que incluya uno o más iones de metal alcalino (por ejemplo, Grupo I: litio (Li), sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb), cesio (Cs)) o iones de metal alcalinotérreo (por ejemplo, Grupo II: berilio (Be), magnesio (Mg), calcio (Ca), estroncio (Sr), o bario (Ba)). Es decir, en ciertas modalidades, el estabilizador orgánico incluye un subcomponente orgánico (por ejemplo, una molécula orgánica o polímero), que incluyen carbono, hidrógeno y oxígeno, y puede ser unida químicamente (por ejemplo, covalentemente o iónicamente) a los iones de metal alcalino o metal alcalinotérreo. En otras modalidades, el estabilizador orgánico puede incluir un subcomponente orgánico (por ejemplo, una molécula o polímero orgánico, tal como celulosa) que se haya mezclado con (por ejemplo, no químicamente unido a) la sal de metal alcalino y/o metal alcalinotérreo (por ejemplo, óxido de potasio, sulfato de potasio, óxido de sodio, etc.)· Como ejemplo específico, en ciertas modalidades, el estabilizador orgánico puede ser un componente a base de celulosa (por ejemplo, celulósico) incluyendo una cadena de celulosa que haya sido derivada para formar una sal sodio o potasio (por ejemplo, carboximetilcelulosa de sodio o potasio). Por ejemplo, en ciertas modalidades, el estabilizador orgánico a base de celulosa puede ser carboximetilcelulosa de sodio que tenga un grado de sustitución (DS) que varíe de aproximadamente 0.5 y aproximadamente 2.5. En general, el DS de una celulosa derivada puede ser un número real entre 0 y 3, representando un número promedio de porciones hidroxilo sustituidas en cada unidad monomérica del polisacárido. En otras modalidades, el estabilizador orgánico puede ser otras moléculas orgánicas que incluyan uno o más iones del Grupo l/Grupo II. Por ejemplo, en ciertas modalidades, el estabilizador orgánico puede incluir azúcares derivados (por ejemplo, sacarosa, glucosa derivadas, etc.) o polisacáridos que tengan uno o más ácidos carboxílicos o porciones de sulfato disponibles para formar una sal de metal alcalino o metal alcalinotérreo. En otras modalidades, el estabilizador orgánico puede incluir moléculas tipo jabón (por ejemplo, dodecilsulfato de sodio o estearato de sodio) o alginatos. Además, en ciertas modalidades, el estabilizador orgánico puede representar menos de aproximadamente 10%, entre aproximadamente 0.05% y aproximadamente 5%, entre aproximadamente 0.1% y aproximadamente 3%, entre aproximadamente 0.25% y aproximadamente 2.5%, entre aproximadamente 0.5% y aproximadamente 1.5% o aproximadamente 1% del núcleo granular 54 en peso. Además, en ciertas modalidades, el estabilizador orgánico puede representar menos de aproximadamente 5%, entre aproximadamente 0.05% y aproximadamente 3%, entre aproximadamente 0.08% y aproximadamente 2%, entre aproximadamente 0.1% y aproximadamente 1%, o aproximadamente 0.15% del alambre de soldadura tubular 50 en peso.

Se puede apreciar que el componente estabilizador orgánico del alambre de soldadura tubular 50 puede mantenerse a un nivel adecuado de tal forma que se pueda proporcionar un ambiente reductor (por ejemplo, rico en hidrógeno) cerca del arco de soldadura, pero sin introducir porosidad sustancial en la soldadura. Además se debe apreciar que utilizar una molécula orgánica como un vehículo de suministro para al menos una porción de los iones del Grupo l/Grupo II al arco de soldadura, como se describe actualmente, podría no usarse ampliamente toda vez que las moléculas orgánicas pueden generar hidrógeno bajo las condiciones del arco, lo cual se puede traducir en soldaduras porosas y/o débiles para aceros suaves. Sin embargo, como se muestra abajo, el uso de los estabilizadores orgánicos actualmente descritos brinda soldaduras de calidad (por ejemplo, soldaduras de baja porosidad), incluso cuando se suelda a alta velocidad de viaje sobre piezas de trabajo revestidas (por ejemplo, galvanizadas) y/o delgadas.

