Синергетическая система сварки

Синергетическая система сварки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к области электродуговой сварки и, более конкретно, к улучшенной системе сварки короткой дугой, способам сварки с самозащитными электродами с сердечниками из флюса для дуговой сварки(FCAW-S) и композициям электродов.

Настоящее изобретение включает в себя новый способ сварки короткой дугой, использующий новый электрод с сердечником. Существует синергетическая взаимосвязь, когда комбинируются новый способ сварки и новый электрод с сердечником из флюса. Существенно для изобретения то, что в целом имеются независимые преимущества нового способа в комбинации с электродом, имеющим сердечник из флюса. В качестве аналогов заявленных решений можно указать документы JP 2000288730 А, В23К 9/095, 17.10.2000, SU 1826338, В23К 9/095, 27.08.1996, SU 1780970 A1, В23К 35/368, 15.12.1992.

Системы для дуговой сварки с коротким замыканием, способы и связанные концепции, а также способы сварки труб и системы вообще изложены в следующих патентах США, содержание которых таким образом включено в виде ссылок в качестве дополнительной информации: патент США 4717807; патент США 4954691; патент США 5676857; патент США 5742029; патент США 5961863; патент США 5981906; патент США 6093906; патент США 6160241; патент США 6172333; патент США 6204478; патент США 6215100; патент США 6472634 и патент США 6501049.

Источник питания

В области электродуговой сварки используется разнообразие режимов сварки между концом перемещающегося расходуемого электрода и заготовкой, такая заготовка может включать в себя два или более компонентов, которые будут сварены вместе. Настоящее изобретение относится к способу сварки короткой дуги, при котором передвигающийся электрод расплавляют под действием теплового эффекта дуги во время импульса тока и затем, после того как расплавленный металл превращается в шар в результате действия поверхностного натяжения, расплавленный металлический шар передают на заготовку в результате действия короткого замыкания. Короткое замыкание возникает, когда перемещающаяся проволока выдвигает шар для осуществления контакта с расплавленной металлической ванночкой на заготовке, такое короткое замыкание фиксируют по резкому снижению сварочного напряжения. После этого короткое замыкание прекращается, и способ сварки короткой дугой повторяют. Настоящее изобретение является усовершенствованием сварки короткой дугой и предпочтительно осуществляется с использованием источника питания, в котором профилем формы импульса при сварке управляют с помощью генератора импульсов заданной формы, использующим модулятор ширины импульса инвертора с высокоскоростным переключением, как раскрыто в нескольких переуступленных патентах, например, как показано в патенте США 4866247, патенте США 5278390 и патенте США 6472634, каждый из которых тем самым включен посредством ссылки. Эти три патента продемонстрировали тип источника питания с высокоскоростным переключением, используемого для практической реализации предпочтительного варианта настоящего изобретения и включены в настоящем описании в качестве предшествующего уровня техники. Форма импульса генератора импульсов заданной формы хранится в памяти в виде таблицы состояний, такая таблица является выбранной и представляет выходной импульс генератора импульсов заданной формы в соответствии со стандартной методикой, впервые разработанной в Электрической Компании Линкольна в г.Кливленде, штат Огайо (The Lincoln Electric Company of Cleveland, Ohio). Такой выбор таблицы для создания профиля формы импульса в генераторе импульсов заданной формы раскрыт в нескольких патентах в предшествующем уровне техники, например в ранее указанном патенте США 5278390. Вследствие этого источник питания, используемый при практическом осуществлении настоящего изобретении, в наши дни обычно известен и составляет предшествующий уровень техники, используемый в настоящем изобретении. Аспект новой системы для сварки короткой дугой в настоящем изобретении использует цепь для определения общей энергии импульса расплавления, формирующего расплавленный металлический шар на передвигающемся электроде, как, например, описано в патенте США 4866247. Общую энергию импульса расплавления измеряют прибором для измерения мощности, подсчитывающим интегрированное значение выходной мощности за время импульса расплавления. Указанная методика включена в данном описании в виде ссылки, так как она используется в одном аспекте настоящего изобретения. После того как короткое замыкание было создано в системе для сварки короткой дугой, короткое замыкание устраняют последующим увеличением сварочного тока. Такая процедура является хорошо известной в системах для сварки короткой дугой и в целом описывается в патенте США 6617549 и в патенте США 4866247. Вследствие этого технология, описанная в патенте США 6617549, также включена в настоящем описании как предшествующий уровень техники. Предпочтительным вариантом осуществления изобретения является модификация стандартного АС-импульса в сварочной системе, хорошо известного в сварочной промышленности. Предшествующая заявка на переуступку прав, находящаяся в стадии рассмотрения, описывает стандартный сварочный импульс и при DC и при АС, с цепью для измерения энергии или программой для источника питания с высокоскоростным переключения типа используемого на практике АС-короткого замыкания при предпочтительной реализации настоящего изобретения. Хотя это не и требуется для понимания настоящего изобретения или при практическом использовании настоящего изобретения, указанная предшествующая заявка, которая имеет регистрационный номер США-11/103040 и поданная 11 апреля 2005, включена в настоящее описание в виде ссылки. Также включенной в настоящем описании в виде ссылки является заявка США с регистрационным номером 10/959587, поданная 6 октября 2004.

