BRPI0709945B1

BRPI0709945B1 - Método e Aparelho para Formar um Cordão de Raiz

Info

Publication number: BRPI0709945B1
Application number: BRPI0709945-2A
Authority: BR
Inventors: R. Peters Steven
Original assignee: Lincoln Global, Inc.
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2018-06-26
Also published as: US20070241087A1; EP2010353A4; CN101421069A; EP2010353A2; CN101421069B; EP2010353B1; PL2010353T3; WO2007120408A2; US7397015B2; BRPI0709945A2; WO2007120408A3

Abstract

<b>eletrodo dotado de núcleo metálico para soldagem de passe de raiz aberta<d>a presente invenção refere-se a um processo e um aparelho de formação de um filete de solda em um vão entre as extremidades espaçadas de pelo menos um objeto a soldar. o vão inclui uma raiz aberta. um eletrodo dotado de núcleo metálico tendo uma bainha metálica e materiais de núcleo é usado para o filete de solda na raiz aberta. os materiais de núcleo incluem pouco ou nenhum agente formador de escória. o eletrodo dotado de núcleo metálico é avançado a uma determinada taxa de alimentação de arame, no sentido da raiz aberta, para soldar as extremidades entre si, enchendo, pelomenos parcialmente, a raiz aberta em um primeiro passe de solda. uma corrente de soldagem tendo uma forma de onda controlada é usada. a forma de onda inclui uma sucessão de ciclos de soldagem, tendo cada um uma parte de curto-circuito e um eletrodo dotado de núcleo metálico, para fazer com que o eletrodo dotado de núcleo metálico funda e seja transferido para as extremidades na raiz aberta, para formar um filete de raiz. o filete de raiz formado tem pouca ou nenhuma escória na superfície superior do filete de raiz. um gás de proteção é usado para proteger, pelo menos parcialmente, o metal em fusão na raiz aberta da atmosfera.

Description

(54) Título: MÉTODO E APARELHO PARA FORMAR UM CORDÃO DE RAIZ (51) Int.CI.: B23K 9/09 (30) Prioridade Unionista: 13/04/2006 US 11/403,411 (73) Titular(es): LINCOLN GLOBAL, INC.

(72) Inventor(es): STEVEN R. PETERS

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO E APARELHO PARA FORMAR UM CORDÃO DE RAIZ.

A presente invenção refere-se a um processo de soldagem em curto-circuito e, mais particularmente, a um processo de soldagem em curtocircuito de uma raiz aberta, e, ainda mais particularmente, a um processo de soldagem em curto-circuito de uma raiz aberta por uso de um eletrodo dotado de núcleo metálico, e, especialmente, a um processo de soldagem em curto-circuito de uma raiz aberta por uso de um eletrodo dotado de núcleo metálico e com uma fonte de energia específica, conhecida na indústria da soldagem como o soldador a arco elétrico STT.

INCORPORAÇÃO POR REFERÊNCIA

A soldagem a arco elétrico em curto-circuito tem sido usada para soldar grandes chapas para muitas aplicações específicas de soldagem. Esse tipo de soldagem a arco elétrico em curto-circuito é vendido pela The Lincoln Electric Company de Cleveland, Ohio com o nome comercial STT e é descrita nas patentes U.S. 4.972.064, 5.001.326, 5.742.029, 5.981.906, 6.051.810, 6.160.241, 6.204.478, 6.215.100 e 6.274.845, todas sendo aqui incorporadas por referência. Esse soldador a arco elétrico em curto-circuito único ficou uma fonte de energia muito popular, quando da soldagem de extremidades espaçadas de uma ou mais peças em trabalho, tal como a formação de um tubo ou a soldagem de seções de tubos entre si, quando da disposição de linhas de tubos no campo. A implementação de um processo de soldagem de tubos, utilizando o soldador a arco elétrico em curto-circuito único, é descrita nas patentes U.S. 5.676.857 e 5.981.906, que são incorporadas por referência no presente relatório descritivo. Essas patentes e o material descrito nelas definem o soldador STT da The Lincoln Electric Company, e a sua aplicação na soldagem de chapas, tais como, mas nãolimitadas a, seções de tubos, e essas patentes são incorporadas por referência no presente relatório descritivo, como informações de antecedentes, de modo que essa tecnologia conhecida não precisa ser repetida. Certos conceitos relativos ao uso de um eletrodo dotado de núcleo de fundente e/ou ao uso de soldagem de polaridade reversa pelo soldador STT são descritos nas patentes U.S. 5.961.863, 6.051.810, 6.160.241, 6.204.478, 6.215.100 e 6.274.845. Essas patentes da técnica anterior são também incorporadas por referência no presente relatório descritivo, como informações de antecedentes e para tecnologia, que também não precisam ser repetidos para que a presente invenção seja entendida.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Muitos fabricantes de produtos metálicos soldados usam a junta a topo de raiz aberta para unir duas peças metálicas entre si. Os fabricantes são também forçados a soldar juntas de um lado, quando o acesso a ambos os lados é indesejável, ou às vezes mesmo impossível. Além do mais, as juntas de raiz aberta são geralmente empregadas quando o uso de materiais de apoio de junta é impossível.

Dentro da solda de topo, o primeiro passe, ou passe de raiz, é íreqüentemente o mais difícil de fazer e é ainda também a solda mais crítica da junta, em função do cordão de solda, produzido por esse primeiro passe, servir como a face do cordão no lado posterior da solda. O passe de raiz é considerado difícil, porque tem o menor acesso, sendo mais longe posterior no fundo da junta. Também, é feito em uma raiz aberta, sem qualquer suporte de um apoio metálico do metal base ou de solda prévia. O único suporte da solda vem das extremidades chanfradas finas em qualquer um dos lados da junta. Uma solda de raiz aberta é considerada como a mais crítica, porque o reparo dos defeitos não pode ser geralmente feito no lado posterior da solda. Em muitas implementações de estruturas soldadas, se ainda existem pequenos defeitos no cordão de raiz, pode resultar falha prematura da solda.

Vários fabricantes soldam, com sucesso, juntas de topo de raiz aberta de um lado. As aplicações incluem soldagem de tubos no campo e em oficinas de fabricação, soldagem de formas estruturais e chapas nas quais o acesso ao lado posterior é impossível. Como esperado, o passe de raiz da solda de raiz aberta deve ser soldado em procedimentos um pouco mais lentos do que nos outros passes subseqüentes. Isso garante que o acabamento e a qualidade da solda desejada sejam obtidos. Muitas dessas soldas são feitas de posições requerendo procedimentos ainda mais lentos, para obter os resultados desejados. Freqüentemente, ocorre um gargalo de produção perto do completamento desse passe de raiz de soldas de raiz aberta.

Conseqüentemente, há uma necessidade para um eletrodo e um processo de soldagem, que produzam um cordão de raiz de alta qualidade de uma junta de topo de lado único, de uma maneira relativamente simples e eficiente em tempo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere a um processo e a um aparelho de soldagem a arco em curto-circuito de uma ou mais chapas metálicas entre si. A presente invenção é particularmente dirigida à soldagem de chapas metálicas, tendo, geralmente, um perfil plano ou semiplano, por um processo de soldagem de raiz aberta; no entanto, vai considerar-se que o aparelho e o processo de soldagem podem ser usados para soldar outros tipos de chapas metálicas entre si, tais como, mas não-limitado a, as bordas de duas seções de tubos, etc. O processo e o aparelho de soldagem a arco em curto-circuito podem ser usados para soldar a uma ou mais chapas entre si, para formar um cordão de raiz entre as chapas metálicas; embora, a invenção tenha aplicações mais amplas e possa ser usada para soldar vários objetos metálicos entre si, de vários modos. Em uma concretização não-limitante, a presente invenção é dirigida a um aparelho e a um processo para disposição de um primeiro cordão em uma junta de raiz aberta de um processo de soldagem de chapas. Em outra e/ou em uma concretização alternativa nãolimitante, a presente invenção é dirigida à soldagem de uma raiz aberta, com força de arco reduzida ou pequena, no centro da raiz aberta, e produz uma boa penetração nas bordas das chapas metálicas. Em mais uma outra concretização e/ou em uma concretização alternativa não-limitante, a presente invenção é dirigida a um processo e a um aparelho para enchimento de uma raiz aberta, entre chapas metálicas, e para obtenção de uma boa penetração por toda a solda. Esses processo e aparelho podem usar uma fonte de energia de comutação de alta freqüência, tal como, mas não-limitado a, um soldador POWERWAVE STT, oferecido pela The Lincoln Electric Company.

Embora a invenção vá ser descrita com referência particular a esse tipo de soldador a arco elétrico, para uso na formação de um cordão de raiz entre chapas metálicas, o soldador STT ou outros soldadores a arco elétrico podem ser usados para encher o vão entre as chapas metálicas, após completamento do passe de raiz aberta. Como tal, as camadas metálicas soldadas subseqüentes, que são formadas após o cordão de raiz, podem ser formadas pelo mesmo tipo de soldador ou por outro tipo de processo de soldagem (por exemplo, aspersão de alto pulso térmico, etc.). O processo de soldagem pode ser um processo de soldagem semi-automático ou automático, quando da formação de uma ou mais camadas metálicas soldadas.