Además, las modalidades actualmente descritas del alambre de soldadura tubular 50 también pueden incluir un componente de carbono dispuesto en el núcleo granular 54. Por ejemplo, la fuente de carbono presente en el núcleo granular 54 y/o la funda de metal 52 puede estar en un número de formas y puede estabilizar el arco 34 y/o incrementar el contenido de carbono de la soldadura. Por ejemplo, en ciertas modalidades, grafito, grafeno, nanotubos, fulerenos y/o fuentes de carbono sustancialmente hibridadas con sp2 similares pueden utilizarse como la fuente de carbono en el alambre de soldadura tubular 50. Además, en ciertas modalidades, grafeno o grafito puede usarse para proporcionar también otros componentes (por ejemplo, humedad, gases, metales y así sucesivamente) que pueden estar presentes en el espacio intersticial entre las hojas de carbono. En otras modalidades, fuentes de carbono sustancialmente hibridadas con sp3 (por ejemplo, micro- o nano-diamante, nanobutos de carbono, imanes de neodimio) se pueden usar como la fuente de carbono. En aún otras modalidades, se pueden usar como la fuente de carbono carbono sustancialmente amorfo (por ejemplo, negro de carbono, negro de humo, hollín y/o fuentes de carbono amorfas similares). Más aún, aunque la presente invención puede referirse a este componente como una “fuente de carbono”, se debe apreciar que la fuente de carbono puede ser una fuente de carbono químicamente modificada que puede contener elementos que no sean carbono (por ejemplo, oxígeno, halógenos, metales, y así sucesivamente). Por ejemplo, en ciertas modalidades, el alambre de soldadura tubular 50 puede incluir un componente de negro de carbono en el núcleo granular 54 que puede contener un contenido de manganeso de aproximadamente 20%. En ciertas modalidades, el componente de carbono del alambre de soldadura tubular 50 puede ser grafito en polvo o granular. Además, en ciertas modalidades, el componente de carbono puede equivaler a menos de aproximadamente 10%, entre aproximadamente 0.01% y aproximadamente 5%, entre aproximadamente 0.05% y aproximadamente 2.5%, entre aproximadamente 0.1% y aproximadamente 1% o aproximadamente 0.5% del núcleo granular 54 en peso. En ciertas modalidades, el componente de carbono puede equivaler a menos de aproximadamente 5%, entre aproximadamente 0.01% y aproximadamente 2.5%, entre aproximadamente 0.05% y aproximadamente 0.1%, o aproximadamente 0.08% del alambre de soldadura tubular 50 en peso.

Más aún, además del estabilizador orgánico descrito arriba, el alambre de soldadura tubular 50 también puede incluir uno o más estabilizadores inorgánicos para estabilizar más el arco 34. Es decir, el alambre granular 54 del alambre de soldadura tubular 50 puede incluir uno o más compuestos de los elementos del Grupo 1 y Grupo 2 (por ejemplo, L¡, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba). Una lista no limitativa de ejemplos de compuestos incluyen: grupo 1 (es decir, metales alcalinos) y grupo 2 (es decir, metales alcalinotérreos) silicatos, titanatos, carbonates, haluros, fosfatos, sulfuras, hidróxidos, óxidos, permanganatos, silicohaluros, feldespatos, polucitas, molibdenitas y molibdatos. Por ejemplo, en una modalidad, el núcleo granular 54 del alambre de soldadura tubular 50 puede incluir titanato de manganeso de potasio, sulfato de potasio, feldespato sódico, feldespato potásico y/o carbonato de litio. Como ejemplo específico, el núcleo granular 54 puede incluir silicato de potasio, titanato de potasio, alginato de potasio, carbonato de potasio, fluoruro de potasio, fosfato de potasio, sulfuro de potasio, hidróxido de potasio, óxido de potasio, permanganto de potasio, silicofluoruro de potasio, feldespato de potasio, molibdatos de potasio o una combinación de los mismos como la fuente de potasio. Ejemplos similares de compuestos estabilizadores que pueden usarse se describe en la patente de E.U.A. No. 7,087,860, titulada “ALAMBRES DE NUCLEO METALICO DE POLARIDAD RECTA” y patente de E.U.A. No. 6,723,954, titulada “ALAMBRE DE NUCLEO METALICO DE POLARIDAD RECTA”, las cuales se incorporan ambas por referencia en sus totalidades para todos los propósitos.

Además, para ciertas modalidades del alambre de soldadura tubular 50 actualmente descrito, uno o más estabilizadores inorgánicos pueden incluirse en el núcleo granular 54 en forma de un aglomerado o frita. Es decir, ciertas modalidades del alambre de soldadura tubular 50 pueden incluir uno o más de los estabilizadores inorgánicos descritos arriba en un aglomerado o frita que puede estabilizar el arco durante la soldadura. El término “aglomerado” o “frita”, según se usa en la presente, se refiere a una mezcla de compuestos que han sido quemados o calentados en un calcinador u horno de tal forma que los componentes de la mezcla estén en contacto íntimo unos con otros. Se debe apreciar que el aglomerado puede tener propiedades químicas y/o físicas sutilmente o sustancialmente diferentes que los componentes individuales de la mezcla usada para formar el aglomerado. Por ejemplo, aglomeración, según se describe actualmente, puede proporcionar una frita que este mejor adaptada para el ambiente de soldadura que los materiales no aglomerados.

