用于保护焊丝的焊接系统及方法技术方案

提供一种用于产生焊接功率输出的受控波形的焊接系统及方法，该波形包括多个连续的峰值相位(84)，其设计为当与金属芯或药芯焊丝一起使用时避免或减少微电弧。与传统技术相比，背景电流和电压电平的比率提高，其中大多数情况下电平超过峰值电流和电压的50％。在背景与电流和电压的峰值电平之间的过渡也被平滑掉(88)，并且与每个脉冲周期的持续时间相比，峰值相位的持续时间被延长以进一步减少微电弧。

Welding system and method for protecting welding wire

A welding system and method for generating a controlled waveform for welding power output comprising a plurality of continuous peak phases (84) designed to avoid or reduce micro-arcs when used with a metal core or flux-cored wire are provided. Compared with conventional technology, the ratio of background current to voltage level is increased, with the level exceeding 50% of peak current and voltage in most cases. The transition between the background and the peak levels of current and voltage is also smoothed (88), and the duration of the peak phase is extended to further reduce the micro-arc compared with the duration of each pulse period.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于保护焊丝的焊接系统及方法
技术介绍
本专利技术总体涉及焊机，且更具体地涉及一种配置为执行焊接操作的焊机，在该焊接操作中，循环波形被施加到焊丝以避免或最大程度地降低焊丝与其他部件(诸如，焊炬触头)之间的微电弧。针对不同的目的已经实施了各种各样的焊接系统及焊接控制方式。在连续焊接操作中，气体金属电弧焊(GMAW)，且更具体地说，金属惰性气体(MIG)技术允许通过从焊炬进给焊丝电极保护气体(通常为惰性气体或含有惰性剂的气体)来形成连续的焊缝。电源被施加至焊丝，并且通过工件完成电路，从而保持使焊丝和工件熔化以形成期望的焊接的电弧。先进形式的MIG焊接是基于产生允许焊丝和工件期望的溶化的循环脉冲，同时还在焊接中提供期望的线材沉积。正在开发日益复杂的脉冲焊接方式适于特殊的材料、条件、工件材料和配置、保护技术等等。一种已获得越来越高认可的焊丝电极形式具有围绕芯材的鞘或壳。两者都可以由精心挑选的材料制成，以便在焊接过程中以及在最终的焊接中提供材料的流动、冶金结合以及其他有用的特性。然而，仍然需要适于特殊焊丝电极的焊接过程，使得焊接过程可以被最优化并且可以始终如一地产生高质量的焊接点。
技术实现思路
本公开提供了设计成响应这种需求的焊接系统和方法。根据示例性实施方式，焊接方法包括产生用于焊接功率输出的控制波形，该波形包括多个电压和电流的连续峰值相位，之后是过渡相位，接着是电压和电流的背景相位，以及焊接方法包括调节每个背景相位，使得背景电流与峰值电流的比率至少约为25％，并且背景电压与峰值电压的比率至少约为50％。根据其它方面，提供了一种包括产生循环脉冲焊接方式的控制波形的焊接方法，该波形包括多个电压和电流的连续峰值相位，之后是过渡相位，接着是电压和电流的背景相位，从而基于波形以期望的电压和电流电平向焊丝电极提供焊接功率，焊丝电极包括金属芯或药芯焊丝，以及调节每个背景相位和每个峰值相位以减少焊丝电极和其他部件(诸如焊炬触头)之间的微电弧。本公开还涉及焊接系统，并且例如涉及一种包括电源的焊接系统，其配置为将来自电源的电功率转换成用于执行焊接操作的受控脉冲波形，和偶联到该电源的控制电路，以及配置为控制受控脉冲波形的产生，该波形包括多个电压和电流的连续峰值相位，之后是过渡相位，接着是电压和电流的背景相位，并且其中控制电路配置为调节每个背景相位，使得背景电流与峰值电流的比率至少约为25％，并且背景电压与峰值电压的比率至少约为50％。附图说明图1是根据本技术的各方面的示例性MIG焊接系统的图解示意图，其示出了偶联到送丝机用于执行脉冲焊接操作的电源；图2是在图1中示出的焊接电源类型的示例性控制电路组件的图解示意图；图3是根据本公开示出了实施焊接方式的某些控制逻辑的流程图；并且图4是根据本公开焊接方式的示例性脉冲中的电压和电流的图形示意图。具体实施方式现在转到附图，首先参考图1，示例性焊接系统被示为包括经由导体或导管14彼此偶联的电源10和送丝机12。在示例的实施例中，电源10与送丝机12分开，使得送丝机可以在靠近焊接位置的电源一定距离处定位。然而，应该理解，在一些实施方式中，送丝机可以与电源集成。在这种情况下，导管14将在系统内部。在送丝机与电源分离的实施例中，端子通常设置在电源上以及送丝机上，以允许导体或导管偶联到系统，以便允许功率和气体从电源提供给送丝机，并允许在两个设备之间交换数据。该系统被设计为向焊炬16提供焊丝、功率和保护气体。如本领域技术人员将理解到的那样，焊炬可以具有许多不同的类型，并且通常允许将焊丝和气体进给到邻近待形成焊接点以连接两个或多个金属片的工件18的位置。