MXPA06012592A

MXPA06012592A - Sistema de soldadura sinergica.

Info

Publication number: MXPA06012592A
Application number: MXPA06012592A
Authority: MX
Inventors: Patrick T Soltis; Russell K Myers; Badri K Narayanan
Original assignee: Lincoln Global Inc
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2007-04-30
Also published as: PL1779957T3; RU2006138266A; EP1779957A2; CN102601548A; RU2345873C2; EP1779957B1; AU2006225197B2; CA2561271A1; CA2561271C; AU2006225197A1; EP1779957A3

Abstract

Se describe un sistema de soldadura para efectuar un proceso de soldadura de arco corto entre un electrodo de alambre de avance y una pieza de trabajo. El sistema comprende una fuente de energia con un controlador para crear un impulso de corriente que introduce energia en el electrodo para fundir el extremo del electrodo y una seccion de transferencia de metal inactiva de baja corriente al final del impulso de fusion durante el cual el electrodo fundido hace cortocircuito contra la pieza de trabajo; un temporizador para medir el tiempo real entre el fin del impulso y el cortocircuito; un dispositivo para establecer un tiempo deseado del impulso hasta el cortocircuito; un circuito para crear un senal correctiva basada en la diferencia entre el tiempo real y el tiempo deseado; y, un circuito que responde a la senal correctiva para controlar un parametro dado del impulso de corriente. Tambien se describe una estrategia para la soldadura de arco que utiliza un electrodo del nucleo que produce soldaduras con bajos niveles de contaminantes y que son fuertes, tenaces y durables. El proceso de soldadura con arco generalmente utiliza una forma de onda de CA. El electrodo del nucleo puede ser un electrodo de nucleo de fundente autoprotegido (FCAW-S). Se describen varias composiciones de electrodo que son particularmente beneficas cuando se usan en conjunto con una forma de onda de CA.

Description

SISTEMA DE SOLDADURA SINERGICA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con la técnica de la soldadura de arco eléctrico y, de manera más particular, con un sistema de soldadura de arco corto mejorado, métodos de soldadura con electrodos de soldadura de arco con núcleo de fundente apantallado (FCA -S) , y la composición de los electrodos.

INCORPORACIÓN COMO REFERENCIA Esta invención se relaciona con un proceso de soldadura de arco corto novedoso que emplea un electrodo de núcleo novedoso. Existe una relación sinérgica cuando se combina el proceso de soldadura novedosa y el electrodo con núcleo de fundente novedoso. Como un atributo de la invención en su totalidad, existen ventajas independientes del proceso novedoso combinado con el electrodo con núcleo de fundente.

(Soldadura de Arco Corto) Los sistemas, técnicas y conceptos asociados con la soldadura de arco corto, así como los métodos y aparatos de soldadura de tubos se exponen de manera general en las siguientes patentes Estadounidenses, el contenido de las cuales se incorpora aquí como referencia con información antecedente: Parks 4,717,807; Parks 4,954,691; Parker 5,676,857; Stava 5,742,029; Stava 5,961,863; Parker 5,981,906; Nicholson 6,093,906; Stava 6,160,241; Stava 6,172,333; Nicholson 6,204,478; Stava 6,215,100; Houston 6,472,634; y Stava 6,501,049.

(Fuente de Energía) El campo de la soldadura de arco eléctrico usa una variedad de procesos de soldadura entre el extremo de un electrodo de avance consumible y una pieza -de trabajo, pieza de trabajo la cual puede incluir dos o más componentes a ser soldados juntos. Esta invención se relaciona con un proceso de arco corto donde el electrodo de avance es fundido por el calor del arco durante un impulso de corriente y entonces, después el metal fundido forma una esfera por acción de la tensión superficial, la esfera de metal fundido es transferida a la pieza de trabajo por la acción de un cortocircuito. El cortocircuito ocurre cuando el alambre de avance mueve la esfera hacia el contacto con el charco de metal fundido sobre la pieza de trabajo, corto el cual es detectado por un salto en el voltaje de soldadura. Posteriormente, el cortocircuito se interrumpe y se repite el proceso de soldadura de arco corto. La invención es una mejora en la soldadura de arco corto y se efectúa preferiblemente usando una fuente de energía donde el perfil de la forma de onda de la soldadura es controlado por el generador de forma de onda que opera un modulador de ancho de impulso de un inversor de alta velocidad de conmutación, como se describe en varias patentes por el beneficiario, como se muestra en Parks 4,866,247; Blankenship 5,278,390; y Houston 6,472,634, cada una de las cuales se incorpora aquí como referencia. Esas tres patentes ilustran el tipo de fuente de energía de alta velocidad de conmutación empleada para practicar la modalidad preferida de la presente invención y se incorporan aquí como tecnología antecedente. La forma de la onda del generador de forma de onda es almacenada en la memoria como una tabla de estado, tabla la cual es seleccionada y enviada al generador de forma de onda de acuerdo con la tecnología estándar y la pionera de The Lincoln Electric Company de Cleveland, Ohio. Esa selección de una tabla para crear el perfil de forma de onda en el generador de forma de onda se describe en varias patentes de la técnica anterior, como la de Blankenship 5,278,390 previamente mencionada. En consecuencia, una fuente de energía usada en la práctica de la presente invención es ahora comúnmente conocida y constituye la tecnología antecedente usada en la presente invención. Un aspecto del sistema de soldadura de arco corto novedoso de la presente invención emplea un circuito para determinar la energía total del impulso de fusión que forma la esfera de metal fundido del electrodo de avance, como se describe en Parks 4,866,247. La energía total del impulso de fusión es ' detectada por un atímetro que tiene una salida integrada sobre el tiempo del impulso de fusión. Esta tecnología se incorpora aquí como referencia puesto que es empleada en un -aspecto de la presente invención. Después de que se ha creado un corto en un sistema de soldadura de arco corto, el corto es eliminado por un incremento posterior en la corriente de soldadura. Ese procedimiento es bien conocido en los sistemas de soldadura de arco corto y se describe de manera general en Ihde 6,617,549 y en Parks 4,866,247. En consecuencia, la tecnología descrita en Ihde 6,617,549 también se incorpora aquí como tecnología antecedente. La modalidad preferida de la invención es una modificación de un sistema de soldadura de impulso de CA estándar bien conocida en la industria de la soldadura. Una solicitud de beneficiario pendiente, anterior, describe la soldadura de impulso estándar, tanto de CD como de CA, con un circuito o programa de medición de energía para una fuente de energía de conmutación de alta frecuencia del tipo usada en la práctica de la implementación preferida de cortocircuito de CA de la presente invención. Aunque no es necesario para comprender la presente invención o practicar la presente invención, esta solicitud anterior, la cual es la misma de la Serie No. 11/103,040 presentada en Abril 11, 2005 (LEEE 200548), se incorpora aquí como referencia. También se incorpora aquí como referencia la solicitud Estadounidense No. de Serie 10/959,587 presentada en Octubre 6, 2004 (LEEE 200441) . La presente invención se relaciona con un electrodo de- núcleo y un sistema de soldadura de arco corto para controlar el impulso de fusión del sistema para depositar un electrodo de núcleo especial de modo que no se necesite gas protector. El sistema mantiene un tiempo deseado entre el impulso y el cortocircuito real. Este tiempo es controlado por el circuito de retroalimentación que implica un tiempo deseado del cortocircuito y el impulso, de modo que el tamaño de la esfera del impulso varíe para mantener una temporización de cortocircuito consistente. Este proceso es una mejora sustancial de otros arreglos de control de arco corto, como se describe en Pijls 4,020,320 que usan dos fuentes de energía. Una primera fuente mantiene un impulso de fusión de tamaño constante y existe un tiempo fijo entre el cortocircuito y el impulso de limpieza posterior. No existe retroalimentación entre la temporización del impulso y el parámetro del impulso de fusión, como se emplea en la presente invención. Se mantiene un tiempo deseado entre el fin del impulso de fusión y el evento de cortocircuito. Fijando el tiempo deseado usando un concepto de circuito de retroalimentación, mejora la estabilidad del arco. Esta invención es aplicable a un proceso de CD, como se muestra en Pijls 4,020,320, pero es principalmente ventajoso cuando se usa un sistema de soldadura de arco corto de CA. En consecuencia, Pijls 4,020,320 se incorpora aquí como referencia como tecnología antecedente que muestra un circuito de control para un sistema de arco corto de CD, donde dos tiempos no relacionados se mantienen constantes sin un control de circuito cerrado del impulso de fusión.

(Electrodo de Núcleo) La invención se relaciona con un método de soldadura novedoso que emplea un electrodo o alambre de soldadura con núcleo de fundente novedoso. Los detalles de los electrodos o alambres de soldadura de arco y específicamente, los electrodos de núcleo para soldar se proporcionan en las Patentes Estadounidenses 5,369,244; 5,365,036; 5,233,160; 5,225,661; 5,132,514; 5,120,931; 5,091,628; 5,055,655; 5,015,823; 5,003,155; 4,833,296; 4,723,061; 4,717,536; 4,551,610; y 4,186,293; todas las cuales se incorporan aquí como referencia. También, las solicitudes anteriores presentadas en Septiembre 8, 2003 como Número de Serie 10/655,685 (LEEE 200329) ; presentada en Abril 29, 2004 como Número de Serie 10/834,141; (LEEE 200408); presentada en Octubre 6, 2004 como Número de Serie 10/959,587 (LEEE 200441); y presentada en Octubre 31, 2005 como Número de Serie 11/263,064 (LEEE 200663) se incorporan aquí como referencia como antecedente, y tecnología de la técnica no anterior.