En ciertas modalidades, el núcleo granular 54 del alambre de soldadura tubular 50 puede incluir un aglomerado de uno o más compuestos de metal alcalino o metal alcalinotérreo (por ejemplo, óxido de potasio, óxido de sodio, óxido de calcio, óxido de magnesio u otro compuesto de metal alcalino o metal alcalinotérreo adecuado). En otras modalidades, el núcleo granular 54 del alambre de soldadura tubular 50 puede incluir un aglomerado de una mezcla de compuesto de metal alcalino o metal alcalinotérreo y otros óxidos (por ejemplo, dióxido de silicio, dióxido de titanio, dióxido de manganeso u otros óxidos metálicos adecuados). Por ejemplo, una modalidad de un alambre de soldadura tubular 50 puede incluir una fuente de potasio aglomerada que incluya una mezcla de óxido de potasio, sílice y titania. Como ejemplo adicional, otra modalidad de un alambre de soldadura tubular 50 puede incluir en el núcleo granular 50 otro aglomerado estabilizador que tenga una mezcla de óxido de potasio (por ejemplo, entre aproximadamente 22% y 25% en peso), óxido de silicio (por ejemplo, entre aproximadamente 10% y 18% en peso), dióxido de titanio (por ejemplo, entre aproximadamente 38% y 42% en peso) y óxido de manganeso o dióxido de manganeso (por ejemplo, entre aproximadamente 16% y 22% en peso). En ciertas modalidades, un aglomerado puede incluir entre aproximadamente 5% y 75% de compuesto de metal alcalino y/o metal alcalinotérreo (por ejemplo, óxido de potasio, óxido de calcio, óxido de magnesio u otro compuesto de metal alcalino y/o metal alcalinotérreo adecuado) en peso, o entre aproximadamente 5% y 95% en peso de metal alcalino y/o metal alcalinotérreo (por ejemplo, potasio, sodio, calcio, magnesio u otro metal alcalino y/o metal alcalinotérreo). Además, en ciertas modalidades, otros factores químicos y/o físicos (por ejemplo, maximizar la carga de metales alcalinos y/o metales alcalinotérreos, acidez, estabilidad y/o higroscopicidad del aglomerado) se pueden considerar cuando se seleccionen las cantidades relativas de cada componente en la mezcla aglomerada. Además, en ciertas modalidades, el aglomerado puede representar menos de aproximadamente 10%, entre aproximadamente 0.1% y aproximadamente 6%, entre aproximadamente 0.25% y aproximadamente 2.5%, entre aproximadamente 0.5% y aproximadamente 1.5%, o aproximadamente 1% del núcleo granular 54 en peso. En ciertas modalidades, el aglomerado puede representar menos de aproximadamente 5%, entre aproximadamente 0.05% y aproximadamente 2.5%, entre aproximadamente 0.1% y aproximadamente 0.5%, o aproximadamente 0.15% del alambre de soldadura tubular 50 en peso.

Además, el núcleo granular 54 del alambre de soldadura tubular 50 también puede incluir otros componentes para controlar el proceso de soldadura. Por ejemplo, elementos de tierra rara pueden generalmente afectar la estabilidad y características de transferencia de calor del arco 34. De esta manera, en ciertas modalidades, el alambre de soldadura tubular 50 puede incluir un componente de tierra rara, tal como el siliciuro de tierra rara (por ejemplo, disponible de Miller and Company de Rosemont, Illinois), que puede incluir elementos de tierra raras (por ejemplo, cerio y lantano) y otros elementos no de tierras raras (por ejemplo, hierro y silicio). En otras modalidades, cualquier material incluyendo cerio o lantano (por ejemplo, aleaciones de níquel y lantano) puede usarse en una cantidad que no deteriore el efecto del presente enfoque. Como ejemplo específico, en ciertas modalidades, el componente de tierra rara puede representar menos de aproximadamente 10%, entre aproximadamente 0.01% y aproximadamente 8%, entre aproximadamente 0.5% y aproximadamente 5%, entre aproximadamente 0.25% y aproximadamente 4%, entre aproximadamente 1% y aproximadamente 3%, entre aproximadamente 0.75% y aproximadamente 2.5%, o aproximadamente 2% del núcleo granular 54 en peso. En ciertas modalidades, el componente de tierra rara puede representar menos de aproximadamente 5%, entre aproximadamente 0.01% y aproximadamente 2.5%, entre aproximadamente 0.1% y aproximadamente 0.75%, o aproximadamente 0.3% del alambre de soldadura tubular 50 en peso.

