受控短路焊接系统和方法技术方案

一种焊接系统和方法提出：产生焊接电力输出的控制波形，所述波形包括多个连续峰值相位，接着是焊丝(42)电极与形成中的熔池(148)之间的短路。每一接着呈现的峰值相位是基于至少紧接在前的短路而调节的，以控制将在接着呈现的峰值相位之后发生的短路。一些实施例允许基于至少紧接在前的短路而调节至少一个波形相位以控制将发生的下一短路；以及基于至少紧接在前的短路而调节至少一个短路响应相位以控制将发生的下一短路。

Controlled short circuit welding system and method

A welding system and method is proposed to produce a control waveform of the welding power output, which includes a number of continuous peak phases, followed by a short circuit between the welding wire (42) electrode and the molten pool (148) in the formation. Each subsequent peak phase is adjusted based on at least immediately preceding short circuiting to control the short circuiting that will occur after the subsequent peak phase. Some embodiments allow at least one waveform phase to be adjusted to control the next short circuit that will occur at least based on a short circuit in front of the front, and to control at least one short circuit response phase to control the next short circuit that will occur on the basis of at least a short circuit in front of the short circuit.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】受控短路焊接系统和方法
技术介绍
本专利技术总的来说涉及焊机，并且更明确地说涉及一种被配置成实施一种焊接操作的焊机，其中在所述焊接操作中，循环波形被施加到焊丝以在焊丝与前进焊缝之间导致受控短路。已出于各种目的实施广泛范围的焊接系统和焊接控制方案。在连续焊接操作中，熔化极气体保护电弧焊(GMAW)操作，并且更具体来说，金属惰性气体(MIG)技术允许通过从焊炬送给焊丝电极保护气体(通常是惰性气体或含有惰性试剂的气体)而形成连续焊道。电力被施加到焊丝并且电路通过工件而完成以维持将焊丝和工件熔融来形成期望焊缝的电弧。高级形式的MIG焊接基于循环脉冲的产生，其中循环脉冲可在焊丝电极与包括工件的熔融金属和焊丝电极的前进熔池之间导致受控短路。也就是说，可执行各种脉冲方案，其中在所述脉冲方案中，电流和/或电压脉冲受到电力供应控制电路的命令，以调节来自焊丝的金属小滴(和/或喷雾，和/或小球)的形成和沉积，维持熔池的期望加热和冷却轮廓，控制焊丝与熔池之间的短路等。虽然在许多应用中非常有效，但这些脉冲式的且短路的焊接方案可具有缺陷。例如，取决于转移模式，工艺可限制行进速度、产生过多的飞溅物(需要及时清理所焊接的工件)、提供不理想的穿透，或这些和其它效果的任何组合。此外，某些脉冲工艺(例如，以材料转移的喷射模式操作的脉冲工艺)可针对特定应用而过热运行。其它焊接工艺(例如，短路工艺)可较冷运行，但可也产生飞溅物以及其它不需要的焊接效果。此外，在某些焊接情形下并且通过某些焊接电极，被训练成在电极与工件之间实施循环短路的脉冲焊接工艺可将过多能量添加到焊缝。例如，对于粉芯焊丝电极来说，电极可由添加到焊丝的过大电流加热，这特别是因为焊接电流倾向于流经可比实心焊丝容易熔融的焊丝外皮。因此，电弧可闪耀(变长)。然而，为了跨越间隙、减少烧穿并提高行进速度，可希望将电弧长度维持在最小值。不幸的是，这导致焊丝短接到正形成的熔池并且需要额外电流以清除短路，从而再次导致粉芯焊丝外皮的加热并导致电弧闪耀。因此，需要在允许提高焊接质量和灵活性的同时以脉冲式的且短路的波形方案进行焊接的改进的焊接策略。
