线材等离子转移电弧送丝控制系统技术方案

本公开涉及一种线材等离子转移电弧送丝控制系统。一种送丝控制系统包括抗扭曲机构和控制器，所述控制器被配置为：响应于在焊丝的进料部和线材等离子转移电弧(PTWA)焊炬之间的轨道上测量的焊丝扭曲度，操作抗扭曲机构，以将焊丝扭曲度保持在预定范围内，所述预定范围是通过由PTWA焊炬引进到焊丝中的自然旋转定义的。

Wire plasma transfer arc wire feeding control system

The present disclosure relates to a wire plasma transfer arc wire feeding control system. A wire feeding control system includes an anti-twist mechanism and a controller configured to operate a anti-twist mechanism to maintain the wire twist within a predetermined range in response to the wire twist measured on the track between the wire feeding part and the wire plasma transfer arc (PTWA) torch, the predetermined range being introduced into the wire by a PTWA torch through a natural rotation. Definitional.

【技术实现步骤摘要】
线材等离子转移电弧送丝控制系统
本公开涉及一种线材等离子转移电弧(PTWA，plasmatransferwirearch)送丝控制系统和用于该送丝控制系统的监测方法。
技术介绍
已经开发了各种策略来改善车辆燃料效率。例如，通过轻型材料来开发车辆零部件已经被实施以减轻车辆重量。发动机零部件上的线材等离子转移电弧(PTWA)涂层已经被用于满足不断增加的燃料效率目标。例如，铝合金汽缸孔上的PTWA涂层被证明除了减轻重量之外还提供多个优点。例如，与具有厚的铁制汽缸套的铝制发动机汽缸体相比，铝合金汽缸孔上的PTWA涂层减轻了重量、降低了成本并且缩小了缸孔间距。此外，PTWA工艺已经被用于在其它车辆零部件上提供涂层。然而，PTWA工艺面临多个挑战。
技术实现思路
在至少一个实施例中，公开了一种送丝控制系统。所述系统包括抗扭曲机构。所述系统还包括控制器，所述控制器被配置为：响应于在焊丝的进料部和线材等离子转移电弧(PTWA)焊炬之间的轨道上测量的焊丝扭曲度，操作抗扭曲机构，以将焊丝扭曲度保持在预定范围内，所述预定范围是通过由PTWA焊炬引进到焊丝中的自然旋转定义的。所述控制器还可被配置为从焊丝的残余应力数据导出测量的焊丝扭曲度。所述系统还可包括传感器，其中，所述控制器还可被配置为操作所述传感器以收集所述残余应力数据。所述传感器可以是超声传感器。所述传感器可以是位移换能器。抗扭曲机构可包括围绕焊丝的一组辊子。抗扭曲机构可位于进料部的出口附近。抗扭曲机构可位于PTWA焊炬的入口附近。在替代实施例中，公开了一种送丝控制系统。所述系统包括控制器，所述控制器被配置为：基于在焊丝进料机构和线材等离子转移电弧(PTWA)焊炬之间行进的焊丝的残余应力差异，改变所述焊丝的扭曲，以阻止所述扭曲的扭曲度超过预定阈值。所述系统还可包括抗扭曲机构，其中，所述控制器还可被配置为操作抗扭曲机构以改变焊丝的扭曲。抗扭曲机构可包括围绕焊丝的一组辊子。抗扭曲机构可位于焊丝进料机构的出口附近。所述预定阈值可通过由PTWA焊炬引进到焊丝中的自然旋转定义。所述系统还可包括传感器，其中，所述控制器还可被配置为操作所述传感器以收集残余应力数据。在另一实施例中，公开了一种用于送丝控制系统的监测方法。所述方法包括：响应于基于在焊丝进料机构和线材等离子转移电弧(PTWA)焊炬之间行进的焊丝的残余应力差异的焊丝扭曲度超过预定阈值，由控制器改变焊丝的扭曲。送丝控制系统还可包括抗扭曲机构，其中，所述控制器还可被配置为操作抗扭曲机构以改变焊丝的扭曲。抗扭曲机构可包括围绕焊丝的一组辊子。抗扭曲机构可位于焊丝进料机构的出口附近。所述预定阈值可通过由PTWA焊炬引进到焊丝中的自然旋转定义。所述送丝控制系统还可包括传感器，其中，所述控制器还可被配置为操作所述传感器以收集残余应力数据。附图说明图1描绘了包括PTWA焊炬和用作消耗性电极的焊丝的现有技术PTWA焊炬系统的示例性示意图；图2A和图2B示出了根据一个或更多个实施例的具有焊丝轨道和协助校正焊丝扭转的装置的示例性PTWA系统；图3A描绘了具有三个旋转元件的示例性抗扭曲机构的透视图，所述三个旋转元件与当焊丝行进到PTWA焊炬时穿过所述抗扭曲机构的焊丝相接触；图3B示出了在图3A中描绘的抗扭曲机构的侧视图；图3C示出了沿着线3C-3C截取的图3B的抗扭曲机构的剖面图；图4示出了导辊的示意图，所述导辊示出了上辊子和下辊子，其中，上辊子还被描绘为处于相对于焊丝的替代位置；图5A至图5C示出了根据一个或更多个实施例的示意性示例系统，所述系统描绘了在此描述的各种装置的各种位置和可变尺寸；图6示出了执行根据一个或更多个实施例的方法的一系列步骤。具体实施方式在此描述本公开的实施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可采用各种和替代形式。附图不必按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本专利技术的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的是，参考任一附图示出和描述的各种特征可与在一个或更多个其它附图中示出的特征组合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式。除非明确指出，否则本说明中指示尺寸或材料性质的所有数值量在描述本公开的最广泛的范围时应被理解为由词语“约”来修饰。首字母缩写词或其它缩写词的第一定义应用于相同缩写词的在这里的所有后续使用，并且将必要的修改应用于初始定义的缩写词的正常语法的变型。除非有明确的相反说明，否则性质的测量通过与先前或之后针对相同性质参考的技术相同的技术来确定。近年来，福特和其它公司已经开始使用PTWA和其它方法将薄涂层应用于汽缸孔。典型的PTWA应用涉及铝合金汽缸孔上的薄的耐磨涂层。与具有厚的铁制汽缸套的铝制发动机缸体相比，这样的应用的主要优点是减轻重量和/或降低成本和/或缩小缸孔间距。PTWA热喷涂(还被称为PTWA堆焊)是高能惰性气体焊接工艺，其中，涂层沉积在基材上。图1中示出了包括具有焊丝的焊炬的PTWA系统10的示例。如上所述，PTWA喷涂被用于例如涂覆发动机汽缸孔。将PTWA涂层施加到基材上的方法由具有隔离气体保护并且随着A/C电流送丝的等离子焊丝焊头实现。在PTWA喷涂期间，粉末和/或单个导电焊丝12被馈送进系统。超音速等离子体射流14熔化焊丝12，使焊丝12雾化并将熔化的焊丝作为熔化的颗粒16推进到待涂覆的基材17上。等离子体射流14由在钨阴极18和用作阳极的焊丝12之间的转移电弧形成。被推动的雾化气体19将雾化的焊丝颗粒16传输到基材17上，其中，当颗粒16由于高动能而撞击到基材17的表面上时，颗粒16变平。随后颗粒16迅速固化并形成高度耐磨的涂层。如上所述，PTWA工艺本身面临着多个挑战。例如，以稳定且高效的方式将焊丝从焊丝进料部传送到阴极是理想的。然而，焊丝在其到阴极的轨道上可能变得扭曲、扭结或以其它方式超过可接受的扭转程度。当焊丝贯穿整个系统向焊炬行进时，焊丝曲率可能发生各种突然的变化。所述扭曲和变化对PTWA工艺的可靠性和效率产生不利影响。已经开发了各种机构来尝试阻止不期望的焊丝扭曲。例如，当焊丝以恒定的方向从旋转台上拉出时，可将焊丝原料放置在旋转台上。可选地，可在系统中实施一个或更多个焊丝矫直机以尝试使焊丝保持笔直。然而，当在焊丝轨道中出现扭曲时，这些装置或系统均不能检测扭曲和/或管理扭曲。因此，即使在系统中包括比如矫直机的装置，在焊丝中也可能存在超过可接受的程度的残余扭曲和/或反作用扭曲。另一种方法仅实施于非常短的轨道。焊丝运行得较短，使得焊丝的扭结和扭曲被限制在短行程距离内。然而，所述系统不适用于正常尺寸和大尺寸的焊丝卷筒，并且可能对于连续生产不具有成本效益。因此，期望开发能够在PTWA系统中对原料焊丝的扭曲、扭结或其它不期望的行为进行检测和/或管理以优化PTWA工艺的系统。还期望开发具有主动反馈系统的系统，所述主动反馈系统能够在出现焊丝扭曲时感测焊丝扭曲并且主动地将扭曲度校正到阈值或低于阈值。这样的系统将是主动的而不是被动的。在一个或更本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种送丝控制系统，包括：抗扭曲机构；控制器，被配置为：响应于在焊丝的进料部和线材等离子转移电弧(PTWA)焊炬之间的轨道上测量的焊丝扭曲度，操作抗扭曲机构，以将焊丝扭曲度保持在预定范围内，所述预定范围是通过由PTWA焊炬引进到焊丝中的自然旋转定义的。

