ES2269984T3 - Procedimiento de soldadura y de soldadura discontinua con un electrodo no consumible. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de soldadura con un electrodo no consumible en el que, después del encendido de un arco voltaico entre el electrodo y las piezas de trabajo que se han de unir, el electrodo es alimentado con energía por una fuente de alimentación, caracterizado porque antes del proceso de soldadura propiamente dicho se realiza un programa de inicio sin adición de un material de aporte, en el que el electrodo es alimentado durante un espacio de tiempo preajustable con energía en forma de impulsos de corriente o tensión, con lo cual, el baño de fusión líquido se somete a oscilación o a vibración, y porque, una vez ejecutado el programa de inicio, se realiza el proceso de soldadura propiamente dicho.
Description
Procedimiento de soldadura y de soldadura
discontinua con un electrodo no consumible.
La invención se refiere a un procedimiento de
soldadura con un electrodo no consumible en el que, después del
encendido de un arco voltaico entre el electrodo y las piezas de
trabajo que se han de unir, el electrodo es alimentado con energía
por una fuente de alimentación.
La invención se refiere además a un
procedimiento de soldadura discontinua con un electrodo no
consumible y sin adición de un material de aporte en el que, después
del encendido de un arco voltaico entre el electrodo y las piezas de
trabajo que se han de unir, el electrodo es alimentado con energía
por una fuente de alimentación.
Se conocen ya diversos procedimientos de
soldadura en los que, después del encendido del arco voltaico entre
el electrodo y las piezas de trabajo que se han de unir, el
electrodo es alimentado con energía por una fuente de alimentación,
dando lugar así a una fusión de las piezas de trabajo. Para el
encendido del arco voltaico se pueden realizar diferentes procesos
de encendido, en particular, un encendido por contacto o un
encendido de alta frecuencia.
La invención tiene el objetivo de crear un
procedimiento de soldadura con un electrodo no consumible y un
procedimiento de soldadura discontinua con un electrodo no
consumible y sin adición de un material de aporte en los que la
calidad del cordón de soldadura se mejore en la fase de inicio del
proceso de soldadura.
Este objetivo de la invención se consigue porque
antes del proceso de soldadura propiamente dicho, es decir, después
del encendido del arco voltaico, se realiza un programa de inicio
sin adición de un material de aporte, en el que el electrodo es
alimentado durante un espacio de tiempo preajustable con energía en
forma de impulsos de corriente o de tensión, con lo cual el baño de
fusión líquido se somete a oscilación o a vibración y porque, una
vez ejecutado el programa de inicio, se realiza el proceso de
soldadura propiamente dicho.
En el proceso de soldadura propiamente dicho, el
electrodo es alimentado preferentemente con una energía
constante.
El objetivo de la invención se consigue además
por medio de un procedimiento de soldadura discontinua anteriormente
citado en el que, antes del proceso de soldadura propiamente dicho,
se realiza un programa de inicio, en el que el electrodo es
alimentado durante un espacio de tiempo preajustable con energía en
forma de impulsos de corriente o de tensión, con lo cual, el baño
de fusión líquido se somete a oscilación o a vibración y porque, una
vez ejecutado el programa de inicio, se realiza el proceso de
soldadura propiamente dicho, en el que el electrodo es alimentado
con una energía constante.