技术实现思路
本公开提供被设计成响应于这些需要的焊接系统和方法。根据示范性实施方案，一种焊接方法包括：产生焊接电力输出的控制波形，所述波形包括多个连续峰值相位，接着是焊丝电极与形成中的熔池之间的短路；以及基于至少紧接在前的短路而调节每一接着呈现的峰值相位，以控制将在接着呈现的峰值相位之后发生的短路。在一些实施例中，方法和系统允许基于至少紧接在前的短路而调节至少一个波形相位以控制将发生的下一短路；和/或基于至少紧接在前的短路而调节至少一个短路响应相位以控制将发生的下一短路。附图说明图1是根据本技术的方面的示范性MIG焊接系统的图形表示，图示耦接到送丝机以执行脉冲/受控短路焊接操作的电力供应器；图2是图1所示的类型的焊接电力供应器的示范性控制电路部件的图形表示；图3是图示实施根据本技术的焊接方案的某控制逻辑的流程图；图4是在实际实施期间的呈此波形的一系列脉冲的电压和电流的图形表示；以及图5是根据本公开的受控短路焊接的示范性波形的图形表示。具体实施方式现参照附图，并且首先参照图1，示范性焊接系统被图示为包含经由导线或导管14而彼此耦接的电力供应器10和送丝机12。在所图示的实施例中，电力供应器10与送丝机12分开，以使得送丝机可靠近焊接位置而定位在与电力供应器相距某一距离处。然而，应理解，在一些实施方案中，送丝机可与电力供应器成整体。在这些状况下，导管14将与系统成整体。在送丝机与电力供应器分开的实施例中，端子通常设置在电力供应器上以及送丝机上以允许导线或导管耦接到系统，以便允许电力和气体从电力供应器提供到送丝机，并且允许在两个装置之间交换数据。系统被设计成将焊丝、电力和保护气体提供到焊炬16。如本领域的技术人员将了解，焊炬可以是许多不同类型，并且通常允许焊丝和气体送给到邻近于工件18的位置，其中将在所述位置处形成焊缝以接合两片或更多片金属。第二导线通常延伸到焊接工件以便在电力供应器与工件之间完成电路。系统被设计成允许数据设定由操作员选择(明确地说，经由电力供应器上所设置的操作员接口20)。操作员接口通常将并入到电力供应器的前面板中，并且可允许选择例如焊接工艺、将使用的焊丝的类型、电压和电流设定等设定。明确地说，系统被设计成允许用各种钢、铝或被引导穿过焊炬的其它焊丝进行MIG焊接。这些焊接设定被传达到电力供应器内的控制电路22。系统可特别适用于实施针对某些电极类型而设计的焊接方案。下文更详细地描述的控制电路操作以控制焊接电力输出的产生，其中所述焊接电力输出施加到焊丝以执行期望焊接操作。例如，在某些当前预期的实施例中，控制电路可适用于调节脉冲MIG焊接方案，其中所述脉冲MIG焊接方案促进熔融金属短路转移到正形成的熔池，而不需要将过多能量添加到焊缝或电极。在“短路”模式中，熔融材料的小滴在焊接电弧进行的加热的影响下形成在焊丝上，并且这些小滴通过焊丝和小滴与熔池之间的接触或短路而周期性地转移到熔池。“脉冲焊接”或“脉冲MIG焊接”表示产生脉冲电力波形以便控制金属的小滴到正形成的熔池中的沉积的技术。在本专利技术的特定实施例中，可实施专门的脉冲焊接方案，其中在所述脉冲焊接方案中，以如Hutchison等人在2012年10月18日申请的名为“混合脉冲-短路焊接方案(HybridPulsed-ShortCircuitWeldingRegime)”的第13/655,174号美国专利申请所述的“混合”转移模式的类型，产生具有短路焊接和喷射焊接两者的特性的脉冲，所述美国专利申请以引用方式并入本公开中。如下文更全面地描述，本专利技术的技术允许基于先前脉冲来控制连续电压和/或电流脉冲，以便控制焊丝电极与形成中的熔池之间的短路的促进、发生、持续时间和中断。明确地说，在某些当前预期的实施例中，波形中的电压峰值是基于一个或更多个紧接在前的短路或短路的方面(例如，其持续时间)来调节的。