Настоящее изобретение относится к электроду с сердечником и системе для сварки короткой дугой, в которой осуществляют управление импульсом расплавления в системе для наплавления посредством специального электрода с сердечником и так, что нет необходимости в защитном газе. Система поддерживает требуемое время между указанным импульсом и фактическим моментом короткого замыкания. Этим указанным временем управляют с помощью петли обратной связи, предусматривающей требуемый выбор времени короткого замыкания и указанного импульса так, что размер шара, возникающего под действием импульса, варьируют для поддержки согласованного выбора времени короткого замыкания. Этот указанный способ является существенным усовершенствованием для других схем управления короткой дугой, например, как раскрыто в патенте США 4020320, в которых использовали два источника питания. Первый источник поддерживает постоянное значение импульса расплавления и имеется фиксированное время между коротким замыканием и последующим импульсом сброса. Нет никакой обратной связи между выбором импульсной синхронизации и характеристикой импульса расплавления, как предусмотрено в настоящем изобретении. Требуемое время поддерживается между окончанием импульса расплавления и наступлением короткого замыкания. С помощью фиксации требуемого времени, используя концепцию петли обратной связи, улучшают стабильность дуги. Настоящее изобретение применимо к DC-способу, как показано в патенте США 4020320, но, прежде всего, выгодно при использовании АС-системы сварки короткой дугой. Вследствие этого патент США 4020320 включен в виде ссылки в настоящее описание в качестве предшествующего уровня техники, указывающего на цепь управления для системы сварки короткой дугой постоянного тока (DC), в которой два несвязанных выбора времени поддерживаются постоянными без использования замкнутой системы управления импульсом расплавления.

Электрод с сердечником

Изобретение включает в себя новый способ сварки, использующий новый электрод с сердечником из флюса или электродную проволоку. Детальное рассмотрение электродов для дуговой сварки или проволок и, в частности, электродов с сердечником для дуговой сварки содержится в патентах США 5369244, 5365036, 5233160, 5225661, 5132514, 5120931, 5091628, 5055655, 5015823, 5003155, 4833296, 4723061, 4717536, 4551610 и 4186293, каждый из них тем самым включен в виде ссылки.

Также предшествующие заявки на изобретения, поданные 8 сентября 2003 под регистрационным номером США-10/655685, поданные 29 апреля 2004 под регистрационным номером США -10/834141, поданные 6 октября 2004 под регистрационным номером США-10/959,587 и поданные 31 октября 2005 под регистрационным номером США-11/263,064 раскрывают решения, не относящиеся к предшествующему уровню техники.