Mediante la realización del programa de inicio
especial, en particular del denominado proceso discontinuo, se
consigue que el baño de fusión obtenido se someta a oscilación y
así, mediante la vibración del baño de fusión, se consigue una
confluencia más sencilla del baño de fusión de ambas piezas de
trabajo. Esto es muy importante ya que no se incorpora ningún
material de aporte en forma de un cordón de soldadura en el baño de
fusión, sino que el cordón de soldadura únicamente se forma mediante
el material fundido y así no es posible un llenado del cordón de
soldadura con el material de aporte. De este modo, en este tipo de
procedimientos de soldadura sin adición de un material de aporte se
evita que al inicio del proceso de soldadura se produzcan agujeros
en el cordón de soldadura y desde el inicio del proceso de soldadura
se puede formar un cordón de soldadura uniforme sin agujeros en el
cordón de soldadura. Si en los procedimientos de soldadura
convencionales correspondientes al estado de la técnica se ceba un
arco voltaico, debido a la aportación de energía, el material
fundido de las piezas de trabajo se presiona separándolo y se
solidifica. Con ello, se puede formar un agujero en la soldadura o
el cordón de soldadura puede presentar, al inicio del proceso de
soldadura, un grosor del cordón de soldadura reducido en la zona
central. Esto se evita gracias al programa de inicio, en el que el
baño de fusión se somete a oscilación mediante aportación de energía
en forma de impulsos, ya que el baño de fusión no está sujeto a una
aportación de energía constante y continua.
Por medio del programa de inicio se pueden
fabricar además cordones de soldadura muy cortos ya que, antes del
inicio del proceso de soldadura, es decir, inmediatamente después
del encendido del arco voltaico, se logra una formación completa del
cordón de soldadura y, por tanto, la longitud del cordón de
soldadura se puede configurar muy corta. Ello es especialmente
ventajoso cuando se usa aluminio como material de las piezas de
trabajo que se han de soldar, ya que por medio de cordones de
soldadura cortos se evita la deformación del material debido a un
calentamiento deficiente.
Por medio de la solución según la invención
también se consigue que se aumente considerablemente el puenteo de
la fisura entre las piezas de trabajo que se han de soldar, ya que,
debido a los baños de fusión oscilantes que se forman de las piezas
de trabajo, se garantiza una mejor confluencia.
La aportación de energía durante el programa de
inicio se puede regular de modo que el promedio de la energía en
forma de impulsos se corresponda con la amplitud de la corriente de
soldadura ajustada para el posterior proceso de soldadura
propiamente dicho con energía constante. De esta forma, el programa
de inicio se puede adaptar fácilmente al posterior proceso de
soldadura propiamente dicho.
Los parámetros del programa de inicio, en
particular, los parámetros de impulso como amplitud del impulso,
duración del impulso, frecuencia del impulso, pausa del impulso y,
en su caso, forma de la curva, se pueden ajustar libremente de forma
ventajosa en la fuente de alimentación.
También es posible que los parámetros del
programa de inicio sean fijados o modificados automáticamente en
función de los parámetros del proceso de soldadura propiamente dicho
por un dispositivo de control y/o evaluación en el aparato para
soldar o en la fuente de alimentación.
En este sentido es posible, por ejemplo, que los
parámetros del programa de inicio se fijen o modifiquen
automáticamente en función de la amplitud de la corriente de
soldadura para el proceso de soldadura propiamente dicho.
También es posible que los parámetros del
programa de inicio se fijen o modifiquen automáticamente en función
del grosor del material o del material de las piezas de trabajo que
se han de soldar o de otros parámetros del proceso de soldadura
propiamente dicho.
Finalmente, también se pueden definir y
almacenar varios programas de inicio con diferentes parámetros o
formas de curva y para la selección de los parámetros para el
programa de inicio el dispositivo de control y/o evaluación se
recurre a y/o modifica estos programas de inicio definidos y
almacenados.
El programa de inicio, en el que el electrodo es
alimentado durante un espacio de tiempo preajustable con energía en
forma de impulsos, también puede realizarse en un espacio de tiempo
preajustable después del encendido del arco voltaico.
Durante este espacio de tiempo preajustable
después del encendido del arco voltaico, el electrodo es alimentado
preferentemente con energía constante.
Si el electrodo fuera alimentado durante el
espacio de tiempo preajustable después del encendido del arco
voltaico con una energía constante distinta a la alimentada durante
el proceso de soldadura propiamente dicho, se puede lograr que
durante el espacio de tiempo entre el encendido del arco voltaico y
el comienzo del programa de inicio, el arco voltaico se estabilice
antes de que se inicie el programa de inicio y después el proceso de
soldadura propiamente dicho.
