MXPA04011843A

MXPA04011843A - Soldadura de arco electrico pulsante con control de cortocircuito.

Info

Publication number: MXPA04011843A
Application number: MXPA04011843A
Authority: MX
Inventors: R Peters Steven
Original assignee: Lincoln Global Inc
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2005-10-06
Also published as: US20050224481A1; EP1582282A1; CA2486081C; AU2004224975A1; US7173214B2; KR100651062B1; CN1676262A; CN100351031C; AU2004224975B2; CA2486081A1; BRPI0405302A; JP2005288542A; JP4234105B2; KR20050097448A

Abstract

Una soldadura de arco electrico con un generador de forma de onda controlado para crear un proceso de soldadura que involucra un flujo de corriente de soldadura entre un electrodo y una pieza de trabajo caracterizada porque el proceso de soldadura abarca una sucesion de formas de onda de pulso, cada una tiene una porcion de rampa superior de corriente, una porcion de corriente maxima, una porcion de rampa inferior de corriente y una porcion de corriente de fondo, un circuito de deteccion de voltaje para detectar un cortocircuito entre el electrodo y la pieza de trabajo y un circuito de reestablecimiento para reestablecer el generador de forma de onda a la deteccion de un cortocircuito. El electrodo preferido es un alambre solido que puede estar en la forma de un alambre con nucleo de metal.

Description

/ SOLDADORA DE ARCO ELECTRICO PULSANTE CON CONTROL DE CORTOCIRCUITO DESCRIPCION / Antecedentes y campo de la invención I La actual invención se relaciona con el campo de ^soldadura de arco eléctrico y más particularmente con una 10 /soldadora de pulso de arco eléctrico con control de ? cortocircuito. Cuando se utiliza tecnología de forma de onda para soldadura por aspersión de pulso, se crea una serie de formas de onda donde cada una de las formas de onda incluye 15 una porción de rampa superior de corriente, una porción de corriente máxima, una porción de rampa inferior de corriente y una porción de corriente de fondo. Las formas de onda individuales son creadas por medio de una serie de pulsos de corriente cortos controlados generalmente por un 20 modulador de ancho de pulso que provee pulsos de una duración dada para operar una fuente de energía de gran velocidad de conmutación, tal como un inversor o un pulsador equivalente. El perfil de las formas de onda individuales que se crean en sucesión para proveer un 25 proceso de soldadura pulsante por aspersión se controla por medio de un generador de forma de onda o un conformador de onda que tiene una señal de control de salida. Esta señal, digital o análoga, determina el ciclo de trabajo de pulsos desde el modulador de onda de pulso operado a una frecuencia mayor de 18-20 kilociclos. Esta tecnología de forma de onda para establecer el perfil de las formas de onda de pulso para un proceso pulsado de soldadura controla exactamente el perfil de cada pulso o forma de onda sucesiva. Así, puede haber un proceso de soldadura pulsante por aspersión uniforme realizado por la soldadora. Tal proceso se utiliza extensivamente para llenar la raíz de un surco entre piezas de trabajo pesadas, tales como un empalme de tubería o el empalme entre placas estructurales pesadas en soldadura para plataformas fuera de costa. En el pasado, tales procesos utilizaron normalmente electrodos con núcleo de fundente que introdujeron ciertas dificultades para controlar la calidad de la perla de soldadura. De hecho, la fabricación de electrodos con núcleo de fundente requieren precauciones contra excesiva difusión de hidrógeno en el metal de soldadura. Por lo tanto, aunque el uso de electrodos con núcleo de fundente ha sido acertado, la perla inferior del proceso de soldadura para cerrar la raíz a menudo tenía que ser depositada por un proceso de soldadura STT para controlar el calor de modo que pudiera realizarse soldadura fuera de posición. Se ha encontrado que el proceso de soldadura pulsante o de pulsos no fue tan sólido como se deseó puesto que una de las desventajas de la soldadura pulsante es la baja entrada de calor en el momento de un cortocircuito. Los cortocircuitos fueron salvados detectando la existencia de un cortocircuito y entonces aumentando la corriente en una tasa controlada hasta que el cortocircuito se rompía. Entonces, podría continuar el proceso de soldadura. Este aumento intermitente en corriente simplemente quemaba el cortocircuito e interrumpía la calidad de la perla de soldadura. Por lo tantor la soldadura pulsante de arco eléctrico de aspersión no ha sido totalmente satisfactoria para la soldadura de un paso de raíz abierta en operaciones de soldadura pesada, especialmente cuando se utilizan electrodos sólidos de alambre.