LA INVENCIÓN De acuerdo con un primer aspecto de la invención como se relaciona con el método, el impulso de fusión de la forma de onda de arco corto es controlado interactivamente por un circuito de retroalimentación y no fijando valores constantes del impulso de fusión. El tiempo entre el fin del impulso de fusión y el cortocircuito es mantenido cambiando reactivamente parámetros del impulso de fusión en un sistema de soldadura de arco corto. El sistema es preferiblemente un sistema de CA, pero puede ser usado en un sistema de CD del tipo descrito de manera general en Pijls 4,020,320. La manipulación novedosa de la forma de onda del arco corto es facilitada por el uso de una sola fuente de energía que tiene la forma de onda controlada por un generador de forma de onda que opera el modulador de ancho de impulso de un inversor de alta velocidad de conmutación, como se describe en Houston 6,472,634. El avance obtenido por la implementación de la presente invención es una mejora sobre la soldadura de arco corto que usa dos fuentes de energía separadas, como se muestra en la técnica anterior. De acuerdo con la modalidad preferida del primer aspecto de la presente invención, el sistema de soldadura de arco corto es un sistema de CA donde el impulso de fusión tiene una polaridad negativa. Para mantener un cordón de metal fundido constante, existe un conmutador de umbral de joule para desviar el suministro de energía a una corriente positiva de nivel bajo de modo que el metal fundido sobre el extremo del electrodo avance, forme una esfera y entonces haga cortocircuito contra el charco de soldadura de la pieza de trabajo. Esta forma de onda de CA es controlada preferiblemente por un generador de forma de onda que controla el perfil de los segmentos de corriente individuales de la forma de onda y que determina la polaridad de los segmentos de la forma de onda. En la técnica anterior, el conmutador de umbral de joule fue usado para proporcionar una energía constante al impulso de fusión. De acuerdo con la presente invención, existe un temporizador para medir el tiempo para que el electrodo haga corto después del impulso de fusión. Es empleado un circuito de retroalimentación para mantener un tiempo consistente entre el impulso de fusión y el evento de cortocircuito. Este control de tiempo estabiliza el arco y el ciclo del cortocircuito. Idealmente el tiempo entre el impulso de fusión y el corto es de aproximadamente 1.0 ms . Dependiendo del tamaño del electrodo y la velocidad de deposición, el tiempo entre el impulso de fusión y el evento de cortocircuito se ajusta a un valor fijo en el intervalo general de 0.5 ms a 2.0 ms . El control de la temporización es aplicable principalmente a la soldadura de arco corto de CA; sin embargo el mismo concepto es aplicable a la polaridad positiva de CD fácilmente. En ambos casos, el alambre de avance con metal fundido formado por el impulso de fusión es mantenido a una corriente positiva inactiva baja que facilita la formación de una esfera preparatoria para el evento del cortocircuito. En cualquier implementación de la invención, los joules u otro parámetro del impulso de fusión son controlados con un circuito de retroalimentación acondicionado para mantener un tiempo preestablecido para el evento del cortocircuito. La implementación de CA del primer aspecto de la presente invención es principalmente útil para electrodos tubulares del tipo de núcleo de fundente y especialmente una implementación novedosa de un electrodo de núcleo de fundente con ingredientes de aleación en el núcleo. El control del ciclo de fusión de un electrodo de núcleo de fundente basado en la retroalimentación del tiempo del cortocircuito es un procedimiento muy preciso para mantener la estabilidad del proceso de soldadura de cortocircuito de CA. La invención también es especialmente aplicable a la soldadura de tubos con un electrodo de núcleo (especialmente la versión novedosa de un electrodo de núcleo de fundente) . La corriente de soldadura para ese electrodo cuando se usa el método novedoso es inferior a la corriente umbral para la soldadura de rocío.

De este modo, la transferencia de metal a la unión del tubo debe implicar algún tipo de cortocircuito, normalmente una transferencia de cortocircuito globular del tipo para la cual está dirigida la presente invención. La mejora de la estabilidad de la soldadura usando la soldadura de arco corto de CA dio como resultado inestabilidad del arco. Esta inestabilidad ha sido superada incrementando la presente invención. De este modo, la presente invención es particularmente aplicable a la soldadura de arco corto de CA de la unión de un tubo usando un electrodo de núcleo. De acuerdo con el primer aspecto de la presente invención se proporciona un sistema de soldadura para efectuar un proceso de soldadura de arco corto entre un electrodo de alambre de avance y una pieza de trabajo, donde el sistema comprende una fuente de energía con un controlador para crear una energía que introduce un impulso de corriente en el electrodo para fundir el extremo del electrodo y una sección de transferencia de metal inactiva de baja corriente que permite que el metal fundido sobre el extremo del electrodo sea depositado en el charco de soldadura de la pieza de trabajo. Durante la sección de transferencia de metal de baja corriente, el metal fundido hace cortocircuito contra el charco de metal fundido. El temporizador mide el tiempo real entre el fin del impulso de fusión y el evento de cortocircuito. Es usado un dispositivo para establecer un tiempo deseado entre el impulso y el evento de cortocircuito y es usado un circuito para crear una señal correctiva basada en la diferencia del tiempo real y el tiempo deseado. Esta señal correctiva es usada para controlar un parámetro dado del impulso de fusión, • como la energía total introducida en el alambre durante el impulso de fusión. De acuerdo con la implementación preferida del primer aspecto de la presente invención, el proceso de soldadura de arco corto es un proceso de CA donde el impulso de fusión es efectuado con una corriente negativa y la sección de transferencia de metal de baja corriente inactiva de la forma de onda está a una polaridad positiva. La versión de CA de la presente invención es particularmente aplicable para soldar con un electrodo del núcleo de fundente en varias modalidades, como el cordón de la raíz de una unión de soldadura de tubo. De acuerdo con otro aspecto de la fuente de energía novedosa, el controlador del sistema de soldadura de arco corto incluye un circuito para crear un impulso de eliminación del cortocircuito después del cortocircuito. En la fuente de energía preferida un generador de forma de onda determina la polaridad y perfila la forma de onda de soldadura en cualquier tiempo dado. El sistema de soldadura de la presente invención es usado para mantener el tiempo entre el impulso de fusión y el corto en un. valor fijo, valor fijo el cual está en el intervalo general de 0.5-2.0 ms y es, de manera preferible, de aproximadamente 1.0 ms . De acuerdo con otro aspecto de la fuente de energía o el método efectuado por la fuente de energía, el sistema de arco corto es la CD positiva formada con el impulso de fusión y la sección inactiva es positiva y se guía por un impulso de eliminación positivo del cortocircuito. Esta implementación de la presente invención no implica un cambio de polaridad del generador de forma de onda durante el procesamiento de la forma de onda para practicar el proceso de soldadura de arco corto. El sistema de soldadura de arco corto es de CA y existe un circuito para controlar el impulso de corriente para hacer que el tiempo real entre el impulso de fusión y el cortocircuito sea el mismo que el tiempo deseado. En realidad, esta implementación de la invención mantiene un tiempo constante, como la modalidad preferida de la invención. La implementación principal de la presente invención controla la energía del impulso de fusión para controlar el tiempo entre el impulso de fusión y el evento de cortocircuito final. Otro aspecto más del primer aspecto de la invención es la provisión de un método para controlar el impulso de fusión de un proceso de soldadura de arco corto de modo que el proceso tenga un tiempo seleccionado entre el impulso de fusión y el evento de cortocircuito. El parámetro controlado por este método es preferiblemente la energía total del impulso de fusión. La invención es particularmente aplicable para usarse en el cordón de la raíz de una unión de tubo de raíz abierta circular usando un electrodo del núcleo de fundente. El segundo aspecto presente de la invención se relaciona al menos en parte, con el descubrimiento de que utilizando una longitud de arco relativamente corta durante la soldadura de CA como la obtenida por este método de arco de cortocircuito novedoso, la contaminación de la soldadura de la atmósfera puede reducirse significativamente. La invención también se relaciona al menos en parte, a un descubrimiento de un sistema de aleación de fundente particular, el cual cuando se usa en un electrodo de acuerdo al segundo aspecto. El sistema de fundente/aleación del electrodo del núcleo permite y promueve una- longitud de arco corto. Combinando esos aspectos de acuerdo con la presente invención, se proporciona un fenómeno sinérgico, es decir que el método novedoso y el electrodo de núcleo de fundente novedoso que produce un metal soldado fuerte y tenaz con resistencia de más de 60 a 70 ksi. Esas aleaciones permiten el uso de tubos más delgados y no existe la necesidad de gas protector en el área de soldadura del tubo. La tecnología de la forma de onda cuya pionera es The Lincoln Electric Company de Cleveland, Ohio ha sido modificada para usarse en la soldadura de CA con electrodos de núcleo de fundente. Los electrodos del núcleo permiten que la operación de soldadura sea controlada de manera más precisa con la aleación del cordón de soldadura siendo diseñada con las características mecánicas deseadas para el cordón con la posición de la operación de soldadura siendo menos limitada. Sin embargo, para proporcionar estabilidad al arco y temperaturas y velocidades de fusión apropiadas, el control real de la forma de onda para el proceso de CA es muy complicado. La contaminación del metal fundido durante la soldadura de arco es aún un problema usando la soldadura de CA para electrodos de núcleo . Los contaminantes en el metal fundido después de la operación de soldadura pueden producir porosidad, fisuras y otros tipos de defectos en el metal soldado. En consecuencia, un desafío mayor- que confrontan los diseñadores de los procesos de soldadura de arco ha sido desarrollar técnicas para excluir elementos, como contaminantes de la atmósfera, del ambiente del arco o para neutralizar los efectos potencialmente peligrosos de esas impurezas. La fuente potencial de contaminación, incluye los materiales que comprenden el electrodo de soldadura, impurezas en la pieza de trabajo en sí y la atmósfera del ambiente. Los electrodos del núcleo pueden contener agentes "asesinos", como el aluminio, magnesio, circonio y titanio, agentes los cuales se combinan químicamente con contaminantes potenciales para evitarles que formen porosidad e inclusión peligrosa en el metal soldado. La presente invención implica el uso de una composición de electrodo única, novedosa, que reduce la tendencia de un electrodo de núcleo para permitir la inclusión de contaminantes en el metal soldado. El método también reduce la cantidad de material requerida como agente "asesino". Específicamente, la presente invención proporciona el electrodo de soldadura de arco del núcleo de fundente autoapantallado (FCA -S) particularmente adaptado para formar soldaduras que tienen niveles reducidos de contaminantes usando una forma de onda de CA. El electrodo tiene un sistema de aleación/fundente que contiene de aproximadamente 35 hasta aproximadamente 55% de fluoruro de bario, de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 12 % de fluoruro de litio, de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 15% de óxido de litio, de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 15% de óxido de bario, de aproximadamente 5 hasta aproximadamente 20% de óxido de hierro, y hasta aproximadamente 25% de un agente desoxidante y desnitrante. Este agente puede ser seleccionado de aluminio, magnesio, titanio, circonio y combinaciones de los mismos. La presente invención proporciona un método de soldadura de arco que usa un electrodo de núcleo de fundente que utiliza un sistema de aleación/fundente particular. El método comprende aplicar un primer voltaje negativo entre un electrodo y un sustrato para producir al menos una fusión parcial del electrodo cerca del sustrato. El método también comprende aplicar un voltaje positivo entre el electrodo y un sustrato para promover la formación de una masa fluida de material del electrodo. El método comprende además verificar la ocurrencia de un corto eléctrico entre el electrodo y el sustrato a través de la masa fluida. El método comprende además tras detectar un corto eléctrico, aplicar un segundo voltaje negativo entre el electrodo y el sustrato. Y, el método comprende incrementar la magnitud del segundo voltaje negativo, para limpiar por lo tanto el corto eléctrico y formar una soldadura sobre el sustrato de la masa fluida. El electrodo del núcleo de fundente puede comprender de aproximadamente 35 hasta aproximadamente 55 % de fluoruro de bario, de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 12% de fluoruro de litio, de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 15% de óxido de litio, de aproximadamente 5 hasta aproximadamente 20% de óxido de hierro, y hasta aproximadamente 25% de un agente desoxidante y desnitrante seleccionado del grupo que consiste de aluminio, magnesio, titanio, circonio y combinaciones de los mismos. Un objetivo de la presente invención es el de proporcionar un sistema de soldadura de arco corto, sistema el cual controla la separación de los eventos de cortocircuito durante el proceso, especialmente cuando el proceso es efectuado en el modo de CA. Otro objetivo de la presente invención es el de proporcionar un método para la soldadura de arco corto, método el cual controla el impulso de fusión sobre la base del tiempo entre el impulso de fusión y el corto para que este permanezca fijo en un valor deseado. Otro objetivo de la presente invención es el de proporcionar una composición de electrodo mejorado, y particularmente una composición de relleno del electrodo que este particularmente adaptada para usarse en combinación con el sistema y método de soldadura de arco corto novedoso. Un objetivo más de la presente invención es proporcionar un sistema sinérgico que comprende un proceso de arco corto y un electrodo de núcleo de fundente para estabilizar el arco en la longitud de arco más corta posible.