Además, el alambre de soldadura tubular 50 puede, como alternativa o además, incluir otros elementos y/o minerales para proporcionar estabilidad al arco y para controlar la química de la soldadura resultante. Por ejemplo, en ciertas modalidades, el núcleo granular 54 y/o la funda metálica 52 del alambre de soldadura tubular 50 puede incluir ciertos elementos (por ejemplo, titanio, manganeso, zirconio, flúor u otros elementos) y/o minerales (por ejemplo, pirita, magnetita, y así sucesivamente). Como ejemplo específico, ciertas modalidades pueden incluir siliciuro de zirconio, níquel circonio o aleaciones de titanio, aluminio y/o zirconio en el núcleo granular 54. En particular, compuestos que contengan azufre, incluyendo varios compuestos de sulfuro, sulfato y/o sulfito (por ejemplo, tales como disulfuro de molibdeno, sulfuro de hierro, sulfito de manganeso, sulfato de bario, sulfato de calcio o sulfato de potasio) o compuestos similares que contengan azufre (por ejemplo, pirita, yeso o especies que contengan azufre similares) se pueden incluir en el núcleo granular 54 para mejorar la calidad de la soldadura resultante al mejorar la forma del cordón y facilitar el desprendimiento de escoria, lo cual puede ser especialmente útil cuando se suelden piezas de trabajo galvanizadas, como se describe abajo. Más aún, en ciertas modalidades, el núcleo granular 54 del alambre de soldadura tubular 50 puede incluir varias fuentes de azufre (por ejemplo, sulfito de manganeso, sulfato de bario y pirita), mientras que otras modalidades del alambre de soldadura tubular 50 pueden incluir sólo una sola fuente de azufre (por ejemplo, sulfato de potasio) sin incluir una cantidad sustancial de otra fuente de azufre (por ejemplo, pirita o sulfuro de hierro). Por ejemplo, en una modalidad, el núcleo granular 54 del alambre de soldadura tubular 50 puede incluir entre aproximadamente 0.01% y aproximadamente 0.5%, o alrededor de 0.2% en sulfato de potasio.

Generalmente hablando, el alambre de soldadura tubular 50 puede estabilizar generalmente la formación del arco 34 a la pieza de trabajo 32. De esta manera, el alambre de soldadura tubular 50 descrito puede mejorar más de un aspecto del proceso de soldadura (por ejemplo, velocidad de deposición, velocidad de viaje, salpicadura, forma de cordón, calidad de soldadura, etc.). Debe apreciarse además que la estabilidad mejorada del arco 34 puede generalmente hacer posible o mejorar la soldadura de piezas de trabajo metálicas revestidas y piezas de trabajo más delgadas. Por ejemplo, en ciertas modalidades, las piezas de trabajo metálicas revestidas pueden incluir piezas de trabajo galvanizadas, gaivanotempladas (por ejemplo, una combinación de galvanización y templado), o revestidas con zinc similares. Una lista no limitativa de piezas de trabajo revestidas ejemplares incluye además piezas de trabajo sumergidas, galvanizadas (por ejemplo, galvanizadas con níquel, galvanizadas con cobre, galvanizadas con estaño o electrogalvanizadas o químicamente galvanizadas usando un metal similar), cromadas, revestidas de nitrito, aluminizadas o carbonizadas. Por ejemplo, en el caso de las piezas de trabajo galvanizadas, el alambre de soldadura tubular 50 actualmente descrito generalmente pueden mejorar la estabilidad y controlar la penetración del arco 34 de tal manera que se pueda lograr una buena soldadura a pesar del revestimiento de zinc en el exterior de la pieza de trabajo 22. Además, al mejorar la estabilidad del arco 34, el alambre de soldadura tubular 50 descrito puede hacer posible generalmente la soldadura de piezas de trabajo más delgadas de lo que puede ser posible usando otros electrodos de soldadura. Por ejemplo, en ciertas modalidades, el alambre de soldadura tubular 50 descrito puede usarse para soldar metal que tenga un calibre de aproximadamente 14, 16, 18, 20, 22 ó 24, o piezas de trabajo todavía más delgadas. Por ejemplo, en ciertas modalidades, el alambre de soldadura tubular 50 puede hacer posible soldar piezas de trabajo que tengan un grosor de menos de aproximadamente 5 mm, menos de 3 mm o incluso menos de aproximadamente 1.5 mm.