De acordo com um aspecto não-limitante da presente invenção, propociona-se uma ou mais chapas, tais como, mas não-limitadas geralmente a chapas metálicas planas ou duas seções de tubos, que são posicionadas conjuntamente e formam uma ranhura ou raiz aberta entre as extremidades da uma ou mais chapas metálicas, um eletrodo dotado de núcleo metálico consumível, um gás protetor para proteger, pelo menos parcialmente, a área em torno da raiz aberta da atmosfera, e uma fonte de energia que inclui um circuito de corrente de soldagem, que aplica uma corrente de soldagem com um perfil de forma de onda particular pela raiz aberta entre a uma ou mais chapas metálicas.

De acordo com um outro e/ou um aspecto alternativo nãolimitante da presente invenção, as bordas de uma chapa metálica ou as bordas de duas ou mais chapas metálicas podem ser alinhadas conjuntamente por uso de grampos e/ou outros dispositivos de alinhamento, de modo a minimizar o grau de deslocamento das bordas. Os grampos e/ou as outras disposições de alinhamento também, e/ou mantêm alternativamente a uma ou mais chapas metálicas conjuntamente, pelo menos até que um cordão de raiz seja aplicado à raiz aberta entre a uma ou mais chapas metálicas. Em uma concretização não-limitante da invenção, as bordas da uma ou mais chapas metálicas são alinhadas de modo que existe um pequeno vão na raiz aberta, que é formado pela uma ou mais chapas metálicas. Em um aspecto não-limitante desta concretização, o vão é inferior a cerca de 10 mm. Em um outro e/ou em um aspecto alternativo não-limitante desta concretização, o vão pelo menos cerca de 0,5 mm. Em mais um outro e/ou em um aspecto alternativo não-limitante desta concretização, o vão é pelo menos cerca de 1 mm. Em ainda um outro e/ou em um aspecto alternativo não-limitante desta concretização, o vão é de até cerca de 5 mm. Em mais um outro e/ou em um aspecto alternativo não-limitante desta concretização, o uso de grampos e/ou outros dispositivos de alinhamento minimiza ou elimina o grau de desalinhamento das bordas da uma ou mais chapas, que formam a raiz aberta entre as chapas metálicas, de modo a aperfeiçoar a qualidade do cordão de solda formado. Em um aspecto não-limitante desta concretização, o grau de desalinhamento das bordas da uma ou mais chapas metálicas, que formam a raiz aberta, são de até cerca de ± 4 mm. Em um outro e/ou em um aspecto alternativo não-limitante desta concretização, o grau de desalinhamento das bordas da uma ou mais chapas metálicas, que formam a raiz aberta, são de até cerca de ± 2 mm. Em mais um outro e/ou em um aspecto alternativo não-limitante desta concretização, o grau de desalinhamento das bordas da uma ou mais chapas metálicas, que formam a raiz aberta, são de até cerca de ± 1 mm.

De acordo com mais um outro e/ou em um aspecto alternativo não-limitante da presente invenção, um carro de soldagem pode ser proporcionado para uso no passe de raiz, durante a formação do cordão de raiz. O carro de soldagem é geralmente usado para a soldagem de tubo, embora, esse não seja necessário. Como pode se considerar, o carro de soldagem pode ser usado para passes adicionais do eletrodo consumível, para encher o vão entre a chapa metálica, após aplicação do cordão de raiz. Em uma concretização não-limitante da invenção, o carro de soldagem pode ser usado para formar o cordão de raiz, durante a soldagem conjunta de duas seções de tubos. Nessa disposição, o carro de soldagem pode se estender pelo menos cerca de 90^Q em torno da circunferência da ranhura ou vão, entre as seções dos tubos. Em um aspecto não-limitante desta concretização, o carro de soldagem pode se estender pelo menos cerca de 180^e em torno da circunferência da ranhura ou vão, entre as seções dos tubos. Em outro aspecto não-limitante desta concretização, o carro de soldagem pode se estender pelo menos cerca de 360^Q em torno da circunferência da ranhura ou vão, entre as seções dos tubos. O carro de soldagem é geraimente projetado para se movimentar ou deslizar ao longo de um trilho, na medida em que se movimenta em torno de uma parte ou da circunferência completa da ranhura ou vão entre as seções dos tubos. Um ou mais carros de soldagem podem ser usados para formar o cordão de raiz. O trilho é tipicamente posicionado em torno da e/ou fixado na periferia de uma ou de ambas as seções dos tubos. O carro de soldagem inclui, tipicamente, um motor de acionamento, que permite que o carro de soldagem se movimente ao longo do trilho, pelo menos parcialmente em torno da circunferência da ranhura ou do vão, a uma velocidade desejada. A velocidade de movimento do carro de soldagem ao longo do trilho pode ser constante ou variável. O carro de soldagem pode incluir um mecanismo, que movimenta controlavelmente o eletrodo dotado de núcleo consumível no sentido e/ou para longe da ranhura ou vão, durante o processo de soldagem. O mecanismo para controlar o movimento do eletrodo dotado de núcleo pode ser integrado com ou separado do mecanismo, para movimentar controlavelmente o carrinho em torno da ranhura ou vão, durante o processo de soldagem. As configurações e/ou operações nãolimitantes do carro de soldagem, que podem ser usadas de acordo com a presente invenção, são descritas nas patentes U.S. 5.677.857 e 5.981.906, ambas sendo incorporadas por referência no presente relatório descritivo.

De acordo com mais um outro e/ou um aspecto não-limitante da presente invenção, o circuito de corrente de soldagem, usado para o cordão de raiz na ranhura ou vão, formado pelas chapas metálicas, pode incluir um primeiro circuito e um segundo circuito. O primeiro circuito pode ser usado para controlar o fluxo de corrente durante a condição de curto-circuito, na qual o metal em fusão na extremidade do eletrodo dotado de núcleo consumível é basicamente transferido para uma piscina de metal em fusão dentro da ranhura ou vão, por uma ação de tensão superficial. Em uma concretização não-limitante da invenção, o primeiro circuito pode ser projetado para produzir uma corrente de transferência que inclui um alto pulso constritivo de corrente pelo metal em fusão em curto, que ajuda a facilitar a transferência do metal em fusão do eletrodo para a piscina de solda. O segundo circuito pode ser projetado para formar uma corrente de fusão. Em uma outra e/ou em uma concretização alternativa da invenção, a corrente de fusão pode ter um alto pulso de corrente, que é passado pelo arco de soldagem para fundir o metal na extremidade do eletrodo dotado de núcleo consumível, quando o eletrodo é espaçado da piscina de soldagem. Em um aspecto não-limitante desta concretização, o alto pulso de corrente pode ter um grau préselecionado de energia ou vatagem, que é usado para fundir um volume relativamente constante de metal na extremidade do eletrodo dotado de núcleo consumível. Em um outro e/ou em um aspecto alternativo desta concretização, o segundo circuito do circuito de corrente de soldagem pode proporcionar um alto reforço de energia, durante a parte inicial da condição de formação de arco. O alto reforço de corrente pode ter uma área ou energia préselecionada l(t), para fundir um volume relativamente constante de metal na extremidade do eletrodo dotado de núcleo metálico consumível, quando o eletrodo dotado de núcleo metálico é espaçado da piscina de soldagem, embora, isso não seja necessário. A energia criada durante o reforço de plasma é tipicamente suficiente para criar uma bola metálica geralmente esférica, tendo um diâmetro de não mais do que cerca de duas vezes o diâmetro do eletrodo dotado de núcleo metálico, embora, seja possível considerar que outras formas e/ou tamanhos da bola de metal em fusão podem ser obtidas durante o reforço de plasma. Em mais um outro e/ou aspecto alternativo não-limitante desta concretização, o segundo circuito do circuito de corrente de soldagem pode proporcionar corrente ao eletrodo dotado de núcleo consumível, de modo que, após a alta corrente de reforço de plasma de corrente inicial, a alta corrente seja mantida por um período de tempo e depois reduzida. Em uma disposição não-limitante, a alta corrente pode ser mantida por um período de tempo pré-selecionado. Em uma outra e/ou disposição alternativa não-limitante, a redução em corrente pode ser obtida por decaimento da corrente por um período de tempo, até que a quantidade desejada de energia ou vatagem seja aplicada ao eletrodo, para fundir o volume dese8 jado do eletrodo, embora, seja possível considerar que a redução em corrente pode ser obtida em outros ou modos adicionais. Em mais uma outra e/ou concretização alternativa não-limitante da invenção, o circuito de corrente de soldagem pode limitar a quantidade de energia dirigida ao eletrodo consumível, de modo a impedir a fusão desnecessária das extremidades das chapas metálicas, durante a aplicação do cordão de solda e/ou impedir que o cordão de solda fique muito quente durante a soldagem, para, desse modo, inibir ou impedir que o metal em fusão passe pelo vão entre as extremidades das chapas metálicas. Em ainda uma outra e/ou concretização alternativa nãolimitante da invenção, o circuito de corrente de soldagem pode incluir um circuito para produzir uma corrente de fundo. A corrente de fundo pode ser uma corrente de baixo nível, que é mantida pouco acima do nível necessário para sustentar um arco, após o término de uma condição de curto-circuito. A corrente de fundo pode ser mantida durante o ciclo de soldagem, para garantir que o arco não seja inadvertidamente extinto durante a soldagem, embora, isso não seja necessário. Em ainda uma outra e/ou concretização alternativa não-limitante da invenção, a corrente de soldagem pode incluir um controlador, que é projetado para deslocar a polaridade da corrente, durante o processo de soldagem, para obter um calor de poça de solda desejado. A polaridade pode ser deslocada durante um ciclo de soldagem, e/ou após um ou mais ciclos de soldagem terem sido completados. Quando do uso de um processo positivo de eletrodo de um soldador em curto-circuito, tal como, mas não-limitado a, um soldador STT, a poça do objeto a soldar pode estar muito quente, e o resfriamento da poça requer tempo, para permitir que o cordão de solda seja retirado da ranhura ou vão. Por conseguinte, o processo de soldagem em curto-circuito, tal como, mas não-limitado a, um processo STT, pode reduzir a corrente de fundo, para reduzir o calor na poça. Essa redução em corrente de fundo diminui a quantidade de calor no processo de soldagem total. Como tal, o processo de soldagem em curto-circuito, tal como, mas não-limitado a, um processo STT, pode ser projetado para comutar entre a polaridade negativa do eletrodo usual e a polaridade negativa do eletrodo durante o processo de soldagem, para ajustar a quantidade de calor dirigida à poça de solda. Dessa maneira, o calor para a poça de solda pode ser controlado sem alterar o nível da corrente de fundo, embora, seja possível considerar que o ajuste do nível da corrente de fundo pode ser também usado. O calor da poça de solda pode ser, desse modo, controlado a uma temperatura selecionada por ajuste da razão da solda do eletrodo negativo para o eletrodo positivo.