De este modo, la contaminación de la atmósfera se minimiza.

La combinación de un sistema de aleación • y un proceso de soldadura permite que el arco sea estable a esas longitudes de arco cortas y como resultado se obtenga un metal soldado fuerte y resistente. Esos y otros objetivos y ventajas se volverán evidentes a partir de la siguiente descripción tomada junto con los dibujos acompañantes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIGURA 1 es un diagrama de bloques de un sistema de soldadura de arco corto usado en la modalidad preferida de la presente invención; La FIGURA ÍA es una vista en corte transversal amplificada tomada, de manera general, a lo largo de la línea 1A-1A de la FIGURA 1; La FIGURA 2 es una serie de vistas . en elevación lateral que muestran las etapas I-IV en un proceso de soldadura de arco corto; La FIGURA 3 es una gráfica de formas de onda de corriente y voltaje combinadas que muestran la implementación de la forma de onda de la modalidad preferida de la presente invención como se describe en la FIGURA 4 para las diferentes etapas como se muestra en la FIGURA 2; La FIGURA 4 es un diagrama de bloques del diagrama de flujo que ilustra una modificación del sistema de la FIGURA 1 para efectuar la modalidad preferida de la presente invención; Las FIGURAS 5 y 6 son diagramas de bloques del diagrama de flujo de una porción del sistema de soldadura mostrada en la FIGURA 1 para implementar dos modalidades adicionales de la presente invención; Las FIGURAS 7 y 8 son diagramas de bloques de diagramas de flujo parciales del sistema de soldadura como se muestra en la FIGURA 1 que combinan la modalidad preferida de la presente invención mostrada en la FIGURA 4 con un control de forma de onda combinado de las modalidades de la invención mostradas en las FIGURAS 5 y 6, respectivamente; La FIGURA 9 es una forma de onda de corriente para la implementación positiva de CD de la presente invención; La FIGURA 10 es una vista en elevación esquemática que muestra la invención usada en el cordón de la raíz o cordón continuo de una unión de soldadura de tubo; La FIGURA 11 es una vista en elevación lateral con un diagrama de bloques que ilustra el uso de un sistema de soldadura representativo y un electrodo; La FIGURA 12 es una vista descriptiva en corte transversal, amplificada, tomada de manera general a lo largo de la línea 12-12 de la FIGURA 11, que describe el electrodo con mayor detalle; La FIGURA 13 es una vista esquemática, amplificada, que representa un electrodo del núcleo donde el revestimiento y el núcleo son fundidos a diferentes velocidades; La FIGURA 14 es una vista similar a la de la FIGURA 13 que ilustra la desventaja de una falla de emplear una forma de onda diseñada para soldar con electrodos de núcleo; La FIGURA 15 es una vista similar a la de las FIGURAS 13 y 14; y La FIGURA 16 es una vista en elevación lateral, parcial, que ilustra un electrodo del núcleo de acuerdo con la presente invención y que muestra la longitud del arco, longitud la cual es minimizada mediante el uso de la presente invención.