Más aún, el alambre de soldadura tubular 50 actualmente descrito hace posible soldar (por ejemplo, soldadura de aceros galvanizados calibre delgado) a velocidades de viaje de más de 76 o incluso 102 centímetros por minuto. Por ejemplo, el alambre de soldadura tubular 50 hace posible fácilmente soldaduras con filete de alta calidad a velocidades de viaje de más de 102 centímetros por minuto (por ejemplo, 89 ó 114 centímetros por minuto) con baja porosidad de soldadura. Es decir, el alambre de soldadura tubular 50 actualmente descrito puede hacer posible velocidades de viaje más altas (por ejemplo, 50% o 75% más altas) que otros alambres de soldadura de núcleo sólido, núcleo metálico o núcleo de fundente. Se debe apreciar que velocidades de viaje más altas pueden hacer posible tasas de producción más altas (por ejemplo, en una línea de producción) y reducir costos. Además, el alambre de soldadura tubular 50 actualmente descrito exhibe buen manejo de espacios y proporciona excelentes propiedades de soldadura (por ejemplo, resistencia, ductilidad, apariencia y así sucesivamente) usando una amplia ventana de proceso operativa. Además, el alambre de soldadura tubular 50 produce generalmente menos humo y derrame que otros alambres de soldadura de núcleo sólido, núcleo metálico o núcleo de fundente.

Más aún, el alambre de soldadura tubular 50 descrito también puede combinarse con ciertos métodos o téenicas de soldadura (por ejemplo, técnicas en las cuales el electrodo de soldadura se mueva de una manera particular durante la operación de soldadura) que pueden incrementar más la robustez del sistema de soldadura 10 para tipos particulares de piezas de trabajo. Por ejemplo, en ciertas modalidades, el soplete de soldadura 18 puede configurarse para mover cíclica o periódicamente el electrodo en un patrón deseado (por ejemplo, un patrón circular, de arco centrífugo o en serpentina) dentro del soplete de soldadura 18 para de esta manera mantener un arco 34 entre el alambre de soldadura tubular 50 y la pieza de trabajo 22 (por ejemplo, sólo entre la funda 52 del alambre de soldadura tubular 50 y la pieza de trabajo 22). Como ejemplo específico, en ciertas modalidades, el alambre de soldadura tubular 50 descrito puede utilizarse con métodos de soldadura tales como aquellos descritos en la solicitud de patente provisional de E.U.A. No. de serie 61/576,850, titulada “METODO Y SISTEMA PARA SOLDADURA CON ARCO GIRATORIO DE ELECTRODO NEGATIVO DE CC”; en la solicitud de patente de E.U.A. No. de serie 13/681,687, titulada “METODO Y SISTEMA DE SOLDADURA CON ARCO GIRATORIO NEGATIVO DE ELECTRODO DE CC” y en la solicitud de patente provisional de E.U.A. No. de serie 61/676,563, titulada “METODO Y SISTEMA DE SOLDADURA CON ARCO GIRATORIA ADAPTABLE”, las cuales se incorporan todas por referencia en la presente en sus totalidades para todos los propósitos. Se debe apreciar que estas téenicas de soldadura pueden ser especialmente útiles cuando se suelden piezas de trabajo delgadas (por ejemplo, que tengan un grosor de calibre 20, 22 ó 24), como se mencionó arriba.

La figura 3 ilustra una modalidad de un proceso 60 mediante el cual una pieza de trabajo 22 puede ser soldada usando el sistema de soldadura 10 y alambre de soldadura tubular 50 descritos. El proceso 60 ilustrado empieza con alimentar (bloque 62) el electrodo de soldadura tubular 50 (es decir, el alambre de soldadura tubular 50) a un aparato de soldadura (por ejemplo, soplete de soldadura 18). Como se indicó arriba, en ciertas modalidades, el alambre de soldadura tubular 50 puede incluir uno o más componentes estabilizadores orgánicos (por ejemplo, carboximetilcelulosa de sodio), uno o más componentes de carbono (por ejemplo, polvo de grafito), y uno o más componentes de tierras raras (por ejemplo, siliciuro de tierras raras). Además, el alambre de soldadura tubular 50 puede tener un diámetro exterior de entre aproximadamente 0.061 centímetros y alrededor de 0.157 centímetros, entre aproximadamente 0.076 centímetros y aproximadamente 0.152 pulgadas, entre 0.089 centímetros y aproximadamente 0.132 centímetros, o aproximadamente 0.101 centímetros. También se debe apreciar que, en ciertas modalidades, el sistema de soldadura 10 puede alimentar el alambre de soldadura tubular 50 a una velocidad adecuada para hacer posible una velocidad de viaje mayor que 76 centímetros/minuto o mayor que 101 centímetros/minuto.