Breve descripción de la invención La actual invención provee un proceso de soldadura con depósitos de soldadura de bajo hidrógeno constantes, eficacias más altas de electrodo y características de funcionamiento mejoradas comparados con procedimiento anterior de soldadura de núcleo con fundente. La invención se utiliza con un gas protector y preferiblemente utiliza alambre de metal sólido. Este alambre provee hidrógeno reducido en depósitos de soldadura, pero no era el alambre de elección en el proceso anterior. El proceso de soldadura pulsante de la invención tiene un procedimiento mejorado para salvar los cortocircuitos que ocurren aleatoriamente. De este modo, el alambre sólido con gas protector se puede utilizar en la soldadura pulsante de arco eléctrico para superar las desventajas de procesos anteriores que utilizan electrodos con núcleo de fundente. La actual invención se relaciona con un proceso pulsante de aspersión para transferir metal, el proceso utiliza un procedimiento y método novedosos para eliminar cortocircuitos inadvertidos que ocurren aleatoriamente entre un electrodo y la pieza de trabajo. Utilizando la actual invención, el hidrógeno es reducido en el depósito de metal tendiendo a eliminar la ocurrencia de agrietamiento asistido por hidrógeno. Aunque la invención se describe y se ha desarrollado para un solo electrodo de alambre sólido, el nuevo proceso es también conveniente para uso en electrodos en tándem, cada uno excitado por una fuente de energía de conmutación de alta velocidad, tal como un inversor o un pulsador. Cada una de la fuente o las fuentes de energía entrega (n) una sucesión de formas de onda de pulso creadas por un generador de forma de onda o conformador de onda de pulso. La invención se lleva a un óptimo utilizando en combinación un electrodo de alambre sólido Super Are LA-75 y gas protector, para cumplir o exceder valores de impacto Charpy de 4.85 kg-m (35 pie-libras) a -40 °C (-40°F). El proceso desarrollado de acuerdo con la actual invención es útil en todas las posiciones de soldadura y es referido por las siglas G AW-P. El proceso de la actual invención baja el hidrógeno que se puede difundir y reduce o elimina el requisito del tiempo de mantenimiento para terminación de soldadura antes del examen no destructivo. La invención utiliza una fuente de energía estándar que puede proveer tecnología de forma de onda, tal como una Power Wave 455 fabricada y vendida por The Lincoln Electric Company de Cleveland, Ohio, pionera en tecnología de forma de onda. La tecnología de forma de onda es una abreviatura para un proceso de soldadura que utiliza una fuente de energía de gran velocidad de conmutación, tal como un inversor o un pulsador con formas de onda creadas en sucesión. Cada forma de onda tiene un perfil determinado por el programa del generador de forma de onda o conformador de onda que tiene una señal de salida que controla la operación, sobre una base de tiempo, de un modulador de ancho de pulso del controlador de fuente de energía. El modulador de ancho de pulso funciona a una frecuencia mayor de 18-20 kilociclos. La capacidad de utilizar un proceso de soldadura pulsante por aspersión con un alambre o un electrodo de metal sólido es mejorada y se hace posible utilizando la actual invención. De acuerdo con la modalidad preferida de la actual invención se provee una soldadora eléctrica con un generador de forma de onda. La soldadora utiliza tecnología de forma de onda estándar para crear un proceso de soldadura que involucre flujo de corriente perfilado entre un electrodo y una pieza de trabajo. El proceso de soldadura en la actual invención es un proceso pulsado de aspersión, en donde cada forma de onda provocada por el generador de forma de onda tiene una porción de rampa superior de corriente, una porción de corriente máxima, una porción de rampa inferior de corriente y una porción de corriente de fondo. Las rampas se hacen posibles por medio de la tecnología de forma de onda iniciada por Lincoln Electric. Otras formas de onda pulsadas no tienen definida ninguna porción de rampa superior o porción de rampa inferior. El calor del proceso de soldadura se determina por la corriente máxima y la corriente de fondo independientemente de que se utilicen o no rampas, cada una de las cuales agrega calor al proceso de soldadura. Para controlar el calor del proceso de soldadura, puede establecerse la corriente máxima, la corriente de fondo puede establecerse o la relación de tiempo de la corriente máxima al tiempo de corriente de fondo puede ser ajustada.

Todas estas características implican tecnología estándar del estado ce la técnica, en donde el perfil de formas de onda sucesivas es controlado por el generador de forma de onda mediante el uso de un modulador de ancho de pulso, que es normalmente un circuito de software pero puede ser un circuito análogo. El modulador de ancho de pulso controla un inversor de gran velocidad de conmutación o un pulsador, un pulsador se puede considerar equivalente a un inversor en una soldadora de tecnología de forma de onda. Según lo hasta ahora descrito, la soldadora es estándar y utiliza un generador de forma de onda para controlar las formas de onda de un proceso de soldadura pulsante por aspersión. De acuerdo con * la invención, en este tipo de soldadora se provee un circuito de detección de voltaje para detectar un cortocircuito entre el electrodo y la pieza de trabajo y un circuito para reestablecer el generador de forma de onda al punto de partida o momento de salida de la forma de onda cuando ocurre un cortocircuito. Cuando se presenta un cortocircuito durante el proceso de soldadura pulsante, la soldadora inicia la siguiente forma de onda de corriente de pulso. La actual invención difiere de la tecnología de proceso de soldadura pulsante por aspersión que utiliza tecnología de forma de onda o de otra manera por esta mejora, en donde la forma de onda siguiente con o sin rampas se puede iniciar a la ocurrencia de un cortocircuito. El siguiente pulso de corriente limpia inmediatamente el cortocircuito y procede con el proceso de soldadura pulsante por aspersión. Se ha encontrado que utilizando este proceso, se puede producir una operación de soldadura fuera de posición robusta utilizando gas protector, alambre sólido o alambre de metal con núcleo. Se ha establecido que este proceso mejorado es superior a los procesos convencionales de FCAW porque promueve un proceso con un depósito de soldadura con bajo hidrógeno, lo cual reduce la tendencia a tener fractura provocada por hidrógeno. El proceso de la actual invención disminuye el hidrógeno que se puede difundir y controla la longitud del arco para producir una perla o gota aplanada cuando se utiliza fuera de posición. El tiempo que un cortocircuito ocurre durante el pulso automáticamente determina la cantidad de calor agregado al proceso de soldadura. Otro aspecto de la actual invención es proveer de un programa o circuito de limpieza de cortocircuito a ser utilizado si el cortocircuito continúa después de que se ha creado el siguiente pulso y ha progresado al nivel de corriente máxima. Si se presenta un cortocircuito para activar la actual invención y la siguiente forma de onda de pulso no limpió el cortocircuito durante la porción superior de rampa, existe una rutina para incrementar adicionalmente la corriente arriba de la corriente máxima para asegurar que el cortocircuito que se despeje o limpie. Por lo tanto, el aspecto básico de la actual invención se utiliza durante las porciones de rampa inferior de corriente y de corriente de fondo cuando es más probable que ocurra un cortocircuito. Si el cortocircuito continúa, se utiliza una rutina estándar de aumento de corriente para romper el cortocircuito. El objeto primario de la actual invención es proveer un proceso de soldadura pulsante por aspersión o modo de transferencia de metal mejorado, tal proceso se realiza preferiblemente por medio de la tecnología de forma de onda y permite el uso de un electrodo o de un alambre o electrodo sólido de metal con gas protector de manera que el proceso de soldadura sea robusto y operable fuera de posición sin las vicisitudes provocadas por los procesos anteriores donde la condición del cortocircuito es eliminada simplemente meditante incremento de corriente. Se utiliza la invención donde sea difícil o imposible de utilizar el alambre sólido. Pero, el alambre con núcleo puede ser utilizado en la puesta en práctica de la invención . Otro objeto de la actual invención es proveer de una soldadora eléctrica mejorada operada en un modo de aspersión pulsada con un procedimiento mejorado de control de cortocircuito para realizar el proceso de soldadura definido arriba. Otro objeto de la actual invención es proveer de una soldadora y de un método, según lo definido arriba, en donde la soldadora y el método puedan utilizar un alambre sólido para reducir la cantidad de hidrógeno difundido en la perla de soldadura. La invención comienza la siguiente forma de onda de pulso a la ocurrencia de un cortocircuito. Existe la capacidad de utilizar un alambre sólido porque la nueva rutina de cortocircuitación se puede utilizar en aplicaciones donde era difícil o imposible el uso de alambre sólido. El alambre sólido es más bajo en hidrógeno que los alambres con núcleo de fundente. La soldadura que resulta contiene menos hidrógeno difundido. Aún otro objeto de la invención es el uso de una rutina de cortocircuitación que permite el uso de alambre de metal sólido, pero también aplicable al alambre de soldadura con núcleo, con o sin gas protector. Éstos y otros objetos y ventajas llegarán a ser evidentes de la siguiente descripción tomada junto con los dibujos anexos. La figura 1 es un diagrama de bloques que ilustra esquemáticamente una soldadora de arco eléctrico que utiliza tecnología de forma de onda para controlar una serie de formas de onda que constituyen un proceso de soldadura . La figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra la operación de la soldadora mostrada en la figura 1 para procesar un proceso estándar de soldadura pulsante por aspersión . La figura 3 es un gráfico que muestra la curva de corriente y la curva de voltaje del proceso de soldadura pulsante por aspersión realizado por el programa utilizando el diagrama de flujo de la figura 2 para operar una soldadora estándar mostrada en la figura 1. La figura 4 es una ilustración esquemática de la forma de onda algo estándar utilizada en la ejecución de un proceso de soldadura pulsante por aspersión mediante operación de una soldadora tal como se muestra en la figura 1. La figura 5 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra esquemáticamente la arquitectura de control en la práctica de la modalidad preferida de la actual invención . La figura 6 es un diagrama de flujo similar al diagrama de flujo en la figura 2 pero ilustrando el programa para poner en práctica la modalidad preferida de la actual invención.