В соответствии с первым аспектом изобретения, ввиду того, что он относится к способу, формой сигнала импульса для импульса расплавления в способе с короткой дугой управляют в диалоговом режиме с помощью петли обратной связи, а не с помощью фиксированных постоянных величин импульса расплавления. Время между окончанием импульса расплавления и коротким замыканием цепи поддерживают с помощью реактивно изменяющихся параметров импульса расплавления в системе для сварки короткой дугой. Система является предпочтительно АС-системой, но может использоваться в DC-системе, типа описанной в общих чертах в патенте США 4020320. Новое управление формой импульса в способе сварки короткой дугой облегчается с помощью использования единственного источника питания, имеющего форму импульса, управляемую с помощью генератора импульсов заданной формы, использующим модулятор ширины импульса инвертора с высокоскоростным переключением, как, например, описано в патенте США 6472634. Преимуществом, достигнутым в результате реализации настоящего изобретения, является усовершенствование сварки короткой дугой, использующей два отдельных источника питания, как раскрыто в предшествующем уровне техники.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления первого аспекта настоящего изобретения система сварки короткой дугой является АС-системой, в котором импульс расплавления имеет отрицательную полярность. Для поддержания постоянной величины расплавленного металлического шарика имеется джоулевый пороговый выключатель для изменения сжатия, применяемый к положительному току низкого уровня так, что расплавленный металл на конце передвигающего электрода превращается в шарик, и затем осуществляют короткое замыкание прямо напротив расплавленной ванночки заготовки. Этой формой АС-импульса предпочтительно управляют с помощью генератора импульсов заданной формы, управляющего профилем индивидуальных сегментов тока импульса и определяющегося полярностью сегментов импульса. На предшествующем уровне техники джоулевый пороговый выключатель использовали для обеспечения постоянной энергии импульса расплавления. В соответствии с настоящим изобретением имеется датчик времени для измерения времени нахождения электрода до короткого замыкания после импульса расплавления. Петлю обратной связи используют для поддержания постоянного времени между импульсом расплавления и наступлением короткого замыкания. Это управление временем стабилизирует дугу и период короткого замыкания. В идеальном случае время между импульсом расплавления и коротким замыканием составляет примерно 1,0 мсек. В зависимости от размера электрода и скорости наплавления время между импульсом расплавления и наступлением короткого замыкания подбирают равным фиксированному значению из обычного диапазона от 0,5 мсек до 2,0 мсек. Управление выбором времени прежде всего применимо к АС-сварке короткой дугой, однако тот же самый принцип применим к прямой DC-положительной полярности. В обоих случаях передвигающуюся проволоку с расплавленным металлом, образованным с помощью импульса расплавления, поддерживают при низком положительном токе покоя, облегчающим формирование шарика, до того как наступит короткое замыкание. В каждом варианте осуществления изобретения или джоулевые, или другие параметры импульса расплавления управляются с помощью петли обратной связи, приспособленной для поддержания предварительно заданного времени до наступления короткого замыкания.