第二导体通常通向焊接工件，以便完成电源和工件之间的电路。如本领域技术人员将理解的，焊炬通常包括允许完成电源(和电缆)和行进的焊丝(电极)之间的电路的触头(未单独地示出)。已经发现，在焊丝和触头之间可能发生微电弧，这可能对焊炬有害并且可能降低由此产生的焊接操作。下文描述的技术解决了这些问题并减少或避免了这种微电弧。该系统被设计成允许操作者选择数据设置，特别是经由电源上提供的操作者界面20。操作者界面通常将被结合到电源的前面板中，并且可以允许诸如焊接过程、要使用的焊丝类型、电压和电流设置等的设置的选项。特别地，该系统被设计为允许用各种钢、铝或其他通过焊炬引导的焊丝进行MIG焊接。这些焊接设置被传送到电源内的控制电路22。该系统可以特别地适于实施为某些电极类型设计的焊接方式。下面更详细地描述的控制电路操作以控制施加到焊丝的焊接功率输出的产生，用于执行期望的焊接操作。在某些目前设想的实施例中，例如，控制电路可以适于调节促进焊丝和工件的熔化和接合的脉冲MIG焊接方式，同时避免焊丝和焊炬触头之间的微电弧。所实施的脉冲焊接方式适于可能特别受这种微电弧的影响的焊丝，诸如药芯焊丝或金属芯焊丝。例如，这种焊丝在由Amata等人于2013年3月15日提交的标题为“用于低锰焊丝的系统和方法(SystemsandMethodsforLow-ManganeseWeldingWire)”的美国专利申请序列号13/840,614中进行了描述；在由Amata等人于2013年3月15日提交的标题为“用于低锰焊丝的系统和方法(SystemsandMethodsforLow-ManganeseWeldingWire)”的美国专利申请序列号14/086,758中进行了描述；在由Barhorst等人于2014年4月30日提交的标题为“用于低锰焊接合金的系统和方法(SystemsandMethodsforLow-ManganeseWeldingAlloys)”的美国专利申请序列号14/265,750中进行了描述；以及在由Barhorst等人于2014年8月12日提交的标题为“用于低锰焊接合金的系统和方法(SystemsandMethodsforLow-ManganeseWeldingAlloys)”的美国专利申请序列号14/457,599中进行了描述；在此通过引用将其并入到本公开中。此外，这种类型的某些焊丝可以以商品名“HobartElementTM”从MillerElectricMfg.Co.获得。这种焊丝可能具有低的锰含量，这被认为增加了微电弧的可能性，并且似乎也影响熔融材料的浸润和流动。焊接技术解决了这些问题，特别是当使用这种焊丝时。但是，应该注意的是，本技术可以用于各种各样的焊丝，包括实心焊丝。这对于对脉冲焊接方式没有很好的响应和/或材料转移可以得到改善、浸润和流动性能够得到提高等等的焊丝、实心或保护的焊丝尤其有用。如下文更充分地描述，本技术允许控制连续的电压和/或电流脉冲以允许控制焊接电弧，并且在脉冲焊接方式的相位(例如峰值和背景相位)之间平滑过渡，同时避免微电弧。特别地，在某些目前考虑的实施例中，波形中的电压峰值被调节为比常规峰值相位更长，而背景相位与峰值电平相比通常具有比常规方式更高的电流电平。而且，通过峰值转换基本上被平滑掉，以避免电流和电压的突变。这些中的某些可以适于特殊的焊丝尺寸，并且当实施时，限定峰值、背景和转变的特殊控制参数可以针对焊丝的类型和尺寸(以及其他焊接参数，诸如焊丝进给速度)。控制电路被偶联到功率转换电路24。该功率转换电路适于产生输出功率，诸如将最终施加到焊炬处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊接方法，包括：产生用于焊接功率输出的控制波形，所述波形包括多个电压和电流的连续峰值相位，之后是过渡相位，接着是电压和电流的背景相位；以及调节每个背景相位，使得背景电流与峰值电流的比率至少约为25％，并且背景电压与峰值电压的比率至少约为50％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.30 US 14/954,1241.一种焊接方法，包括：产生用于焊接功率输出的控制波形，所述波形包括多个电压和电流的连续峰值相位，之后是过渡相位，接着是电压和电流的背景相位；以及调节每个背景相位，使得背景电流与峰值电流的比率至少约为25％，并且背景电压与峰值电压的比率至少约为50％。2.如权利要求1所述的方法，其中基于闭环电压控制来执行对所述波形的所述峰值相位的控制。3.如权利要求1所述的方法，其中基于闭环电压控制来执行对所述波形的所述背景相位的控制。4.如权利要求1所述的方法，其中基于闭环电流控制来执行对所述波形的所述过渡相位的控制。5.如权利要求1所述的方法，其中背景电流与峰值电流的比率至少约为50％。6.如权利要求1所述的方法，其中背景电流与峰值电流的比率至少约为70％。7.如权利要求1所述的方法，其中背景电压与峰值电压的比率至少约为60％。8.如权利要求1所述的方法，其中背景电压与峰值电压的比率至少约为80％。9.如权利要求1所述的方法，其中在所述过渡相位中实施约350A/ms的电流斜坡率。10.如权利要求1所述的方法，其中所述峰值相位的持续时间是所述波形的一个循环的总持续时间的至少约25％。11.一种焊接方法，包括：产生用于循环脉冲焊接方式的控制波形，所述波形包括多个电压和电流的连续峰值相位，之后是过渡相位，接着是电压和电流的背景相位；基于所述波形...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·托德·柯来金，迦勒·黑文，
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