MODALIDADES PREFERIDAS DE LA INVENCIÓN (Método/Fuente de Energía Novedosos) En la industria de la soldadura de arco eléctrico, la soldadura de arco corto es una práctica común e involucra cuatro etapas I, II, III y IV como se describe esquemáticamente en la FIGURA 2. La fuente de energía para efectuar la soldadura de arco corto puede ser una fuente de energía basada en un transformador; sin embargo, de acuerdo con la modalidad preferida de la presente invención, el sistema A, mostrado en la FIGURA 1, utiliza el inversor de alta velocidad de conmutación basado en una fuente de energía B que tiene un suministro de CA a través de las líneas 10, 14, o un suministro de tres fases, dirigido al inversor 14 que crea una primera señal de CD a través de las líneas 14a, 14b. De acuerdo con la arquitectura estándar, se usa un convertidor de refuerzo o reductor de voltaje 20 en la fuente de energía B para corregir el factor de energía de alimentación creando una segunda señal de CD controlada a través de las líneas de salida 22, 24. El inversor de alta velocidad de conmutación 30 convierte la segunda señal de CD a través de las líneas 22, 24 a una forma de onda creada por un gran número de impulsos de corriente a través de los cables de salida 32, 34. De acuerdo con la modalidad preferida de la presente invención, la forma de onda a través de los cables 32, 34 es de CD positiva o CA; por lo tanto, el inversor 30 tiene una etapa de salida, no mostrada, que dicta la polaridad de la forma de onda perfilada a través de los cables 32, 34. Esos cables son conectados al electrodo E y la pieza de trabajo WP, respectivamente. De acuerdo a la tecnología de arco corto estándar, el electrodo E es un extremo de avance del alambre W alimentado a través de la punta de contacto 42 desde un carrete o tambor de suministro 40. De este modo, el alambre W es accionado hacia la pieza de trabajo WP a una WFS dada como una forma de onda controlada que tiene la polaridad deseada creada a través del espacio entre el electrodo E y la pieza de trabajo WP. El alambre W es preferiblemente un alambre del núcleo de fundente ilustrado esquemáticamente en la FIGURA ÍA y mostrado como si incluyera un revestimiento de acero al carbón bajo, externo 50 que rodea un núcleo de fundente interno 52 que tiene un agente de fundente y que normalmente incluye partículas de aleación. El derivador 60 acciona el dispositivo de corriente de retroalimentación 62 de modo que la señal de voltaje sobre la línea 64 sea representativa de la corriente de arco instantánea del proceso de soldadura. En una forma similar, el dispositivo 70 crea una señal sobre la línea de salida 72 representativa del voltaje instantáneo del proceso . de soldadura. El controlador C del inversor 30 es un dispositivo digital, como un DSP o microprocesador, que efectúa funciones ilustradas esquemáticamente en una arquitectura generalmente analógica. Como un componente central del controlador C un generador de forma de onda 100 procesa una forma de onda específica de una tabla de estado almacenada en la unidad de memoria 102 y seleccionada de acuerdo al proceso de soldadura deseado por el dispositivo o circuito 104. Tras seleccionar el proceso de soldadura de arco corto deseado es dirigir una señal de selección 104a a la unidad de memoria 102, de modo que la tabla de estado que define los atributos y parámetros de la forma de onda de soldadura de arco corto deseada se cargue en el generador de forma de onda 100 como es indicado por la línea 102a. El generador 100 envía- el perfil de la forma de onda en cualquier momento dado sobre la línea de "*- salida 100a con la polaridad deseada indicada por la lógica sobre la línea 100b. La fuente de energía ilustrada B controlada por un controlador digital C es del tipo de retroalimentación de control de corriente donde el voltaje representativo de la corriente sobre la línea 64 es combinado con la señal del perfil de forma de onda sobre la línea 100a por el amplificador de error 110 que tiene una señal de salida sobre la línea 110a para controlar el modulador de ancho, de impulso 112 de acuerdo con la tecnología de control de forma de onda estándar. La señal de salida sobre la línea 112a controla la forma de la forma de onda a través de las líneas 32, 34 y la polaridad del perfil de la forma de onda particular que sea implementada es fijada por la lógica sobre la línea 100b. De esta manera, el generador de forma de onda 100 controla el modulador de ancho de impulso 112 para tener impulsos en línea 112a que controlen la operación de alta frecuencia del inversor 30. Esta frecuencia de conmutación del inversor es generalmente mayor de 18 kHz y preferiblemente mayor de aproximadamente 40 kHz. Como se describirá, la fuente de energía B con el controlador C opera de acuerdo con la tecnología .estándar cuya pionera es la The Lincoln Electric Company de Cleveland, Ohio. El controlador C es digital, pero se ilustra en formato analógico. Para implementar un proceso de soldadura de arco corto, es necesario que el controlador C reciba información de retroalimentación con respecto a la condición del cortocircuito entre el electrodo E y la pieza de trabajo WP. Esta característica del controlador C se ilustra esquemáticamente como un detector de cortocircuito 120 que crea una lógica sobre la línea 122 para anunciar la existencia de un evento de cortocircuito SC al generador de forma de onda 100. De este modo, el generador es informado cuando existe un cortocircuito e implementa una forma de onda de acuerdo con el procesamiento de un cortocircuito como el efectuado en cualquier proceso de soldadura de arco corto. Como se describirá, el controlador C es de tecnología estándar, con la excepción de que controla un conmutador de polaridad en la salida del inversor 30 por medio de la lógica sobre la línea 100b. Para practicar la invención, el controlador C está provisto con un circuito 150 para controlar el impulso de fusión preparatorio para el cortocircuito. El circuito 150 es digital, pero se ilustra esquemáticamente en arquitectura analógica. Las funciones son implementadas por el procesador digital del controlador C para controlar la energía del impulso de fusión. Ese circuito de control de energía descrito en la solicitud copendiente anterior Número de Serie 11/103,040 presentada por la solicitante en Abril 11, 2005 (LEEE 200548) . Esta solicitud anterior se incorpora aquí como referencia y no como técnica anterior, sino como tecnología relacionada. Como se muestra en la solicitud anterior, la energía del impulso de fusión de una forma de onda de soldadura impulsada puede ser controlada por el circuito 150 que incluye el multiplicador 152 para multiplicar la señal instantánea sobre las líneas 64 , 72 para proporcionar una señal sobre la línea 154 que representa los watts instantáneos del proceso de soldadura. La señal o línea de wataje 154 se acumula por medio de un integrador estándar 156 como se describe en Parks 4,866,247. La integración de la señal del wataje sobre la línea 154 es controlada por el generador de forma de onda 100 que crea una orden de inicio de impulso mostrada como el bloque 160 para corresponder el inicio del impulso de fusión indicado por la lógica sobre la línea 162. El punto inicial es el tiempo ti cuando el impulso de fusión comienza por medio del generador de forma de onda 100. La señal de salida sobre la línea 164 comienza la integración de la señal de wataje sobre la línea 154 por medio del integrador 156. El proceso de integración es interrumpido por una lógica sobre la línea 170 producida por la activación del dispositivo o circuito de impulso de alto 172 tras la recepción de la lógica sobre la línea de entrada 172a. La lógica sobre la línea 172a hace bascular el dispositivo 172 para cambiar la lógica en las líneas de salida 172a y 172c. La lógica sobre la línea 172c informa al generador de forma de onda que el impulso de fusión es un alto para cambiar el perfil sobre la línea de salida 100a. Al mismo tiempo, la señal sobre la línea 172b hace bascular el dispositivo o circuito de reajuste 174 para cambiar la lógica sobre la línea 170 para detener la integración de la señal del wataje instantánea. El número digital usado en la línea de salida 156a es cargado en el registro digital 180 que tiene una salida 182 que representa la energía total de un impulso de fusión dado en el proceso de soldadura de arco corto. Esta señal de energía total es comparada con un nivel de energía deseado almacenado en el registro 190 para proporcionar un número o señal digital sobre la línea 192. El comparador 194 compara la energía real para un impulso dado representado por un número sobre la línea 182 con un nivel de energía deseado indicado por el número sobre la línea 192. La relación entre la energía real y la energía deseada controla la lógica sobre la línea 172a. Cuando la señal de la línea 182 es igual a la señal sobre la línea 192, el comparador 194 cambia la lógica sobre la línea 172a para detener el impulso de acuerdo a lo indicado por el dispositivo o circuito 172. Esto detiene la integración y detiene el impulso de fusión que se ha creado por el generador de forma de onda 100. El circuito 150 es empleado para efectuar la modalidad preferida de la presente invención, lo cual cambia la referencia o energía deseada para el impulso de fusión cambiando el número sobre la línea 192 a través del ajuste del circuito 200. El impulso es detenido cuando la energía ajustada o el umbral de energía se alcanza de acuerdo a lo determinado por el número de señal sobre la línea 182 en comparación con la señal sobre la línea 192. La modalidad preferida de la fuente de energía novedosa y el método usado en la invención combinada ajusta el circuito 200 para cambiar la energía de referencia para llevar a cabo el proceso de soldadura de arco corto novedoso cambiando el impulso de fusión. El sistema de soldadura de arco corto A que usa la fuente de energía B con el controlador digital C es operado ajustando el circuito 200 para efectuar la forma de onda mostrada en la Figura 3. La forma de onda de la corriente de CA 200 tiene un impulso de fusión negativo 212 representado por la etapa I en la Figura 2 donde el impulso de fusión produce el metal fundido 220 sobre el extremo del electrodo E. El nivel de corriente del impulso 212 es inferior a la corriente necesaria para el arco de rocío de modo que existe una transferencia por un corto. El tiempo ti comienza la medición de los Joules como se explica más adelante. El impulso tiene una posición inicial 212a al tiempo ti y una posición de alto 212b al tiempo t2. Siguiendo el impulso de fusión, de acuerdo con la práctica estándar, existe una sección de transferencia inactiva de corriente baja positiva 214, como se representa en la etapa II de la Figura 2. En esta etapa, el metal fundido 220 sobre el extremo del electrodo de avance E se forma en una esfera por medio de la acción de la tensión superficial esperando que ocurra un cortocircuito al tiempo t3 y como _ se muestra en la etapa III. En consecuencia, el tiempo entre t2 y t3 es el tiempo entre el fin del impulso de fusión y el evento de cortocircuito, tiempo el cual es indicado por la lógica sobre la línea 122 como se muestra en la Figura 1. Después de la etapa II, una acción de separación de corriente mostrada como cuello 222 separa el metal fundido 220 del charco 224. Esta acción de separación eléctrica mostrada en la etapa IV es acelerada de ' acuerdo con la práctica estándar con un impulso de cortocircuito negativo 216 que tiene una primera sección de corriente 216a con una pendiente o inclinación gradual y seguida por una segunda sección de corriente 216b con una pendiente más gradual. Finalmente, el metal que hizo cortocircuito se separa y la lógica SC sobre la línea 122 se desvía al inicio del siguiente impulso de corriente al tiempo ti indicado por la sección de transición 218. La forma de onda 210 es una forma de onda de CA que tiene un impulso de fusión negativo 212, una sección inactiva de corriente baja 214 y un impulso de limpieza o eliminación 216 que transita hacia el siguiente impulso negativo 212 al tiempo ti. El voltaje correspondiente tiene una forma de onda 230 con una sección negativa 232, una sección positiva de bajo nivel 234 que cae en el- corto 236 y es seguida por una sección de voltaje negativa 238 que transita en la sección 240 hacia el siguiente voltaje de impulso de fusión 232. El tiempo del ciclo total es de ti al siguiente ti y la transferencia positiva 214 tiene un tiempo menor del 20% del tiempo del ciclo total. Esto evita el arranque. La presente invención- se relaciona con una fuente de energía novedosa y un método para controlar la forma de onda 210 por medio de un generador de forma de onda 100 del controlador C, de modo que el tiempo entre el fin del impulso de fusión 212 a t2 y el tiempo del evento de corto real t3 sea constante sobre la base del ajuste del circuito 200. Este ajuste en el retraso de tiempo, en la modalidad preferida, es efectuado por el circuito 250 mostrado en la FIGURA 4. En este circuito, el tiempo entre el impulso de fusión y el tiempo t2 y el cortocircuito a tiempo t3 se fija en un nivel deseado entre 0.5 a 2.0 ms . De manera preferible, el retraso de tiempo deseado establecido entre 1.0 ms, el cual es el nivel de la señal sobre la línea 254. De este modo, el número numérico sobre la línea 254 es el tiempo deseado t2 a t3. El tiempo real entre t2 y t3 es determinado por el temporizador 260 el cual inicia al tiempo t2 y se detiene al tiempo t3. El temporizador se reajusta para la siguiente medición por medio de un tiempo apropiado indicado como t5 el cual puede ser ajustado para localizarse en varias posiciones después de t3, posición la cual es ilustrada como si se encontrara durante el impulso de fusión en la FIGURA 3. El número sobre la línea 262 es el tiempo real entre t2 y t3. Este tiempo real es almacenado en el registro 270 el cual es reajustado en cualquier tiempo apropiado, como el tiempo t2. De este modo, los datos digitales sobre la línea 272 es- el tiempo medido real entre t2 y t3. Este tiempo es comparado con el tiempo deseado sobre la línea 254. Cualquier amplificador de error puede ser usado para procesar digitalmente la relación del tiempo real al tiempo establecido. El proceso se ilustra esquemáticamente, como una suma 280 y el filtro digital 282 que tiene una salida 284 para ajustar el circuito 200. La diferencia entre el tiempo deseado y el tiempo real es una señal de error en la línea 284 lo cual incrementa o hace disminuir la energía total deseada del circuito 200. La energía total deseada es actualizada periódicamente a un tiempo apropiado indicado como t2 por un circuito de actualización 290. De este modo, en todo momento la señal en la línea 192 de la FIGURA 1 es la energía total deseada para el impulso 212 del proceso de arco corto. Esta energía total es ajustada por cualquier diferencia entre el tiempo t2 y tiempo t3, de modo que la energía de los impulsos 212 mantenga su retraso de tiempo constante o deseado para el cortocircuito entrante. Este control de tiempo estabiliza el proceso de soldadura de arco corto del sistema A. En la FIGURA 4, la modalidad preferida de la fuente de energía novedosa es implementada cambiando el umbral de energía para el impulso de fusión para cambiar la temporización entre el impulso y el evento del corto. Este tiempo también puede ser cambiado por el voltaje o energía del impulso de fusión como se muestra esquemáticamente en las FIGURAS 5 y 6. En ambas de esas modalidades, el tiempo del impulso de fusión ti a t2 es mantenido fijo de acuerdo a lo indicado por el bloque 300. Durante este impulso de fusión de tiempo constante, el voltaje o energía es cambiado para controlar el tiempo entre el impulso y el evento de cortocircuito. En la FIGURA 5, el número sobre la línea de salida 284 del filtro 282 controla el ciclo de retroalimentación 310 para ajustar el voltaje del impulso de fusión, la cual es indicada por los datos numéricos sobre la línea 312. Para ajustar la energía para controlar el tiempo de retraso del evento del cortocircuito, el número sobre la línea de salida 284 es usado para ajustar el circuito de retroalimentación 320, el cual es comparado con la energía instantánea sobre la línea 154 por el generador en forma de onda 100. El cambio en la energía es un valor numérico sobre la línea 322 el cual es comparado con el número digital sobre la línea 154 para controlar la energía del impulso de fusión. De este modo, en las primeras tres modalidades de. la presente invención, la energía total de la forma de onda, el voltaje de la forma de onda o la energía de la forma de onda se ajusta para mantener un tiempo constante entre t2 a t3 para estabilizar el arco y controlar. los eventos de cortocircuito de un sistema A mostrado en la FIGURA 1. De acuerdo con otra modalidad de la fuente de energía novedosa, el ajuste de energía del impulso de fusión 212 se combina con las dos modificaciones de la presente invención ilustradas en las FIGURAS 5 y 6. Esos controles combinados se muestran en las FIGURAS 7 y 8 donde la unión de suma anterior 280 y el filtro digital 282 son ilustrados combinados en el amplificador de errores analógicos 330. El componente o programa tiene la salida 332 con una lógica para detener el impulso de fusión cuando se haya alcanzado la energía umbral, de acuerdo a lo indicado por la lógica en la línea 182. De este modo, la energía total del impulso es controlada junto con el circuito de control del voltaje del impulso 310 en la FIGURA 7 y el control de la potencia del impulso 320 como se muestra en la FIGURA 8. La salida 312 es combinada con la salida 172c para controlar el perfil de la forma de onda en la línea 100a del generador 100. En una forma similar, el nivel de energía es controlado por la lógica sobre la línea 172c en combinación con la información digital sobre la línea de salida 322 del circuito de control del impulso de energía 320. Pueden ser usadas otras combinaciones de los parámetros para controlar el impulso de fusión 212 para asegurar un control exacto del tiempo entre el impulso de fusión y el evento del cortocircuito. Esos otros parámetros están dentro de la experiencia de la técnica en el control del generador de forma de onda por los circuitos de retroalimentación cerrados. La invención es preferiblemente un proceso de CA, como se muestra en la FIGURA 4; sin embargo, la forma de onda positiva de CD 400 puede ser usada como se muestra en la FIGURA 9. El impulso de fusión 402 tiene una corriente positiva alta 402a hasta que el impulso termine al tiempo t2.