Además, el proceso 60 incluye proporcionar (bloque 64) un flujo de gas de protección (por ejemplo, 100% de argón, 100% de dióxido de carbono, 75% de argón/25% de dióxido de carbono, 90% de argón/10% de dióxido de carbono, o flujo de gas de protección similar) cerca de la punta de contacto del aparato de soldadura (por ejemplo, la punta de contacto del soplete 18). En otras modalidades, se pueden usar sistemas de soldadura que no usen un sistema de suministro de gas (por ejemplo, tal como el sistema de suministro de gas 16 ilustrado en la figura 1) y uno o más componentes (por ejemplo, carbonato de potasio) del alambre de soldadura tubular 50 puede descomponerse para proporcionar un componente de gas de protección (por ejemplo, dióxido de carbono).

Después, el alambre de soldadura tubular 50 puede llevarse cerca (bloque 66) de la pieza de trabajo 22 para soltar y sostener un arco 34 entre el alambre de soldadura tubular 50 y la pieza de trabajo 22. Se debe apreciar que el arco 34 puede producirse usando, por ejemplo, un DCEP, DCEN, polaridad variable de CC, CC pulsada, configuración de energía de CA balanceada o no balanceada para el sistema GMAW 10. Una vez que el arco 34 se haya establecido a la pieza de trabajo 22, una porción del alambre de soldadura tubular 50 (por ejemplo, materiales de relleno y componentes de aleación) puede ser transferida (bloque 68) al baño de soldadura sobre la superficie de la pieza de trabajo 22 para formar un cordón de soldadura de un depósito de soldadura. Mientras tanto, el resto de los componentes del alambre de soldadura tubular 50 pueden ser liberados (bloque 70) del alambre de soldadura tubular 50 para servir como estabilizadores de arco, formadores de escoria y/o desoxidantes para controlar las características eléctricas del arco y las propiedades químicas y mecánicas resultantes del depósito de soldadura.

Como ejemplo específico, se cree que, para ciertas modalidades, los metales del Grupo I o Grupo II (por ejemplo, iones de potasio y sodio) del estabilizador orgánico pueden generalmente separarse del estabilizador orgánico y proporcionar un efecto de estabilización al arco. Mientras tanto, se cree que la porción orgánica (por ejemplo, que comprende al menos carbono e hidrógeno, pero posiblemente incluyendo oxígeno) puede descomponerse bajo las condiciones del arco para proporcionar una atmósfera reductora (por ejemplo, rica en nitrógeno) en o cerca del sitio de soldadura. En consecuencia, aunque no se desea ser limitados por teoría, se cree que la atmósfera reductora resultante, y en combinación potencial con los metales estabilizadores del Grupo l/Grupo II; los componentes de tierra rara, movimiento cíclico y así sucesivamente, actualmente descritos, proporcionan una solución de soldadura que hace posible altas velocidades de viaje y baja porosidad, incluso cuando se suelden piezas de trabajo revestidas o se lleven a cabo rellenos de espacios. Por ejemplo, en ciertas modalidades, el alambre de soldadura tubular 50 puede hacer posible generalmente la soldadura de las piezas de trabajo más delgadas así como piezas de trabajo pintadas, galvanizadas, galvanotempladas, plaqueadas, aluminizadas, cromadas, carburizadas o revestidas de otra manera similar. Por ejemplo, ciertas modalidades del alambre de soldadura tubular 50 actualmente descrito pueden hacer posible soldar piezas de trabajo que tengan grosores de menos de 5 mm o menos de 4 mm, o piezas de trabajo que tengan grosores de aproximadamente 1.3 mm o 1.2 mm, manteniendo al mismo tiempo alta velocidad de viaje (por ejemplo, de más de 76 centímetros/min) y baja porosidad, incluso cuando se lleven a cabo rellenos de espacio (por ejemplo, rellenos de espacio de 1/3 mm).

Los resultados para un ejemplo de experimento de soldadura de metal completo usando una modalidad del alambre de soldadura tubular 50 descrito de acuerdo con el proceso 60 se muestran abajo en la tabla 1. Se debe apreciar que la química de soldadura ilustrada en la tabla 1 representa ciertos componentes del metal de soldadura (por ejemplo, aproximadamente 3% del metal de soldadura total) con el porcentaje restante siendo provisto por hierro. Como se muestra en la tabla 1 , los valores Charpy-V-Notch para la soldadura resultante son aproximadamente 47 newtons metro a aproximadamente -30°C y es aproximadamente 32 newtons metro a alrededor de -40°C. En ciertas modalidades, los valores Charpy-V-Notch de una soldadura formada usando el alambre de soldadura tubular 50 descrito generalmente pueden variar entre aproximadamente 27 newtons metro y alrededor de 61 newtons metro. Además, para el experimento ilustrado en la tabla 1, la soldadura resultante dio una resistencia a la tracción final (UTS) de aproximadamente 116 kilolibras por pulgada cuadrada (kpsi) y una resistencia a la tracción (YS) de aproximadamente 105 kpsi (por ejemplo, con alargamiento de 20%). En ciertas modalidades, la soldadura formada usando el alambre de soldadura tubular 50 descrito puede tener una UTS en el intervalo de entre aproximadamente 100 kpsi y alrededor de 130 kpsi y/o una YS en el intervalo de entre alrededor de 95 kpsi y aproximadamente 115 kspi y/o un alargamiento de aproximadamente 10% a alrededor de 40%.