АС-вариант осуществления согласно первому аспекту настоящего изобретения прежде всего пригоден для типов трубчатых электродов с сердечником из флюса и, в частности, нового варианта осуществления электрода с сердечником из флюса с добавками легирующих элементов в сердечнике. Управление циклом расплавления электрода с сердечником из флюса, основанное на обратной связи со временем короткого замыкания, является очень точной операцией по поддержанию стабильности АС-способа сварки с коротким замыканием. Изобретение также, в частности, применимо к сварке труб электродом с сердечником (в частности новым вариантом электрода с сердечником из флюса). Сварочный ток для такого электрода, когда используется новый способ, характеризуется более низким значением, чем критический ток при сварке со струйным переносом. Таким образом, перенос металла к стыку труб должен включать в себя некоторый тип короткого замыкания, обычно крупнокапельный перенос при коротком замыкании такого же типа, на который направлено настоящее изобретение. Улучшение стабильности сварного шва с помощью использования АС-сварки короткой дугой до сих пор заканчивалось неустойчивостью дуги. Эта неустойчивость преодолевается с помощью осуществления настоящего изобретения. Таким образом, настоящее изобретение в частности применимо к АС-сварке короткой дугой стыка труб, используя электрод с сердечником.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения разработана система для сварки для осуществления способа сварки короткой дугой между передвигающимся проволочным электродом и заготовкой, при этом система включает в себя источник питания с устройством управления для создания импульса тока, сообщающего энергию электроду для расплавления конца электрода, и область передачи расплавленного металла при низком постоянном токе, позволяющая расплавленному металлу на конце электрода осаждаться в расплавленную ванночку заготовки. Во время нахождения в области передачи металла при низком токе, для расплавленного металла осуществляют короткое замыкание прямо напротив расплавленной ванночки заготовки. Датчик времени измеряет фактическое время между окончанием импульса расплавления и наступлением короткого замыкания. Устройство используют для установки требуемого времени между указанным импульсом и наступлением короткого замыкания, и контур используют для создания корректирующего сигнала, основываясь на различии между фактическим временем и требуемым временем. Этот корректирующий сигнал используют для управления заданным параметром импульса расплавления, таким как общая энергия, введенная в проволоку во время импульса расплавления.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления первого аспекта настоящего изобретения способ сварки короткой дугой является АС-способом, в котором импульс расплавления выполнен с отрицательным током, а форма импульса на участке переноса металла при низком значении тока покоя характеризуется положительной полярностью. АС-вариант настоящего изобретения в частности применим для сварки электродом с сердечником из флюса в нескольких режимах работы, как, например, при проходе корня шва трубы в месте стыка привариваемых труб.

В соответствии с другим аспектом, относящимся к новому источнику питания, устройство управления системы для сварки короткой дугой включает в себя цепь для создания импульса отключения короткого замыкания после короткого замыкания. В предпочтительном источнике питания генератор импульсов заданной формы определяет полярность и профиль формы импульса при сварке в любой взятый момент времени. В системе для сварки в соответствии с настоящим изобретением используют сохранение времени между импульсом расплавления и коротким замыканием согласно установленной величине, такая установленная величина находится в обычном диапазоне от 0,5 мсек до 2,0 мсек и предпочтительно составляет примерно 1,0 мсек.

В соответствии с другим аспектом в источнике питания или способе, осуществляемом с помощью источника питания, система короткой дуги функционирует как DC-положительная, причем импульс расплавления и на участке с током покоя является положительным и также положительным является импульс прерывания короткого замыкания. Такой вариант осуществления настоящего изобретения не включает в себя изменение полярности от генератора импульсов заданной формы во время выработки формы импульса при практической реализации способа сварки короткой дугой. Система сварки короткой дугой является АС-системой и имеется цепь для управления импульсом тока, позволяющая установить фактическое время между импульсом расплавления и коротким замыканием, так что это время будет соответствовать требуемому времени. Действительно, в таком варианте осуществлении изобретения поддерживается постоянное время, что соответствует предпочтительному варианту осуществления изобретения.

В основном варианте реализации настоящего изобретения осуществляется управление энергией импульса расплавления для управления временем между импульсом расплавления и окончательным наступлением короткого замыкания.

В еще одном аспекте в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения достигается обеспечение способа управления импульсом расплавления в способе сварки короткой дугой таким образом, что способ характеризуется выбранным временем между импульсом расплавления и наступлением короткого замыкания. Параметром, управляемым с помощью этого способа, является предпочтительно общая энергия импульса расплавления. Настоящее изобретение в частности применимо для использования при проходе корня шва в месте стыка труб круглого сечения подготовленных под сварку с зазором в вершине разделки с использованием электрода с сердечником из флюса.

