ES2201448T3 - Antorcha para soldar mejorada y metodo de uso. - Google Patents
Antorcha para soldar mejorada y metodo de uso.Info
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Abstract
Un método para formar una soldadura continua usando un conjunto de antorcha para soldar, comprendiendo dicho método las etapas de: i) alimentar una varilla (7) de soldar dentro de una zona (8) de soldadura en un ángulo (9) de 50° o menos al plano de una superficie de trabajo o a la línea de la soldadura, siendo dicho ángulo medido en la zona (8) de soldadura; ii) crear dentro de la zona (8) de soldadura una soldadura que incorpore una pieza de trabajo y una varilla de soldar; y en el que la varilla (7) de soldar es alimentada automáticamente dentro de la zona (8) de soldadura a partir de un conjunto (1) de antorcha para soldar, caracterizado porque la resistencia de la punta de la varilla de soldar contra la soldadura recientemente formada dentro de la zona (8) de soldadura da como resultado que el conjunto (1) de antorcha sea impulsado apartándose de la soldadura recientemente formada, en la dirección general en que una soldadura se va a formar, y a una velocidad proporcional a la velocidad por la que se alimenta la varilla de soldar dentro de la zona (8) de soldadura.
Description
Antorcha para soldar mejorada y método de
uso.
La presente invención está orientada a métodos y
aparatos asociados con la soldadura. Las tecnologías de soldadura
comparables señaladas en esta memoria incluyen las técnicas de
soldadura TIG y MIG. En particular, la presente invención está
orientada a técnicas y aparatos de soldadura de
autoalimentación.
Desde hace algún tiempo se han conocido las
técnicas de soldadura por arco eléctrico. Tales técnicas se usan
todavía generalmente, y en la forma más simple comprende una punta
de electrodo que se extiende a partir de una pieza de maniobra que
entra en contacto con, y luego se aproxima a, una pieza de trabajo,
creando el arco, que resulta entre la punta y la pieza de trabajo,
una soldadura en la zona de soldadura.
Sin embargo, según han progresado las técnicas de
soldadura, y también el suministro de metales no ferrosos o
aleaciones especializadas, se han puesto en práctica nuevas
técnicas de soldadura. Muchas de éstas descansan en la
introducción de gases inertes dentro de la zona de soldadura para
reducir la oxidación o para alterar otras características de la
soldadura formada. Las más generalmente usadas de tales técnicas,
en el presente, son las técnicas de soldadura MIG
(Metal-Gas inerte) y TIG
(Wolframio-Gas Inerte).
Con referencia a las técnicas de soldadura MIG y
TIG, se hace uso típicamente de una antorcha para soldar portátil.
Un electrodo sobresale de la antorcha mientras que las boquillas
dirigen los gases inertes en la vecindad de la punta del electrodo,
y de este modo a la zona de soldadura. Se introduce una varilla de
soldar dentro de la zona de soldadura ya sea manualmente, o por
alimentación automática. Típicamente se disponen guías sobre el
conjunto de antorcha para garantizar que la varilla es dirigida
hacia la zona de soldadura. Típicamente, la disposición es tal que
la varilla es introducida en un ángulo substancialmente
perpendicular (típicamente entre 70°90°) al plano de la superficie
de trabajo, o a la línea de la soldadura, en la zona de
soldadura.
En la práctica, el usuario inicia el arco y
suelda y entonces manualmente mueve la antorcha siguiendo la línea
de la soldadura (que se va a formar). El resultado es una porción
fundida que avanza, dentro de la cual la varilla de soldar es
continuamente alimentada manualmente por el operador. Si el
soldador es experimentado y hábil, el resultado es una soldadura
relativamente limpia que tiene el aspecto de una serie de ondas o
crestas siguiendo la longitud de la soldadura. Cuanto más
experimentado y hábil sea el operador, en menor número y más
pequeñas serán entonces estas ondas o salientes.
Estas ondas o salientes resultan, al menos
parcial- mente, del movimiento de la antorcha a lo largo de la
pieza de trabajo a una velocidad no constante, y de que la varilla
de soldar no se alimenta a una velocidad adecuada. Incluso para los
operadores más experimentados y hábiles sobre las superficies de
trabajo más ideales, es imposible formar una soldadura que esté
totalmente libre de tales ondas o salientes. Para operadores menos
hábiles, tales ondas o salientes pueden ser numerosos, y bastante
variables en
tamaño
tamaño
En algunas aplicaciones, pueden no importar tales
ondas o salientes (si son mínimos en tamaño y forma). Sin embargo,
en la mayoría de las aplicaciones, se puede requerir algún
rectificado de los salientes para uniformar la soldadura. En las
industrias relacionadas con los alimentos, que típicamente usan
aceros inoxidables, todas las uniones soldadas deben ser
perfectamente uniformes para los propósitos de higiene. En
consecuencia, se invierte una gran cantidad de tiempo y esfuerzo
uniformando y limpiando las soldaduras.
