热焊丝焊接电源供应器制造技术

一种低电压、低电感电源供应器(170)，所述低电压、低电感电源供应器(170)用于供应电流通过填充焊丝(140)，以电阻加热至少填充焊丝(140)的延伸部分。电源供应器(170)被配置为具有40至70微亨利范围内的输出电感、20至50安培范围内的饱和电流以及小于或等于13伏特的开路电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】热焊丝焊接电源供应器本申请要求2012年8月10日递交的美国临时专利申请N0.61/681，983的优先权，所述美国临时专利申请N0.61/681，983的全部内容通过弓I用被并入本文。专利
本专利技术涉及根据权利要求1的用于在钎焊(brazing)、恪敷(cladding)、堆焊(building up)、填充、恪覆(overlaying)、焊接以及接合(joining)应用中使用的系统，涉及根据权利要求9的低电压、低电感电源供应器，并且涉及根据权利要求11的钎焊、熔敷、堆焊、填充、熔覆、焊接以及接合至少一个工件的方法。某些实施方案涉及控制在热填充焊丝工艺中的加热电流，所述热填充焊丝工艺在钎焊、熔敷、堆焊、填充、表面硬化(hard-facing)熔覆、焊接以及接合应用中被使用。更特别地，某些实施方案涉及在用于钎焊、熔敷、堆焊、填充、表面硬化熔覆、接合以及焊接应用中的任一个的系统和方法中，被用来控制填充焊丝中的加热电流的电源供应器。技术背景传统的填充焊丝焊接方法(例如，气体保护钨极弧焊(GTAW)填充焊丝方法)可以提供增加的沉积率以及超过单独传统弧焊速度的焊接速度。在这样的焊接操作中，引导焊炬的填充焊丝可以由单独的电源来电阻加热(resistance-heated)。焊丝通过导电管被朝向工件送进并且延伸超过所述管。延伸部分是被电阻加热的，以有助于填充焊丝的熔化。钨电极可以被用于加热和熔化工件以形成熔池。电源提供电阻熔化(resistance-melt)填充焊丝所需的大部分能量。在某些情况下，焊丝送进可能会滑脱(slip)或出现故障(falter)，并且焊丝中的电流可能会导致在焊丝末端和工件之间产生电弧。这样的电弧的额外的热量可能会导致焊穿和飞溅，这不利地影响焊接质量。通过将常规的、传统的以及已提出的手段与如在本申请的其余部分中参照附图所阐述的本专利技术的实施方案相比，对本领域技术人员来说这样的手段的进一步的局限性和缺点将会变得明显。
技术实现思路
目标是要克服前述的限制和缺点，尤其要避免焊穿和飞溅。该问题通过根据权利要求I的用于在钎焊、熔敷、堆焊、填充、熔覆、焊接以及接合应用中使用的系统，通过根据权利要求9的低电压、低电感电源供应器，以及通过根据权利要求11的钎焊、熔敷、堆焊、填充、熔覆、焊接以及接合至少一个工件的方法来解决。本专利技术的优选实施方案是从属权利要求的主题。本专利技术的实施方案涉及在用于钎焊、熔敷、堆焊、填充、表面硬化熔覆、接合以及焊接应用中的任一个的系统和方法中，被用来控制填充焊丝中的加热电流的低电压、低电感电源供应器。低电压、低电感电源供应器供应电流通过填充焊丝，以电阻加热至少填充焊丝的延伸部分。电源供应器被配置为具有40至70微亨利范围内的输出电感、20至50安培范围内的饱和电流以及小于或等于13伏特的开路电压。所述系统还包括高强度能量源和焊丝送进器，所述高强度能量源被配置来加热工件以创建熔池，所述焊丝送进器被配置来将填充焊丝送进到熔池。本专利技术的实施方案进一步包括钎焊、熔敷、堆焊、填充、熔覆、焊接以及接合工件的方法。所述方法包括加热工件来创建熔池以及将填充焊丝送进到熔池。所述方法还包括供应电流通过填充焊丝，以电阻加热至少填充焊丝的延伸部分。电阻加热包括使用如上面所讨论的以及下面所进一步讨论的低电压、低电感电源供应器。所述方法的实施方案可以包括至少在使用低电压、低电感电源供应器将电阻加热应用到填充焊丝的同时将来自高强度能量源的能量施加到所述工件，以加热所述工件。根据优选实施方案，所述方法包括基于使用者输入来设置所述所期望的温度。进一步优选地，所述使用者输入是焊丝送进速度和填充焊丝类型中的至少一个。所述高强度能量源可以包括激光装置、等离子弧焊(PAW)装置、气体保护钨极弧焊(GTAW)装置、气体保护金属极弧焊(GMAW)装置、焊剂芯弧焊(FCAW)装置以及埋弧焊(SAW)装置中的至少一个。