La corriente, en el modo positivo de CD, es limitada a un nivel inferior al necesario para el arco de rocío de modo que el metal no se desprenda sin hacer cortocircuito. Este concepto define el proceso de soldadura de arco corto. Entonces las transiciones de forma de onda hacia una sección de corriente positiva de bajo nivel 404 que espera el corto al tiempo t3. Esta corriente positiva de bajo nivel es usada en la modalidad preferida de la presente invención y termina al tiempo t3. Por lo tanto, el impulso de eliminación del corto 410 es creado por el generador de forma de onda. El impulso 410 tiene un área de rampa alta 412 y un área escalonada o gradual 414 para llevar la corriente de regreso al nivel de corriente alta 402a. Varias modalidades ilustradas de la presente invención pueden ser usadas en la implementación de la forma de onda de corriente positiva 400; sin embargo, la lógica sobre la línea 100b para controlar la polaridad de la forma de onda de salida sobre las líneas 32, 34 no es necesaria.

(Electrodo del Núcleo de Fundente Novedoso) La implementación preferida de la fuente de energía de la invención es en la operación de la soldadura del tubo usando un electrodo de núcleo de fundente novedoso como se representa esquemáticamente en la FIGURA 1A. Esa operación de soldadura del tubo es ilustrada esquemáticamente en la FIGURA 10, donde las secciones de tubo 420, 422 definen una raíz abierta 424. La presente invención como se muestra en la FIGURA 4 controla la forma de onda sobre el alambre W puesto que se mueve a través de la punta de contacto 42 hacia la raíz abierta 424 de la unión del tubo. La FIGURA 10 muestra una modalidad particular que usa la presente invención para soldar el cordón de la raíz de una unión de tubo para adherir secciones de tubo juntas para la unión posterior con técnicas de soldadura estándar. En ciertas modalidades, las fuentes de energía y/u operaciones de soldadura de acuerdo a la presente invención exhiben uno o más de los siguientes aspectos. La densidad de corriente es generalmente menor que la requerida para la soldadura de rocío puesto que el modo primario de la transferencia de metal es la soldadura de cortocircuito. Como en muchos procesos de cortocircuito, se establece una corriente de restricción que depende del diámetro del alambre, por ejemplo para un alambre del núcleo de fundente de 1.98 milímetros (5/64 pulgadas), puede ser usada una corriente de 625 amperios. Generalmente, la corriente positiva tiende a establecer la longitud del arco. Si la corriente positiva se deja alcanzar al mismo nivel que la longitud del arco de corriente negativa, aún para la mitad de un milisegundo, el arco de corriente positiva alcanzará una longitud no deseable. Generalmente, la corriente de control lateral positiva se encuentra en el intervalo de aproximadamente 50 amperios hasta aproximadamente 125 amperios, y de manera preferible aproximadamente 75 amperios. La porción negativa de la forma de onda puede ser una energía o voltaje constante con una pendiente de aproximadamente 5 a 15 por ciento de la corriente. Típicamente, la soldadura puede ser efectuada aproximadamente 60 hertzios, 10 por ciento positiva. Puesto que la corriente positiva se fija en un nivel relativamente bajo, la porción en que la forma de la onda es positiva es típicamente menor del 20 por ciento. Las Figuras 11 y 12 ilustran esquemáticamente una soldadura y/o sistema de soldadura de tecnología de forma de onda 510, y un electrodo de núcleo 530. El sistema de soldadura comprende una soldadora 510 que tiene un soplete 520 para dirigir el electrodo 530 hacia la pieza de trabajo W. El sistema de soldadura 510 incluye un suministro de energía de entrada de tres fases Ll, L2 y L3, el cual es rectificado a través del rectificador 550, 560, y una fuente de energía 540. La fuente de energía 540 proporciona una salida, y específicamente, una forma de onda de CA como se describe en la Solicitud de Patente Estadounidense Número de Serie 11/263,064, presentada en Octubre 31, 2005 (LEEE 200663) , previamente incorporada como referencia. Se crea un arco de CA entre el extremo del electrodo 530 y la pieza de trabajo W. El electrodo es un electrodo del núcleo con un revestimiento 600 y un núcleo interno lleno 610. El núcleo incluye ingredientes fundentes, como los representados por las partículas 610a. El propósito de esos ingredientes 610a es (a) proteger el metal de soldadura fundido de la contaminación atmosférica cubriendo el metal fundido con escoria, (b) , combinar químicamente con cualesquier contaminantes atmosféricos, de modo que su impacto negativo sobre la calidad de la soldadura sea minimizado y/o (c) generar gases protectores del arco. De acuerdo con la práctica estándar, el núcleo 610 también incluye ingredientes de aleación, referidos como partículas 610b, junto con otras partículas misceláneas 610c que se combinan para proporcionar el relleno del núcleo 610. Para optimizar la operación de soldadura, ha sido necesario usar alambre sólido con un gas protector externo. Sin embargo, para producir una soldadura con propiedades mecánicas y metalúrgicas específicas, se requieren aleaciones específicas, las cuales pueden ser difíciles de obtener en forma de un alambre sólido. La protección con gas no siempre es una alternativa factible debido al acceso al gas o dificultad para lograr una protección adecuada debido a las condiciones del viento, accesibilidad a mezclas de gas limpias y terrenos difíciles. Sería ventajoso por lo tanto usar un electrodo de núcleo autoprotegido, de modo que el ambiente no afecte la soldadura. Un problema común causado cuando se usan electrodos de núcleo sin control del perfil de la forma de onda de soldadura se ilustra en la Figura 13. El proceso de soldadura funde el revestimiento 600 para proporcionar una porción del metal fundido 630 unida hacia arriba alrededor del electrodo, de acuerdo a lo indicado por el extremo superior fundido 640. De este modo, el revestimiento del electrodo se funde más rápidamente que el núcleo. Esto hace que salga un material de metal fundido en el extremo de salida del electrodo 530 sin gas protector o reacción química creada por la fusión de los constituyentes internos del núcleo 610. De este modo, el arco de CA funde el metal del electrodo 610 en una atmósfera no protegida. La protección necesaria para el metal fundido se forma cuando el -revestimiento y el núcleo se funden a la misma velocidad. El problema de fundir el metal fundido más rápidamente que el núcleo es indicado mejor por la representación descriptiva de la Figura 14. El metal fundido 650 del revestimiento 600 ya se ha unido a la pieza de trabajo W antes que el núcleo 610 haya tenido la oportunidad de fundirse. De este modo, el núcleo 610 no puede proporcionar la protección necesaria para el proceso de soldadura. Las Figuras 13 y 14 muestran la razón por la cual la soldadura de CA que usa electrodos del núcleo no ha sido usada para soldar líneas costeras y otras soldaduras de tuberías. Sin embargo, la forma de onda 'de CA puede ser utilizada para controlar el calor alimentado cuando se usa un electrodo de núcleo.