Otra desventaja de la técnica anterior es que la
presencia de ondas y salientes hace que sea más difícil la limpieza
alrededor del área de soldadura (para retirar los subproductos de
la soldadura). También es posible que se presente el caso de que
cuanto mayor sea el número de irregularidades en la superficie
mayor será también entonces la cantidad de limpieza requerida para
retirar los subproductos de la oxidación y otros subproductos no
deseados. En consecuencia, si se puede obtener una soldadura
perfectamente uniforme y regular, entonces cualquier limpieza es
típicamente reducida al mínimo, y se anula cualquier rectificado
adicional o trabajo de la soldadura.
Una desventaja adicional de la técnica anterior
es el tamaño máximo de la varilla de soldar que puede ser usada
con éxito. Típicamente, la varilla de soldar se usa para introducir
material adicional dentro de la zona de soldadura con el fin de
llenar cualquier espacio libre, o para formar un cordón entre las
piezas que van a ser unidas. Sin embargo, según las tecnologías MIG
y TIG existentes, hay un tamaño máximo que puede ser usado
prácticamente cuando se suelda. Típicamente, el máximo útil es 1,6
mm, siendo diámetros mayores de varillas difíciles de controlar o
usar para formar buenas soldaduras.
Otra desventaja de la técnica anterior es la
velocidad por la cual se forman las soldaduras. Típicamente, la
velocidad depende de la habilidad y experiencia del operador, aunque
incluso el operador más experimentado tiene una velocidad máxima
por la cual puede controlar y mover la antorcha a una velocidad
constante.
Una desventaja adicional de la técnica anterior
también se desprende de la velocidad por la cual el operador puede
controlar a mano (de una manera regular) una antorcha para
soldadura. Este problema tiene que ver con el calor dentro de la
zona de soldadura - mayor calor puede proporcionar mejores
soldaduras y permitir el uso de varillas de soldadura de mayor
diámetro. Sin embargo, si se mantiene el calor durante demasiado
tiempo entonces puede resultar un calor excesivo y el calcinado en
la zona de soldadura. En consecuencia, no se pueden usar algunas
mezclas de gases que pueden dar por resultado una soldadura más
limpia y mejor, debido a que también aumentan la temperatura
dentro de la zona de soldadura. En consecuencia, algunas mezclas de
gases especializadas, que podrían ser preferidas o útiles, no
pueden ser usadas con éxito en la mayoría de las aplicaciones.
La memoria de la patente europea no. EP 0 803 309
representa los intentos de la técnica anterior para señalar algunos
de los problemas mencionados anteriormente. La invención descrita
está dirigida a una antorcha para soldadura TIG con varilla
caliente, que permite el control remoto (a partir del conjunto de
la antorcha) de un alimentador asociado automático de varilla de
soldar. Mientras esto mejora algunos aspectos de control por el
operador - por ejemplo, permitiéndole controlar automáticamente la
velocidad de alimentación de la varilla para hacerla coincidir con
su velocidad de soldadura - todavía falla en señalar problemas
asociados con la realización de soldaduras uniformes. Como mucho,
el sistema descrito es sólo semiautomático - y se describe como tal
- y todavía depende enormemente de la habilidad del operador para
hacer una soldadura satisfactoria.
No describe una característica importante de la
presente invención, que se describirá con más detalle más adelante
- usando la alimentación automática de la varilla de soldar para
impulsar el conjunto de antorcha siguiendo una velocidad uniforme.
Además, las características tales como la trayectoria de
alimentación curvada para la varilla en general imposibilitan tal
operación y también limitan el uso de la varilla de soldar de mayor
calibre en la que la necesidad de la velocidad constante del
recorrido de la antorcha es algunas veces un requerimiento
mayor.
El artículo de ITSURO TATSUKAWA Y COL.: "The
influence of filler metal on weld bead penetration and shape in
automatic TIG Welding" WELDING PRODUCTION, vol. 2, no. 1, 1988,
CAMBRIDGE, GB, páginas 26 - 32, describe un método y antorcha según
las partes precaracterizantes de las reivindicaciones 1 y 13.
Es un objeto de la presente invención señalar los
problemas mencionados anteriormente o al menos proporcionar al
público una elección útil.
Los aspectos y ventajas adicionales de la
presente invención se harán evidentes de la descripción resultante
que se ofrece a modo de ejemplo solamente.
Según un aspecto de la presente invención, se
proporciona un método para formar una soldadura continua usando un
conjunto de antorcha para soldar, según la reivindicación 1.
Según un aspecto adicional de la presente
invención, se proporciona un conjunto de antorcha para soldar según
la reivindicación 13.
Una limitación de la técnica anterior era la
dificultad por la cual se pudiera formar una soldadura uniforme
continua. En la mayoría de los casos, este problema era debido a
la incapacidad de un operador para mover una antorcha para soldar
siguiendo la pieza de trabajo de una manera constante y continua, y
también para alimentar la varilla de soldar a la misma velocidad.
Esta es una de las dificultades que pretende señalar la presente
invención.
La presente invención pretende señalar este
problema proporcionando medios por los cuales la antorcha para
soldar es automáticamente impulsada siguiendo la pieza de trabajo
(en el contexto de esta memoria, la expresión "pieza de
trabajo" también deberá incluir dos o más objetos que van a ser
unidos por soldadura). Mientras puede ser eficaz un número de
métodos diferentes para impulsar una antorcha siguiendo una pieza
de trabajo, el método preferido según la presente invención depende
de la varilla de soldar, que va a ser alimentada en la zona de
soldadura, para impulsar la antorcha.