La invención se describe a continuación con más
detalle mediante ejemplos de realización.
Se muestran:
Fig. 1 una representación esquemática de un
aparato para soldar;
Fig. 2 el ciclo temporal de la corriente de
soldadura durante una forma de realización de un proceso de
soldadura en representación esquemática simplificada;
Fig. 3 otro diagrama en función del tiempo de
la corriente de soldadura durante otro proceso de soldadura en
representación esquemática simplificada.
En la figura 1 se representa una instalación
para soldar o un aparato 1 para soldar para los más diversos
procedimientos de soldadura como, por ejemplo, soldadura TIG o por
arco de tungsteno o procedimientos de soldadura con electrodos.
Naturalmente es posible que la solución según la invención se pueda
usar en una fuente de alimentación o en un generador para soldadura
eléctrica.
El aparato 1 para soldar comprende un generador
2 para soldadura eléctrica con un elemento 3 de potencia, un
dispositivo 4 de control y/o evaluación y un elemento 5 conmutador
asignado al elemento 3 de potencia o al dispositivo 4 de control y/o
evaluación. El elemento 5 conmutador o dispositivo 4 de control y/o
evaluación está unido a una válvula 6 de control que está dispuesta
en una conducción 7 de alimentación para un gas 8, en particular un
gas protector como, por ejemplo, argón o helio y similares, entre un
acumulador 9 de gas y un soplete 10.
La energía, en particular, la corriente para
establecer un arco 11 voltaico entre un electrodo 12 y las piezas
13, 14 de trabajo que se han de unir, se alimenta al soplete 10 o al
electrodo 12 desde el elemento 3 de potencia del generador 2 para
soldadura eléctrica a través de una línea 15 para soldadura, estando
las piezas 13, 14 de trabajo unidas asimismo con el aparato 1 para
soldar, en particular, con el generador 2 para soldadura eléctrica,
a través de otra línea 16 para soldadura y pudiéndose establecer así
un circuito de corriente a través del arco 11 voltaico.
Para refrigerar el soplete 10, el soplete 10 se
puede unir, a través de un circuito 17 de refrigeración,
interconectando un detector 18 de circulación de fluidos a un
depósito de líquidos, en particular, a un depósito 19 de agua, con
lo cual, al poner en marcha el soplete 10, se arranca el circuito 17
de refrigeración, en particular, una bomba de líquidos utilizada
para el líquido dispuesto en el depósito 19 de agua, dando lugar así
a una refrigeración del soplete 10.
El aparato 1 para soldar presenta además un
dispositivo 20 de entrada y/o salida, por medio del cual se pueden
ajustar los parámetros de soldadura más diversos o los modos de
funcionamiento del aparato 1 para soldar. Aquí, los parámetros de
soldadura ajustados por medio del dispositivo 20 de entrada y/o
salida se transmiten al dispositivo 4 de control y/o evaluación y,
desde éste se accionan a continuación los diversos componentes del
aparato 1 para soldar.
Naturalmente también es posible que todas las
líneas desde el aparato 1 para soldar al soplete 10 se dispongan en
un paquete de mangueras conjunto (no representado) y así se pueda
unir el paquete de mangueras con el soplete 10 y el aparato 1 para
soldar por medio de una conexión centralizada.
En las figuras 2 y 3 se representan
esquemáticamente los ciclos temporales de la corriente de soldadura
para un procedimiento de soldadura, en las que en la ordenada está
aplicada la corriente I y en la abscisa el tiempo t. En general cabe
mencionar que la solución según la invención se puede emplear en
cualquier procedimiento de soldadura conocido por el estado de la
técnica, en particular también en procedimientos de soldadura con
corriente alterna, describiéndose, no obstante, en el ejemplo de
realización representado un procedimiento de soldadura con corriente
continua.
