定制的保护气体的焊接设备和方法技术

一种焊接或增材制造供电装置包括用户界面，所述用户界面接收用户输入保护气体混合物，所述用户输入保护气体混合物包括可独立调整的量的第一保护气体和第二保护气体。输出电路系统生成定制的保护气体的焊接波形。存储器存储与所述第一保护气体相关联的第一多个波形参数以及与所述第二保护气体相关联的第二多个波形参数。控制器被操作性地连接到所述输出电路系统的控制操作且被配置成确定至少部分地定义所述定制的保护气体的焊接波形的第三多个波形参数。所述控制器根据所述第一多个波形参数和所述第二多个波形参数以及所述第一保护气体的量和所述第二保护气体的量来确定第三多个波形参数。

【技术实现步骤摘要】
定制的保护气体的焊接设备和方法专利技术背景
本专利技术涉及熔化极气体保护电弧焊(GMAW)以及利用保护气体的相关金属沉积工艺，诸如钨极气体保护电弧焊(GTAW)、金属增材制造、耐磨堆焊等。相关技术的说明熔化极气体保护电弧焊(GMAW)是一种电弧焊接工艺，该电弧焊接工艺通过用位于连续给送的填充金属电极与工件之间的电弧加热金属来产生金属的聚结。GMAW工艺使用来自外部供应的气体的保护来防护熔融焊池。GMAW工艺适合于用各种实心碳钢电极和管状金属芯电极来进行焊接。GMAW的合金材料范围包括：碳钢、不锈钢、铝、镁、铜、镍、硅青铜和管状金属芯堆焊合金。GMAW工艺适合于半自动焊接应用、机器人自动焊接应用和硬自动焊接应用。用于在GMAW焊接中防护熔融焊池的保护气体可以是诸如氩气(Ar)或氦气(He)等惰性气体、或者诸如二氧化碳(CO2)或氧气(O2)等活性气体。可以在GMAW焊接期间使用保护气体的共混物来实现期望的焊接特性，诸如熔池流动性和熔透性。二元(两部分)保护气体共混物是最常见的气体共混物，并且其通常由氩气+氦气、氩气+CO2或氩气+氧气组成。也可以使用三元(三部分)气体共混物，诸如氩气+氦气+CO2。在GMAW焊接期间，保护气体成分的变化可能影响诸如电弧稳定性等电弧特性。例如，在不调整焊接供电装置的任何焊接参数(例如，焊接电压、脉冲电流水平等)的情况下，从90％的Ar+10％的CO2的气体混合物切换至80％的Ar+20％的CO2的气体混合物将导致具有不同特性的焊接电弧，并且可能导致电弧的不稳定性和增加的飞溅物，而这是所不期望的。焊工、特别是初学者焊工可能不知道要调整哪些参数来补偿保护气体成分的变化。焊工还可能选择使用一组并未针对任何特定的气体混合物进行优化的折衷的焊接参数。因此，一种用于根据保护气体混合物的变化来调整焊接参数的直观、用户友好的方法将是有益的。专利技术简要概述下面的概述呈现了简化的概述，以提供对本文所讨论的装置、系统和/或方法的一些方面的基本理解。本概述不是对本文所讨论的装置、系统和/或方法的广泛综述。并不旨在指出关键的元件或划定这类装置、系统和/或方法的范围。唯一的目的是以简化的形式呈现一些概念，作为稍后呈现的更详细说明的序言。根据本专利技术的一个方面，提供了一种焊接或增材制造供电装置。所述供电装置包括用户界面，所述用户界面被配置成接收用户输入保护气体混合物，所述用户输入保护气体混合物包括占所述保护气体混合物一定比例的第一保护气体、所述保护气体混合物一定比例的第二保护气体和占所述保护气体混合物一定比例的第三保护气体。所述第一保护气体的比例、所述第二保护气体的比例和所述第三保护气体的比例可独立调整。所述供电装置包括输出电路系统，所述输出电路系统被配置成生成定制的保护气体的焊接波形。存储器存储与所述第一保护气体相关联的第一焊接电压水平、与所述第二保护气体相关联的第二焊接电压水平以及与所述第三保护气体相关联的第三焊接电压水平。控制器被操作性地连接到所述输出电路系统的控制操作。所述控制器被配置成确定针对所述定制的保护气体的焊接波形的平均焊接电压水平。所述控制器将所述定制的保护气体的焊接波形的平均焊接电压水平计算为加权平均值，所述加权平均值包括按所述第一保护气体的比例的所述第一焊接电压水平、按所述第二保护气体的比例的所述第二焊接电压水平以及按所述第三保护气体的比例的所述第三焊接电压水平。根据本专利技术的一个方面，提供了一种焊接或增材制造供电装置。所述供电装置包括用户界面，所述用户界面被配置成接收用户输入保护气体混合物，所述用户输入保护气体混合物包括占所述保护气体混合物一定比例的第一保护气体和占所述保护气体混合物一定比例的第二保护气体。所述第一保护气体的比例和所述第二保护气体的比例可独立调整。所述供电装置包括输出电路系统，所述输出电路系统被配置成生成定制的保护气体的焊接波形。