En términos simplistas, la varilla de soldar
dentro de la zona de soldadura está conectada a la pieza de trabajo
y se resiste al movimiento con respecto a la misma. Más
específicamente, la varilla no se fijará firmemente a la pieza de
trabajo puesto que por lo general se fundirá cualquier porción de
la varilla de soldar dentro de la zona de soldadura. Sin embargo, a
pesar de esto, hay todavía una resistencia si se fuerza más la
varilla dentro de la zona de soldadura. Esta resistencia es
suficiente para poner en práctica las realizaciones preferidas de
la presente invención.
Para simplicidad de la descripción, se
considerará que la varilla de soldar se fija con respecto a la
pieza de trabajo en la zona de soldadura. En consecuencia, la
varilla de soldar se puede usar como un soporte para mover (o más
exactamente, empujar) la antorcha siguiendo la pieza de
trabajo.
En las realizaciones preferidas de la presente
invención, se descansa en sistemas de alimentación automáticos de
la varilla. Debido a que la varilla de soldar no puede ser
empujada hacia atrás con respecto a la pieza de trabajo, el sistema
de alimentación de la varilla automático tendrá el efecto de
empujar la antorcha siguiendo la pieza de trabajo a una velocidad
constante siempre que se satisfagan ciertas
condiciones.
condiciones.
Estas condiciones se refieren, al menos
parcialmente, con el ángulo en el cual la varilla de soldar se
introduce en la pieza de trabajo. Virtualmente en todos los
dispositivos de la técnica anterior conocidos por el solicitante, la
varilla de soldar se introduce casi perpendicularmente
(generalmente a 70°-90°) a la pieza de trabajo. En muchos aspectos,
esto es una desventaja, puesto que cualquier efecto del retroceso
proporcionado por la varilla que empuja contra la pieza de trabajo
forzaría a la antorcha, apartándola de la pieza de trabajo. Esto
tiende entonces a alterar la distancia del arco, lo que tiene un
efecto directo sobre la soldadura resultante. Esto degrada la
calidad de la soldadura puesto que el usuario debe no sólo mover la
antorcha siguiendo una velocidad constante, sino también mantenerla
a una altura constante.
Por el contrario, la presente invención busca
introducir la varilla de alimentación en un ángulo razonablemente
agudo a la pieza de trabajo, de modo que el retroceso resultante
(originado por la resistencia de la varilla de soldar al movimiento
con respecto a la pieza de trabajo) impulsa la antorcha en una
dirección que tiene un componente horizontal importante y en la
dirección de la soldadura que se va a formar. Típicamente, esto se
logra introduciendo la varilla de soldar dentro de la zona de
soldadura en un ángulo de 50° o menos. Este ángulo se mide con
respecto al plano de la pieza de trabajo (asumiendo que es plano), o
según la línea de la soldadura. Para piezas de trabajo no lineales
y no planas, esto deberá ser interpretado como la línea o plano de
la pieza de trabajo en la zona de soldadura.
Más preferiblemente, el ángulo preferido es
30°-45° inclusive, aunque éste puede variar en realizaciones
diferentes. También se debe tomar en consideración en el diseño de
la antorcha. Esto puede incluir la capacidad del usuario de sujetar
la antorcha y controlarla. La compacidad es también una
consideración, puesto que ángulos muy agudos pueden dar como
resultado entradas de las varillas de soldar excesivamente largas
que limitan el uso del conjunto de antorcha en espacios difíciles o
confinados.
Una consideración adicional es cómo se alimenta o
guía la varilla de soldar en la zona de soldadura. Preferiblemente,
ésta es una trayectoria substancialmente recta, libre de curvas o
vueltas. La acción de la varilla de soldar autoalimentada es
impulsar el conjunto de antorcha siguiendo una velocidad
proporcional a la velocidad de alimentación. Cualquier resistencia
al recorrido libre de la varilla de soldar reduce la capacidad del
conjunto de antorcha a ser impulsado fácilmente siguiendo la pieza
de trabajo. Los ensayos por el solicitante han encontrado que las
curvas menores que aquellas mostradas en los dibujos del documento
EP 0.803.309 pueden ser perjudiciales, y especialmente con varillas
de soldar de calibre más grueso. En muchos casos, los alimentadores
de varillas automáticos disponibles y convencionales no fueron
capaces de hacer cumplir con esto, a menos que se usaran varillas
con calibres más finos, y/o la trayectoria de entrada final para la
varilla de soldar fuera substancialmente recta o sólo muy
ligeramente curvada. Si la varilla de soldar tocaba la pieza de
trabajo, el alimentador automático se pararía directamente debido a
la resistencia presentada a la varilla.
En consecuencia, las realizaciones preferidas de
la presente invención utilizan substancialmente porciones de
entrada de guía de la varilla sólo ligeramente curvadas o
substancialmente rectas.