Además, se debe apreciar que el presente enfoque hace posible que se logren soldaduras de baja porosidad (por ejemplo, una baja porosidad superficial y/o baja porosidad total) a alta velocidad de viaje (por ejemplo, de más de 46 centímetros/minuto o 101 centímetros/mlnuto), incluso cuando se suelden piezas de trabajo revestidas. En ciertas modalidades, la baja porosidad hecha posible por el alambre de soldadura tubular 50 actualmente descrito puede proporcionar una soldadura que sea sustancialmente no porosa. En otras modalidades, el alambre de soldadura tubular 50 descrito puede proporcionar una soldadura de baja porosidad que tenga sólo pequeños huecos o poros (por ejemplo, menos de aproximadamente 1.6 mm de diámetro) que estén separados unos de otros por una distancia mayor que o igual al diámetro respectivo de cada poro. Además, en ciertas modalidades, la porosidad puede ser representada como una suma de los diámetros de los poros encontrados según la distancia de la soldadura en una dirección (por ejemplo, a lo largo del eje de soldadura). Para tales modalidades, la soldadura puede tener una porosidad de menos de aproximadamente 0.762 centímetros por 2.54 centímetros de soldadura, menos de aproximadamente 0.635 centímetros por 2.54 centímetros de soldadura, menos de aproximadamente 0.508 centímetros por 2.54 centímetros de soldadura, o menos de aproximadamente 0.254 centímetros por 2.54 centímetros de soldadura. Se puede apreciar que la porosidad de la soldadura puede medirse usando un análisis de rayos X, análisis con microscopio u otro método adecuado.

Tabla 1. Experimento de soldadura usando una modalidad de alambre de soldadura tubular 50 La figura 4 ilustra una modalidad de un proceso 80 mediante el cual se puede fabricar el alambre de soldadura tubular 50. Se puede apreciar que el proceso 80 simplemente proporciona un ejemplo de fabricar un alambre de soldadura tubular 50; sin embargo, en otras modalidades, se pueden usar otros métodos de fabricación para producir el alambre de soldadura tubular 50 sin deteriorar el efecto del presente enfoque. Es decir, por ejemplo, en ciertas modalidades, el alambre de soldadura tubular 50 puede formarse mediante un método de formación con rodillo o por medio del empaque de la composición de núcleo en una funda metálica hueca. El proceso 80 ¡lustrado en la figura 4 empieza con una tira de metal plana que es alimentada (bloque 82) a través de un número de troqueles que configuran la tira en una funda metálica parcialmente circular 52 (por ejemplo, produciendo un semicírculo o depresión). Una vez que la tira metálica ha sido al menos parcialmente configurada en la funda metálica 52, puede ser llenada (bloque 84) con el relleno (por ejemplo, el núcleo granular 54). Es decir, la funda de metal 52 parcialmente configurada puede ser llenada con varios componentes de aleación en polvo, de estabilización de arco, formación de escoria, desoxidantes y/o de relleno. Por ejemplo, entre los diferentes componentes de fundente y aleación, uno o más componentes estabilizadores orgánicos (por ejemplo, carboximetilcelulsoa de sodio), uno o más componentes de carbono (por ejemplo, polvo de grafito) y uno o más componentes de tierras raras (por ejemplo, siliciuro de tierra rara) pueden añadirse a la funda metálica 52. Además, en ciertas modalidades, otros componentes (por ejemplo, siliciuro de tierra rara, magnetita, titanato, pirita, polvos de hierro y/u otros componentes similares) también pueden ser añadidos a la funda metálica 52 parcialmente configurada.

Más adelante en el proceso 80 ilustrado, una vez que los componentes del material de núcleo granular 54 han sido añadidos a la funda metálica 52 parcialmente configurada, la funda metálica 52 parcialmente configurada puede ser entonces alimentada a través (bloque 86) de uno o más dispositivos (por ejemplo, troqueles de extracción u otros dispositivos de cierre adecuados) que generalmente pueden cerrar la funda metálica 52 de tal manera que rodee sustancialmente el material de núcleo granular 54 (por ejemplo, formando una costura 58). Además, la funda metálica cerrada 52 puede ser alimentada subsecuentemente a través (bloque 88) de un número de dispositivos (por ejemplo, troqueles de extracción u otros dispositivos adecuados) para reducir la circunferencia del alambre de soldadura tubular 50 al comprimir el material de núcleo granular 54. En ciertas modalidades, el alambre de soldadura tubular 50 puede ser posteriormente calentado a entre aproximadamente 149°C y alrededor de 343°C durante aproximadamente 4 a 6 horas antes de envasar el alambre de soldadura tubular en un carrete, bobina o un tambor para su transporte, mientras que, en otras modalidades, el alambre de soldadura tubular 50 puede ser empacado sin esta etapa de horneo.