【技术特征摘要】
2017.07.13 US 15/648,8991.一种送丝控制系统，包括：抗扭曲机构；控制器，被配置为：响应于在焊丝的进料部和线材等离子转移电弧(PTWA)焊炬之间的轨道上测量的焊丝扭曲度，操作抗扭曲机构，以将焊丝扭曲度保持在预定范围内，所述预定范围是通过由PTWA焊炬引进到焊丝中的自然旋转定义的。2.如权利要求1所述的送丝控制系统，其中，所述控制器还被配置为：从焊丝的残余应力数据导出所述测量的焊丝扭曲度。3.如权利要求1或权利要求2所述的送丝控制系统，其中，所述抗扭曲机构位于PTWA焊炬的入口附近。4.一种送丝控制系统，包括：控制器，被配置为：基于在焊丝进料机构和线材等离子转移电弧(PTWA)焊炬之间行进的焊丝的残余应力差异，改变焊丝的扭曲，以阻止焊丝扭曲度超过预定阈值。5.如权利要求4所述的送丝控制系统，还包括抗扭曲机构，其中所述控制器还被配置为：操作所述抗扭曲机构，以改变焊丝的扭曲。6.一种用于送丝控制系统的监测方法，包括：响应于基于在焊丝进料机构和线材等离子转移电弧(PTWA...

【专利技术属性】
技术研发人员：克利福德E·马基，安东尼·乔治·斯切帕克，詹姆斯·莫里斯·波瓦洛，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US