Se ha encontrado en ensayos por el solicitante
que, al depender de los medios de alimentación de la varilla
automáticos, cuando la varilla de soldar es introducida dentro del
intervalo de ángulos anteriormente expuesto, se impulsa la antorcha
siguiendo la pieza de trabajo a una velocidad constante. Una
ventaja de esto es que la varilla de soldar es alimentada
substancialmente a la misma velocidad (o al menos una velocidad
compatible y proporcional) según se impulsa la antorcha. Durante
los ensayos, se obtuvieron de forma compatible soldaduras que no
tenían ondas o salientes visibles. Estas soldaduras no requerían
rectificado, y requerían una limpieza mínima de los subproductos de
oxidación, que fueron rápidamente retirados a través de un
cepillado manual mínimo. Esto representa una ventaja importante
sobre todo lo que es capaz de ser logrado en la técnica.
Otras ventajas pueden también ser realizadas en
diversas otras realizaciones de la presente invención. Durante los
ensayos, las soldaduras fueron típicamente formadas a velocidades
lineales de entre 300-500 mm por minuto. Esto
representa un aumento tres veces mayor en la velocidad sobre la
soldadura portátil tradicional en la que el operador debe mover la
antorcha siguiendo la pieza de trabajo. En ensayos posteriores se
alcanzaron velocidades de soldadura de hasta 1000 mm por minuto.
También se ha encontrado que operadores menos experimentados
pudieran también soldar a velocidades más rápidas, y todavía
producir soldaduras de excepcional calidad.
Una ventaja realizable adicional en muchas
realizaciones es el hecho de que puede ser liberada una mano del
operador. En el caso en el que se depende de sistemas de
alimentación de varilla no automáticos, es normal que el operador
use su segunda mano para introducir la varilla en la vecindad de la
soldadura.
Sin embargo, en realizaciones preferidas de la
presente invención, ya no se requiere la segunda mano. Esto
significa que el operador puede usar ambas manos para sujetar y
controlar la antorcha, lo que puede proporcionar incluso mayor
control sobre la calidad de la soldadura terminada.
Las realizaciones de la presente invención
también pueden permitir otras ventajas sobre la técnica anterior
conocida. Por ejemplo, se pueden usar sin dificultad varillas de
soldar de diámetro mayor que la media. En el pasado, las varillas
de soldar han estado típicamente limitadas a 1,6 mm de diámetro.
Esto es debido, al menos parcialmente, a la trayectoria guía
curvada para la varilla de soldar. También soldar con varillas de
mayor diámetro puede ser más difícil para un usuario, debido
parcialmente al mayor calor requerido para formar una soldadura
efectiva. Producir una mayor cantidad de calor en la zona de
soldadura presenta problemas potenciales si el calor se mantiene un
período demasiado largo, y esto demanda habilidad del usuario.
Sin embargo, en ensayos de la presente invención,
se usaron rutinariamente varillas de soldar con diámetros entre
1,6 mm - 3,2 mm, sin ninguna dificultad aparente. Esto se hizo con
conjuntos de antorchas que tenían porciones de guía de varilla
substancialmente rectas. Se considera que incluso las varillas de
soldar de mayor diámetro pudieran también ser usadas con poca
dificultad. Asimismo, se ha previsto que se pudieran también
obtener mayores velocidades de soldadura (medidas en mm por minuto)
en diversas realizaciones de la presente invención, y la mayor
velocidad (limitando el sobrecalentamiento localizado) era una razón
por la cual se pueden lograr soldaduras compatibles efectivas con
varillas de mayor diámetro.
Otra dificultad de la técnica anterior eran las
limitaciones en el uso de gases especializados. La expresión
"mezcla de gas especializado" se deberá considerar que
significa cualquier gas o mezcla de gases que puede ser introducido
en la antorcha y zona de soldadura. Esto incluye no sólo gases y
mezclas de gases generalmente usadas en soldaduras MIG y TIG (tal
como argón, o mezclas de argón y helio), sino también otras mezclas
de gases que se usan generalmente menos o no se usan en absoluto.
Esto incluye mezclas de gases tales como argón/helio/hidrógeno.
Algunas de estas mezclas de gases especializadas
pueden proporcionar soldaduras de calidad mejorada, y permitir la
soldadura de metales difíciles. Por ejemplo, se preferiría una
mezcla de gases argón/helio/hidrógeno cuando se suelda algunos
metales oxidables. La naturaleza reductora del hidrógeno tiende a
reducir los subproductos de oxidación. Sin embargo, el uso de tales
mezclas también da como resultado un arco muy caliente dentro de la
zona de soldadura, que de nuevo introduce dificultades de
temperatura y calor localizadas dentro de la zona de soldadura. En
consecuencia, sólo los soldadores más experimentados y hábiles
podrían quizás ser capaces de soldar usando tales mezclas de
gases. Sin embargo, incluso la velocidad de los soldadores más
rápidos puede ser demasiado lenta para soldaduras compatibles, de
buena calidad sin dañar la pieza de trabajo.
En las realizaciones preferidas de la presente
invención la mayor velocidad y control sobre la antorcha para
soldar también puede significar que se puede usar una mezcla de gas
más flexible para la soldadura de metales difíciles (tal como
aluminio), así como la formación de soldaduras en materiales
difíciles por operadores menos experimentados.