存储器存储与所述第一保护气体相关联的第一平均焊接电压水平以及与所述第二保护气体相关联的第二平均焊接电压水平。控制器被操作性地连接到所述输出电路系统的控制操作。所述控制器被配置成确定针对所述定制的保护气体的焊接波形的第三平均焊接电压水平。所述控制器使用所述第一保护气体的比例、所述第一平均焊接电压水平、所述第二保护气体的比例和所述第二平均焊接电压水平来计算针对所述定制的保护气体的焊接波形的第三平均焊接电压水平。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种焊接或增材制造供电装置。所述供电装置包括用户界面，所述用户界面被配置成接收用户输入保护气体混合物，所述用户输入保护气体混合物包括一定量的第一保护气体和一定量的第二保护气体。所述第一保护气体的量和所述第二保护气体的量可独立调整。所述供电装置包括输出电路系统，所述输出电路系统被配置成生成定制的保护气体的焊接波形。存储器存储与所述第一保护气体相关联的第一多个波形参数以及与所述第二保护气体相关联的第二多个波形参数。控制器被操作性地连接到所述输出电路系统的控制操作。所述控制器被配置成确定至少部分地定义所述定制的保护气体的焊接波形的第三多个波形参数。所述控制器根据所述第一多个波形参数、所述第一保护气体的量、所述第二多个波形参数和所述第二保护气体的量来确定所述第三多个波形参数。附图说明在参考附图阅读以下描述后，本专利技术所涉及的领域的技术人员将明白本专利技术的上述和其他方面，在附图中：图1示出了示例焊接系统；图2示出了示例焊接系统的示意图；图3a示出了示例用户界面；图3b示出了示例用户界面；图3c示出了示例用户界面；图4示出了示例脉冲焊接电流波形；图5示出了示例脉冲焊接电压波形；图6示出了示例脉冲焊接电流波形；图7是流程图；以及图8示出了示例控制器。具体实施方式本专利技术涉及电弧焊接(例如，GMAW焊接、GTAW焊接等)以及利用保护气体的相关金属沉积工艺(诸如增材制造、耐磨堆焊等)。现在将参照附图描述本专利技术，其中相同的附图标记贯穿全文用来指代相同的要素。将理解的是，这些不同附图不必以彼此按比例的方式来绘制，在给定的附图内也同样是这样，并且特别地，部件的尺寸被任意地绘制，以便于对附图的理解。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了多个具体的细节以便提供对本专利技术的全面理解。然而，可能明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本专利技术。此外，本专利技术的其他实施例是可能的并且能够以除了如所描述的方式之外的方式来实践和实施本专利技术。在描述本专利技术时使用的术语和短语是出于促进对本专利技术的理解的目的采用的，并且不应该被认为是限制性的。在此使用的“至少一个”、“一个或多个”和“和/或”是在操作中既是合取性又是析取性的开放式表达。例如，表达“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”、“A、B或C中的一个或多个”以及“A、B和/或C”中的每一个是指单独A、单独B、单独C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、或A、B和C一起。给出两个或更多个替代性术语的任何析取性词语本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊接或增材制造供电装置，包括：/n用户界面，所述用户界面被配置成接收用户输入保护气体混合物，所述用户输入保护气体混合物包括占所述保护气体混合物一定比例的第一保护气体、占所述保护气体混合物一定比例的第二保护气体和占所述保护气体混合物一定比例的第三保护气体，其中，所述第一保护气体的比例、所述第二保护气体的比例和所述第三保护气体的比例可独立调整；/n输出电路系统，所述输出电路系统被配置成生成定制的保护气体的焊接波形；/n存储器，所述存储器存储与所述第一保护气体相关联的第一焊接电压水平、与所述第二保护气体相关联的第二焊接电压水平以及与所述第三保护气体相关联的第三焊接电压水平；以及/n控制器，所述控制器被操作性地连接到所述输出电路系统的控制操作且被配置成确定针对所述定制的保护气体的焊接波形的平均焊接电压水平，其中，所述控制器将针对所述定制的保护气体的焊接波形的平均焊接电压水平计算为加权平均值，所述加权平均值包括按所述第一保护气体的比例的所述第一焊接电压水平、按所述第二保护气体的比例的所述第二焊接电压水平以及按所述第三保护气体的比例的所述第三焊接电压水平。/n

