SOLDADURA POR PULSOS Y MÉTODO PARA USAR LA MISMA.

La presente invención se refiere a una soldadora de arco eléctrico novedosa y más particularmente a una soldadora de arco eléctrico según el preámbulo de la reivindicación 1 para realizar un procedimiento de soldadura por pulsos novedoso, y a un método de soldadura por pulsos según el preámbulo de la reivindicación 25 y al uso de la soldadora de arco novedosa. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En la soldadura de arco eléctrico, uno de los procedimientos de soldadura más populares es la soldadura por pulsos que usa principalmente un electrodo de alambre sólido con un gas de protección externo. La soldadura de MIG utiliza pulsos separados que primero funden el extremo de un alambre de avance y luego propulsan el metal fundido desde el extremo del alambre a través del arco hasta la pieza de trabajo. En condiciones ideales, se funde una masa globular de metal fundido y se transfiere durante cada pulso del procedimiento de soldadura por pulsos. Se produce una interrupción en el funcionamiento normal de un procedimiento de soldadura por pulsos cuando el metal fundido entra en contacto con la pieza de trabajo antes de liberarse del alambre de avance. En consecuencia, normalmente se usa la soldadura por pulsos de alta tensión de más de 25 voltios de modo que el hueco entre el extremo del electrodo y el alambre sea relativamente grande. Esto limita la incidencia de cortocircuitos y la alteración de pozo y salpicadura resultante. Resulta ventajoso tener un hueco pequeño o longitud de arco inferior a aproximadamente 0,20-0,30 pulgadas (0,51-0,76 cm). Sin embargo, la soldadura por pulsos habitualmente requiere una tensión sustancialmente superior para garantizar la transferencia apropiada del metal fundido y para reducir cortocircuitos. No obstante, el procedimiento de soldadura por pulsos implica invariablemente una condición de cortocircuito que debe eliminarse rápidamente para obtener la consistencia asociada con la soldadura por pulsos apropiada. Para eliminar los cortocircuitos, se conoce bien aumentar la corriente de arco inmediatamente tras la detección del cortocircuito. La corriente de arco alta produce una acción de estrangulamiento eléctrico para separar inmediatamente el metal fundido del electrodo de avance para establecer de nuevo el arco. Una discusión de este concepto bien conocido está contenida en el documento 6.617.549 de Ihde. Incluso con este procedimiento de supresión de cortocircuito bien conocido, todavía se requiere una tensión alta para el alambre sólido y la velocidad de desplazamiento del alambre debe ser bastante baja. Cuando se intenta usar alambre con núcleo para soldadura por pulsos, la tensión de arco debe mantenerse bastante alta, muy por encima de 25 voltios, para evitar condiciones de cortocircuito que no se desean en un procedimiento de soldadura por pulsos. En resumen, los cortocircuitos producen una calidad reducida de la soldadura y reducen la velocidad de desplazamiento de la operación de soldadura, así como requieren anta tensión con sus desventajas. Estos cortocircuitos son más problemáticos cuando se intenta usar la ventaja metalúrgica de electrodos con núcleo de metal. Los cortocircuitos en un procedimiento de soldadura por pulsos afectan a la estabilidad del arco, especialmente a tensiones más bajas en las que la longitud de arco promedio es menor de aproximadamente 0,20-0,30 pulgadas (0,51-0,76 cm). También producen salpicadura durante el corte del cortocircuito. En consecuencia, la soldadura por pulsos requiere un procedimiento para suprimir cortocircuitos al azar, involuntarios. Esto se realizó aumentando simplemente la corriente de arco hasta que se suprimió el cortocircuito. Por tanto, el procedimiento de soldadura por pulsos requería altas tensiones, mayores de 25 voltios, para minimizar los cortocircuitos involuntarios. Esto daba como resultado la necesidad de funcionar a velocidades de desplazamiento inferiores. Además, se producía salpicadura y cordones de soldadura no uniformes cuando se empleaban altas tensiones y supresión de cortocircuito normal. La soldadura de MIG por pulsos usa principalmente un electrodo de alambre