También se puede depender de aparatos según la
presente invención que simplemente comprenden una modificación de
las antorchas para soldar existentes a través de antorchas para
soldar diseñadas especialmente. Las diferencias principales entre
las realizaciones preferidas de antorchas para soldar según la
presente invención, y la técnica anterior, es el ángulo en el que
se introduce la varilla de soldar dentro de la zona de soldar, y
también la trayectoria relativamente recta a la zona de soldar
provista por la porción de guía de la varilla de soldar.
La introducción, como en el caso de la técnica
anterior, de la varilla de soldar en un ángulo substancialmente
perpendicular a la pieza de trabajo no es aceptable para la
presente invención, y de este modo las guías para introducir la
varilla de soldar a la zona de soldadura se deben colocar de modo
que la varilla de soldar sea introducida en un ángulo más
aceptable. Idealmente, cuando la antorcha para soldar se mantiene
en la orientación correcta a la pieza de trabajo, la varilla de
soldar se introducirá dentro de la zona de soldadura en un ángulo
de 50° o menos (con respecto al plano, o línea, de la soldadura en
la zona de soldadura). Si es posible, se puede preferir en algunos
casos la introducción de la soldadura en ángulos más agudos a la
pieza de trabajo (30° o menos), aunque puede introducir
dificultades en el diseño de la pieza de maniobra de la antorcha.
Además, la introducción de la varilla de soldar en ángulos
excepcionalmente agudos puede originar problemas potenciales,
puesto que puede aumentar la longitud de la antorcha para soldar
(cuando se mide siguiendo la dirección de la soldadura), lo cual
puede reducir la maniobrabilidad de la antorcha en sitios
estrechos. En consecuencia, las realizaciones preferidas de la
presente invención típicamente intentarán introducir la varilla de
soldar dentro de la zona de soldadura en un ángulo de 30°-45°
inclusive. Esto parece ser aceptable para la mayoría de las
aplicaciones de la presente invención.
Otra consideración es el punto en el que se
descarga la varilla de soldar. Por ejemplo, la mayor parte de las
realizaciones descargarán la varilla de soldar hacia un punto entre
la punta del electrodo y la pieza de trabajo. Esto es típicamente
un punto dentro del arco. Esto es adecuado para la mayor parte de
las aplicaciones, incluyendo técnicas de soldadura típica por
aproximación. Sin embargo, mientras esta disposición es también
adecuada para la soldadura en ángulo recto, se puede obtener con
frecuencia alguna ventaja dirigiendo la varilla de soldar a un
punto más alto - por ejemplo, a un punto más cercano a la punta del
electrodo o incluso al electrodo propiamente dicho. Esto puede dar
como resultado una fusión anticipada de la varilla de soldar,
especialmente si se usa un sistema de varilla caliente (en el cual
la varilla de soldar porta la carga), lo cual puede depositar más
varilla de soldar fundida sobre la pieza de trabajo permitiendo una
mayor acumulación de soldadura en ángulo recto. La disposición se
puede potenciar dirigiendo la varilla en un ángulo menor con
respecto a la pieza de trabajo (substancialmente 20° o menos) o
substancialmente de forma perpendicular (dentro de 15° de la
perpendicular) al eje del electrodo.
Se ha encontrado en los ensayos experimentales
que en tales disposiciones hay todavía suficiente resistencia al
recorrido de la varilla alimentada dentro de la zona de soldadura
para impulsar el conjunto de antorcha siguiendo la pieza de
trabajo.
En consecuencia, algunos conjuntos de antorcha
pueden dirigir la varilla de soldar hacia cualquier posición,
aunque también se prevén realizaciones en las que se pueden
ajustar el ángulo de alimentación y/o la dirección de la varilla de
soldar.
Se conocen los sistemas de alimentación de
varilla de soldar automáticos y están comercialmente disponibles,
y pueden ser empleados en la presente invención. Sin embargo, aunque
no es necesario, es preferible usar sistemas que emplean los
mecanismos de control que detienen la alimentación automática de
la varilla cuando también se corta la fuerza eléctrica al
electrodo, y vuelve a comenzar cuando se restablecen las
operaciones de soldadura. Aquí, se puede disponer de alguna forma
de control o disparo sobre el conjunto de antorcha. Esto puede
actuar conjuntamente con el control de la fuerza eléctrica al
interruptor del electrodo. El control de la velocidad variable es
también una posibilidad. Se usan controles de velocidad
proporcionales en muchas herramientas mecánicas, y estas técnicas se
pueden emplear en diversas realizaciones de la presente
invención.
Otras modificaciones de conjuntos de antorcha
incluyen la capacidad de alterar la posición en la que es
alimentada la varilla. Esto se puede lograr simplemente teniendo un
soporte móvil que sujeta las porciones de guía de la varilla, y que
puede pivotar alrededor del cuerpo principal del conjunto de la
antorcha. Esto puede permitir el recorrido de izquierda a derecha o
de derecha a izquierda, así como tomar en consideración si el
usuario es zurdo o diestro, así como la preferencia del usuario.
Los mangos laterales móviles son comunes en muchas herramientas
mecanizadas, tales como los taladros eléctricos y pulidoras en
ángulo, y estas técnicas pueden ser implementadas en las
realizaciones de la presente invención.