Представленный второй аспект настоящего изобретения связан, по меньщей мере частично, с открытием того, что, используя относительно короткую длину дуги во время АС-сварки, как получено с помощью этого нового способа сварки короткой дугой, загрязнение сварного шва из атмосферы может быть значительно уменьшено. Изобретение также связано, по меньшей мере частично, с открытием конкретной системы, содержащей флюс и легирующие элементы, которая затем использована в электроде согласно второму аспекту. Указанная система из флюса и легирующих элементов в электроде с сердечником делает возможной и поддерживает короткую длину дуги. Объединение этих аспектов в соответствии с настоящем изобретением обеспечивает синергетический эффект, то есть нового способа и нового электрода с сердечником из флюса, и они в совокупности позволяют осуществить качественную и прочную сварку шва металла с прочностью более чем от 42,2 до 49,2 кг/мм (60-70 фунтов на кв. дюйм). Применяемые легирующие элементы позволяют использовать более тонкие трубы, при этом отсутствует необходимость в защитном газе в области сварки труб.

Техника создания формы импульса, которая была впервые разработана в Электрической Компании Линкольна в г.Кливленде, штат Огайо была модифицирована для использования в АС-сварке электродом с сердечником из флюса. Электроды с сердечником позволяют более точно контролировать сварочный процесс, при этом материал расплавленного шарика выбирают в зависимости от требуемых механических характеристик шарика и при этом место проведения сварочного процесса будет менее ограниченным. Однако, чтобы обеспечить стабильность дуги и соответствующие температуры и скорости расплавления фактически, управление формой импульса в АС-способе весьма затруднено. Загрязнение металла сварочного шва во время дуговой сварки является все еще проблемой при использовании АС-сварки электродом с сердечником. Загрязняющие вещества в металле сварочного шва после завершения сварочного процесса могут приводить к появлению пористости, разрушениям и другим типам дефектов в металле сварочного шва. Вследствие этого основное препятствие, стоящее на пути разработчиков способов дуговой сварки, заключалось в развитии методов исключения перехода компонентов, таких как загрязняющие вещества из атмосферы, из внешнего окружения дуги или для нейтрализации потенциально вредных эффектов от таких примесей. Потенциальный источник загрязнения включает в себя вещества, которые содержатся в сварочном электроде, примесях, непосредственно находящихся в заготовке и окружающей атмосфере. Электрод с сердечником может содержать «раскислители», такие как алюминий, магний, цирконий и титан, такие «раскислители» химически соединяются с потенциальными загрязняющими веществами, чтобы воспрепятствовать им в образовании пористости и вредных включений в металле сварочного шва. Настоящее изобретение включает в себя использование уникальной, новой электродной композиции, которая уменьшает тенденцию электрода с сердечником к образованию включений загрязняющих веществ в металле сварочного шва. Способ также уменьшает количество вещества, требуемого в качестве «раскислителя».

Конкретно, настоящее изобретение обеспечивает самозащитный электрод с сердечниками из флюса для дуговой сварки (FCAW-S), в частности пригодный для формирования сварочного шва, имеющего пониженные уровни загрязнителей при использовании АС-формы импульса. Электрод характеризуется системой из флюса и легирующих элементов, включающей в себя примерно от 35 до примерно 55% фторида бария, примерно от 2 до примерно 12% фторида лития, примерно от 0 до примерно 15% оксида лития, примерно от 0 до примерно 15% оксида бария, примерно от 5 до примерно 20% оксида железа и до примерно 25% дезоксидирующего и деазотирующего агента. Этот указанный агент может быть выбран из алюминия, магния, титана, циркония и их комбинаций.

Настоящее изобретение обеспечивает способ дуговой сварки с использованием электрода с сердечником из флюса, в котором используется конкретная система из флюса и легирующих элементов. Способ включает в себя применение первого отрицательного напряжения между электродом и основанием, чтобы вызвать, по меньшей мере, частичное расплавление электрода, приближенного к основанию. Способ также включает в себя применение положительного напряжения между электродом и основанием, чтобы способствовать образованию жидкой массы материала электрода. Способ далее включает в себя наблюдение за появлением электрического короткого замыкания между электродом и основанием через жидкий материал. Способ далее включает в себя после обнаружения электрического короткое замыкание, приложение второго отрицательного напряжения между электродом и основанием и способ включает в себя увеличение значения второго отрицательного напряжения, чтобы таким образом разорвать электрическое короткое замыкание и образовать сварной шов на базе жидкого материала. Электрод с сердечником из флюса может включать в себя примерно от 35 до примерно 55% фторида бария, примерно от 2 до примерно 12% фторида лития, примерно от 2 до примерно 15% оксида лития, примерно от 5 до примерно 20% оксида железа и до примерно 25% дезоксидирующего и деазотирующего агента, выбранного из группы, состоящей из алюминия, магния, титана, циркония и их комбинаций.