De acordo com mais um outro e/ou um aspecto não-limitante alternativo da presente invenção, o circuito de soldagem pode ser projetado de modo a compensar as variações no espaçamento da ranhura ou vão entre as chapas metálicas. Em uma concretização não-limitante da invenção, a variação na largura da ranhura ou vão, durante a disposição do cordão de raiz inicial, pode ser determinada pela expulsão instantânea do eletrodo consumível. Quando da soldagem de uma junta de raiz aberta, tendo um vão que varia em largura, a poça de metal em fusão tem uma tendência de formar barriga pelo vão, quando a ranhura ou vão é larga. Esse fenômeno físico resulta em um aumento na expulsão do arame. Quando a ranhura ou vão é mais estreito, o cordão de raiz inicial não penetra até a ranhura ou vão, desse modo a expulsão do eletrodo consumível é menor. Como tal, a medida da expulsão instantânea do eletrodo consumível pode ser usada para medir o tamanho relativo da ranhura ou vão, entre as chapas metálicas, durante o processo de soldagem. A medida de expulsão pode ser usada para determinar as variações necessárias no calor da poça. Em um aspecto nãolimitante dessa concretização, a corrente de soldagem pode ser aumentada, quando o tamanho da ranhura ou vão detectado é estreito e a corrente pode ser diminuída quando o tamanho da ranhura ou vão detectado for largo. Em outro e/ou um aspecto não-limitante alternativo dessa concretização, a detecção do tamanho da ranhura ou vão pode ser usada para inibir ou impedir que a poça de solda caia pela ranhura ou vão. Na medida em que o tamanho do vão aumenta, a poça de solda tende a cair pelo vão. O início desse evento pode ser alcançado por sentimento de um aumento na expulsão do eletrodo. Essa maior expulsão pode ser usada para reduzir o calor da poça de solda, por redução da corrente de solda para o eletrodo consumível, pro10 vocando, desse modo, que a temperatura da poça de solda diminua. A diminuição na temperatura da poça provoca, por sua vez, a solidificação parcial ou total do metal em fusão, inibindo ou impedindo, por sua vez, o metal de cair ou passar pelo vão, (isto é, controle do reforço do lado posterior do vão, sem acúmulo excessivo). Quando a largura da ranhura ou vão é reduzida, a expulsão de eletrodo sentida é também reduzida, uma vez que o metal em fusão tem uma tendência muito menor de passar pelo vão. Por conseguinte, a poça em fusão começa a acumular-se na parte de topo do vão, desse modo, uma diminuição na expulsão é sentida. Quando essa diminuição na expulsão do eletrodo consumível é sentida, o circuito de soldagem pode ser projetado para fazer com que a corrente aumente para, desse modo, aumentar o calor na poça de metal em fusão. A poça mais quente pode fazer com que o metal na poça melhor penetre no vão estreito, para provocar fusão adequada das extremidades das chapas metálicas ao longo da profundidade do vão. A corrente para o eletrodo consumível pode ser aumentada ou diminuída, por aumento ou diminuição da corrente de fundo e/ou da corrente de reforço de plasma de corrente, embora, seja possível considerar que outras correntes podem ser usadas. Em outro e/ou em um aspecto alternativo nãolimitante dessa concretização, o perfil da largura da ranhura ou vão pode ser obtido. Quando um processo de soldagem por serpentina ou tecedura é usado, o eletrodo consumível se movimenta transversalmente pelo vão, durante o processo de soldagem pelo vão, desse modo, a extensão do eletrodo varia na medida em que o eletrodo consumível se aproxima das paredes divergentes formando a junta. A medida da expulsão pode ser usada para proporcionar informações relativas à posição da cabeça da solda, na medida em que movimenta as ranhuras longitudinais transversalmente no processo de soldagem de raiz aberta. Essas informações de perfil da ranhura ou vão podem ser usadas para controlar um ou mais parâmetros de soldagem (por exemplo, corrente de soldagem, direção da cabeça de solda, velocidade de deslocamento do carro, etc.). A velocidade de deslocamento da ponta de soldagem pode ser também, ou alternativamente, controlada pelas determinações de expulsão. Por exemplo, quando a expulsão fica muito curta, a velocidade de deslocamento pode ser aumentada, e quando a expulsão é muito longa, a velocidade de deslocamento pode ser diminuída. Como podese considerar, uma ou mais propriedades do cordão de raiz podem ser medidas por outros ou meios alternativos (por exemplo, varredura de laser, análise de corrente parasita, etc.). Em mais um outro e/ou um aspecto alternativo não-limitante dessa concretização, a medida da expulsão do eletrodo consumível pode ser usada para rastrear a soldadura. As informações de expulsão sentidas podem ser usadas pelo mecanismo que movimenta a cabeça da solda para trás e para frente, durante o processo de soldagem. A posição externa da cabeça da solda pode ser detectada como uma diminuição na expulsão do eletrodo. Quando a cabeça da solda se movimenta para a parte externa da ranhura ou vão, a expulsão é pequena. Na medida em que o eletrodo consumível é movimentado pelo vão, a expulsão do eletrodo vai variar, tipicamente, em comprimento, com o mais curto na região externa do vão. Na medida em que o eletrodo consumível atinge um lado do vão, o eletrodo consumível é invertido para se movimentar no sentido do outro lado do vão. Durante esse processo, a expulsão do eletrodo vai tipicamente aumentar e depois diminuir. O uso dessas informações de expulsão pode ser feito para controlar o mecanismo da cabeça de solda, por sinalização quando o movimento transversal do eletrodo consumível ou cabeça de solda deve ser interrompido e/ou invertido. Essa ação pode ser usada para gerar um modelo de serpentina ou tecedura da cabeça de solda, durante a operação de soldagem, e permitir rastreio da junta. Em mais um outro e/ou um aspecto alternativo não-limitante dessa concretização, a energia ou calor de soldagem para o eletrodo consumível pode ser alterado por medida da expulsão do eletrodo consumível. Como tal, o eletrodo consumível é movimentado no vão, a quantidade de energia ou calor de soldagem para o eletrodo consumível pode ser alterada em locais selecionados no vão. Por exemplo, quando da formação de um cordão de raiz em um vão, a geometria das chapas metálicas pode ser tal que mais ou menos calor é necessário em certos locais no vão. A medida da expulsão do eletrodo consumível pode ser usada para alterar ou ajustar a energia ou calor de soldagem, durante a formação do cordão de raiz. Em mais um e/ou um aspecto alternativo não-limitante dessa concretização, a expulsão medida do eletrodo consumível pode ser usada para rastrear a soldadura, durante um passe de solda, de modo que o movimento da cabeça da solda pode ser, pelo menos parcialmente, controlado pelo caminho do vão. O caminho atravessado pela cabeça de solda, em um passe ao longo do vão, pode ser armazenado na memória. Como tal, os passes de solda subseqüentes do equipamento de soldagem automático ou semi-automático podem ser duplicados das informações do vão armazenadas do primeiro passe. Como pode-se considerar, as informações armazenadas podem ser, parcial ou inteiramente, atualizadas com cada passe, embora, isso não seja necessário. Em um outro e/ou um aspecto alternativo não-limitante dessa concretização, a expulsão do eletrodo consumível pode ser medida rapidamente e usada em um programa de software de microprocessador, para selecionar uma forma de onda de corrente desejada de uma tabela de consulta, ROM, RAM, cálculo matemático PROM, outro algoritmo, etc. Essas informações podem ser então usadas para ajustar a corrente da solda ao nível desejado, ditado pela expulsão sentida do eletrodo consumível.