Además, se pueden proporcionar conjuntos de
piezas y adaptadores para convertir los conjuntos de antorcha para
soldar ya existentes para uso con la presente invención. Estos
conjuntos de piezas pueden simplemente comprender un soporte móvil
capaz de colgar del conjunto de la antorcha y soportar una porción
guía de la varilla. Esto puede también permitir el control de los
alimentadores de varilla automáticos desde el conjunto de antorcha,
si el conjunto existente no permite esto. Esto puede implicar
rehacer la instalación eléctrica del interruptor de control de
fuerza eléctrica al electrodo para permitir el control adicional
de un dispositivo externo.
Los aspectos adicionales de la presente invención
se harán evidentes a partir de la siguiente descripción, la cual
se facilita a modo de ejemplo sólo y con referencia a los dibujos
que se acompañan, en los que:
la figura 1 es una vista esquemática lateral de
la realización preferida de la presente invención,
la figura 2 es una vista esquemática en planta de
una soldadura típica según se forma por las técnicas de la técnica
anterior,
la figura 3 es una vista esquemática lateral de
una realización adecuada para la soldadura por aproximación, y
la figura 4 es una vista esquemática lateral de
una realización adecuada para la soldadura en ángulo
recto.
recto.
Con referencia a los dibujos, y sólo a modo de
ejemplo, se proporciona un conjunto de antorcha para soldar (por
lo general indicada por la flecha 1) que comprende un conjunto de
cuerpo (2) y de cabezal (3) que soporta un electrodo (4) de soldar
e incluye medios (5) capaces de dirigir una mezcla de gas conectada
a la vecindad del electrodo (4);
- -
- estando también asociado con el conjunto de antorcha para soldar un medio para alimentar la varilla de soldar automático, estando el conjunto (1) de antorcha caracterizado porque, cuando está en una orientación de soldadura normal a una pieza de trabajo (tal como se indica en la figura 1), la varilla (7) de soldar se alimenta dentro de la zona (8) de soldadura en un ángulo (9) de 50° o menos al plano de la superficie de trabajo o a la línea de la soldadura, en la zona (8) de soldadura.
La figura 1 ilustra un conjunto (1) típico de
antorcha para soldar que difiere poco de la técnica anterior
excepto la porción (10) de alimentación para la varilla (7) de
soldar. Esto comprende un soporte modificado que sujeta la guía
(12) para la varilla (7) de soldar a una distancia y ángulo por lo
cual la varilla (7) de soldar se puede introducir a la zona (8) de
soldadura en el ángulo requerido. La porción (12) de guía orienta
la varilla (7) a la zona (8) de soldadura en una trayectoria
substancialmente recta. Hay un cable (13) conectado a la guía (12),
que está conectado a una unidad de alimentación automática de la
varilla. Esta puede ser estructurada de modo que no pueda ser
doblada menos de un radio mínimo, asegurando que la varilla de
soldar en su recorrido desde el alimentador automático al conjunto
de antorcha pueda tener una trayectoria de recorrido sin obstáculos
y relativamente recta.
En la realización de la figura 1 el soporte y el
conjunto (10) de alimentación de la varilla se muestra bajo el
mango (2) de la antorcha. En otras realizaciones el conjunto (10)
de alimentación de la varilla se puede fijar en otras posiciones,
tal como perpendicularmente al mango (2) de la antorcha (cuando se
observa en planta) o diametralmente opuesto, o posiciones
intermedias - particularmente por giro del anillo (20) (véase más
abajo).
La realización ilustrada proporciona un anillo
(20) giratorio para sujetar el soporte al conjunto (3) del cabezal
de la antorcha. Esto permite que el soporte y la alimentación de
la varilla sean basculados y alterados en altura según se
requiera.
Se puede proporcionar también una junta (30)
ajustable para permitir el ajuste del punto en el cual se alimenta
la varilla de soldar (véanse también las figuras 3 y 4).
La figura 3 ilustra una realización (50)
principalmente para una soldadura estándar por aproximación. Es
virtualmente idéntica a la realización de la figura 1 aunque
muestra la disposición en la cual el soporte (51) está montado
alternativamente a la porción (52) del cuerpo de la antorcha.
También proporciona una refrigeración por agua interna (no visible,
aunque ya incorporada dentro de muchos diseños de antorcha),
permitiendo que se usen amperajes más altos. Esto es
particularmente útil para velocidades de soldadura más rápidas.
También mostrada más claramente está la posición
en la que es alimentada la varilla (53). Esto está en contraste con
la realización (60) de la figura 4 en la cual la varilla (61) es
alimentada en un ángulo más agudo y más hacia la punta del
electrodo (62). Esta última realización está configurada más para
soldadura en ángulo recto, y tiende a permitir la descarga de mayor
cantidad de varilla de soldar dentro de la soldadura formada.
En la práctica, el conjunto (1) de antorcha se
acerca a la vecindad de la pieza de trabajo. Cuando se comienza a
soldar, se aplica una ligera presión de modo que haya alguna
fricción entre la varilla (7) de soldar y la pieza de trabajo (15).