【技术特征摘要】
20191002 US 16/590,7651.一种焊接或增材制造供电装置，包括：
用户界面，所述用户界面被配置成接收用户输入保护气体混合物，所述用户输入保护气体混合物包括占所述保护气体混合物一定比例的第一保护气体、占所述保护气体混合物一定比例的第二保护气体和占所述保护气体混合物一定比例的第三保护气体，其中，所述第一保护气体的比例、所述第二保护气体的比例和所述第三保护气体的比例可独立调整；
输出电路系统，所述输出电路系统被配置成生成定制的保护气体的焊接波形；
存储器，所述存储器存储与所述第一保护气体相关联的第一焊接电压水平、与所述第二保护气体相关联的第二焊接电压水平以及与所述第三保护气体相关联的第三焊接电压水平；以及
控制器，所述控制器被操作性地连接到所述输出电路系统的控制操作且被配置成确定针对所述定制的保护气体的焊接波形的平均焊接电压水平，其中，所述控制器将针对所述定制的保护气体的焊接波形的平均焊接电压水平计算为加权平均值，所述加权平均值包括按所述第一保护气体的比例的所述第一焊接电压水平、按所述第二保护气体的比例的所述第二焊接电压水平以及按所述第三保护气体的比例的所述第三焊接电压水平。


2.如权利要求1所述的焊接或增材制造供电装置，其中，所述控制器进一步基于所述第一保护气体的比例、所述第二保护气体的比例和所述第三保护气体的比例来确定所述定制的保护气体的焊接波形的多个波形参数，其中，所述多个波形参数包括电流脉冲的脉冲峰值和脉冲持续时间两者。


3.如权利要求1所述的焊接或增材制造供电装置，其中，所述用户界面被配置成允许将所述第一保护气体的比例从所述保护气体混合物的0％调整到100％，并且被配置成允许将所述第二保护气体的比例从所述保护气体混合物的0％调整到100％，并且被配置成允许将所述第三保护气体的比例从所述保护气体混合物的0％调整到100％。


4.如权利要求1所述的焊接或增材制造供电装置，其中，所述用户界面被配置成当所述第一保护气体的比例、所述第二保护气体的比例和所述第三保护气体的比例之和不等于100％时输出警报指示。