Целью настоящего изобретения является создание системы для сварки короткой дугой, такая система управляет интервалом между происходящими короткими замыканиями во время осуществления способа, особенно когда способ осуществляют в АС-варианте.

Другой целью настоящего изобретения является создание способа сварки короткой дугой, такой способ позволяет управлять импульсом расплавления, основываясь на времени между импульсом расплавления и коротким замыканием таким образом, что это указанное время остается фиксированным с требуемым значением.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание улучшенной электродной композиции, и в частности электродной заполняемой композиции, которая в частности приспособлена к использованию в комбинации с новой системой для сварки короткой дугой и способом ее осуществления.

Еще одна цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить синергетическую систему, включающую в себя способ сварки короткой дугой и электрод с сердечником из флюса для стабилизации самой короткой длины дуги. Таким образом, минимизируют загрязнение из атмосферы. Комбинирование системы с легирующими элементами и способа сварки позволяет дуге быть устойчивой при очень коротких длинах дуги и приводит в результате к формированию качественного и прочного сварного шва.

Указанные и другие цели и преимущества станут очевидными из следующего описания, выполненного со ссылкой на прилагаемые чертежи. Краткое описание чертежей

Фиг.1 является блок-схемой системы для сварки короткой дугой, используемой в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.1 А является увеличенным поперечным разрезом, выполненным в целом по линии 1А-1А на фиг.1.

Фиг.2 представляет серию боковых изображений в вертикальном разрезе, характеризующих стадии I-IV в способе сварки короткой дугой.

Фиг.3 представляет объединенные диаграммы, характеризующие форму импульса по току и напряжению, показывающие форму импульса, реализующую предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения, как он раскрыт на фиг.4 для различных стадий, которые показаны на фиг.2.

Фиг.4 является блок-диаграммой для последовательности операций, иллюстрирующей модификацию системы по фиг.1 для выполнения предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5 и 6 являются блок-диаграммами для последовательности операций, выполняемых в части системы для сварки, показанной на фиг.1, для осуществления двух дальнейших вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг.7 и 8 являются блок-диаграммами последовательности операций, выполняемых в части системы для сварки, показанной на фиг.1, объединяющими предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения, показанный на фиг.4 с объединенным управлением формой импульса согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, показанным на фиг.5 и 6 соответственно;

Фиг.9 характеризует форму импульса по току для DC-положительного варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг.10 является схематическим изображением вертикальной проекции, показывающей изобретение, используемое при прохождении корня шва или сварке прихваточным швом при прохождении места стыка привариваемых труб.

Фиг.11 является боковой вертикальной проекцией с блок-схемой, иллюстрирующей использование характерной системы для сварки и электрода.

Фиг.12 является наглядным представлением увеличенного поперечного разреза, выполненного в целом по линии 12-12 на фиг.11, изображающим электрод более детально.

Фиг.13 является увеличенным, схематическим представлением, представляющим электрод с сердечником, в котором оболочка и сердечник плавятся с различными скоростями.

Фиг.14 является представлением, подобным фиг.13, иллюстрирующей неблагоприятную ситуацию, вызванную разрушением при использовании нестандартной формы импульса при сварке электродами с сердечниками.

Фиг.15 является представлением, подобно изображенным фиг.13 и 14.