Cuando se inicia la soldadura, la varilla (7) se alimentará desde
la guía (12) para impulsar la antorcha. Sin embargo, hasta que ha
comenzado la soldadura, puede haber un poco de resistencia inversa
entre la varilla (7) de soldar y la pieza de trabajo (15) para
hacer que la antorcha (1) para soldar se desplace. En consecuencia,
debería haber alguna presión hacia abajo inicial para originar
fricción entre la varilla (7) de soldadura y la pieza de trabajo
(15) hasta que las dos hayan comenzado a fundirse por soldadura.
Después de esto, la varilla (7) alimentada hará que la antorcha (1)
para soldar se desplace a una velocidad constante. Todo eso
necesita hacerlo el usuario para asegurar que el dispositivo se
mantenga en la misma orientación y en la distancia requerida de la
pieza de trabajo.
La trayectoria guía substancialmente recta ayuda
en el procedimiento anteriormente mencionado. Los ensayos con
trayectorias de guía curvada indican que la resistencia total sobre
la varilla de soldar cuando entra en contacto con la pieza de
trabajo es demasiado grande para la mayoría de los
autoalimentadores existentes de la técnica anterior para que opere
sobre un intervalo útil de calibres de varilla. En consecuencia,
los dispositivos y las técnicas para soldar de la técnica anterior
no permiten normalmente que se toquen la varilla de soldar y la
pieza de trabajo. En su lugar, el operador debe con frecuencia
mantener el conjunto de antorcha por encima de la pieza de trabajo
a una altura en la que la varilla de soldar fundida gotee sobre la
pieza de trabajo dentro de la zona de soldadura. Esto parcialmente
justifica las ondas presentes en la mayoría de las soldaduras, y
exige grandes demandas en la habilidad del operador para mantener
la antorcha y la varilla de soldar a una altura coherente.
Cualquier variación da como resultado fluctuaciones del arco que
entonces alteran las condiciones dentro de la zona de soldadura y
por tanto la soldadura resultante. Por el contrario, el contacto
entre la varilla y la pieza de trabajo en las realizaciones de la
presente invención permite que el conjunto de antorcha sea más
fácilmente mantenido a una altura constante, de nuevo contribuyendo
a una soldadura más coherente siguiendo su longitud.
El resultado es una soldadura que puede estar
virtualmente libre en un 100% de salientes u ondas, a diferencia de
la soldadura en la figura 2 que es representativa de una soldadura
típica según la técnica anterior.
En una realización preferida se usa un electrodo
de wolframio, aunque también se pueden usar otros electrodos de
metal según las otras diversas realizaciones de la presente
invención.
También se puede depender de mezclas de gases
diferentes. Aunque se pueden usar mezclas de gases tradicionales,
la siguiente mezcla de gas se puede usar también para la soldadura
de acero inoxidable:
| 15-70% | helio |
| 3-10% | hidrógeno |
| 25-80% | argón |
| hasta un total de 100%. |
Una mezcla de gas preferida es
aproximadamente:
| 20% | helio |
| 5% | hidrógeno |
| 75% | argón |
| hasta un total de 100%. |
Se puede usar la siguiente mezcla de gas para
aluminio como una alternativa a las mezclas de gases generalmente
usadas:
| 20-50% | helio |
| 50-80% | argón |
| hasta un total de 100% |
Una mezcla de gases más específica para uso con
aluminio comprende:
| 20% | helio |
| 80% | argón |
Aunque todavía se requiere habilidad para operar
la presente invención, el hecho de que algunas de las tareas
previamente realizadas por el usuario son ahora realizadas
automáticamente ayuda a contribuir a la calidad de la soldadura
resultante. Por ejemplo, debido a que la varilla es automáticamente
alimentada y ayuda a impulsar la antorcha siguiendo una velocidad
constante, el operador puede mantener ambas manos sobre el conjunto
de antorcha. Por el contrario, en muchas unidades existentes de la
técnica anterior, el operador usa una mano para asegurarse de que
tanto la antorcha como el electrodo estén a la distancia correcta
por encima de la pieza de trabajo, mientras la otra mano se usa
para asegurarse de que la varilla está a la distancia correcta del
electrodo para que se funda y fluya hacia abajo dentro de la zona
de soldadura. El resultado es que el operador está dejando caer
burbujas de varilla fundida continuamente dentro de la zona de
soldadura. Esto justifica la naturaleza ondulante o saliente de la
mayoría de las soldaduras de la técnica anterior.
Los aspectos de la presente invención se han
descrito sólo a modo de ejemplo y se debería considerar que se
pueden hacer modificaciones y adiciones se pueden hacer a la misma
sin apartarse del alcance de la misma según se define en las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (17)
1. Un método para formar una soldadura continua
usando un conjunto de antorcha para soldar, comprendiendo dicho
método las etapas de:
i) alimentar una varilla (7) de soldar dentro de
una zona (8) de soldadura en un ángulo (9) de 50° o menos al plano
de una superficie de trabajo o a la línea de la soldadura, siendo
dicho ángulo medido en la zona (8) de soldadura;
ii) crear dentro de la zona (8) de soldadura una
soldadura que incorpore una pieza de trabajo y una varilla de
soldar;
y en el que la varilla (7) de soldar es
alimentada automáticamente dentro de la zona (8) de soldadura a
partir de un conjunto (1) de antorcha para soldar,
caracterizado porque la resistencia de la punta de la
varilla de soldar contra la soldadura recientemente formada dentro
de la zona (8) de soldadura da como resultado que el conjunto (1)
de antorcha sea impulsado apartándose de la soldadura recientemente
formada, en la dirección general en que una soldadura se va a
formar, y a una velocidad proporcional a la velocidad por la que se
alimenta la varilla de soldar dentro de la zona (8) de
soldadura.