La figura 7 es un gráfico similar al de la figura 3 que muestra la curva de corriente y la curva de voltaje del proceso de soldadura realizado utilizando el método y el programa mostrados en la figura 6. La figura 8 es un diagrama de flujo de un proceso de soldadura pulsante por aspersión que muestra un programa utilizado en la actual invención para despejar una condición de cortocircuito sostenido después de la operación de la característica básica de la actual invención. La figura 9 es un diagrama que ilustra la forma de onda de corriente desarrollada cuando se utiliza la característica agregada mostrada en el diagrama de flujo de la figura 8. La figura 10 es una vista en sección transversal que ilustra una perla de soldadura creada utilizando la modalidad preferida de la actual invención.

Descripción de la modalidad preferida El proceso de soldadura pulsante de aspersión mejorado por medio de la actual invención utiliza una soldadora estándar de arco eléctrico, tal como la soldadora A mostrada en la figura 1 en donde la fuente de energía 10 es una fuente de energía de gran velocidad de conmutación, tal como un inversor o un pulsador, con una fuente 12 de energía de entrada ilustrada como una entrada eléctrica de tres fases. Por supuesto, podría utilizarse una fuente de energía de entrada monofásica que tenga varios voltajes y frecuencias o aún un motor o un generador excitado por motor o alternador para enviar corriente eléctrica al convertidor o fuente de energía 10. Los cables 14, 16 de salida están conectados en serie a través del electrodo E y la pieza de trabajo WP para realizar un proceso de soldadura dirigiendo corriente entre el electrodo y la pieza de trabajo. De acuerdo con la práctica normal, el electrodo es un alambre continuo que en el estado de la técnica era un alambre con núcleo de fundente, pero en la actual invención se puede utilizar un alambre sólido. Esto no era posible en algunos usos fuera de costa antes del uso de la actual invención. Utilizando alambre sólido el hidrógeno en la perla de soldadura se reduce para reducir el agrietamiento asistido por hidrógeno. De acuerdo con la modalidad preferida de la invención, el alambre sólido tiene un gas protector formado de 95% de argón y 5% de bióxido de carbono. La fuente de gas protector se dirige en la operación de soldadura entre el electrodo y la pieza de trabajo de acuerdo con la práctica común. La invención permite el uso de alambre sólido para sustituir el alambre con núcleo requerido hasta ahora al usar soldadura pulsante de aspersión. El alambre 20 se tira desde el carrete 22 entre los rodillos impulsores 24, 26 girados por medio del motor 30 de acuerdo con la tecnología estándar. El manguito 40 de contacto se utiliza para dirigir la corriente eléctrica de la fuente de energía 10 al electrodo E de modo que el proceso de soldadura realizado entre el electrodo y la pieza de trabajo comprende las formas de onda de corriente entre las salidas 14, 16. Para determinar la corriente del arco, la derivación 50 crea una señal en la línea 52 dirigida al circuito 54 de retroalimentación de modo que la señal de salida en la línea 56 sea una representación digital o análoga de la corriente de salida real en cualquier momento dado. De manera similar, el circuito 60 de retroalimentación de voltaje tiene entradas 62, 64 para detectar el voltaje instantáneo del arco de la operación de soldadura para crear una señal en la salida 66. Esta señal de voltaje es una representación digital o análoga del voltaje instantáneo del arco. La corriente y el voltaje del arco se dirigen en un lazo de retroalimentación al generador 70 de forma de onda que el generador se fija para crear una serie de formas de onda cada una con un perfil seleccionado, de acuerdo con una señal en la línea 72 de control. La señal de control representa la forma de onda deseada de pulso. La señal de control de salida en la línea 72 está en la forma de ya sea instrucciones digitales, de una declaración de programa o de una señal análoga de orden de acuerdo con la tecnología estándar de la forma de onda. Dentro del controlador de la fuente de energía se encuentra un circuito modulador de ancho de pulso, normalmente una señal de software, cuyo circuito controla las formas de onda en el proceso de soldadura entre el electrodo E y la pieza de trabajo WP. Esta es una forma de onda para crear un proceso de soldadura pulsante por aspersión. Una forma de onda estándar creada por la señal en la línea 72 proveniente del generador 70 se ilustra esquemáticamente en la figura 4. La forma de onda B tiene un perfil estándar de una posición de inicio en el tiempo T0. Para crear el perfil de pulso, una porción de rampa superior de corriente b se crea por parte del generador 70 hasta el tiempo transcurrido TI. Después de eso, la forma de onda B continua en una porción c de máxima corriente finaliza hasta el tiempo transcurrido T2. Después de que se realizó la porción de corriente máxima, la forma de onda B cambia a una rampa inferior d de corriente que termina en el tiempo T3 donde la forma de onda se cambia a la porción e de corriente de fondo. Esta porción termina en el tiempo T4 transcurrido que corresponde con el tiempo T0 de inicio de forma de onda. La invención se realiza preferiblemente en una soldadora de tecnología de forma de onda con una forma de onda B. Sin embargo, otras soldadoras pueden utilizar la invención y la forma de onda pero tales otras soldadoras pueden no tener la porción de rampa superior o una porción de rampa inferior. La invención se puede todavía utilizar para permitir el uso con eficacia del alambre sólido cuando tal alambre no fue práctico así que una FCAW fue necesaria. La tecnología estándar de forma de onda utilizada preferiblemente en la invención repetidamente entrega la forma de onda B bajo control del generador 70 para producir un proceso de soldadura pulsante por aspersión. El generador de forma de onda es un procesador que sintetiza una forma de onda basada en una serie de instrucciones y declaraciones de cierto/falso. El generador de forma de onda regula las instrucciones de la señal 56 de retroalimentación