De acordo com um outro e/ou um aspecto alternativo nãolimitante da presente invenção, o eletrodo dotado de núcleo consumível inclui um mais metais de liga no núcleo, de modo a obter uma composição de cordão de solda que é similar à composição da, ou da composição que se deseja para a, uma ou mais chapas metálicas que estão sendo soldadas entre si. Um cordão de solda tendo uma composição, que é bastante similar à composição da uma ou mais chapas metálicas, forma um cordão de solda de alta qualidade, durável, forte. O uso de uma bainha metálica, que inclui um ou mais agentes de liga metálicos, pode ser também feito, para facilitar no ajuste da composição do cordão de solda formado, para obter as características desejadas do cordão de solda, embora, isso não seja necessário. Em uma concretização não-limitante da invenção, a bainha é formada de aço doce, aço de baixo teor de carbono ou aço inoxidável. Como pode-se considerar, a bainha pode ser formada de outros metais. Outra e/ou uma concretização não-limitante da invenção, o eletrodo dotado de núcleo metálico inclui menos de 1 - 2 por cento em peso de agentes formadores de escória. O baixo teor ou a eliminação de agentes formadores de escória no núcleo do eletrodo consumível supera os problemas associados com a formação de raiz no cordão de raiz, ou qualquer cordão de solda formado subseqüentemente. Em um aspecto não-limitante dessa concretização, o eletrodo dotado de núcleo metálico inclui menos de cerca de 0,5 por cento em peso de agentes formadores de escória. Em mais uma e/ou uma concretização alternativa não-limitante da invenção, os agentes metálicos de formação de liga no núcleo do eletrodo consumível constituem cerca de 0,5 - 50 por cento em peso do eletrodo consumível. Em um aspecto não-limitante dessa concretização, os agentes metálicos de formação de liga no núcleo do eletrodo consumível constituem cerca de 1 - 30 por cento em peso do eletrodo consumível. Em mais uma outra e/ou uma concretização alternativa nãolimitante da invenção, o tamanho do eletrodo dotado de núcleo metálico e/ou a configuração da bainha metálica do eletrodo dotado de núcleo metálico podem ser selecionados para reduzir a quantidade de força de arco elétrico no centro do arco, durante o processo de soldagem. A redução da força de arco no centro do arco reduz a tendência do arco de soldagem de força o metal em fusão, que forma o metal de solda de raiz pela ranhura ou vão. A direção de uma maior quantidade da corrente de arco, na região externa do eletrodo dotado de núcleo, metálico pode resultar em uma menor força de arco e um dispositivo de varredura mais amplo do arco elétrico. O dispositivo de varredura mais amplo do arco elétrico pode resultar em uma maior quantidade do metal em fusão do eletrodo consumível sendo colocada nos ressaltos ou bordas do vão de solda opostos ao centro da ranhura ou vão, desse modo, o enchimento aperfeiçoado da ranhura ou vão pode ser obtido com uma menor tendência do metal em fusão ser forçado pela ranhura ou vão. Em um aspecto não-limitante dessa concretização, o tamanho do diâmetro do eletrodo dotado de núcleo metálico consumível, para uso na formação de um cordão de solda raiz em um vão, é pelo menos cerca de 0,7 mm (0,03125 polegada). Em outro e/ou um aspecto alternativo dessa concretiza14 ção, o tamanho do diâmetro do eletrodo dotado de núcleo metálico consumível, para uso na formação de um cordão de solda raiz em um vão, é pelo menos cerca de 1,6 mm (0,0625 polegada). Em mais um outro e/ou um aspecto alternativo dessa concretização, a razão de tamanhos do tamanho do diâmetro do eletrodo dotado de núcleo metálico consumível para a largura do vão é pelo menos cerca de 0,1 : 1. Em mais outro e/ou um aspecto alternativo dessa concretização, a razão de tamanhos do tamanho do diâmetro do eletrodo dotado de núcleo metálico consumível para a largura do vão é pelo menos cerca de 0,1 -2 : 1. Em mais um outro e/ou um aspecto alternativo dessa concretização, a razão de tamanhos do tamanho do diâmetro do eletrodo dotado de núcleo metálico consumível para a largura do vão é pelo menos cerca de 0,25 : 1,4 : 1. Em mais um outro e/ou um aspecto alternativo dessa concretização, a razão da espessura da parede da bainha metálica para o diâmetro do eletrodo dotado de núcleo metálico é inferior a cerca de 0,9:1. Por seleção de uma certa espessura de parede de bainha, uma maior densidade de corrente do arco elétrico, ao longo da região externa do eletrodo consumível é obtida, promovendo, desse modo, a saída em leque do arco elétrico (por exemplo, aumento do dispositivo de varredura do arco) e a redução na força no centro do arco elétrico. Em mais um outro e/ou um aspecto alternativo dessa concretização, a razão da espessura da parede da bainha metálica para o diâmetro do eletrodo dotado de núcleo metálico é inferior a cerca de 0,2 - 0,8 : 1.

De acordo com mais um outro e/ou um aspecto alternativo nãolimitante da presente invenção, um gás de proteção é usado durante a formação do cordão de raiz. O gás de proteção é usado para proteger, pelo menos parcialmente, o metal de solda em fusão de elementos e/ou compostos adversos na atmosfera. Em uma concretização não-limitante da invenção, o gás de proteção inclui dióxido de carbono, argônio, hélio, e/ou outros gases inertes ou substancialmente inertes. O gás de proteção pode também incluir oxigênio. Em um aspecto dessa concretização, o gás de proteção inclui uma grande parte de dióxido de carbono. Em outro e/ou um aspecto alternativo dessa concretização, o gás de proteção inclui uma grande parte de dióxido de carbono e argônio. Em mais um outro e/ou um aspecto alternativo dessa concretização, o gás de proteção inclui 10 - 30% em volume de dióxido de carbono e 60 - 90% em volume de argônio.

Um objeto não-limitante da presente invenção é a provisão de um sistema e de um processo de soldagem a arco em curto-circuito, que forma um cordão de solda de alta qualidade em um vão formado por uma ou mais chapas metálicas.

Outro e/ou um objeto alternativo não-limitante da presente invenção é a provisão de um sistema e de um processo de soldagem a arco em curto-circuito, que usa um eletrodo dotado de núcleo metálico, para formar um cordão de solda de alta qualidade em um vão formado por uma ou mais chapas metálicas.

Mais um outro e/ou um objeto alternativo não-limitante da presente invenção é a provisão de um sistema e de um processo de soldagem a arco em curto-circuito, para aplicar uma quantidade controlada de energia ao eletrodo, para formar um cordão de solda de alta qualidade em um vão formado por uma ou mais chapas metálicas, e, desse modo, controlar o reforço no lado posterior do vão, sem acúmulo excessivo do metal de solda no vão.

Ainda um outro e/ou um objeto alternativo não-limitante da presente invenção é a provisão de um sistema e de um processo de soldagem a arco em curto-circuito, para aplicar uma quantidade controlada de energia ao eletrodo, para formar um cordão de solda tendo uma composição que é substancialmente similar à composição da uma ou mais chapas metálicas sendo soldadas.

Essas e outras vantagens vão ficar evidentes para aqueles versados na técnica por leitura e seguindo essa descrição, considerada em conjunto com os desenhos em anexo.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

Faz-se, então, referência ao desenho, que ilustra uma concretização que a invenção pode assumir em forma física, em que:

a figura 1 é uma vista parcial ampliada mostrando um vão entre duas extremidades de chapas metálicas e uma posição do eletrodo dotado de núcleo metálico no vão, para formar um cordão de raiz;

a figura 2 é uma vista em seção transversal ao longo da linha 2 2 da figura 1 da ponta do maçarico e do eletrodo dotado de núcleo nele;

a figura 3 é uma vista ampliada mostrando o eletrodo dotado de núcleo metálico passando pelo maçarico, móvel ao longo de uma raiz aberta entre duas chapas metálicas;

a figura 4 é uma vista similar à figura 3 com o eletrodo dotado de núcleo metálico na condição de transferência de metal, em curto-circuito;

a figura 5 é um diagrama simplificado de um soldador STT, que pode ser usado na presente invenção;

a figura 6 é um exemplo de um tipo de uma forma de onda de corrente, que pode ser usada na prática da presente invenção;

a figura 7 é um exemplo não-limitante de um ajuste para soldagem conjunta de duas chapas; e a figura 8 ilustra uma configuração de junta não-limitante para as duas chapas metálicas da figura 7.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere a um aparelho e um processo de soldagem das extremidades de uma ou mais chapas metálicas entre si, tais como, mas não-limitadas a, duas chapas metálicas geralmente planas, na raiz aberta entre as bordas das chapas metálicas, por uso de um eletrodo consumível dotado de núcleo metálico, em combinação com um processo de soldagem em curto-circuito, tal como, mas não-limitado a, um processo de soldagem STT. A invenção vai ser descrita com referência particular ao uso de um processo de soldagem STT para a formação de um cordão de raiz na raiz aberta, que é entre as bordas de duas chapas metálicas geralmente planas ou duas seções de tubo, embora, considera-se que o aparelho e o processo da invenção não são limitados à soldagem de chapas metálicas geralmente planas ou duas seções de tubo. De fato, o processo e o aparelho da presente invenção pode ser usado para formar um cordão de raiz, mas não-limitado a, uma costura de tubo ao longo do comprimento longitudinal de um tubo, etc.

Referindo-se agora aos desenhos, que são apresentados com a finalidade de ilustrar uma concretização não-limitante da invenção apenas e não com a finalidade de limitar a mesma, a figura 5 ilustra um sistema de soldagem a arco em curto-circuito conectado à saída de uma fonte de energia de corrente contínua. O tipo preferido de soldagem em curto-circuito é o tipo de soldagem por Transferência de Tensão Superficial ou STT. A disposição do circuito e do controle de soldagem para esse tipo de soldagem é descrito nas cartas-patentes U.S. 4.972.064, 5.001.326, 5.742.029,

6.160.241 e 6.215.100, cujas patentes são incorporadas no presente relatório descritivo. Portanto, apenas uma discussão geral do circuito de soldagem vai ser feita abaixo.