Фиг.16 является частичной, боковой вертикальной проекцией, иллюстрирующей электрод с сердечником в соответствии с настоящим изобретением и показывающим длину дуги, такую длину минимизируют с использованием настоящего изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения (новый источник питания/способ)

В области дуговой электросварки сварка короткой дугой является распространенной практикой и включает в себя четыре стадии I, II, III и IV, как схематично раскрыто на фиг.2. Источником питания для осуществления сварки короткой дугой может быть источник питания на основе трансформатора; однако, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, в системе А, показанной на фиг.1, используется источник питания на основе инвертора с высокоскоростным переключением В, имеющий питание от сети переменного тока (АС) по линиям 10, 12, или трехфазное питание, направленное к инвертору 14, создающему первый DC-сигнал по линиям 14а, 14b. В соответствии со стандартной конфигурацией добавочное напряжение или вольтодобавочный преобразователь 20 используют в источнике питания В для корректировки коэффициента входной мощности, создавая второй управляемый DC-сигнал через выводные шины 22, 24. Инвертор 30 с высокоскоростным переключением преобразует второй DC-сигнал, поступающий по линиям 22, 24, в форму сигнала, созданного с помощью большого количества импульсов тока, подаваемого через выходные концы 32, 34. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения форма импульса, проходящего через выводы 32, 34, является или DC-положительной или АС-типа; следовательно, инвертор 30 имеет не показанный выходной каскад, который обуславливает полярность профилированной формы импульса поступающего на выводы 32, 34. Эти выводы связаны с электродом Е и заготовкой WP соответственно. В соответствии со стандартным способом создания короткой дуги электрод Е представляет собой перемещаемый конец проволоки W, подаваемой через контактную насадку 42 от подающей катушки или барабана 40. Таким образом, проволоку W подают вперед к заготовке WP с выбранной скоростью WFS, по мере того как управляемую форму импульса, имеющую требуемую полярность, создают через зазор между электродом Е и заготовкой WP. Проволока W является предпочтительно проволокой с сердечником из флюса, схематично иллюстрированной на фиг.1 А и показанной в виде внешней оболочки из низкоуглеродистой стали 50, окружающей внутренний сердечник из флюса 52, содержащий флюсующую добавку и обычно включающий в себя легирующие частицы. Шунт 60 управляет устройством цепи обратной связи 62, так что сигнал напряжения на линии 64 является характеризующим мгновенное значение тока дуги в сварочном процессе. Подобным образом устройство 70 создает сигнал на выходной шине 72, характеризующий мгновенное напряжение в сварочном процессе. Устройство управления С инвертором 30 является цифровым устройством, таким как цифровой процессор (обработчик) сигналов (DSP) или микропроцессор, который осуществляет функции, схематично проиллюстрированные в общих чертах в аналоговой архитектуре. Как центральный компонент устройства управления С генератор формы импульса 100 обрабатывает определенную форму импульса из таблицы состояний, хранящейся в блоке памяти 102 и отбирает соответствующую сварочную технологию с помощью устройства или цепи 104. После выбора требуемого технологического режима сварки короткой дугой выбранный сигнал 104а направляют в блок памяти 102 так, чтобы таблица состояний, определяющая признаки и параметры требуемой формы импульса для сварки короткой дугой, была загружена в генератор формы импульса 100, как показано с помощью линии 102а. Генератор 100 выдает профиль формы импульса в любое заданное время по выходной шине 100а с требуемой полярностью, указанной с помощью логического узла на линии 100b. Изображенный источник питания В, управляемый с помощью цифрового устройства С управления, является системой, обратной связи по току, в которой ток, характеризующий напряжение на линии 64, объединяют с сигналом профиля формы импульса на линии 100а с помощью усилителя сигнала рассогласования 110, имеющего выходной сигнал на линии 110а, для управления широтно-импульсным модулятором 112 в соответствии со стандартным способом управления формой импульса. Выходной сигнал на линии 112а управляет конфигурацией формы импульса по линиям 32, 34 и обеспечивает полярность конкретного профиля формы импульса, указанного с помощью логического узла на линии 100b. Подобным образом генератор формы импульса 100 управляет широтно-импульсным модулятором 112, чтобы иметь импульс на линии 112а, управляющий высокочастотным режимом инвертора 30. Эта инвертированная частота переключений равна обычно более чем 18 кГц и предпочтительно более чем примерно 40 кГц. Как до сих пор было описано, источник питания В с устройством С управления работает в соответствии со стандартной методикой, впервые разработанной в Электрической Компании Линкольна в г.Кливленде, штат Огайо. Устройство С управления является цифровым, но показано в аналоговом представлении. Для осуществления способа сварки короткой дугой необходимо, чтобы устройство С управления получало информацию обратной связи, касающуюся условий короткого замыкания между электродом Е и заготовкой WP. Эта особенность устройства С управления схематично проиллюстрирована в виде детектора короткого замыкания 120, который создает логический узел на линии 122, сообщающий о наступлении короткого замыкания SC генератору формы импульса 100. Таким образом, генератор информируют, когда имеет место короткое замыкание и реализуется форма импульса в соответствии с обработкой короткого замыкания так, как осуществляется в любом способе сварки короткой дугой. Как до сих пор было описано, устройство С управления является стандартной аппаратурой за исключением управлением переключателя полярности на выходе инвертора 30 в соответствии с логическим узлом на линии 100b.