de corriente. Cuando esta señal es correcta, el generador entonces procesa la señal en la línea 66 de modo que se controla una forma de onda de corriente y voltaje por el generador 70. Las señales de voltaje y corriente son retroalimentadas al generador 70 de forma de onda por las líneas 56, 66 para corregir la señal 72 de control de salida para corregir la señal y producir la forma de onda deseada entre el electrodo E y la pieza de trabajo WP. Este proceso se pone en práctica por medio de varios métodos que son conocidos en el medio de uso de tecnología de forma de onda para controlar formas de onda sucesivas de pulso. El proceso de tecnología de forma de onda se puede optimizar por la selección apropiada de parámetros que definen el perfil de la forma de onda B. Sin embargo, cuando se presenta un cortocircuito inadvertido, inesperado, imprevisto entre el electrodo y una pieza de trabajo la calidad de la soldadura creada por la forma de onda B se afecta de forma adversa. Menos energía se dirige al proceso de soldadura porque la resistencia experimentada por la fuente de energía se reduce de forma importante. Por lo tanto, es necesario tratar inmediatamente una condición de cortocircuito para restablecer otra vez las formas de onda optimizadas necesarias para el funcionamiento con calidad de la operación de soldadura. En el estado de la técnica, la tecnología u otros procesos pulsados de forma de onda de aspersión forman los pulsos. En parte del estado de la técnica no existe distinción de porción de rampa superior o porción de rampa inferior. Estas porciones se pueden obtener utilizando tecnología de forma de onda. La invención es igualmente aplicable a otro proceso de soldadura pulsante por aspersión. Un proceso del estado de la técnica fue logrado por el sistema y la gráfica ilustrados en las figuras 2 y .3. Las formas de onda convencionales Bl, B2 y B3 se generan junto con la forma de onda C de voltaje según lo mostrado en la figura 3. Para crear estas formas de onda, que deben ser optimizadas según lo mostrado en la figura 4, el diagrama de flujo de la figura 2 se lleva a la práctica para realizar un programa o rutina P. El generador 70 provoca una porción de rampa superior de corriente según lo indicado por el bloque 100. Esta porción de control de la forma de onda se termina después del tiempo TI para crear una porción de corriente máxima según lo indicado por el bloque 102. Esta porción de corriente máxima continúa hasta el tiempo T2 en el cual se activa el bloque 104 para llevar descendentemente la corriente del proceso de soldadura. En el tiempo T3, se implemente una corriente de fondo indicada por el bloque 106 hasta el tiempo T . Entonces el generador 70 se reajusta según lo indicado por la linea 110a para comenzar de nuevo el temporizador para poner en práctica la forma de onda mostrada en la figura 4. La forma de onda B se ilustra esquemáticamente en la figura 3; sin embargo, el proceso de soldadura se cambia precipitadamente cuando se presenta un cortocircuito. Esto se ilustra ocurriendo en el punto 120. En este momento, el voltaje detectado es menor que un voltaje de referencia de acuerdo con la tecnología estándar. El cortocircuito crea una señal ilustrada como una señal en la línea 122 mostrada en la figura 2 si el cortocircuito ocurre durante la rampa inferior. Si ocurre un cortocircuito en la porción de fondo de la forma de onda una señal se crea según lo ilustrado en la linea 124. Una señal en la linea 122 o la linea 124 activa el circuito 130 de limpieza de cortocircuito para aumentar el flujo de corriente entre el electrodo y la pieza de trabajo. Esto termina el cortocircuito. Cuando el cortocircuito ha terminado, el voltaje detectado por la soldadora aumenta a un nivel indicado en el programa P para que sea de 15 voltios. Cuando esto sucede, se activa una linea 132 de retorno para terminar el circuito 130 y se procesen de nuevo las formas de onda normales de pulso. Ésta es tecnología normal y provoca una cierta inestabilidad en el proceso de soldadura. La interrupción del proceso normal de soldadura pulsante evita que los alambres sólidos sean transferidos con eficacia en la soldadura pulsante de aspersión, especialmente cuando se utiliza en grandes ambientes de soldadura, tales como soldadura de tubería y construcción fuera de costa. Después de que la mayor corriente limpia el cortocircuito en el punto 120a el programa P representado por el diagrama de bloques en la figura 2 se pone en práctica de nuevo. El calor se aumenta de forma importante provocando problemas en la soldadura fuera de posición. Si se utiliza el proceso del estado de la técnica en soldadura de raíz abierta, el alto flujo de corriente que quema el cortocircuito tiene una tendencia también a licuar el metal de soldadura y posiblemente a quema a través de la raíz. Por lo tanto, el procedimiento de soldadura pulsante existente puesto en práctica por la soldadora A en la figura 1 utilizando el programa P del diagrama de bloques en la figura 2 tiene el resultado mostrado en la figura 3 cuando se presenta un cortocircuito en el punto 120. Utilizando un programa convencional de pulsos (tecnología de forma de onda o alguna otra) , el proceso no es estable a bajas tensiones y por lo tanto funciona demasiado caliente para el paso de raíz. La nueva forma de onda de pulso es muy robusta en tensiones más bajas y puede poner en el paso de raíz la entrada necesaria de calor. La actual invención es una mejora al procedimiento de proceso de cortocircuito existente que hace la forma de onda de soldadura más benigna en la prevención de encontrarse con acontecimientos de cortocircuito excesivos. Cuando el electrodo entra en corto circuito en el punto 120 la actual invención responde rápidamente para proveer más calor en un período corto sin dar tiempo al electrodo de quemarse o fundirse excesivamente como puede resultar cuando se utiliza la técnica del estado de la técnica. La actual invención se ilustra en las figuras 5, 6 y 7 y se muestra utilizando una soldadora de tecnología de forma de onda. La red de control o circuito 200 incluye el amplificador 202 de error