sólido, alambre con núcleo de metal, o alambre con núcleo de fundente normalmente protegido con un gas de protección externo. La fuente de alimentación crea una salida pulsada especial que alterna entre una salida alta, en ocasiones denominada pico y una salida inferior, denominada fondo. La salida pico es mayor que la corriente de transición por rociado del electrodo de soldadura durante una duración suficientemente larga como para formar y transferir una gota de metal desde el electrodo de avance hasta la pieza de trabajo. Entre pulsos, la salida de fondo inferior permite que el electrodo avance hacia la pieza de trabajo y que se vuelva a colocar para que el siguiente pico deposite la siguiente gota. En condiciones ideales, la salida pulsada se mantiene de manera que se transfiere una gota desde el electrodo hasta la pieza de trabajo para cada pico sin permitir que la gota forme un puente en el hueco produciendo un cortocircuito. Esta condición puede lograrse cuando se mantiene una longitud de arco suficientemente larga produciendo una tensión de arco promedio relativamente alta. Por ejemplo, la soldadura por pulsos con un electrodo de acero que se ejecuta con el 90% de argón, el 10% de CO2 se realiza con una tensión promedio mayor de aproximadamente 26 voltios. En la práctica, hay muchas ventajas cuando se hace funcionar un procedimiento de soldadura, tal como soldadura por pulsos a longitudes de arco más cortas. Estas ventajas incluyen entrada de calor inferior y mejor control del pozo a velocidades de desplazamiento superiores. A longitudes de arco reducidas, las gotas parcialmente transferidas son más aptas para formar un puente en el hueco entre electrodo y la pieza de trabajo produciendo cortocircuitos. A medida que se reduce la longitud de arco, los acontecimientos de cortocircuito se hacen más frecuentes y se 2   vuelven más difíciles de suprimir. Las fuentes de alimentación actuales de la soldadura por pulsos, tales como POWERWAVE de Lincoln Electric, contienen una técnica para suprimir cortocircuitos. Cuando se detecta un cortocircuito, se aumenta la salida de la máquina de una manera controlada hasta que el cortocircuito se aprieta y se suprime el corto. Una discusión de este concepto bien conocido está contenida en el documento US-A-4.889.969 de Kawai y en el documento US-B2-6.617.549 de Ihde. Usando esta técnica bien conocida, el procedimiento de soldadura permanecerá estable incluso mientras se producen cortocircuitos ocasionales. Este método permite que los usuarios reduzcan la longitud de arco manteniendo todavía un funcionamiento estable a niveles inferiores de entrada de calor. Esto mejora las características de seguimiento rápido a velocidades de desplazamiento superiores. Para el ejemplo citado anteriormente, el punto de funcionamiento estable se reduce hasta una tensión mayor de aproximadamente 23 voltios. A medida que se reduce la longitud de arco por debajo de este punto, se producen acontecimientos de cortocircuito con bastante frecuencia y pueden requerir un aumento significativo en la corriente de apriete con el fin de cortar cortos. Cuando se corta el corto a una corriente alta, normalmente se produce salpicadura y le seguirá una inestabilidad asociada cuando la corriente alta empuja hacia abajo sobre el pozo produciendo una oscilación. Este problema se produce en ocasiones por cortocircuitos repetitivos. Cuando se suprime un corto, inmediatamente se forma otro corto y resulta difícil de suprimir. Los alambres con núcleo son alambres que comprenden una funda de metal que contiene un núcleo de polvo de metal y/o compuestos que producen escoria (FCAW-G) y/o compuestos que producen gases de protección (FCAW- S). Estos alambres resultan muy ventajosos para producir la metalurgia deseada del metal de soldadura y para proteger de la contaminación. Muchos de estos alambres con núcleo pueden usarse en un procedimiento de soldadura por pulsos de manera similar a los alambres sólidos. Sin embargo, en el uso de los alambres sólidos, estos alambres con núcleo muestran un aumento en la frecuencia y gravedad de los cortocircuitos a medida que se reduce la longitud de arco. De hecho, la longitud de arco mínima requerida para los alambres con núcleo es superior a la longitud de arco o tensión mínima para un alambre sólido, puesto que los alambres con núcleo pulsados tienden a fundir la funda dejando el núcleo expuesto, lo que permite que se sumerja en el pozo. Por tanto, no puede emplearse completamente la ventaja asociada con los electrodos con núcleo. Existe una necesidad de una soldadora por pulsos que pueda usar electrodos con núcleo con una tensión reducida sin el problema de los cortocircuitos repetidos o en la que tales cortos se supriman de manera... [Seguir leyendo]