Для использования изобретения на практике устройство управления С снабжено цепью 150 для управления импульсом расплавления, подготавливающим короткое замыкание. Цепь 150 является цифровой, но схематично проиллюстрирована в аналоговой архитектуре. Действия осуществляют с помощью цифрового процессора устройства С управления для управления энергией импульса расплавления. Такая схема управления энергией описана в предшествующей, совместно рассматриваемой заявке на изобретение с регистрационным номером США-11/103040, поданной 11 апреля 2005. Эта предшествующая заявка включена в настоящем описании в виде ссылки не как характеристика предшествующего уровня техники, но в виде примера родственной технологии. Как показано в предшествующей заявке, энергия импульса расплавления с пульсирующей формой импульса для сварки может управляться с помощью цепи 150, включающей в себя множительное устройство 152, умножающее мгновенный сигнал на линиях 64, 72 для обеспечения сигнала на линии 154, представляющего мгновенное значение мощности в ваттах сварочного процесса. Сигнал мощности или линия 154 накапливаются с помощью стандартного интегратора 156, как описано в патенте США 4866247. Интеграцией сигнала мощности на линии 154 управляют с помощью генератора импульсов заданной формы 100, который дает команду начала импульса, показанную в виде блока 160, чтобы соответствовать началу импульса расплавления с помощью логического узла на линии 162. Отправной точкой является время t₁ когда импульс расплавления запускают с помощью генератора импульсов заданной формы 100. Выходной сигнал на линии 164 запускает интеграцию сигнала мощности на линии 154 с помощью интегратора 156. Интеграционный процесс останавливают с помощью логического узла на линии 170, что осуществляется с помощью активации устройства остановки импульса или цепи 172 на основании приема логическим узлом по входной линии 172а. Логический узел на линии 172а переключает устройство 172 для изменения логической процедуры на выходных шинах 172а и 172с. Логический узел на линии 172с сообщает генератору формы импульса, что импульс расплавления должен быть остановлен для изменения профиля на выходной шине 100а. В то же самое время сигнал на линии 172b переключает устройство сброса в исходное состояние или цепь 174 для изменения логической процедуры на линии 170 с целью остановки интеграции сигнала мгновенной мощности. Дискретное число по выходной шине 156а загружается в цифровое регистрирующее устройство 180, имеющее выход 182, представляющий общую энергию данного импульса расплавления в способе сварки короткой дугой. Этот сигнал значения полной энергии сравнивают с требуемым уровнем энергии, хранящимся в регистрирующем устройстве 190, чтобы обеспечить дискретное число или сигнал на линии 192. Сравнивающее устройство 194 сравнивает фактическую энергию для данного импульса, представленного с помощью числа на линии 182 с требуемым уровнем энергии, обозначенным с помощью числа