A forma geral da forma de onda produzida pelo soldador STT 100 é ilustrada na figura 6. O soldador STT usa um pulsador descendente ou o inversor de comutação, de alta velocidade 102 com uma ligação de entrada de corrente contínua, tendo um terminal positivo 110 e um terminal negativo 112. No campo, o soldador STT ou a fonte de energia é normalmente acionado por um gerador de motor, embora, esse não seja necessário. Quando um motor é usado, o motor, tal como um motor a gás, energiza um gerador para produzir uma corrente alternada. A corrente alternada é então retificada por um retificador, para formar uma corrente contínua. Um controlador de fase controla tipicamente o retificador para produzir uma corrente contínua substancialmente uniforme. Por simplicidade, a entrada é ilustrada na figura 5, como um retificador 120, que é uma fonte de energia de entrada trifásica 122.

A saída 130 do soldador STT é usada para fundir e depositar eletrodo dotado de núcleo metálico ou arame de soldagem 40 de um rolo de suprimento 132, avançando no sentido da raiz aberta 20, entre as duas chapas metálicas 12, 14 por um motor elétrico 134 acionado a uma velocidade selecionada, para controlar a taxa de velocidade do arame. De acordo com a prática STT usual, um indutor relativamente pequeno 140 é proporcionado na saída 130 com um diodo de roda livre 142, com a finalidade de estabilizar o procedimento de soldagem de saída, para seguir a forma de onda. A forma de onda W, mostrada na figura 6, é controlada pela voltagem na linha de controle 150 do inversor 102. Essa linha de entrada ou controle tem uma voltagem determinada pela saída do modulador de amplitude de pulso 152, operado a uma taxa excedendo 16 kHz pelo oscilador 160. Tipicamente, a taxa de pulsos em linha 150 é substancialmente maior do que 20 kHz. Como tal, o inversor 102 transmite uma rápida sucessão de pulsos de corrente criados pelo oscilador 160, a uma taxa muito alta. O modulador de amplitude de pulso 152 determina a amplitude de cada pulso de corrente do inversor

102 para a saída 130. De acordo com a prática STT usual, a forma de onda

W é determinada pelo circuito de controle 200. As formas do pulso são controladas pelo circuito de controle, para, desse modo, criar um pulso desejado com a corrente contínua pelos terminais de saída 130. Como pode-se considerar, a fonte de energia não precisa ser uma saída retificada, mas pode ser qualquer outra fonte de corrente contínua adequada. Essa prática usual é mostrada geralmente na figura 10 da patente U.S. 5.742.029, que é incorporada por referência no presente relatório descritivo. O circuito de controle de forma de onda 200 tem uma saída com uma voltagem, que é comparada à voltagem na linha 202. Essa voltagem de realimentação é representativa da corrente de arco pelo eletrodo dotado de núcleo metálico 40. Uma voltagem representando voltagem de arco é gerada pelo sensor de corrente 204, recebendo informações de corrente da derivação 206.

A forma de onda W usada na presente invenção é um ciclo de soldagem único repetido sucessivamente na medida em que o eletrodo do25 tado de núcleo metálico 40 é fundido e depositado entre as chapas metálicas 12, 14. A forma de onda W, de acordo com a tecnologia STT, inclui uma parte de curto-circuito, incluindo um pulso de curto-circuito de transferência de metal 210, no qual a corrente é diminuída, quando o metal em transferência é eletricamente estirado e depois rompido. Após ruptura ou fusão, a forma de onda W passa para uma parte de arco ou plasma, compreendendo uma corrente de reforço ou de pico de plasma 220, tendo uma corrente máxima controlada 220a, uma parte de diminuição ou decaimento 222 e uma parte de fundo 224. A corrente de fundo é proporcionada para sustentar o arco, até o curto-circuito seguinte no ponto 226, quando a bola de metal em fusão no eletrodo dotado de núcleo metálico 40 entra em curto contra as chapas metálicas 12, 14, ou contra o cordão B enchendo a raiz aberta 20. A soldagem das chapas metálicas 12, 14 é assim obtida pelo eletrodo dotado de núcleo metálico 40 alternando-se entre uma condição de curto-circuito, quando o eletrodo dotado de núcleo metálico entra em curto com as chapas metálicas 12, 14, e uma condição de formação de arco, quando o eletrodo dotado de núcleo metálico 40 é espaçado das chapas metálicas 12, 14. Durante a condição de formação de arco, um arco elétrico é criado entre as chapas metálicas 12, 14 e o eletrodo dotado de núcleo metálico 40, com a finalidade de fundir e manter em fusão a extremidade do eletrodo, na medida em que ele é alimentado no sentido das chapas metálicas, para uma condição de curto-circuito subseqüente. Esse tipo de ciclo de soldagem é ilustrado esquematicamente na figura 6. A parte de corrente de reforço ou de pico de plasma da forma de onda de corrente afeta o comprimento do arco, durante o processo de soldagem e a forma de cordão no vão entre as chapas metálicas. A corrente de fundo da forma de onda de corrente pode ser usada para controlar a entrada de calor, durante o processo de soldagem, e controlar a forma de cordão posterior do cordão de raiz.

Durante a condição de corrente de pico ou reforço de plasma, tipicamente, um arco é criado e mantido para obter uma soldagem uniforme e efetiva. O ciclo de soldagem, que é repetido várias vezes por segundo é controlado precisamente para reduzir o borrifo várias vezes durante o ciclo de soldagem. O modulador de amplitude de pulso 152 opera a uma alta freqüência, com uma amplitude dos sucessivos pulsos de corrente sendo determinada pelo circuito de controle 200. Na medida em que o sistema de controle de realimentação demanda mais corrente no ciclo de soldagem, uma voltagem mais alta aparece em uma linha para o modulador de amplitude de pulso 152, para provocar um pulso mais amplo durante o pulso seguinte do modulador de amplitude de pulso 152. Desse modo, a corrente demandada para o ciclo de soldagem é fica mudando rapidamente muitas vezes a cada segundo. Uma vez que a maior taxa do ciclo de soldagem é geralmente em torno de 100 a 400 ciclos por segundo, muitos pulsos de atualização são proporcionados durante cada ciclo de soldagem.

Com referência às figuras 1 e 2, as seções das chapas metálicas 12, 14 têm todas bordas que incluem uma superfície inclinada 16, 18, que forma um vão G entre as seções das chapas metálicas. O uso de uma inclinação não é necessário. Quando uma inclinação é usada, o ângulo de inclinação, formado por ambas as superfícies, é tipicamente em torno de 10 90⁹, embora, outros ângulos possam ser usados. Em uma disposição particular, cada inclinação é cerca de 25², formando, desse modo, um ângulo de inclinação cumulativo formado por ambas as superfícies de cerca de 50^Q. As bordas das chapas metálicas são espaçadas entre si, de modo que existe um vão G entre as bordas das chapas metálicas. A largura do vão é tipicamente em torno de 1 - 5 mm. A espessura do metal formando cada chapa metálica é pelo menos em torno de 2 mm e, tipicamente, em torno de 4 - 20 mm, e, mais tipicamente, em torno de 4 -12 mm, embora, outras espessuras possam ser usadas. As bordas das chapas metálicas são posicionadas e fixadas conjuntamente, tipicamente por grampos, até que pelo menos o cordão de raiz seja aplicado ao vão entre as bordas das chapas metálicas, enchendo, desse modo, o vão G. O deslocamento das bordas da seção das chapas metálicas é tipicamente inferior a cerca de ± 1 mm. Um terra de chapa metálica 17 acopla as seções das chapas metálicas para completar o circuito de arco entre o eletrodo 40 e a seção das chapas metálicas. O eletrodo 40 é dirigido ao vão entre as duas seções das chapas metálicas pela ponta de eletrodo 30. Durante o ciclo de soldagem, o eletrodo 40 é alimentado pela ponta de eletrodo 30, de modo a transferir o metal em fusão na extremidade do eletrodo para o vão entre as seções das chapas metálicas, para formar um cordão de raiz.

Com referência à figura 2, o eletrodo 40 é um eletrodo dotado de núcleo consumível, que inclui uma bainha metálica externa 42 e um núcleo de eletrodo 44. A bainha de eletrodo metálica 42 é feita tipicamente de açocarbono, aço inoxidável ou algum outro tipo de metal ou liga metálica. A composição da bainha metálica pode ser selecionada para ser similar ao componente metálico de base das seções das chapas metálicas, embora, isso não seja necessário. Tipicamente, a bainha metálica é formada de aço doce e a composição do eletrodo é ajustada pelo enchimento no núcleo do eletrodo. O núcleo de eletrodo 44 inclui as ligas metálicas 46 e poucos, se alguns, agentes formadores de escória. Os metais de liga incluídos no núcleo de eletrodo 44 são tipicamente na forma de pó metálico tendo um tamanho de partícula médio inferior a cerca de 100 malhas. O percentual em peso dos metais de liga é tipicamente em torno de 10 - 60 por cento em peso do peso total do eletrodo. Os agentes de liga são selecionados tipicamente de modo que os agentes de liga, em combinação com a composição da bainha de eletrodo metálica 42, formam um cordão de solda tendo uma composição substancialmente similar à composição metálica das chapas metálicas 12, 14, e/ou formam um cordão de solda tendo propriedades mecânicas específicas, para uso em uma aplicação particular.