Aunque sólo ciertas características de la invención han sido ilustradas y descritas en la presente, varias modificaciones y cambios ocurrirán para aquellos expertos en la téenica. Por lo tanto, se debe entender que las reivindicaciones anexas intentan cubrir todas estas modificaciones y cambios siempre y cuando estén dentro del verdadero espíritu de la invención.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Un método de fabricación de un alambre de soldadura tubular, caracterizado porque comprende: disponer un núcleo dentro de una funda metálica, en donde el núcleo comprende un componente estabilizador orgánico, en donde el componente estabilizador orgánico es un metal alcalino o sal de metal alcalinotérreo de una molécula orgánica o un polímero orgánico.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el componente estabilizador orgánico comprende entre aproximadamente 0.01% y aproximadamente el 5% del alambre de soldadura tubular en peso.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el componente estabilizador orgánico comprende una sal sodio o potasio de carboximetilcelulosa.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el núcleo comprende un componente de tierras raras que comprende entre aproximadamente 0.01% y aproximadamente el 5% del alambre de soldadura tubular en peso.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el núcleo comprende un componente de carbono que comprende entre aproximadamente 0.01 % y aproximadamente el 5% del alambre de soldadura tubular en peso.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el núcleo comprende un aglomerado que comprende óxidos de cada uno de sodio o de potasio, titanio, y manganeso, y en donde el aglomerado comprende entre aproximadamente 0.01 % y aproximadamente el 5% del alambre de soldadura tubular en peso.

7. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el núcleo comprende entre aproximadamente 7% y aproximadamente 40% del alambre de soldadura tubular en peso.

8. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el alambre de soldadura tubular tiene un diámetro exterior de entre aproximadamente 0.060 y aproximadamente en 0.157 centímetros.

9. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende comprimir la funda metálica alrededor del núcleo al extraer la funda metálica a través de uno o más troqueles.

10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende formar con rodillo la funda metálica alrededor del núcleo.

11. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende un empacar una funda metálica tubular sin costuras con el núcleo.

12. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende calentar el alambre de soldadura tubular hasta aproximadamente 149°C a aproximadamente 343°C durante aproximadamente 4 a 6 horas.

13. Un método de soldadura, caracterizado porque comprende: alimentar un electrodo de alambre de soldadura a un soplete de soldadura, en donde el electrodo de alambre de soldadura comprende una funda y un núcleo, en donde el núcleo comprende: un componente estabilizador orgánico, en donde el componente estabilizador orgánico comprende un subcomponente orgánico y un metal del Grupo I, metal del Grupo II, o una combinación de los mismos; y formar un arco de soldadura entre el electrodo de alambre de soldadura y una pieza de trabajo de metal.

14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la pieza de trabajo de metal revestida comprende una pieza de trabajo galvanizada, galvanotemplada, pintada, plateada, cromada, aluminizada, carburada o revestida con nitrito.

15. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la pieza de trabajo de metal tiene un espesor de menos de aproximadamente 4 mm.

16. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque alimentar el electrodo de alambre de soldadura comprende alimentar el electrodo de alambre de soldadura para permitir una velocidad de desplazamiento mayor que aproximadamente 76 centímetros/min.

17. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque comprende formar una soldadura, en donde la soldadura tiene una porosidad de menos de aproximadamente 0.635 centímetros por 2.54 centímetros de soldadura.

18. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque comprende aplicar una corriente al electrodo de alambre de soldadura, en donde la corriente comprende electrodo negativo de corriente directa (DCEN), electrodo positivo de corriente directa (DCEP), o corriente alterna (CA).

19. Un método de soldadura, caracterizado porque comprende: proporcionar un componente estabilizador orgánico a una superficie de una pieza de trabajo durante la soldadura, en donde el estabilizador orgánico está configurado para descomponerse y proporcionar una atmósfera reductora y un metal alcalino o metal alcalinotérreo cerca de una superficie de una pieza de trabajo durante la soldadura.

20. El método de soldadura de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el estabilizador orgánico es un polímero orgánico unido covalentemente al metal alcalino o un metal alcallnotérreo.