5.如权利要求1所述的焊接或增材制造供电装置，其中，所述第一保护气体的比例是所述保护气体混合物的氩气比例，所述第二保护气体的比例是所述保护气体混合物的氦气比例，并且所述第三保护气体的比例是所述保护气体混合物的二氧化碳比例。


6.如权利要求1所述的焊接或增材制造供电装置，其中，所述第一保护气体的比例是所述保护气体混合物的氢气比例，所述第二保护气体的比例是所述保护气体混合物的氮气比例，并且所述第三保护气体的比例是所述保护气体混合物的氧气比例。


7.如权利要求1所述的焊接或增材制造供电装置，其中：
所述用户界面进一步被配置成接收所述保护气体混合物的第四保护气体的比例，其中，所述第一保护气体的比例、所述第二保护气体的比例、所述第三保护气体的比例和所述第四保护气体的比例可独立调整，
所述存储器存储与所述第四保护气体相关联的第四焊接电压水平，并且
所述加权平均值包括按所述第四保护气体的比例的第四焊接电压水平。


8.如权利要求1所述的焊接或增材制造供电装置，其中：
所述用户界面进一步被配置成接收所述保护气体混合物中的第四保护气体的比例和所述保护气体混合物中的第五保护气体的比例，其中，所述第一保护气体的比例、所述第二保护气体的比例、所述第三保护气体的比例、所述第四保护气体的比例和所述第五保护气体的比例可独立调整，
所述存储器存储与所述第四保护气体相关联的第四焊接电压水平以及与所述第五保护气体相关联的第五焊接电压水平，并且
所述加权平均值包括按所述第四保护气体的比例的第四焊接电压水平以及按所述第五保护气体的比例的第五焊接电压水平。


9.如权利要求1所述的焊接或增材制造供电装置，其中：
所述用户界面进一步被配置成接收所述保护气体混合物中的第四保护气体的比例、所述保护气体混合物中的第五保护气体的比例和所述保护气体混合物中的第六保护气体的比例，其中，所述第一保护气体的比例、所述第二保护气体的比例、所述第三保护气体的比例、所述第四保护气体的比例、所述第五保护气体的比例和所述第六保护气体的比例可独立调整，
所述存储器存储与所述第四保护气体相关联的第四焊接电压水平、与所述第五保护气体相关联的第五焊接电压水平以及与所述第六保护气体相关联的第六焊接电压水平，并且
所述加权平均值包括按所述第四保护气体的比例的第四焊接电压水平、按所述第五保护气体的比例的第五焊接电压水平以及按所述第六保护气体的比例的第六焊接电压水平。


10.一种焊接或增材制造供电装置，包括：
用户界面，所述用户界面被配置成接收用户输入保护气体混合物，所述用户输入保护气体混合物包括占所述保护气体混合物一定比例的第一保护气体和占所述保护气体混合物一定比例的第二保护气体，其中，所述第一保护气体的比例和所述第二保护气体的比例可独立调整；
输出电路系统，所述输出电路系统被配置成生成定制的保护气体的焊接波形；
存储器，所述存储器存储与所述第一保护气体相关联的第一平均焊接电压水平以及与所述第二保护气体相关联的第二平均焊接电压水平；以及
控制器，所述控制器被操作性地连接到所述输出电路系统的控制操作且被配置成确定针对所述定制的保护气体的焊接波形的第三平均焊接电压水平，其中，所述控制器使用所述第一保护气体的比例、所述第一平均焊接电压水平、所述第二保护气体的比例和所述第二平均焊接电压水平来计算针对所述定制的保护气体的焊接波形的第三平均焊接电压水平。


11.如权利要求10所述的焊接或增材制造供电装置，其中，针对所述定制的保护气体的焊接波形的第三平均焊接电压水平是根据所述第一保护气体的比...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯·克罗斯，迈克尔·D·雷尔科，J·B·亨利，
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