de retroalimentación para la corriente y el amplificador 204 de error para el voltaje. Estos amplificadores comparan las señales en las lineas 56, 66 con las lineas de salida 210, 212 respectivamente, del generador 70 para controlar el nivel de voltaje en la linea 72 de control, ya sea en un formato digital o en un formato analógico. El nivel de esta señal controla ya sea el voltaje o la corriente según lo explicado previamente. La forma de onda de pulso es una forma de onda de corriente mostrada lo mejor posible en la figura 7 con una forma de onda C de voltaje resultante similar a la forma de onda C del voltaje en la figura 3. El circuito 220 de selección selecciona la forma de onda B pulsada deseada para ser utilizada por la soldadora ?. El temporizador 222 produce las señales de tiempo transcurrido descritas en conexión con la figura 4. La salida 222a del temporizador 222 se dirige a la unión 240 de suma para crear una señal de reestablecimiento en la linea 242. Esto reajusta el temporizador 110, según lo mostrado en la figura 2. Un detector de cortocircuito o un circuito de detección 230 detecta la existencia de un cortocircuito, según lo utilizado previamente en poner a la práctica el estado de la técnica anterior. Este circuito se utiliza de manera diversa en la actual invención. Un cortocircuito detectado por el circuito 230, que es normalmente un comparador digital, crea una señal en la linea 234 cuando hay un cortocircuito. Esta señal se dirige a la unión 240 que crea inmediatamente una señal de reestablecimiento en la linea 242. Por lo tanto, al usar la invención, si hay un cortocircuito en el punto 120, según lo mostrado en la figura 7, el temporizador de forma de onda se reajusta para comenzar inmediatamente una nueva forma de onda. En la figura 7 la forma de onda Bl es seguida por la forma de onda B2. Durante la porción de fondo de la forma de onda B2 se presenta un cortocircuito en el punto 120. Esto provoca inmediatamente una señal en Ta linea 234 para iniciar una nueva forma de onda B3. Esta nueva forma de onda despeja rápidamente el cortocircuito en el punto 120a y permite que continúe el proceso de soldadura. Este procedimiento provoca una corrección precipitada inmediata del cortocircuito y ajusta automáticamente el calor según la separación de tiempo del punto 120 desde el comienzo de la forma de onda. El programa o rutina 250 que pone en práctica la actual invención se muestra en la figura 6. Los bloques 100, 102, 104, 106 son esencialmente iguales que los bloques similares en la figura 2 del programa del estado de la técnica. Sin embargo, en la modalidad ilustrada de la actual invención, un cortocircuito durante cualquiera de la porción de rampa inferior o durante la porción de corriente de fondo crea una señal en la linea 252 ó 254. Un cortocircuito durante la rampa inferior del pulso o durante el fondo del pulso provoca una señal en la linea 234 según lo mostrado en la figura 5. Esto reajusta el temporizador 110 para provocar que el circuito 260, mostrado en la figura 5 como parte del generador 70, inicie inmediatamente el siguiente pulso. Se ha encontrado que inmediato al inicio del siguiente pulso aumenta substancialmente la naturaleza robusta del proceso de soldadura y permite el uso del proceso pulsante de soldadura para la soldadura de raíz abierta, asi como soldar en todas posiciones, una de las cuales se ilustra esquemáticamente en la figura 10. Al usar la invención, el detector de corto o circuito detector 230 se pone en práctica solamente durante la porción de rampa inferior y la porción de fondo de la forma de onda B. Se entiende que la misma red se podría utilizar en todas las porciones de la forma de onda; sin embargo, un cortocircuito del tipo anticipado por la actual invención ocurre normalmente durante el tiempo que el pulso ha fundido una cantidad substancial de metal en el extremo del electrodo. El metal fundido está aguardando la transferencia globular o por aspersión a la pieza de trabajo. Esto no ocurre normalmente en el comienzo de la forma de onda o durante la porción c de corriente máxima. La invención se puede utilizar con soldadoras que no utilizan tecnología de forma de onda y donde los pulsos no tienen las diferentes porciones de rampa. Otro aspecto de la invención se ilustra esquemáticamente en las figuras 8 y 9. Esta característica opcional se utiliza con el programa 250 discutido y mostrado en la figura 6 y se ilustra en el programa combinado 250a. Durante la porción de rampa superior indicada como el bloque 100, el temporizador 222 se opera para determinar el tiempo TI transcurrido. Si ha transcurrido este tiempo y el voltaje sigue siendo menor de 18 voltios, que es la señal de voltaje de referencia en la línea 232, se crea una señal en la línea 270 del programa 250a. Esto provoca inmediatamente un aumento de corriente a una velocidad controlada utilizando el circuito estándar 280, que es un circuito que se ha utilizado para limpiar cortocircuitos en el estado de la técnica. Conforme aumenta la corriente más allá del perfil normal de la forma de onda B, según lo mostrado por la corriente 280a creciente en la figura 9, el circuito 280 aguarda una señal proveniente del circuito 230 de detección de tensión que indica que el voltaje es mayor que una referencia, mostrado como 22 voltios. Este voltaje creciente indica que la corriente 280a ha roto el cortocircuito. Tan pronto como se ha despejado o limpiado el cortocircuito, una señal en la línea 282 provoca que la rutina o programa 250a retorne a su puesta en práctica normal continuando la porción de corriente máxima según lo controlado por el bloque 102. Utilizando el programa 250a opcional, según lo mostrado en la figura 8, el pulso siguiente B3 es puesto en práctica inmediatamente. Esto se muestra en el punto 120 en la figura 7. Si la forma de onda seleccionada de pulso tiene un tiempo que ha expirado, pero el cortocircuito continúa, se presenta un aumento de corriente 280a según lo mostrado en la figura 9. Este mismo proceso de despeje de cortocircuito se pone en práctica, si ha expirado el tiempo y todavía existe un cortocircuito durante la