Controlando el perfil preciso de la forma de onda de CA usada en el proceso de soldadura, puede hacerse que el revestimiento 600 y el núcleo 610 se fundan a aproximadamente la misma velocidad. La falla en la coordinación adecuada de la fusión del revestimiento con la fusión del núcleo es una razón por la cual el gas protector SG, como se muestra en la Figura 15 puede ser usado. La ventaja de controlar el perfil de la forma de onda de CA es que el gas protector externo SG, puede ser evitado. Aunque el control de la forma de. onda de CA puede conducir a ventajas significativas, como se hizo notar anteriormente, para proporcionar estabilidad al arco y las temperaturas y velocidades de fusión apropiadas, el control real de la forma de onda de CA se 'ha complicado. Y, aún con el uso de formas de onda de CA sofisticadas es posible la contaminación" de la soldadura. La contaminación de soldaduras formadas usando formas de onda CA sofisticadas, es todo lo posible, aún si es usado gas protector. En consecuencia, en un aspecto preferido de la presente invención, se proporcionan ciertas composiciones de electrodos, cuando se usan en conjunto con formas de onda de CA, pueden formar soldaduras fuertes, tenaces y durables, sin problemas de contaminación significativos, y sin el grado de control en otras circunstancias requerido para las formas de onda de CA.