2. Un método según la reivindicación 1, en el que
la aproximación a lo largo de la cual se alimenta la varilla de
soldar dentro de la zona de soldadura es una trayectoria
substancialmente recta.
3. Un método según la reivindicación 1 ó 2, en el
que la trayectoria de la varilla a partir de la zona de soldadura
a su fuente está substancialmente libre de curvas que impidan el
recorrido de la varilla dentro de la zona de soldadura.
4. Un método según las reivindicaciones 1 a 3,
en el que la varilla de soldar se alimenta dentro de la zona de
soldadura a una velocidad menor que la velocidad máxima del conjunto
de antorcha para formar una soldadura satisfactoria dentro de la
zona de soldadura.
5. Un método según las reivindicaciones 1 a 4,
en el que se alimenta cualquiera o ambas de una mezcla de gas
reductor o de gas substancialmente inerte dentro de la zona de
soldadura.
6. Un método según la reivindicación 5, en el
que una mezcla de gas comprende dos o más de helio, argón e
hidrógeno.
7. Un método según las reivindicaciones 1 a 6,
en el que la varilla de soldar tiene un diámetro de 1,6 mm o
mayor.
8. Un método según las reivindicaciones 1 a 7,
en el que el ángulo del cabezal y conjunto de la antorcha está
dentro de 30° de la perpendicular al plano de la superficie de
trabajo o a línea de la soldadura, siendo dicho ángulo medido en la
zona de soldadura.
9. Un método según las reivindicaciones 1 a 8
cuando se usa para formar soldaduras en ángulo recto, y en el que
la varilla de soldar está dirigida en un ángulo substancialmente
perpendicular al electrodo de soldar del conjunto de la antorcha, y
para intersectar substancialmente con la punta del electrodo.
10. Un método según las reivindicaciones 1 a 8
cuando se usa para formar soldaduras de aproximación, y en el que
la varilla de soldar está dirigida a un punto entre el electrodo de
soldar del conjunto de la antorcha y la pieza de trabajo.
11. Un método según las reivindicaciones 1 a 10
cuando se controla por un usuario, siendo la disposición tal que el
conjunto de antorcha es portátil, y la alimentación de la varilla de
soldar dentro de la zona de alimentación impulsa el conjunto de
antorcha a una velocidad adecuada para formar una soldadura
coherente con la pieza de trabajo que está siendo soldada, guiando
el usuario el conjunto de antorcha en la dirección en la que se va
a formar la soldadura.
12. Un método según las reivindicaciones 1 a 11,
en el que el conjunto de antorcha está acoplado con un conjunto de
alimentación de varilla automático.
13. El conjunto (1) de antorcha para soldar que
comprende:
- un conjunto de cuerpo (2) y cabezal (3) que
soporta un electrodo (4) de soldar, e incluye un medio (5)
director de gas capaz de dirigir una mezcla de gas conectada en la
vecindad del electrodo (4);
- una porción (12) de guía de varilla de soldar
para una varilla (7) de soldar descargable desde un medio de
alimentación de la varilla de soldar automático, dirigiendo la
porción (12) de guía para soldar a la varilla de soldar en la
vecindad del electrodo (4) en un ángulo de 50° o menos al plano de
una superficie de trabajo o a la línea de la soldadura,
caracterizado porque además comprende
medios para alimentar la varilla (7) de soldar a una velocidad cuyo
componente horizontal es substancialmente el mismo que la
velocidad deseada a la que el conjunto (1) de antorcha es impulsado
debido a la resistencia de la varilla contra una soldadura
recientemente formada, en la dirección general en la que se va a
formar una soldadura.
14. Conjunto de antorcha para soldar según la
reivindicación 13, en el que la porción (12) de guía de la varilla
de soldar define una trayectoria de la varilla (7) de soldar que es
substancialmente recta.
15. Conjunto de antorcha para soldar según la
reivindicación 13, en el que la porción (12) de guía de la varilla
de soldar dirige la varilla (7) substancialmente al electrodo (4) o
a un punto por debajo de la punta del electrodo (4).
16. Conjunto de antorcha para soldar según la
reivindicación 13, en el que la porción (12) de guía de la varilla
de soldar es capaz de guiar varilla (7) de soldar de 1,6 mm o
mayor.
17. Conjunto de antorcha para soldar según la
reivindicación 13, que incluye un medio de control capaz de
proporcionar al menos una señal a un alimentador de varilla de
soldar automático para que cese la alimentación cuando el usuario
realiza la acción de cortar la fuerza eléctrica al electrodo (4) de
soldar, y/o que incluye un medio para controlar la velocidad en la
cual se alimenta la varilla desde un alimentador de varilla
automático adjunto.
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