Tipicamente, o núcleo de eletrodo inclui menos do que cerca de 0,5 por cento em peso de agentes formadores de escória pelo peso total do eletrodo. A ausência ou a ausência substancial dos agentes formadores de escória no núcleo de eletrodo 44 resulta em pouca, se alguma formação de escória na superfície do cordão de raiz. Após o cordão de raiz ter sido formado, camadas adicionais de metal de solda são tipicamente aplicadas para encher o vão entre as seções das chapas metálicas e completar o processo de soldagem para as seções das chapas metálicas. A existência de escória na superfície do cordão de raiz pode interferir com a ligação do cordão de solda formado subseqüentemente no cordão de raiz, desse modo, afetando adversamente as propriedades da solda formada entre as seções das chapas metálicas. A escória, que fica retida entre as camadas metálicas de solda, é comumente referida como uma inclusão. Como tal, os eletrodos, que foram usados com os agentes formadores de escória e/ou incluídos nos agentes formadores de escória, deixam uma escória, que precisava ser removida antes da aplicação das camadas metálicas de solda para encher o vão. Esse processo de limpeza de escória era muito intenso em tempo e em mão-de-obra, e provocava um retardo significativo no completamento do enchimento do vão com metal de solda. O uso de um eletrodo dotado de núcleo metálico elimina esse problema de remoção de escória, por formação de um cordão de raiz que tem pouca, se alguma, escória na superfície do cordão de raiz. Como tal, as camadas metálicas de solda subseqüentes podem ser diretamente aplicadas no cordão de raiz, sem limpeza prévia.

O eletrodo dotado de núcleo metálico pode ser usado tanto em processo de soldagem STT quanto em outros tipos de processos de soldagem GMAW (por exemplo, soldagem pulsante em corrente contínua, soldagem em curto-circuito, soldagem em corrente contínua, soldagem em corrente alternada, etc.). Tipicamente, o processo de soldagem STT é usado para formar o cordão de raiz e outro tipo de processo de soldagem GMAW (por exemplo, soldagem por aspersão de pulso, etc.) é usado para aplicar as camadas metálicas de solda subseqüentes, até que o vão entre as seções das chapas metálicas encham completamente o vão. O uso de um único eletrodo de solda, tanto para a formação do cordão de raiz quanto para o enchimento do vão, reduz o tempo necessário para completar a soldagem das seções das chapas metálicas, elimina a necessidade para os diferentes tipos de eletrodos para as diferentes partes do processo de soldagem, mantém a uniformidade da composição do metal de solda durante a formação do cordão de solda completo no vão, e/ou permite que o processo de soldagem seja completamente automatizado com o uso de um único soldador.

Durante o processo de soldagem, um gás de proteção é usado para proteger o metal de solda em fusão da atmosfera. O gás de proteção inclui, tipicamente, uma combinação de dióxido de carbono e argônio gasosos. Em uma mistura não-limitante, o gás de proteção inclui cerca de 18 20% em volume de dióxido de carbono e cerca de 80 - 82% em volume de argônio. Uma mistura de argônio é tipicamente usada de modo que uma menor quantidade de corrente é necessária para formar o cordão de raiz, reduzindo, desse modo, a quantidade de calor para a poça de solda que forma o cordão de raiz. Como pode-se considerar, a composição do gás de proteção pode ser alterada quando da aplicação de camadas metálicas de solda subseqüentes no cordão de raiz, embora, isso não seja necessário.

Com referência agora às figuras 3 - 6, a operação de uma concretização não-limitante da presente invenção é ilustrada esquematicamente. A figura 6 mostra um perfil de corrente desejado, para produzir baixa formação de borrifo e inibir ou impedir que o metal de solda, formando o cordão de raiz, passe pelo vão G. Esse perfil de corrente é dividido em uma parte constritiva, uma parte corrente de pico ou reforço de plasma, uma parte de plasma e uma parte de fundo, na qual o arco vai ser mantido. No perfil de corrente ilustrado na figura 6, a parte constritiva 210 inclui um ponto operacional de circuito de premonição 212. A parte de corrente de pico ou de reforço de plasma 220 do perfil de corrente inclui uma parte de decaimento ou diminuição 222, referida como a parte de plasma. A parte de corrente de pico ou de reforço de plasma, que é importante para a operação do sistema de controle de borrifo, é a parte de corrente constante, antes da parte de decaimento, embora, a parte de decaimento 222 possa ser referida como o final da parte de corrente de pico ou de reforço de plasma ou o início da parte de plasma. Seguinte à parte de decaimento 222, o circuito de controle de corrente desloca para o nível de corrente de fundo 224, que mantém o plasma ou arco. O circuito de controle de corrente, de acordo com a presente invenção, mantém um nível de corrente de fundo pré-selecionado, impedindo, desse modo, que o nível de corrente pelo arco jamais caia abaixo do nível de corrente de baixa corrente pré-selecionado e permitindo que o arco seja extinto. A corrente de fundo pode ser controlada em relação a uma ou mais variáveis, tais como, mas não-limitadas a, características de energia, joules, V/l de declive, etc.

Durante a formação do cordão de raiz, o circuito de controle de corrente é projetado para produzir a fusão integral do eletrodo, durante a parte de corrente de pico ou de reforço de plasma do ciclo de soldagem. A fusão posterior do eletrodo consumível 40 não ocorre tipicamente quando ocorre o nível de corrente de fundo, uma vez que a IR necessária para fundir o eletrodo não é obtenível por um arco mantido apenas pela corrente de fundo. Desse modo, a corrente de fundo serve, basicamente, para manter o arco e a bola de metal em fusão no estado em fusão. A quantidade de metal em fusão, na extremidade do eletrodo consumível 40, que é formada pela parte de corrente de pico ou de reforço de plasma e pela parte de plasma, é selecionada para fundir um volume selecionado de metal em fusão na extremidade do eletrodo, e a parte de plasma da corrente é reduzida para a corrente de fundo, uma vez que o volume pré-selecionado seja obtido. A duração da parte de corrente de pico ou de reforço de plasma é também selecionada para impedir a fusão desnecessária do metal em torno do vão G das seções das chapas metálicas 12, 14. Essa superfusão do eletrodo consumível pode resultar em metal de solda vazando inteiramente pelo vão G. Durante a formação da bola de metal em fusão na extremidade do eletrodo consumível, durante a parte de plasma da corrente, as forças de jato de alta corrente repelem o metal em fusão da piscina de soldagem, como ilustrado na figura 3, até que a quantidade pré-selecionada de metal em fusão tenha sido fundida na extremidade do eletrodo. Uma vez que a corrente é reduzida, o metal em fusão é deixado ser formado em uma esfera, e a piscina de metal em fusão no vão G é deixada estabilizar, propiciando, desse modo, um contato uniforme entre a bola substancialmente esférica e a piscina de metal de solda esmagada. A quantidade desejada de metal em fusão na extremidade do eletrodo pode ser controlada por direcionar uma quantidade préselecionada de corrente, energia ou vatagem para o eletrodo, durante a parte de plasma do ciclo de soldagem, embora, isso não seja necessário. Durante todo o tempo no qual a bola de metal em fusão está sendo formada na extremidade do eletrodo, um gás de proteção é dirigido para a região em torno do metal de solda, para proteger a bola em fusão e o metal de solda no vão G da atmosfera. A aplicação dos gases de proteção é tipicamente continuada, até que a bola em fusão seja transferida para o metal em fusão no vão G, e, mais tipicamente, por todo o processo de soldagem. A densidade de corrente do arco no sentido do centro do vão é reduzida por uso do eletrodo dotado de núcleo metálico. A bainha metálica sólida age como o conduto elétrico principal da corrente de arco, aumentando desse modo a densidade de corrente na região externa do eletrodo dotado de núcleo metálico.

Por concentração da corrente de arco na bainha metálica, a varredura do arco de solda é aumentada, dirigindo-se, desse modo, mais corrente para as bordas do vão. A menor quantidade de força de arco no centro do vão G reduz a incidência da corrente de arco empurrando o metal de solda em fusão mais pelo vão. A maior varredura do arco também resulta em molhamento aperfeiçoado das bordas do vão, para, desse modo, aperfeiçoar a penetração do cordão de raiz nas bordas das seções das chapas metálicas. Em uma configuração de soldagem não-limitante, o tamanho do diâmetro do eletrodo dotado de núcleo metálico consumível, para uso na formação de um cordão de raiz no vão, é pelo menos cerca de 1,6 mm (0,0625 polegada), e a razão de tamanhos do tamanho do diâmetro do eletrodo dotado de núcleo metálico consumível para a largura do vão é pelo menos 0,25 - 1,4 : 1, e a razão da espessura da parede da bainha metálica para o diâmetro do eletrodo dotado de núcleo metálico é cerca de 0,25 - 0,75 : 1.

Uma vez que a bola de metal em fusão, durante a parte de corrente de pico ou de reforço de plasma e a parte de plasma do ciclo de soldagem, a bola em fusão é forçada na piscina em fusão, por alimentação do eletrodo consumível na piscina de solda, formando, desse modo, uma condição de curto-circuito. Quando a bola de metal em fusão entra em curto com a piscina de metal em fusão, a saída de corrente é aumentada usando o processo de curto-circuito STT. Esse processo de curto-circuito age para constringir a formação de gotículas em fusão do eletrodo. Um circuito de previsão 212 prediz a liberação do curto-circuito e reduz a saída de corrente para um nível mais baixo. Essa previsão do curto-circuito pode ser, pelo menos parcialmente, baseada em dr/dt (em que r é a resistência do eletrodo), dp/dt, di/dt e/ou dv/dt, para indicar uma quebra premente de um curtocircuito, durante o ciclo de constrição. A tensão superficial completa a transferência da gotícula do eletrodo para a poça de solda, e um arco é restabelecido entre os tempos t₂ e t₃. Uma vez que o curto é rompido em um arco a uma baixa corrente, o borrifo é virtualmente eliminado.