(Electrodos Novedosos) Cuando se sóida por el método o fuente de energía novedosos con el electrodo del núcleo, es deseable tener el revestimiento y el núcleo a la misma velocidad. Esta operación promueve el mezclado homogéneo de ciertos materiales del núcleo con el revestimiento externo, de modo que la mezcla de materiales fundidos resista químicamente los efectos de la contaminación atmosférica. Los elementos de aleación requeridos para producir las características mecánicas y metalúrgicas del metal de soldadura deseado se distribuyen uniformemente en el metal de soldadura. Además, los beneficios protectores derivados de la escoria y/o constituyentes que forman gases se optimizan. Como se hizo notar anteriormente, esta situación es ilustrada en la FIGURA 15. En contraste, la FIGURA 14, ilustra una situación donde el revestimiento se ha fundido más rápidamente que el núcleo. Esta es una situación dañina, el metal fundido 650 del revestimiento 500 ya se ha unido a la pieza de trabajo W antes que el núcleo 610 haya tenido la oportunidad de fundirse. El metal 650 no ha sido protegido de los efectos de la contaminación atmosférica en el grado en que lo habría sido si los constituyentes del núcleo no fundidos realmente se hubiesen fundido. Adicionalmente, los elementos de aleación necesarios para lograr las características mecánicas y metalúrgicas deseadas pueden estar ausentes del metal fundido 650. Como se indicó anteriormente, puede ser usada una soldadora eléctrica del tipo que use la tecnología de forma de onda para la soldadura de CA usando .un electrodo del núcleo, como el electrodo 700 mostrado en la FIGURA 16. Ese electrodo incluye un revestimiento de acero externo 710 que rodea el núcleo 720 formado de material particulado, incluyendo metales de aleación y escoria y materiales fundentes. Teniendo materiales fundentes o de escoria internos, no existe la necesidad de gas protector externo durante la operación de soldadura. Incluyendo material de aleación en el núcleo 720, un charco de metal soldado 740 sobre la pieza de trabajo 730 puede ser modificado para que tenga los constituyentes de aleación exactos. Esta es una ventaja sustancial y la razón de usar electrodos de núcleo en lugar de alambre de soldadura sólido donde la aleación debe ser lograda por el constituyente real del alambre de soldadura. El ajuste de la aleación para el metal soldado es muy difícil cuando se usa un alambre de soldadura sólido. Por lo tanto, es extremadamente ventajoso en la soldadura de alta calidad emplear un electrodo del núcleo. El arco AR funde el revestimiento 710 y funde los constituyentes o relleno del núcleo 720 a una velocidad que puede ser controlada para que sea esencialmente la misma. La contaminación en el metal soldado 740, como el hidrógeno, nitrógeno y oxígeno pueden producir problemas de porosidad, fisuraciones y otros tipos de defectos físicos en el metal soldado. De este modo, el desafío es diseñar el proceso de soldadura para excluir contaminantes • del metal soldado fundido. Es común usar agentes "asesinos", típicamente silicio, aluminio, titanio y/o circonio, los cuales se combinaran químicamente con los contaminantes potenciales para evitar que formen porosidad o inclusiones peligrosas en el metal soldado. Además, también pueden ser agregados "depuradores" para que reaccionen con especies que contengan hidrógeno para remover el hidrógeno de la soldadura. Para depositar metal soldado consistentemente sin defectos 740, con frecuencia ha sido necesario agregar esos agentes asesinos en cantidades que son por si mismas dañinas a las propiedades del metal soldado, como la ductibilidad y tenacidad a baja temperatura. De este modo, es deseable reducir la exposición del metal fundido en el arco AR para evitar la contaminación del metal que pase del electrodo 700 a la pieza de trabajo 730 de modo que puedan minimizarse los agentes asesinos. Las composiciones de electrodo novedosas cuando se usan en la soldadura de CA, producen soldaduras deseables que son durables, tenaces y que no son susceptibles a problemas de otras circunstancias asociadas con el uso de composiciones de electrodo convencionales. Las composiciones de electrodo de la presente invención son usadas preferiblemente en conjunto con las formas de onda de CA -donde las formas positiva y negativa de la forma de onda de CA son modificadas para reducir la longitud total del arco LA. De esta manera, existe menos exposición a la atmósfera y menos tiempo durante el cual el metal está fundido. Una descripción detallada de las formas de onda de CA y los procesos de soldadura relacionados, para los cuales se diseñaron las composiciones de electrodo de la presente invención, se expone en la Solicitud Estadounidense No. de Serie 11/263,064, presentada en Octubre 31, 2005 (LEEE 200663) , previamente incorporada como referencia. En realidad, reduciendo la longitud del arco, la temperatura del metal fundido puede reducirse a medida que se desplaza del electrodo 700 hacia el charco de metal soldado 740. Únicamente usando una soldadora que pueda efectuar un proceso de soldadura de CA con diferentes formas para las secciones positiva y negativa, puede usarse la soldadura de CA con electrodos del núcleo de manera efectiva en el campo. Los parámetros de las porciones positiva y negativa de la forma de onda alternada pueden ser ajustados independientemente para compensar y optimizar la fusión del revestimiento 710 y el núcleo 720 para el electrodo seleccionado 700. De manera más específica, la invención total implica la combinación de un electrodo novedoso y una soldadora de CA donde las secciones positiva y negativa de la forma de onda son ajustadas individualmente para lograr el objetivo de una longitud de arco baja y contaminación reducidas. Usando esta estrategia, la composición del electrodo de la invención, particularmente debido a su autoprotección, puede proporcionar ventajas significativas. Los electrodos son usados sin gas protector y dependiendo de la aplicación particular, pueden depender de agentes desoxidantes o desnitrantes en el núcleo para una protección adicional contra la contaminación atmosférica. La invención proporciona un sistema sinérgico de un método de soldadura novedoso con un conjunto único de componentes de aleación y fundentes en el núcleo del electrodo FCAW-S. Como se hizo notar, un electrodo del núcleo es un revestimiento de metal tubular alimentado continuamente con un núcleo de fundente pulverizado y/o ingredientes de aleación. Esos pueden incluir elementos fundentes, agentes desoxidantes y desnitrantes, y materiales de aleación, así como elementos que incrementan la tenacidad y resistencia, mejoran la resistencia a la corrosión y estabilizan el arco. Los materiales del núcleo típicos pueden incluir aluminio, calcio, carbono, cromo, hierro, manganeso, y otros elementos y materiales. Aunque los electrodos del núcleo de fundente son más ampliamente utilizados, los productos de núcleo de metal son útiles para ajustar la composición de metal de relleno cuando se solden aleaciones de acero. Los polvos en los electrodos de núcleo de metal generalmente son polvos de metal y aleaciones, más que compuestos, produciendo solo pequeñas islas de escoria sobre la cara de la soldadura. En contraste, los electrodos del núcleo de fundente producen una cubierta de escoria extensa durante la soldadura, la cual soporta y forma el cordón de soldadura. El sistema de aleación/fundente de la presente invención comprende cantidades particulares de una fuente de bario, cantidades particulares de una fuente de litio, óxido de litio, óxido de hierro y cantidades opcionales de óxido de calcio, óxido de silicio y óxido de manganeso. Puede usarse una o más sales de fluoruro, óxido y/o carbonato de bario para la fuente de bario. Y, puede usarse una o más sales de fluoruro y/o carbonato de litio para la fuente de litio. El sistema de aleación/fundente se incluye en el relleno del electrodo. El relleno del electrodo generalmente constituye de aproximadamente 18 hasta aproximadamente 24% del electrodo. Un sistema de aleación/fundente preferida comprende : de aproximadamente 35 hasta aproximadamente 55% de fluoruro de bario como fuente de bario, de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 12% de fluoruro de litio como la fuente de litio, de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 8% de carbonato de bario como una fuente secundaria de bario de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 8% de carbonato de litio como fuente secundaria de litio, de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 15% de óxido de litio, de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 15% de óxido de bario, de aproximadamente 5 hasta aproximadamente 20% de óxido de hierro, de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de calcio, . de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de silicio, de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de manganeso, y hasta aproximadamente 25% de aluminio, magnesio, titanio, circonio o combinaciones de los mismos, para la desoxidación y desnítruración y las entidades metálicas restantes incluyendo opcionalmente hierro, níquel, manganeso, silicio o combinaciones de las mismas. Todos los porcentajes expresados aquí, son porcentajes en peso a menos que se haga notar otra cosa. Preferiblemente, la composición de relleno del electrodo comprende de aproximadamente 35 hasta aproximadamente 55% de fluoruro de bario, de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 12% de fluoruro de litio, de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 15% de óxido de litio, de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 15% de óxido de bario, de aproximadamente 5 hasta aproximadamente 20% de óxido de hierro, y hasta aproximadamente 25% de un agente desoxidante o desnitrante como se hizo notar anteriormente. ' En otras modalidades, la composición de relleno del electrodo preferida, anotada previamente también puede incluir de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 8% de carbonato de bario. En otra modalidad más, la composición de relleno del electrodo preferida puede adicionalmente incluir de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 8% de carbonato de litio. En otra modalidad más, la composición de relleno preferida puede incluir de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de calcio. En una modalidad adicional más, la composición de relleno del electrodo puede incluir de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de silicio. Y, en otra modalidad, la composición de relleno preferida del electrodo puede comprender de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de manganeso. Otras modalidades incluyen el uso de uno o más de esos agentes, es decir el carbonato de bario, carbonato de litio, óxido de calcio, óxido de silicio, óxido de manganeso y combinaciones de los mismos. La modalidad preferida del 'método novedoso comprende aplicar un primer voltaje negativo entre un electrodo y un sustrato para producir la fusión al . menos parcial del electrodo cerca del sustrato. El método también comprende aplicar un voltaje positivo entre el electrodo y el sustrato para promover la formación de una masa fluida de material del electrodo. El método comprende además verificar la ocurrencia de un corto eléctrico entre el electrodo y el sustrato a través de la masa fluida. El método comprende además tras detectar un corte eléctrico, aplicar un segundo voltaje negativo entre el electrodo y el sustrato. Y, el método comprende incrementar la magnitud del segundo voltaje negativo,, para eliminar por lo tanto el corto eléctrico y formar una soldadura sobre el sustrato de la masa fluida. La composición preferida del relleno del electrodo en un electrodo de núcleo de fundente comprende de aproximadamente 35 hasta aproximadamente 55% de fluoruro de bario, de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 12% de fluoruro de litio, de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 15% de óxido de litio, y de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 15% de óxido de bario, de aproximadamente 5 hasta aproximadamente 20% de óxido de hierro, y hasta aproximadamente 25% de un agente desoxidante y desnitrante seleccionado del grupo que consiste de aluminio, magnesio, titanio, circonio y combinaciones de los mismos. En otras modalidades, pueden ser incorporados agentes adicionales en el relleno del electrodo preferido. Por ejemplo, puede incluirse de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 8% de carbonato de bario. Otra modalidad de la composición de relleno del electrodo incluye de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 8% de carbonato de litio. Otra modalidad más incluye de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de calcio. Otra modalidad incluye de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de -silicio y, otra modalidad más incluye de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de manganeso. En una modalidad más, uno o más de esos agentes puede ser agregado o incluido de otro modo en la composición de relleno del electrodo. Por ejemplo, el relleno del electrodo preferido también puede comprender, además de las proporciones previamente anotadas de fluoruro de bario, fluoruro de litio, óxido de litio, óxido de bario, óxido de hierro y uno o más agentes de desoxidación y desnitrantes particulares de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 8% de carbonato de bario, de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 8% de carbonato de litio, de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de calcio, de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de silicio, y de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de manganeso. El sistema de fundente/aleación novedoso es modificado de los sistemas de fundente/aleación tradicionales usados para electrodos FCAW-S para lograr la longitud de arco corta y para soldar a entradas de calor baja que den como resultado las formas de onda únicas usadas en este proceso. La longitud corta del arco y el arco estable es resultado de la combinación del sistema de aleación y fundente y las características únicas de la forma de onda. En esencia, tanto la soldadura consumible como el proceso son optimizados en serie para lograr los requerimientos del producto soldado final. En ciertas modalidades, la presente invención proporciona métodos para formar metales soldados que tienen propiedades atractivas. Generalmente, esos métodos implican proporcionar un alambre o electrodo de soldadura que tiene un núcleo con la composición previamente descrita. Preferiblemente, el alambre o electrodo de soldadura es usado libre de gas protector, o agentes adicionales que formen ese gas. Los métodos también incluyen una operación en la cual el alambre o electrodo es llevado hasta la región de interés, como una unión formada entre dos secciones de tubo. Preferiblemente ese movimiento se efectúa a una velocidad de alimentación controlada. El método también incluye crear una corriente de soldadura para fundir el alambre o electrodo por un arco entre el alambre y las secciones de tubo para formar por lo tanto un cordón de metal fundido en la unión. El método también incluye transferir el alambre fundido al cordón de metal fundido por una sucesión de eventos de cortocircuito. El método es particularmente muy adecuado para aplicarse a la soldadura de una unión entre dos secciones de tubo formadas de un metal que tiene resistencia a la deformación de al