En el ejemplo de realización descrito se usa un
proceso de soldadura en el que no se adiciona al proceso de
soldadura ningún material de aporte, en particular, ningún alambre
de aportación. El cordón de soldadura (no representado) se forma
únicamente con el material fundido de las piezas 13, 14 de trabajo.
En tales procesos de soldadura sin adición de un alambre de
aportación fusible se usa un electrodo 12 no consumible, desde el
que se establece el arco 11 voltaico a las piezas 13, 14 de trabajo.
De este modo, justo en la fase de inicio de un proceso de soldadura,
es decir, después del proceso de encendido para el arco 11 voltaico,
se generan con frecuencia problemas en la formación de la soldadura,
ya que debido a la aportación de energía al baño de fusión, éste es
presionado separándose y, por tanto, se pueden producir los
denominados agujeros en la soldadura o soldaduras muy delgadas.
Esto se evita mediante el nuevo procedimiento descrito a
continuación.
Este tipo de procesos de soldadura se emplean,
por ejemplo, para la soldadura discontinua. El procedimiento de
soldadura discontinua se realiza con un electrodo 12 no consumible y
sin adición de material de aporte, en el que dos piezas 13, 14 de
trabajo, en particular, chapas, se sueldan preferentemente por sus
caras frontales o de forma solapada entre sí, teniendo lugar
únicamente una fusión de las piezas 13, 14 de trabajo entre sí por
medio del arco 11 voltaico. Aquí, después del encendido del arco 11
voltaico, el generador 1 para soldadura eléctrica alimenta el
electrodo 12 durante el proceso de soldadura con energía constante,
en particular, con corriente continua o tensión continua, que se
ajustó antes del proceso del soldadura por medio del dispositivo 20
de entrada y/o salida. El encendido del arco 11 voltaico
(representado de forma esquemática mediante un impulso 21 de
encendido) se puede realizar de las formas más diversas, es decir,
por ejemplo, mediante un encendido por contacto o un encendido de
alta frecuencia, por lo que no se va a detallar más. Sólo cabe
destacar que se realizó un encendido de alta frecuencia,
correspondiente a los diagramas de este ejemplo de realización, en
el que se puede ver el encendido del arco 11 voltaico de un impulso
21 de encendido según la curva de corriente.
Al principio del proceso de soldadura, es decir,
después del encendido del arco 11 voltaico, en la solución según la
invención se realiza, antes del proceso de soldadura propiamente
dicho, en particular, de un proceso de soldadura con corriente
continua, un programa 22 de inicio, en particular, un proceso
discontinuo, en el que el electrodo 12 es alimentado durante un
espacio 23 de tiempo preajustable con energía en forma de impulsos.
Durante el programa 22 de inicio, el electrodo 12 es alimentado con
impulsos 24 de corriente y/o impulsos de tensión. Una vez ejecutado
el programa 22 de inicio, es decir, después de finalizar el espacio
23 de tiempo, el electrodo 12 es alimentado con una energía
constante, en particular, con una intensidad 25 de corriente,
correspondiente al proceso de soldadura propiamente dicho y
deseado.
Por medio de la alimentación de energía por
impulsos durante el programa 22 de inicio se logra que el baño de
fusión líquido sea sometido a oscilación o vibración y, por tanto,
se evita en la fase de inicio del proceso de soldadura una
separación del baño de fusión. Por medio del baño de fusión
oscilante o vibrante de las piezas 13, 14 de trabajo se logra una y
otra vez la confluencia del baño de fusión. Así se garantiza antes
del comienzo del proceso de soldadura que no se puedan formar
agujeros en la soldadura y que el cordón de soldadura presente un
grosor del cordón de soldadura adecuado. De este modo también se
pueden fabricar cordones de soldadura muy cortos, tal y como se
desean en la soldadura discontinua.