Em suma, a presente invenção é dirigida ao uso de um eletrodo dotado de núcleo metálico, que é utilizado com um soldador em curto26 circuito, tal como o soldador STT, para soldar o passe de raiz de soldas de raízes abertas. As aplicações de soldagem de raiz aberta, de acordo com a presente invenção, podem ser usadas em grandes fabricações ou conjuntos soldados. Esse segmento inclui de fabricantes de chapas pesadas a empresas para soldagem de tubos. A presente invenção é dirigida a um aparelho e a um processo de formação de um passe de raiz de penetração integral para uma solda de raiz aberta inclinada, a ser formada de um lado da raiz aberta inclinada. Outra aplicação não-limitante da presente invenção é a formação de um cordão de raiz para o primeiro passe de uma junta dupla. Por uso do processo e da configuração de soldagem da presente invenção para essa aplicação, a goiva de apoio necessária após formação do cordão de raiz pode ser eliminada. O processo aceito na técnica anterior para soldagem de topo inclinada de penetração integral envolve, geralmente, múltiplas etapas de processamento, tal como o uso de material de apoio (por exemplo, chapas de apoio, etc.) e/ou uma represa de fluxo, para suportar o lado posterior do vão, enquanto o passe de raiz está sendo executado. Em muitos casos, uma vez que o passe de soldagem inicial tenha sido completado, as chapas metálicas devem ser movimentadas ou giradas em torno da goiva de apoio, ou reparo do lado oposto do cordão de solda formado pelo passe de soldagem inicial. Uma vez que a formação de goiva de apoio tenha sido completada, um passe de soldagem adicional é conduzido para garantir penetração adequada e uma presença de cordão posterior. O método e o aparelho da presente invenção são um processo de formação de um passe de raiz do lado de inclinação aberto de uma junta de raiz aberta, enquanto estabelecendo um cordão posterior reforçado. O processo de etapa única é elaborado para eliminar o custo de materiais e do tempo envolvidos na execução de múltiplas etapas para a formação de cordão de raiz. A capacidade de soldar de um lado também elimina a necessidade de descolamento da chapa pesada ou de condução de técnicas de formação de goiva de cordão de apoio, para garantir penetração integral. O processo de soldagem elimina ainda a necessidade para o uso de sistemas de apoio de juntas de solda, tais como tiras de apoio ou sistemas de apoio similares. Em algumas operações de soldagem, as chapas metálicas não podem ser movimentadas ou giradas. Em outras operações de soldagem, tal como na soldagem de tubos, o tamanho do tubo é muito pequeno para uso de chapas de apoio e/ou proporcionar acesso ao lado oposto do passe de raiz. O processo e o aparelho de soldagem da presente invenção podem ser usados para obtenção de uma operação de soldagem do lado inclinado de uma junta em uma peça de trabalho e produzir penetração lateral na área de raiz imediata, enquanto estabelecendo uma cabeça de apoio reforçada. O processo e o aparelho de soldagem produzem cordãos de solda mais uniformes no lado posterior das chapas metálicas. Um gás de proteção, tal como uma mistura de dióxido de carbono e argônio, e o uso de um eletrodo ExxC-XX (por exemplo, E70C6M, etc.) ou um eletrodo dotado de núcleo metálico consumível similar pode ser usado para formar o cordão de raiz de acordo com a presente invenção. Como pode-se considerar, outros gases de proteção e/ou outros tipos de composições de eletrodos dotados de núcleos metálicos podem ser usados. O processo e o aparelho de soldagem da presente invenção podem formar um cordão de solda em uma raiz aberta, em uma variedade de ângulos de soldagem (por exemplo, vertical ascendente, vertical descendente, etc.).

Em um exemplo não-limitante do processo e do aparelho de sol20 dagem da invenção, as figuras 7 e 8 ilustram a formação de uma solda de raiz aberta formada entre duas chapas metálicas. A figura 7 ilustra um suporte de soldagem 300, usado para sustentar duas chapas de aço inclinadas W em uma configuração de solda de raiz aberta. As chapas foram orientadas de modo que ambas foram sustentadas a um ângulo em torno de 30^s de uma inclinação vertical ou em torno de 120^Q do piso, como indicado pelo ângulo β. Como pode-se considerar, outros ângulos de inclinação podem ser usados. As chapas metálicas foram orientadas de modo que o alinhamento delas ficasse dentro de cerca de ± 1 mm. Como pode-se considerar, outros parâmetros de alinhamento de chapas pode ser usado. As chapas metálicas eram chapas de aço-carbono, tendo uma espessura de cerca de 10 mm, como indicado pela espessura b na figura 8. As chapas metálicas foram também espaçadas em torno de 1 - 5 mm entre elas, como indicado pelo espaçamento a, mostrado na figura 8. Como pode-se considerar, outras espessuras de chapas metálicas, outro espaçamento das chapas, e/ou outras composições (por exemplo, aço inoxidável, aço de baixo teor de carbono, vários aços-liga, etc.) podem ser usados. Como pode-se considerar, as espessuras das chapas das duas chapas metálicas podem ser iguais ou diferentes. O ângulo de inclinação era de cerca de 50^Q, como indicado pelo ângulo θ na figura 8. Como pode-se considerar, outros ângulos podem ser usados. Como ilustrado na figura 8, o ângulo de inclinação não inclui um de base. Como pode-se considerar, outros ângulos de inclinação ou nenhum ângulo de inclinação pode ser usado. Como pode-se considerar, o vão deve incluir uma base. Um maçarico de solda T foi usado para formar o cordão de solda. Em uma configuração não-limitante, um soldador de robô Fanuc LRMate 200iL, equipado com uma fonte de energia Lincoln Power Wave 455/STT e um alimentador de arame Lincoln Power Feed 10R foram usados para proporcionar a energia de soldagem para o eletrodo dotado de núcleo metálico consumível e movimentar o eletrodo na raiz aberta entre as chapas metálicas. Como pode-se considerar, outros tipos de soldadores em curtocircuito e/ou alimentadores de arames podem ser usados. O maçarico T é posicionado a um ângulo em torno de 100^Q relativo às chapas metálicas W, como indicado pelo ângulo a. Como pode-se considerar, outros ângulos podem ser usados. Como pode-se considerar, outros sistemas de deslocamento mecanizados podem ser usados, e/ou uma disposição semi-automática pode ser usada para formar um cordão de raiz (por exemplo, costuradores, costuras laterais, interceptado res de tubos, outros tipos de braços de robô, etc.). O eletrodo dotado de núcleo metálico usado para formar o cordão de raiz foi um de 1,6 mm (1/16 polegadas) Lincoln Metalshield MC-706, que não incluiu substancialmente quaisquer agentes formadores de escória. Como pode-se considerar, outros tipos de eletrodos dotados de núcleos metálicos consumíveis, tendo pouco ou nenhum agente formador de escória, podem ser usados. O gás de proteção, usado durante o processo de soldagem, foi de cerca de 82% em volume de argônio e cerca de 18% em volume de dióxido de carbono. Como pode-se considerar, outras razões de mistura de ga29 ses podem ser usados, e/ou outros ou gases de proteção adicionais podem ser usados. A Tabela A abaixo ilustra os parâmetros de soldagem usados para formar cordãos de solda bem-sucedidos em tamanhos de vão entre 1 5 mm. Como pode-se considerar, outras larguras de vão podem ser usadas.

Como pode-se considerar, outros parâmetros de soldagem podem ser usados para formar um cordão de raiz bem-sucedido.

TABELA A

Tamanho de vão	1 mm	2 mm	3 mm	4 mm	5 mm

Parâmetros de soldagem
STT	164	64	164	164	164
WFS	120	120	120	120	120
Pico	420	420	420	420	420
Fundo	100	100	100	100	100
Expulsão	6	6	6	6	6
Velocidade de deslocamento, cm/min (polegadas/min)	6,7(17)	5,9 (15)	4,7(12)	3,9 (10)	3,1 (8)
freqüência de tecedura	ND	ND	1,5 Hz	1 Hz	0,5 Hz
Amplitude de tecedura	ND	ND	1,5 mm	2 mm	2,5 mm
Espalhame nto	0	0	0	0	0
Ângulo de deslocamento do maçarico	arrasto de 10^Q	arrasto de 10^s	arrasto de 10^δ	arrasto de 10^Q	arrasto de 10^s
Ângulo da junta do	90^e com a chapa	90^e com a chapa	90^Q com a chapa	90^e com a chapa	90^s com a chapa

Tamanho de vão	1 mm	2 mm	3 mm	4 mm	5 mm
maçarico
Isolamen- to	1,3 cm (1/2 polegadas)	1,3 cm (1/2 polegadas)	1,3 cm (1/2 polegadas)	1,3 cm (1/2 polegadas)	1,3 cm (1/2 polegadas)

Como estabelecido acima, os cordãos de solda bem-sucedidos foram formados nas velocidades de deslocamento variáveis e com diferentes larguras de vão e alinhamentos de chapas. O cordão de raiz formado apresentou uma boa aparência de cordão e reforço de cordão posterior. Os cor5 dãos de raiz formados também tinham um bom perfil de penetração.