电压峰值的方面可包含(例如)其持续时间、其量值、其上升或下降速率等。电流波形的方面也可被直接或间接调节。各种基础可用于短路、加热、热注入等的分析，如下文所论述。控制电路耦接到电力转换电路24。此电力转换电路适用于产生输出电力，例如，将最终在焊炬处施加到焊丝的脉冲波形。可使用各种电力转换电路，包含斩波器、升压电路、降压电路、逆变器、转换器等。此电路的配置可以是本领域自身中通常所知的类型。电力转换电路24耦接到电源，如箭头26所指示。施加到电力转换电路24的电力可源于电网，但也可使用其它电源，例如，发动机驱动的发电机、电池、燃料电池或其它替代电源所产生的电力。最终，图1所图示的电力供应器包含接口电路28，其中接口电路28被设计成允许控制电路22与送丝机12交换信号。送丝机12包含耦接到接口电路28的互补接口电路30。在一些实施例中，多引脚接口可设置在两个部件上，并且多导线电缆在接口电路之间延伸以允许在电力供应器10、送丝机12或两者上设定例如送丝速度、工艺、所选择的电流、电压或功率电平等信息。送丝机12还包含耦接到接口电路30的控制电路32。如下文更全面地描述，控制电路32允许根据操作员的选择来控制送丝速度，并允许这些设定经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊接方法，包括：产生焊接电力输出的控制波形，所述波形包括多个连续峰值，接着是推进的焊丝电极与熔池之间的短路；以及基于至少所述紧接在前的短路而调节每一接着呈现的峰值，以控制将在所述接着呈现的峰值之后发生的所述短路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.31 US 14/674,5141.一种焊接方法，包括：产生焊接电力输出的控制波形，所述波形包括多个连续峰值，接着是推进的焊丝电极与熔池之间的短路；以及基于至少所述紧接在前的短路而调节每一接着呈现的峰值，以控制将在所述接着呈现的峰值之后发生的所述短路。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述波形的控制是基于闭环电压控制来执行的。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述经调节的峰值包括电压峰值，并且其中所述峰值是通过控制电压量值、电流量值、持续时间、上升速率和下降速率中的至少一个来调节的。4.根据权利要求1所述的方法，其中每一接着呈现的峰值是基于所述紧接在前的短路的持续时间来控制的。5.根据权利要求1所述的方法，其中每一接着呈现的峰值是基于至少所述紧接在前的短路通过至少比例分量和/或积分分量的施加来调节的，并且其中调节包括控制电压量值、电流量值、持续时间、上升速率和下降速率中的至少一个。6.根据权利要求1所述的方法，其中每一接着呈现的峰值是基于包含所述紧接在前的短路的多个先前短路来调节的。7.根据权利要求1所述的方法，包括循环调节多个连续峰值，并且其中所述峰值是通过控制电压、电流、功率、能量、加热、电阻、电导率量值、持续时间、电压的上升速率和电压的下降速率中的至少一个来调节的。8.一种焊接方法，包括：产生焊接电力输出的控制波形，所述波形包括多个连续峰值，接着是推进的焊丝电极与熔池之间的短路；以及基于至少所述紧接在前的短路而调节至少一个波形相位以控制将发生的所述下一短路。9.根据权利要求8所述的方法，其中经调节的波形相位是基于至少一个紧接在前的短路的持续时间、能量、加热和/或最大电流来控制的。10.根据权利要求8所述的方法，其中多个波形相位是基于至少所述紧接在前的短路来调整的。11.根据权利要求8所述的方法，其中所述波形的控制是基于闭环电压控制来执行的。12.根据权利要求8所述的方法，其中所述经调节的相位包括峰值，并且其中所述峰值是通过控制电压量值、电流量值、持续时间、上升速率和下降速率中的至少一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·R·戴维森，贾斯汀·达瑞克，理查德·舒赫，大卫·阿尔米，理查德·马丁·哈奇森，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US