Según la figura 3 también es posible que,
después del encendido del arco 12 voltaico, el electrodo 12 sea
alimentado durante un espacio 26 de tiempo preajustable determinado
con energía constante, en particular, con una intensidad 27 de
corriente constante, después de lo cual, una vez transcurrido el
espacio 26 de tiempo, se ejecuta el programa 22 de inicio. A
continuación se realiza de nuevo una alimentación con energía
constante, es decir, el proceso de soldadura propiamente dicho, con
una intensidad 25 de corriente elegida. Aquí es posible que la
primera alimentación del arco 11 voltaico con energía continua, es
decir, la intensidad 27 de corriente después del encendido del arco
11 voltaico, sea distinta a la alimentación con energía constante,
en particular, a la intensidad 25 de corriente, para el proceso de
soldadura propiamente dicho, es decir, después del programa 22 de
inicio. Tal aplicación tiene la ventaja de que, mediante la primera
alimentación del electrodo 12 con energía constante, es decir,
durante el espacio 26 de tiempo, el arco 11 voltaico es estabilizado
antes de que comiencen el programa 22 de inicio y el posterior
proceso de soldadura propiamente dicho.
La aportación de energía durante el programa 22
de inicio se regula preferentemente de manera que el promedio de la
energía por impulsos se corresponda con la intensidad 25 de
corriente para el posterior proceso de soldadura con energía
constante. De este modo, el programa 22 de inicio se puede adaptar
al proceso de soldadura ajustado propiamente dicho.
En el generador 2 para soldadura eléctrica se
pueden ajustar libremente los parámetros del programa 22 de inicio,
en particular, los parámetros de impulso, como una amplitud del
impulso, una duración del impulso, una frecuencia del impulso, una
pausa del impulso y, en su caso, una forma de la curva, en
particular, a través del dispositivo 20 de entrada y/o salida. Para
ello es posible, por ejemplo, que en el dispositivo 20 de entrada
y/o salida haya dispuesto un elemento de mando (no representado), a
través del cual se pueda activar o abrir el programa 22 de inicio y,
a continuación, si se desea, modificar de forma adecuada, de modo
que éste pueda ejecutarse de forma automática con los parámetros
elegidos después del encendido del arco 11 voltaico.
Ejemplos de parámetros del programa 22 de
inicio:
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
Amplitud de corriente del impulso: 3A - 220A\cr Amplitud de
corriente base: 3A - 220A\cr Frecuencia del impulso: 40 Hz - 200
Hz\cr Factor de trabajo de los impulsos: 4% - 50%\cr Espacio de
tiempo: 0 s - 10
s\cr}
Naturalmente también es posible que los
parámetros del programa 22 de inicio sean fijados por el dispositivo
4 de control y/o evaluación de forma automática. Aquí, el
dispositivo 4 de control y/o evaluación puede elaborar o calcular un
programa 22 de inicio apropiado sobre la base de tablas, algoritmos
o similares, previamente introducidos, que se fija preferentemente
en función de los parámetros ajustados para el proceso de soldadura
propiamente dicho. Aquí es posible, por ejemplo, que el dispositivo
4 de control y/o evaluación en el aparato 1 para soldar fije o
modifique de forma automática los parámetros del programa 22 de
inicio en función de la intensidad 25 de corriente para el proceso
de soldadura propiamente dicho. Esto se puede realizar de las más
diversas maneras, por ejemplo, mediante la reducción o el incremento
de la intensidad 25 de corriente para el proceso de soldadura por un
valor o una modificación porcentual o según un algoritmo fijado.
También es posible que el programa 22 de inicio sea fijado por el
dispositivo 4 de control y/o evaluación mediante la introducción de
un grosor de material o de un material de las piezas 13, 14 de
trabajo que se han de soldar.
Además, también es posible que en la fuente de
alimentación o en el aparato 1 para soldar haya guardados programas
22 de inicio de diferente definición, en particular, programas 22 de
inicio diferentes con parámetros o formas de curva diferentes, a los
que el dispositivo 4 de control y/o evaluación pueda recurrir y/o
modificar, o que un usuario los pueda seleccionar.