porción pico indicada por el bloque 102. Este acontecimiento Boleano provoca una señal en la línea 272 para activar o continuar la activación de la corriente creciente proveniente del circuito 280 de despeje o limpieza. Por lo tanto, la puesta en práctica preferida de la actual invención implica el reestablecimiento inmediato del temporizador de forma de onda por un cortocircuito durante las porciones de rampa inferior o de fondo de la forma de onda. Si la forma de onda no tiene porción de rampa inferior, el reestablecimiento operará solamente en la porción de fondo. En la porción máxima o pico, el circuito 280 despeja un cortocircuito. Esto es una alternativa a la modalidad preferida utilizando una soldadora con capacidades de tecnología de forma de onda y utilizando rampas en el perfil de la forma de onda. Durante las porciones de rampa superior y máxima de la forma de onda de la modalidad ilustrada, un cortocircuito aumenta simplemente la corriente de acuerdo con tecnología estándar para quemar el cortocircuito. En la práctica, se han puesto en práctica los programas 250 y 250a. El alambre sólido con gas protector dominado por argón se ha utilizado con éxito en la soldadura de raíz abierta, así como en la soldadura de relleno de piezas de trabajo grandes. Así, la invención permite el uso de un alambre sólido para la soldadura GMA -P. La figura 10 es una vista superior de un procedimiento de soldadura que ilustra el uso de la actual invención para una posición, mostrada como la posición 3G con soldadura baja. El proceso es igualmente aplicable y benéfico para soldar en todas posiciones. La pieza de trabajo 300 tiene un espesor x que en la práctica es de aproximadamente 3.18 cm (1.25 pulgadas). La pieza de trabajo 302 tiene un espesor y que es de aproximadamente 5.08 cm (2.0 pulgadas). La abertura z es de aproximadamente 0.0508 cm (0.20 pulgadas) con el ángulo acanalado r que es de aproximadamente 37.5°. La actual invención fue utilizada para producir la soldadura 310 con un electrodo ER 80S-NÍ1 de 0.052 pulgadas, que funciona bajo un gas protector de 95% de argón y 5% de bióxido de carbono con 2.54 cm (1 pulgada) de CTWD. El primer paso de la raíz abierta es vertical soldada descendente utilizando un trenzado J modificado a una velocidad de alimentación del alambre de 381 cm/minuto (150 pulgadas/minuto). Los pasos restantes de relleno se sueldan en progresión ascendente vertical a la velocidad de alimentación del alambre de 150 pulgadas/minuto en una técnica de trenzado. Los pasos de tapa se sueldan a 508 cm/minuto (200 pulgadas/minuto) . Este procedimiento produce soldaduras satisfactorias utilizando el proceso de la actual invención . El método de la invención es reactivo. Cuando se detecta un cortocircuito, la lógica salta el resto de la forma de onda de corriente y comienza el ciclo siguiente de pulso, independiente del proceso de pulsación usado por la soldadora. Si un cortocircuito se detecta durante la porción de rampa inferior o la porción de corriente de fondo de la forma de onda o cuando no hay porciones de rampa durante la porción de corriente de fondo, la lógica del programa de control salta el resto del ciclo de pulso de corriente y comienza el ciclo de pulso o forma de onda siguiente. El cortocircuito generalmente se despeja por el segmento precipitado siguiente de la forma de onda. En teoría, una forma de onda de pulso se puede considerar como dos porciones. Una porción de alto calor incluyendo la corriente máxima y una porción de bajo calor, incluyendo la corriente de fondo. Cuando ocurre un cortocircuito, se salta la porción de bajo calor y se dobla la porción de alto calor. Se colocará más calor en el proceso de soldadura. Conforme ocurren más cortocircuitos, el método mejorado pondrá más calor en el proceso de soldadura. El momento en que se crea un cortocircuito también dictará cuánto más calor se agrega. Cuando el cortocircuito ocurre temprano en la porción de corriente de fondo, el cortocircuito requerirá y recibirá más aumento de calor que un cortocircuito que suceda más adelante en la forma de onda de pulso. El método mejorado autoregula la cantidad de aumento de calor dependiendo del momento en la forma de onda en que ocurre el cortocircuito. El método mejorado actuará contra los acontecimientos de cortocircuito excesivos que agregan más calor como una relación directa al número de cortocircuitos que ocurren y cuándo ocurren. Al utilizar la versión mejorada de la invención según lo demostrado en el programa 250a, los cortocircuitos que son difíciles de despejar reciben corriente adicional. En la práctica, la respuesta de corriente se pone en práctica cuando el cortocircuito todavía existe en el extremo de la porción de rampa superior o cuando se detecta en la porción pico de la forma de onda después de que el temporizador 110 de reestablecimíento haya sido reestablecido ya sea por el programa 250 o por el programa 250a. La invención se ha descrito con pulsos de corriente; sin embargo, la forma de onda B puede ser energía, voltaje u otra función de la salida de la soldadora. Un pulso de corriente se utiliza como definición general e incluye tales otros pulsos utilizados en la soldadura pulsante.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una soldadora de arco eléctrico con un generador de forma de onda controlado para crear un proceso de soldadura que involucra un flujo de soldadura entre un electrodo y una pieza de trabajo, el proceso de soldadura comprende una sucesión de formas de onda de pulso de corriente cada una teniendo un tiempo de inicio, una porción de rampa superior de corriente con un primer tiempo transcurrido establecido, una porción de corriente máxima con corriente máxima y un segundo tiempo transcurrido, una porción de rampa inferior de corriente con un tercer tiempo transcurrido y una porción de corriente de fondo con una corriente de fondo y un cuarto tiempo transcurrido, un circuito de detección de voltaje para detectar un cortocircuito entre el electrodo y la pieza de trabajo y un circuito para reestablecer el generador de forma de onda al tiempo de inicio a la detección de un cortocircuito.

2. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el circuito de detección de voltaje se activa solamente después del segundo tiempo transcurrido.

3. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el circuito de detección de voltaje se activa solamente durante la porción de corriente de fondo.

4. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque incluye un circuito de despeje de cortocircuito para incrementar el flujo de corriente fuera de la forma de onda de pulso al detectar un cortocircuito antes del segundo tiempo transcurrido.

5. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo .

6. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo .

7. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo .

8. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo .

9. Una soldadora de arco eléctrico con un generador de forma de onda controlado para crear un proceso de soldadura que involucra flujo de corriente entre un electrodo y una pieza de trabajo, el proceso de soldadura comprende una sucesión de formas de onda de pulso de corriente teniendo cada una, una porción de rampa superior de corriente, una porción de corriente máxima, una porción de rampa inferior de corriente y una porción de corriente de fondo, un circuito de detección de voltaje para detectar un cortocircuito entre el electrodo y la pieza de trabajo y un circuito para reestablecer el generador de forma de onda para reiniciar la forma de onda de pulso al detectar un cortocircuito .

10. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el circuito de detección de voltaje se activa solamente después de la porción de corriente máxima.

11. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el circuito de detección de voltaje se activa solamente durante la porción de corriente de fondo.

12. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque incluye un circuito de despeje de cortocircuito para incrementar el flujo de corriente fuera de la forma de onda de pulso a la detección de un cortocircuito después de la porción de rampa superior de corriente y antes de la porción de rampa inferior de corriente.

13. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo .

14. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo .

15. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo .

16. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo .

17. Un método de soldadura de arco .eléctrico con un generador de forma de onda controlado para crear un proceso de soldadura que involucra un flujo de corriente entre un electrodo y una pieza de trabajo, el proceso de soldadura comprende una sucesión de formas de onda de pulso, cada una de las formas de onda tiene una porción de rampa superior de corriente, una porción de corriente máxima, una porción de rampa inferior de corriente y una porción de corriente de fondo, el método comprende: (a) detectar un cortocircuito entre el electrodo y la pieza de trabajo; y, (b) reestablecer el generador de forma de onda para comenzar una forma de onda siguiente al detectar un cortocircuito .

18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el acto de reestablecimiento es posible solamente después de la porción de corriente máxima.

19. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el acto de reestablecimiento es posible solamente durante la porción de corriente de fondo.

20. Un método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque incluye el acto adicional de: (c) despejar un cortocircuito aumentando el flujo de corriente fuera de la forma de onda de pulso al detectar un cortocircuito después de la porción de rampa superior de corriente y antes de la porción de rampa inferior de corriente.

21. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo.

22. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo.

23. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo.

24. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo.

25. Una soldadora de arco eléctrico con un generador de forma de onda controlado para crear un proceso de soldadura que involucra un flujo de corriente entre un electrodo y una pieza de trabajo, el proceso de soldadura comprende una sucesión de formas de onda de pulso, cada una de las formas de onda tiene una porción de rampa superior de corriente, una porción de corriente máxima, una porción de rampa inferior de corriente y una porción de corriente de fondo, un circuito de detección de voltaje para detectar un cortocircuito entre el electrodo y la pieza de trabajo y un circuito de reestablecimiento para reestablecer el generador de forma de onda a la detección de un cortocircuito .

26. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada porque el circuito de reestablecimiento es operable solamente después de la porción de corriente máxima de la forma de onda .

27. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 26, caracterizada porque incluye un circuito de despeje de corto circuito para despejar un cortocircuito sostenido aumentando el flujo de corriente fuera de la forma de onda durante la porción máxima de la forma de onda.

28. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 27, caracterizada porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo .

29. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 26, caracterizada porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo .

30. Una soldadora de arco " eléctrico- de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo.

31. Un método de soldadura de arco eléctrico con un generador de forma de onda controlado para crear un proceso de soldadura que involucra un flujo de corriente entre un electrodo y una pieza de trabajo, el proceso de soldadura comprende una sucesión de formas de onda de pulso, cada una de las formas de onda tiene una porción de rampa de corriente, una porción de corriente máxima, una porción de rampa inferior de corriente y una porción de corriente de fondo, un circuito de detección de voltaje para detectar un cortocircuito entre el electrodo y la pieza de trabajo, el método comprende: (a) detectar cualquier cortocircuito entre el electrodo y la pieza de trabajo; y, (b) reestablecer el generador de forma de onda al detectar un cortocircuito para comenzar inmediatamente una nueva forma de onda siguiente después de un cortocircuito detectado.

32. Un método de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque el acto de reestablecer es operable solamente después de la porción de corriente máxima de la forma de onda.

33. Un método de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque incluye el acto adicional de: (c) incrementar el flujo de corriente fuera de la forma de onda durante la porción máxima de la nueva forma de onda siguiente, cuando se presenta un cortocircuito sostenido al comienzo de la nueva forma de onda siguiente.

34. El método de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo.

35. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo.

36. El método de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo.

37. Una soldadora de arco eléctrico con un programa para crear un proceso de soldadura que involucra un flujo de corriente de soldadura entre un electrodo y una pieza de trabajo, el proceso de soldadura comprende una sucesión de formas de onda de pulso, cada una de las formas tiene un tiempo de inicio, una porción máxima con un parámetro máximo y una porción de fondo con un parámetro de fondo, un circuito de detección de voltaje para detectar un cortocircuito entre el electrodo y la pieza de trabajo y un circuito para reestablecer el programa al momento de inicio de la forma de onda siguiente a la detección de un cortocircuito .

38. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 37, caracterizada porque el circuito de detección de voltaje se activa solamente durante la porción de corriente de fondo.

39. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 37, caracterizada porque incluye un circuito de despeje de cortocircuito para incrementar la corriente fuera de la forma de onda de pulso al detectar un cortocircuito antes de la porción de corriente de fondo.

40. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 39, caracterizada porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo .

41. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 38, caracterizada porque el alambre sólido es un alambre con núcleo de metal.

42. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 37, caracterizada porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo .

43. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 42, caracterizada porque el parámetro se selecciona de la clase que consiste de corriente, voltaje, potencia y energía.

44. Una soldadora de arco eléctrico con un programa para crear un proceso de soldadura que involucra un flujo de corriente entre un electrodo y una pieza de trabajo, el proceso de soldadura comprende una sucesión de formas de onda de pulso de corriente, cada una de las formas de onda tiene una porción de corriente máxima y una porción de corriente de fondo, un circuito de detección de voltaje para detectar un cortocircuito entre el electrodo y la pieza de trabajo y un circuito para reestablecer la forma de onda para reiniciar la forma de onda de pulso a la detección de un cortocircuito.

45. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con 1-a reivindicación 44, caracterizada porque el circuito de detección de voltaje se activa solamente después de la porción de corriente máxima.

46. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 44, caracterizada porque el circuito de detección de voltaje se activa solamente durante la porción de corriente de fondo.

47. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 44, caracterizada porque incluye un circuito de despeje de cortocircuito para incrementar la corriente fuera de la forma de onda de pulso a la detección de un cortocircuito antes de la porción de fondo .

48. Una soldadora de arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 44, caracterizada porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo .

49. Un método de soldadura de arco eléctrico con un proceso de soldadura pulsante por aspersión que involucra un flujo de corriente entre un electrodo y una pieza de trabajo, el proceso de soldadura por aspersión comprende una sucesión de formas de onda de pulso, cada una de las formas de onda tiene una porción máxima, una porción de fondo, el método comprende: (a) detectar un cortocircuito entre el electrodo y la pieza de trabajo; y, (b) iniciar una forma de onda siguiente a la existencia de un cortocircuito.

50. El método de conformidad con la reivindicación 49, caracterizado porque el acto de inicio es posible solamente durante la porción de fondo.

51. El método de conformidad con la reivindicación 49, caracterizado porque incluye el acto adicional de: (c) despejar un cortocircuito aumentando la corriente fuera de la forma de onda de pulso a la detección de un cortocircuito durante la porción máxima.

52. El método de conformidad con la reivindicación 49, caracterizado porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo.

53. Una soldadora de arco eléctrico para crear un proceso de soldadura pulsante por aspersión que involucra un flujo de corriente entre un electrodo y una pieza de trabajo, el proceso de soldadura comprende una sucesión de formas de onda de pulso, un circuito de detección de voltaje para detectar un cortocircuito entre el electrodo y la pieza de trabajo y un circuito de reestablecimiento para iniciar una nueva forma de onda a la detección de un cortocircuito.

54. Un método de soldadura de arco eléctrico creando un proceso de soldadura pulsante por aspersión que implica una sucesión de formas de onda de pulso, un circuito de detección de voltaje para detectar un cortocircuito entre el electrodo y la pieza de trabajo, el método comprende: (a) detectar cualquier cortocircuito entre el electrodo y la pieza de trabajo; y, (b) comenzar inmediatamente una nueva forma de onda siguiente después de detectar un cortocircuito.

55. El método de conformidad con la reivindicación 54, caracterizado porque el electrodo es un alambre sólido con un gas protector externo.