从如下的说明书、权利要求书和附图，所要求保护的本专利技术的这些和其他特点以及图示说明的本专利技术的实施方案的细节将会被更加完整地理解。_8] 附图简要说明通过参照附图详细描述本专利技术的示例性实施方案，本专利技术的上述和/或其他方面将会更加明显，在所述附图中:图1图示说明组合填充焊丝送进器和能量源系统的示例性实施方案的功能性示意方框图，所述系统用于钎焊、熔敷、堆焊、填充、表面硬化熔覆以及接合/焊接应用中的任一个;图2图示说明可以在图1的系统中使用的热焊丝电源供应器的示例性实施方案；图3图示说明可以在图1的系统中使用的热焊丝电源供应器的示例性实施方案；图4图示说明可以在图3的电源供应器中使用的DC至DC转换器的示例性实施方案；以及图5图示说明组合填充焊丝送进器和能量源系统的示例性实施方案的功能性示意方框图，所述系统用于钎焊、熔敷、堆焊、填充、表面硬化熔覆以及接合/焊接应用中的任—个°详细描沐现在将在下面通过参照所附的附图描述本专利技术的示例性实施方案。所描述的示例性实施方案意图帮助理解本专利技术，而不意图以任何方式限制本专利技术的范围。相似的参考编号在通篇中涉及相似的要素。已知的是，在焊接操作中，焊接/接合操作典型地将多个工件接合在一起，其中填充金属与工件金属中的至少一些相结合来形成接头。由于期望增加焊接操作中的产品生产量，一直存在对这样的更快的焊接操作的需求，所述焊接操作并不产生具有不合标准的质量的焊缝。这对于使用类似技术的熔敷/表面化(surfacing)操作来说也是如此。注意的是，尽管以下讨论中的许多将涉及“焊接”操作和系统，但本专利技术的实施方案并不仅限于接合操作，而是可以被类似地用于熔敷、钎焊、熔覆等类型的操作。另外，需要提供这样的系统，所述系统可以在不利的环境状况下(例如，在遥远的工作场所)迅速地焊接。如下面所描述的，本专利技术的示例性实施方案提供超过现有焊接技术的显著的优点。这样的优点包括，但不限于，减少的导致工件轻度变形的总热量输入、非常高的焊接行进速度、非常低的飞溅率、没有保护措施(shielding)的焊接、以高的速度焊接电镀的或盖覆的材料而几乎没有或没有飞派，以及以高的速度焊接复合(complex)材料。图1图示说明组合填充焊丝送进器和能量源系统100的示例性实施方案的功能性示意方框图，所述系统100用于执行钎焊、熔敷、堆焊、填充、表面硬化熔覆以及接合/焊接应用中的任一个。系统100包括激光子系统130/120，所述激光子系统130/120能够将激光束110聚焦到工件115上来加热工件115以创建熔池(即，焊接熔池145)。激光子系统包括可操作地彼此连接的激光装置120和激光电源供应器130。激光电源供应器130提供功率来操作激光装置120。激光子系统是高强度能量源。激光子系统可以是任何类型的高能量激光源，包括但不限于二氧化碳、NdiYAG, Yb-片(disk)、YB-光纤、光纤传递或直接二极管激光器系统。进一步地，甚至如果白光或石英激光器类型的系统具有足够的能量，可以使用它们。系统的其他实施方案可以包括起到高强度能量源作用的电子束、等离子弧焊子系统、气体保护钨极弧焊子系统、气体保护金属极弧焊子系统、焊剂芯弧焊子系统以及埋弧焊子系统中的至少一个。下面的说明书将反复地涉及激光系统、当前第1页1 2&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在钎焊、熔敷、堆焊、填充、熔覆、焊接以及接合应用中使用的系统(100,1400)，所述系统(100,1400)包括：高强度能量源，所述高强度能量源加热至少一个工件(115)来创建熔池(145)；焊丝送进器(150)，所述焊丝送进器(150)将填充焊丝(140)送进到所述熔池(145)；以及电源供应器(170)，所述电源供应器(170)供应电流通过所述填充焊丝(140)，以电阻加热至少所述填充焊丝(140)的延伸部分，所述电源供应器(170)具有40至70微亨利范围内的输出电感、20至50安培范围内的饱和电流以及小于或等于13伏特的开路电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·T·梅休斯，
申请(专利权)人：林肯环球股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US