menos aproximadamente 4921.56 kgf/cm2 (70 ksi) y un espesor menor de aproximadamente 1.90 centímetros (0.75 pulgadas). Sin embargo, se apreciará que la presente invención puede ser usada en aplicaciones sobre tubos que tengan espesores mayores que o menores que 1.90 centímetros (0.75 pulgadas). El cordón resultante que se forma generalmente tiene una resistencia a la tracción mayor de 4921.56 kgf/cm2 (70 ksi) y en ciertas aplicaciones, mayor de aproximadamente 6327.72 kgf/cm2 (90 ksi). En aspectos particulares, la corriente de fusión puede ser negativa. Si la corriente de fusión es negativa, la operación de transferencia de metal puede ser efectuada por una corriente positiva. La transferencia de metal puede, sin embargo, ser efectuada por una corriente positiva independientemente de la corriente de fusión. Cuando se efectúe el método previamente descrito, finalmente se prefiere que la longitud promedio del arco sea menor de 0.76 centímetros (0.30 pulgadas), de manera preferible menor de 0.50 centímetros (0.20 pulgadas), y de manera más preferible menor de 0.25 centímetros (0.10 pulgadas) . En el método descrito anteriormente, la velocidad de los eventos de cortocircuito es controlada de manera preferible, automáticamente. La velocidad de los eventos de cortocircuito es generalmente de aproximadamente 40 hasta aproximadamente 100 ciclos por segundo. En otras modalidades, los conceptos previamente descritos, es decir, el uso de fuentes de energía y técnicas de control en combinación con las composiciones de electrodo novedosas descritas aquí, pueden ser utilizadas para producir un metal soldado que tenga una tenacidad de Hendidura en V de Charpy mínima de 60 J a -20 °C. De manera similar, los métodos pueden ser usados para producir un metal soldado que tenga una tenacidad de Hendidura en V de Charpy mínima de 40 J a -40 °C. Y, los métodos pueden ser usados para producir un metal soldado que tenga una resistencia a la tracción que exceda de 90 ksi. De este modo, un tubo delgado de menos de aproximadamente 1.9 centímetros (0.75 pulgadas) puede ser usado con ahorros resultantes. No es necesario el gas protector, de modo que el costo del gas en el sitio se elimina. La presente solicitud puede ser utilizada en una amplia variedad de aplicaciones. El sistema, proceso y/o composiciones descritas aquí están particularmente adaptadas para usarse en la soldadura de tubo X80 (siendo la designación X80 de acuerdo con la especificación industrial API 5L:2000) con alambre con núcleo de fundente autoprotegido. Sin embargo, la presente invención puede ser utilizada en conjunto con otros grados de tubería. La presente invención también puede ser utilizada en las operaciones de "cordón de la raíz" o soldadura adhesiva efectuada sobre tubos. La presente invención puede ser utilizada para fundir cantidades más grandes de alambre de soldadura con una fuerza de arco menor en comparación con las prácticas actualmente conocidas de usar un arco corto enmascarado para el paso de la soldadura inicial. Otra aplicación más de la presente invención es en aplicaciones de soldadura robótica para la soldadura de alta velocidad de metales de calibre delgado. La presente invención ha sido descrita con ciertas modalidades y aplicaciones. Estas pueden ser combinadas e intercambiadas sin apartarse del alcance de la invención, como se define en las reivindicaciones anexas. Los sistemas, métodos y electrodos y combinaciones de los mismos como se definen en esas reivindicaciones anexas se incorporan aquí como referencia como parte de la descripción de las características novedosas de la invención sinérgica.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un sistema de soldadura para efectuar un proceso de soldadura de arco corto entre un electrodo de alambre de avance y una pieza de trabajo donde el electrodo tiene un extremo orientado hacia la pieza de trabajo, el sistema se caracteriza porque comprende: una fuente de energía con un controlador para crear un impulso de corriente que introduce energía en un extremo del electrodo para fundir el extremo y una sección de transferencia de metal inactiva de baja corriente que sigue al extremo del impulso de fusión durante el cual el electrodo fundido hace cortocircuitos contra .la pieza de trabajo; un temporizador para medir el tiempo real entre un fin del impulso y el cortocircuito; un dispositivo para fijar o establecer un tiempo deseado del impulso al cortocircuito; un circuito para crear una señal correctiva basada en la diferencia entre el tiempo real y el tiempo deseado; y, un circuito que responde a la señal correctiva para controlar un parámetro dado del impulso de corriente.
2. El sistema de soldadura de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la baja corriente de la sección de transferencia de metal tiene una polaridad positiva.
3. El sistema de soldadura de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el controlador incluye un circuito para crear un impulso de iluminación de cortocircuito después del cortocircuito.
4. El sistema de soldadura de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el impulso de iluminación tiene una primera corriente seguida por una segunda corriente más alta.
5. El sistema de soldadura de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque al menos una de la primera y segunda corrientes es una corriente ascendente.
6. El sistema de soldadura de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el controlador incluye un circuito para crear un impulso de iluminación de cortocircuito después del cortocircuito.
7. El sistema de soldadura de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el parámetro dado es la energía total del impulso de corriente.
8. El sistema de soldadura de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el parámetro dado es la energía instantánea del impulso de corriente.
9. El sistema de soldadura de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el parámetro dado es el voltaje instantáneo del impulso de corriente.
10. El sistema de soldadura de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tiempo deseado está en general en el intervalo de 0.5-2.0 ms .
11. El sistema de soldadura de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el tiempo deseado es de aproximadamente 1.0 ms .
12. El sistema de soldadura de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el impulso de corriente tiene una polaridad negativa.
13. El sistema de soldadura de conformidad con la reivindicación 1, donde el electrodo de alambre de avance es un alambre de soldadura de arco de núcleo de fundente autoprotegida (FCAW-S) que tiene un sistema de aleación/fundente en el núcleo, el sistema se caracteriza porque comprende: de aproximadamente 35 hasta aproximadamente 55% de fluoruro de bario; de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 12% de fluoruro de litio; de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 15% de óxido de litio; de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 15% de óxido de bario; y de aproximadamente 5 hasta aproximadamente 20% de óxido de hierro.
14. El sistema de soldadura de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el sistema de aleación/fundente comprende además: hasta aproximadamente 25% de al menos un agente desoxidante y desnitrante seleccionado del grupo que consiste de aluminio, magnesio, titanio, circonio, y combinaciones de los mismos.
15. Un sistema de soldadura para efectuar un proceso de soldadura de arco corto entre el electrodo de alambre de avance y una pieza de trabajo donde el electrodo tiene un extremo orientado hacia la pieza de trabajo, el sistema se caracteriza porque comprende: una fuente de energía con un controlador para crear un impulso de corriente que introduce energía al extremo del electrodo para fundir el extremo y una sección de transferencia del metal inactiva de baja corriente que sigue al extremo del impulso de fusión durante el cual el electrodo fundido hace cortocircuito contra la pieza de trabajo; y, un circuito que responde para controlar un parámetro dado del impulso de corriente para proporcionar un tiempo sustancialmente constante entre el impulso de corriente y el cortocircuito.
16. Un método para controlar el impulso de fusión de un proceso de soldadura de arco corto donde el impulso de fusión es seguido por un ciclo de transferencia de baja corriente, el método se caracteriza porque comprende: (a) medir el tiempo real para la duración entre el impulso de fusión y un cortocircuito durante el ciclo de transferencia; (b) establecer un tiempo deseado para la duración; (c) crear una señal correctiva comparando el tiempo real y el tiempo establecido; y, (d) ajustar el parámetro del impulso de fusión sobre la base de la señal correctiva.
17. Un electrodo de soldadura de arco del núcleo de fundente autoprotegido (FCAW-S) particularmente adaptado para formar soldaduras que tengan niveles reducidos de contaminantes usando la forma de onda de CA, el relleno de electrodo se caracteriza porque tiene un sistema de aleación/fundente que comprende: de aproximadamente 35 hasta aproximadamente 55% de fluoruro de bario; de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 12% de fluoruro de litio; de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 15% de óxido de litio; de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 15% de óxido de bario; y de aproximadamente 5 hasta aproximadamente 20% de óxido de hierro.
18. El electrodo de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el sistema de aleación/fundente comprende además hasta aproximadamente 25% de al menos un agente desoxidante y desnitrante seleccionado del grupo que consiste de aluminio, magnesio, titanio, circonio, y combinaciones de los mismos.
19. El electrodo de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el sistema de aleación/fundente comprende además de aproximadamente 0 ' hasta aproximadamente 8% de carbonato de bario; de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 8% de carbonato de litio; de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de calcio; de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de silicio; y de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de manganeso; 20. Un electrodo de núcleo de fundente adaptado para formar un metal soldado que • tiene una tenacidad de
Hendidura-V de Charpy mínima de 60J a -20°C tras la soldadura de arco corto, el electrodo se caracteriza porque comprende un núcleo que tiene un sistema de aleación/fundente que comprende:' (i) de aproximadamente 35 hasta aproximadamente 55% de fluoruro de bario; (ii) de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 12% de fluoruro de. litio; (iii) de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 15% de • óxido de litio; (iv) de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 15% de óxido de bario; y (v) de aproximadamente 5 hasta aproximadamente 20% de óxido de hierro.
21. El electrodo de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el sistema de aleación/fundente comprende además (vi) hasta aproximadamente 25% de un agente desoxidante y desnitrante seleccionado del grupo que consiste de aluminio, magnesio, titanio, circonio, y combinaciones de los mismos.
22. El electrodo de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el sistema de aleación/fundente comprende además: de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 8% de carbonato de bario; de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 8% de carbonato de litio; de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de calcio; de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de silicio; y de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de manganeso.
23. Un electrodo de núcleo de fundente adaptado para producir un metal soldado que tiene una resistencia a la tracción mayor de 90 ksi tras la soldadura de arco corto, el electrodo se caracteriza porque comprende un núcleo que tiene un sistema de aleación/fundente que comprende: (i) de aproximadamente 35 hasta aproximadamente 55% de fluoruro de bario; (ii) de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 12% de fluoruro de litio; (iii) de aproximadamente 0 ' hasta aproximadamente 15% de óxido de litio; (iv) de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 15% de óxido de bario; y (v) de aproximadamente 5 hasta aproximadamente 20% de óxido de hierro.
24. - El electrodo de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el sistema de aleación/fundente comprende además (vi) hasta aproximadamente 25% de un agente desoxidante y desnitrante seleccionado del grupo que consiste de aluminio, magnesio, titanio, circonio, y combinaciones de los mismos.
25. El electrodo de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el sistema de aleación/fundente comprende además: de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 8% de carbonato de bario; de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 8% de carbonato de litio; de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de calcio; de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de silicio; y de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 5% de óxido de manganeso.
26. Un sistema de soldadura para efectuar un proceso de soldadura de arco corto entre un electrodo de alambre de avance y una pieza de trabajo, donde el electrodo tiene un extremo orientado hacia la pieza de trabajo, el sistema se caracteriza porque comprende: una fuente de energía con un controlador para crear un impulso de corriente que introduce energía en el extremo del electrodo y para fundir el extremo y una sección de transferencia de metal inactiva de baja corriente que sigue al extremo del impulso de fusión durante el cual el electrodo fundido hace cortocircuito contra la pieza de trabajo; un temporizador para medir el tiempo real entre el fin del impulso y el cortocircuito; el dispositivo para fijar el tiempo deseado del impulso hasta el cortocircuito; un circuito para crear una señal correctiva basada en la diferencia entre el tiempo real y el tiempo deseado; y un circuito que responde a la señal correctiva para controlar la energía del impulso de corriente para proporcionar una velocidad constante del corto.
27. Un sistema de soldadura para efectuar un proceso de soldadura de arco corto entre un electrodo de alambre de avance y una pieza de trabajo, donde el electrodo tiene un extremo orientado hacia la pieza de trabajo, el sistema se caracteriza porque comprende: una fuente de energía con un controlador para crear un impulso de corriente negativa que introduce energía en el extremo del electrodo y para fundir el extremo y una sección de transferencia de metal inactiva de baja corriente positiva que sigue al extremo del impulso de fusión durante el cual el electrodo fundido hace cortocircuito contra la pieza de trabajo.
28. Un sistema de soldadura para efectuar un proceso de soldadura de arco corto en el cordón de la raíz de una unión de tubo de raíz de circuito abierto por una forma de onda de CA entre un electrodo de alambre de avance y la unión del tubo, donde el electrodo tiene un extremo orientado hacia la unión del tubo, el sistema se caracteriza porque comprende: una fuente de energía con un controlador para crear un impulso de corriente negativa que introduce energía al extremo del electrodo para fundir el extremo y una sección de transferencia de metal inactiva de corriente positiva baja que sigue el extremo del impulso de fusión durante el cual el electrodo fundido hace cortocircuito contra la unión del tubo.