1. Soldadora (C) de arco eléctrico para realizar un procedimiento de soldadura por pulsos mediante una corriente accionada por tensión entre un electrodo (E) de avance y una pieza (W) de trabajo, teniendo dicha soldadora (C) una tensión de salida y que comprende: un circuito de detección de corto que crea una primera señal con la aparición de un cortocircuito entre dicho electrodo (E) de avance y dicha pieza (W) de trabajo y una segunda señal cuando se suprime dicho corto caracterizada por un circuito (350) de amplificación para crear un pulso de amplificación de plasma tras la creación de dicha segunda señal. 2. Soldadora de arco eléctrico según la reivindicación 1, que incluye un circuito para aumentar dicha corriente tras dicha primera señal y antes de dicho pulso de amplificación de plasma. 3. Soldadora de arco eléctrico según la reivindicación 1 ó 2, que incluye un retraso entre dicho primer signo de una activación de dicho circuito de aumento de corriente. 4. Soldadora de arco eléctrico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que dicho pulso de amplificación de plasma tiene una potencia regulada de 5-20 kW o en el intervalo general de 5-20 kW. 5. Soldadora de arco eléctrico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que dicho pulso de amplificación de plasma tiene una duración de 0,2-5,0 ms. 6. Soldadora de arco eléctrico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que dicho electrodo es un alambre con núcleo. 7. Soldadora de arco eléctrico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que dicho electrodo es un alambre con núcleo de metal con una cantidad eficaz de azufre, preferiblemente con dicho azufre en el núcleo. 8. Soldadora de arco eléctrico según la reivindicación 7, en la que dicho azufre está en el intervalo del 0,010 al 0,030 por ciento en peso del electrodo. 9. Soldadora de arco eléctrico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que incluye un cronómetro para fijar el periodo de dichos pulsos de dicho procedimiento de soldadura por pulsos. 10. Soldadora de arco eléctrico según una de las reivindicaciones 1 a 9, en la que dicho circuito de amplificación crea un segmento de fondo controlado o segmento de corriente de fondo tras dicho pulso de amplificación de plasma. 11. Soldadora de arco eléctrico según la reivindicación 10, que incluye un cronómetro para fijar el periodo de dicho pulso de dicho procedimiento de soldadura por pulsos y un circuito que responde al extremo del segmento de fondo para reiniciar dicho cronómetro. 12. Soldadora de arco eléctrico según la reivindicación 10 u 11, que incluye un circuito para detectar dicha tensión de arco durante dicho pulso de amplificación de plasma y un circuito para ajustar dicho segmento de fondo basándose en dicha tensión de arco detectada. 13. Soldadora de arco eléctrico según una de las reivindicaciones 1 a 12, en la que dicha tensión es menor de 25 voltios o está en el intervalo general de 17-22 voltios. 14. Soldadora de arco eléctrico según una de las reivindicaciones 1 a 13, en la que la longitud de arco es menor de 0,30 pulgadas (0,76 cm). 15. Soldadora de arco eléctrico según una de las reivindicaciones 1 a 14, en la que dicho procedimiento de soldadura por pulsos incluye una sucesión de formas de onda y dichas formas de onda se crean mediante una serie de pulsos de corriente de corto generados a una frecuencia mayor de 18 kHz y con un perfil controlado por un generador de forma de onda. 16. Soldadora de arco eléctrico según la reivindicación 15, que incluye un circuito de interrupción para interrumpir dicha forma de onda con la aparición de un cortocircuito entre dicho electrodo y dicha pieza de trabajo. 