Desse modo, pode-se notar que os objetos apresentados acima, entre aqueles evidentes da descrição precedente, são atingidos eficientemente, e, por sua vez, certas variações podem ser feitas nas construções apresentadas, sem que se afaste dos espírito e âmbito da invenção, tendo10 se a intenção de que toda a matéria contida na descrição acima e apresentada nos desenhos em anexo deve ser interpretada em um sentido ilustrativo e não-limitante. A invenção foi descrita com referência a uma concretização preferida. Modificações e alterações vão ficar evidentes àqueles versados na técnica por leitura e entendimento da discussão detalhada da invenção pro15 porcionada no presente relatório descritivo. Essa invenção é intencionada para incluir todas essas modificações e alterações, desde que se enquadrem no âmbito da presente invenção. Deve-se também entender que as reivindicações apresentadas a seguir cobrem todos os aspectos genéricos e específicos da invenção, descrita no presente relatório descritivo e em todas as indicações do âmbito da invenção, que, como uma questão de linguagem devem ser mencionadas como estando dentro deles.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para formar um cordão de raiz em um vão (G) entre as extremidades espaçadas de pelo menos um objeto a soldar, o dito vão (G) incluindo uma raiz aberta (20), o dito método caracterizado por compreender:

a) selecionar um eletrodo dotado de núcleo metálico (40), o eletrodo dotado de núcleo metálico (40) incluindo uma bainha metálica (42) e materiais de núcleo, o dito material de núcleo incluindo o agente de liga e menos de 50 por cento em peso de agente formador de escória;

b) avançar o dito eletrodo dotado de núcleo metálico (40) a uma determinada taxa de alimentação de arame no sentido da dita raiz aberta (20), para soldar as ditas extremidades entre si por enchimento pelo menos parcial da dita raiz aberta (20), em um primeiro passe de solda;

c) criar uma corrente de soldagem com uma forma de onda (W) de curto-circuito controlada, a dita forma de onda (W) de curto-circuito incluindo uma sucessão de ciclos de soldagem, cada um deles tendo uma parte curto-circuito e uma parte arco de plasma;

d) movimentar o dito eletrodo dotado de núcleo metálico (40) ao longo da dita raiz aberta (20), na medida em que a dita corrente de soldagem é passada pelo dito eletrodo dotado de núcleo metálico (40), para fundir o eletrodo dotado de núcleo metálico (40) e transferir o eletrodo dotado de núcleo metálico (40) em fusão para as ditas extremidades na dita raiz aberta (20), para formar um cordão de raiz, o dito cordão de raiz tendo uma superfície superior que inclui pouca ou nenhuma escória; e

e) aplicar um gás de proteção, para proteger, pelo menos parcialmente, o metal em fusão na dita raiz aberta (20) da atmosfera.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita raiz aberta (20) é formada pelas extremidades espaçadas de dois tubos.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita raiz aberta (20) é formada pelas extremidades espaçadas de duas chapas metálicas (12, 14).
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

3, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de avançar o dito eletrodo dotado de núcleo metálico (40) selecionado enche substancialmente a dita raiz aberta (20), no dito primeiro passe de solda.
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

4, caracterizado pelo fato de que a dita parte de arco de plasma inclui um segmento de reforço de plasma (220) e um segmento de corrente de fundo (224).
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

5, caracterizado pelo fato de que a dita forma de onda (W) da dita corrente, para encher, pelo menos parcialmente, a dita raiz aberta (20), em um primeiro passe de solda, inclui uma forma de onda STT.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

6, caracterizado pelo fato de que inclui a etapa de aplicar pelo menos uma camada adicional de metal de solda no dito vão (G) depois que a dita raiz aberta (20) foi enchida pelo menos parcialmente.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a dita forma de onda (W) da dita corrente para aplicar pelo menos uma camada adicional de metal de solda no dito vão (G) é diferente da forma de onda (W) da dita corrente para pelo menos parcialmente encher a dita raiz aberta (20) em um primeiro passe de solda.
9. Método, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a dita forma de onda (W) da dita corrente para aplicar pelo menos uma camada adicional de metal de solda no dito vão (G) não é uma forma de onda STT.
10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9 caracterizado pelo fato de que o dito eletrodo dotado de núcleo metálico (40) consumível, para aplicar pelo menos uma camada adicional de metal de solda no dito vão (G), é igual ao eletrodo dotado de núcleo metálico (40) consumível para encher, pelo menos parcialmente, a dita raiz aberta (20).
11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o dito material de núcleo do dito metal consumível inclui pelo menos cerca de 0.5 por cento em peso de agente de liga e não mais do que aproximadamente 2 por cento em peso de agente de formação de escória.
12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

11, caracterizado pelo fato de que o dito material de núcleo inclui menos do que aproximadamente 0.5 por cento de agente de formação de escória do peso total do dito elétrodo.
13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

12, caracterizado pelo fato de que o dito material de núcleo não inclui substancialmente o agente de formação de escória.
14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

13, caracterizado pelo fato de que o dito gás de proteção inclui o dióxido de carbono, o argônio, o hélio, o oxigênio e as combinações destes.
15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

14, caracterizado pelo fato de que o dito gás de proteção inclui um percentual de volume de argônio em sua maioria.
16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

15, caracterizado pelo fato de que inclui a etapa de alinhar as ditas extremidades espaçadas por meio de um arranjo de alinhamento, as ditas bordas das extremidades espaçadas deslocadas em menos do que cerca de ±5 milímetros.
17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

16, caracterizado pelo fato de que as ditas extremidades espaçadas formam a dita raiz aberta (20) de pelo menos cerca de 0.5 milímetros.
18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que as ditas extremidades espaçadas formam a dita raiz aberta (20) de cerca de 1-6 milímetros.
19. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

18, caracterizado pelo fato de que o dito eletrodo dotado de núcleo metálico (40) é um eletrodo ExxC-XX.
20. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

19, caracterizado pelo fato de que uma razão de tamanhos de um diâme4 tro do dito eletrodo dotado de núcleo metálico (40) para uma largura do dito vão (G) da dita raiz aberta (20) é pelo menos cerca de 0.1 - 2 : 1.
21. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

20, caracterizado pelo fato de que a dita taxa de alimentação de arame é variável.
22. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

21, caracterizado pelo fato de que o dito eletrodo dotado de núcleo metálico (40) tem um diâmetro e uma espessura de parede, a razão de tamanhos da dita espessura de parede com o dito diâmetro é menos do que aproximadamente 0.9: 1.
23. Aparelho para formar um cordão de raiz em um vão (G) entre as extremidades espaçadas de pelo menos um objeto a soldar, o dito vão (G) incluindo uma raiz aberta (20), o dito aparelho caracterizado por compreender:

a) um eletrodo dotado de núcleo metálico (40) que inclui uma bainha metálica (42) e materiais de núcleo, o dito material de núcleo incluindo o agente de liga e menos do que 50 por cento em peso de um conteúdo de agente formador de escória em peso total do dito eletrodo, o dito eletrodo dotado de núcleo metálico (40) tendo um diâmetro e um vão (G) tendo largura e uma razão de tamanhos de um diâmetro para uma largura do dito vão (G) da dita raiz aberta (20) de cerca de 0.1 - 2 : 1;

b) um alimentador de arame para avançar o dito eletrodo dotado de núcleo metálico (40) a uma determinada taxa de alimentação de arame, no sentido da dita raiz aberta (20) para soldar as ditas extremidades entre si, por enchimento substancial da dita raiz aberta (20) em um primeiro passe de solda, a dita raiz aberta (20) tendo um tamanho de vão (G) de cerca de 1 - 6 mm, as ditas extremidades espaçadas deslocadas por menos de cerca de ± 3 mm;

c) uma fonte de energia e um circuito de soldagem para criar uma corrente de soldagem, que inclui uma forma de onda STT;

d) um sistema de deslocamento mecanizado para movimentar um maçarico de soldagem e o dito eletrodo dotado de núcleo metálico (40) ao longo da dita raiz aberta (20), na medida em que a dita corrente de soldagem é passada pelo dito eletrodo dotado de núcleo metálico (40), para fundir o eletrodo dotado de núcleo metálico (40) e transferir o eletrodo dotado de núcleo metálico (40) para as ditas extremidades na dita raiz aberta

5 (20), para formar um cordão de raiz, o dito cordão de raiz tendo uma superfície superior que inclui pouca ou nenhuma escória; e

e) um gás de proteção que é dirigido à dita raiz aberta (20), para proteger, pelo menos parcialmente, o dito metal em fusão na dita raiz aberta (20) da atmosfera, o dito gás de proteção incluindo argônio, dióxido de car10 bono, hélio, oxigênio ou suas combinações.
24. Aparelho, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o dito material de núcleo do dito metal consumível inclui pelo menos 0.5 por cento em peso de agente de liga e não mais do que aproximadamente 2 por cento em peso de agente de formação de escória.

15 25. Aparelho, de acordo com a reivindicação 23 ou 24, caracterizado pelo fato de que o dito eletrodo dotado de núcleo metálico (40) tem um diâmetro e uma espessura de parede, a razão de tamanhos da espessura de parede para o diâmetro é menos do que aproximadamente 0.9: 1.

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