Finalmente cabe destacar que en los ejemplos de
realización anteriormente descritos se representaron diversas
situaciones o representaciones no proporcionales para mejorar la
comprensión de la solución según la invención.
Claims (12)
1. Procedimiento de soldadura con un
electrodo no consumible en el que, después del encendido de un arco
voltaico entre el electrodo y las piezas de trabajo que se han de
unir, el electrodo es alimentado con energía por una fuente de
alimentación, caracterizado porque antes del proceso de
soldadura propiamente dicho se realiza un programa de inicio sin
adición de un material de aporte, en el que el electrodo es
alimentado durante un espacio de tiempo preajustable con energía en
forma de impulsos de corriente o tensión, con lo cual, el baño de
fusión líquido se somete a oscilación o a vibración, y porque, una
vez ejecutado el programa de inicio, se realiza el proceso de
soldadura propiamente dicho.
2. Procedimiento de soldadura
discontinua con un electrodo no consumible y sin adición de un
material de aporte en el que, después del encendido de un arco
voltaico entre el electrodo y las piezas de trabajo que se han de
unir, el electrodo es alimentado con energía por una fuente de
alimentación, caracterizado porque antes del proceso de
soldadura propiamente dicho, se realiza un programa de inicio, en el
que el electrodo es alimentado durante un espacio de tiempo
preajustable con energía en forma de impulsos de corriente o
tensión, con lo cual, el baño de fusión líquido se somete a
oscilación o a vibración, y porque, una vez ejecutado el programa de
inicio, se realiza el proceso de soldadura propiamente dicho, en el
que el electrodo es alimentado con una energía constante.
3. Procedimiento según la reivindicación
1, caracterizado porque en el proceso de soldadura
propiamente dicho, el electrodo es alimentado con una energía
constante.
4. Procedimiento según la reivindicación
2 ó 3, caracterizado porque la aportación de energía durante
el programa de inicio se puede regular de modo que el promedio de la
energía en forma de impulsos se corresponda con la amplitud de la
corriente de soldadura ajustada para el posterior proceso de
soldadura propiamente dicho con energía constante.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los parámetros
del programa de inicio, en particular, los parámetros de impulso
como amplitud del impulso, duración del impulso, frecuencia del
impulso, pausa del impulso y, en su caso, forma de la curva, se
pueden ajustar libremente en la fuente de alimentación.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los parámetros
del programa de inicio son fijados o modificados automáticamente en
función de los parámetros del proceso de soldadura propiamente dicho
por un dispositivo de control y/o evaluación en el aparato para
soldar o en la fuente de alimentación.
7. Procedimiento según la reivindicación
6, caracterizado porque los parámetros del programa de inicio
se fijan o modifican automáticamente en función de la amplitud de la
corriente de soldadura para el proceso de soldadura propiamente
dicho.
8. Procedimiento según la reivindicación
6 ó 7, caracterizado porque los parámetros del programa de
inicio se fijan o modifican automáticamente en función del grosor
del material o del material de las piezas de trabajo que se han de
soldar o de otros parámetros del proceso de soldadura propiamente
dicho.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque se pueden
definir y almacenar varios programas de inicio con diferentes
parámetros o formas de curva y porque, para la selección de los
parámetros para el programa de inicio, el dispositivo de control y/o
evaluación recurre a y/o modifica estos programas de inicio
definidos y almacenados.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el programa de
inicio se realiza en un espacio de tiempo preajustable después del
encendido del arco voltaico.
11. Procedimiento según la reivindicación
10, caracterizado porque, durante el espacio de tiempo
preajustable después del encendido del arco voltaico, el electrodo
es alimentado con energía constante.
12. Procedimiento según la reivindicación
11, caracterizado porque, durante el espacio de tiempo
preajustable después del encendido del arco voltaico, el electrodo
es alimentado con energía constante distinta a la alimentada durante
el proceso de soldadura propiamente dicho.
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| ATA553/2002 | 2002-04-10 | ||
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Publications (1)
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