17. Soldadora de arco eléctrico según la reivindicación 16, en la que se procesa un perfil de forma de onda de un pulso de amplificación de plasma por dicha soldadora durante dicha interrupción. 18. Soldadora de arco eléctrico según una de las reivindicaciones 1 a 17, en la que dicho pulso de amplificación de plasma es mediante regulación de corriente de arco, tensión de arco y/o potencia de arco. 19. Soldadora de arco eléctrico según una de las reivindicaciones 1 a 18, en la que dicho pulso de amplificación de plasma se regula mediante una característica de salida en pendiente. 16   20. Soldadora de arco eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en la que dicho alambre con núcleo es de autoprotección. 21. Soldadora de arco eléctrico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, en la que el procedimiento de soldadura incluye una serie de formas de onda sucesivas que tienen cada una un pulso definido por una corriente pico y una parte de corriente de fondo, comprendiendo dicha soldadora: un circuito de detección de corto que crea una señal de corto con un cortocircuito entre dicho electrodo de avance y dicha pieza de trabajo y un circuito para crear cada pulso de una de dichas formas de onda con la transición de dicha corriente pico a un nivel de corriente por debajo de dicha corriente de fondo durante un tiempo corto y luego a dicha corriente de fondo para estimular cortocircuitos tras cada uno de dichos pulsos. 22. Soldadora de arco eléctrico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, que incluye un circuito para aumentar dicha corriente tras dicha primera señal y antes de que dicho pulso de amplificación de plasma corte dicho cortocircuito. 23. Soldadora de arco eléctrico según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 22, que incluye un circuito de premonición para predecir dicha supresión de cortocircuito y un circuito para reducir dicha corriente y luego activar dicho circuito de amplificación cuando se predice dicha supresión. 24. Soldadora de arco eléctrico según la reivindicación 22, que incluye un circuito para controlar dicho aumento de corriente en una primera y una segunda pendiente de aumento antes de que se corte dicho corto. 25. Método de soldadura por pulsos mediante una serie de pulsos entre un electrodo (E) de avance y una pieza (W) de trabajo, comprendiendo dicho método: (a) detectar un cortocircuito entre dicho electrodo (E) y dicha pieza (W) de trabajo; y (b) crear un pulso de amplificación de plasma tras dicho cortocircuito, caracterizado por (c) suprimir dicho cortocircuito antes de crear dicho pulso de amplificación de plasma. 26. Método según la reivindicación 24, en la que dicho pulso de amplificación de potencia es una corriente de arco regulada. 27. Método según la reivindicación 25 ó 26, que incluye crear un segmento de corriente de fondo controlado tras dichos pulsos de amplificación de plasma. 28. Método según una de las reivindicaciones 25 a 27, que incluye además en la etapa (c): aumentar la corriente para suprimir dicho cortocircuito. 29. Método según la reivindicación 28, en el que dicha corriente se aumenta tras detectar el cortocircuito y luego se disminuye cuando dicho cortocircuito se está suprimiendo. 30. Método según una de las reivindicaciones 25 a 29, incluyendo una corriente de soldadura una sucesión de pulsos que tienen cada uno una corriente pico y una corriente de fondo antes y tras dicho pulso de corriente, comprendiendo dicho método: (a) reducir dicha corriente de soldadura hasta por debajo de dicha corriente de fondo tras cada uno de dichos pulsos de corriente para forzar un cortocircuito; (b) crear una señal con la detección de un cortocircuito; (c) suprimir dicho cortocircuito con la creación de dicha señal; y, (d) crear el pulso de amplificación de plasma cuando se ha suprimido dicho cortocircuito. 31. Método según la reivindicación 30, que incluye prevenir un cortocircuito durante dicha corriente pico de dichos pulsos. 32. Método según la reivindicación 31, en la que dicho acto de prevención se realiza limitando el tiempo de dicha corriente pico. 17   18   19     21   22   23   24     26   27   28   29     31   32   33   34