專利名稱：改進(jìn)的同時(shí)焊接接頭兩側(cè)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電弧焊領(lǐng)域和改進(jìn)的同時(shí)焊接接頭兩側(cè)的方法。
背景技術(shù)：
潛弧焊是這樣一種焊接方法，其中通過(guò)潛沒(méi)在粒狀焊劑層中來(lái)屏蔽創(chuàng)建焊接的電 弧免受大氣條件的影響。另外，在焊接過(guò)程期間所述焊劑熔融并為電流提供行進(jìn)到正被焊 接的金屬工件(或者“基底”)的路徑。潛弧焊可以用直流或交流電源來(lái)進(jìn)行，并且通常使 用高輸出電流。在使用交流電源的情況下，經(jīng)常采用方波源。使用交流方波而不是正弦波 使得必須重新敲擊焊條以再次創(chuàng)建電弧的可能性降低。在一塊基底金屬的兩側(cè)進(jìn)行焊接可能是困難的，并且易于比正常情況有更多缺陷 和更大的變形。具體來(lái)說(shuō)，由于多種原因，為了對(duì)焊(butt weld)和角焊(fillet weld)而 焊接基底兩側(cè)是復(fù)雜的。圖IA-C示出以對(duì)焊接合的兩片基底金屬。圖2A-C示出以角焊接 合的兩片基底金屬。要焊接的邊緣通常如圖IA和2A中所示被焊接為平坦的或者如圖IB 和2B所示接地到斜緣。在圖IC中示出完成的對(duì)焊的例子，而在圖2C中示出完成的角焊的 例子。對(duì)焊和角焊通常要求如圖IA-C和2A-C中所示的在兩側(cè)的焊接。一直以來(lái)，這些兩 側(cè)焊接是通過(guò)一次焊接一側(cè)或者同時(shí)焊接兩側(cè)來(lái)創(chuàng)建的。一種焊接基底金屬兩側(cè)的方法是用兩個(gè)直流焊條同時(shí)焊接兩側(cè)，其中兩個(gè)焊條均 是直流正或直流負(fù)的。然而，將兩個(gè)直流焊條緊密置于一起經(jīng)常導(dǎo)致電弧偏吹(arc blow) 0 電弧偏吹在磁場(chǎng)與電弧干擾的時(shí)候發(fā)生，導(dǎo)致其在進(jìn)行焊接時(shí)游移?；『附?jīng)常采用在電弧 和地電流附近創(chuàng)建強(qiáng)磁場(chǎng)的大電流。這些磁場(chǎng)可以將電弧推動(dòng)到周圍并且創(chuàng)建游移的焊道 (weld bead)而不是緊密受控的焊道。邏輯上，電弧偏吹體現(xiàn)使用直流電源的兩側(cè)焊接的 重大問(wèn)題，因?yàn)閮蓚€(gè)電弧足夠靠近，所以它們的磁場(chǎng)可以彼此干擾。這已經(jīng)通過(guò)使用“前導(dǎo)” 焊條和“滯后”焊條來(lái)解決，其中這兩個(gè)焊條一般分開(kāi)至少四英尺。亦即，這兩個(gè)相對(duì)的焊 條沿著焊接接頭以相同速率并且在相同方向上行進(jìn)，但是前導(dǎo)焊條定位在滯后焊條前面至 少四英尺處。焊條被分開(kāi)以防止電弧偏吹，并且保持在相同的直流電勢(shì)以迫使電流流過(guò)基 底直到電路的公共節(jié)點(diǎn)。然而，該前導(dǎo)-滯后直流方法易于有缺陷。例如，來(lái)自前導(dǎo)焊條的焊池開(kāi)始冷卻并 且可能在滯后焊條抵達(dá)時(shí)開(kāi)始固化。這可能在焊道中引入裂紋。另外，焊條和焊池之間的 分離隨著焊接被創(chuàng)建以及金屬開(kāi)始固化而創(chuàng)建熱的不均勻分布。該不均勻的熱分布可能導(dǎo) 致變形，因?yàn)楹附邮遣痪鶆虻毓袒幕蛘呖赡茉谥氐慕饘倩椎闹亓肯聫澢?。因此盡管這 種解決方案提供相對(duì)快捷的焊接，但是它易于有缺陷。對(duì)于對(duì)焊來(lái)說(shuō)最普遍的方法包括首先焊接一側(cè)，進(jìn)行刨焊根步驟，然后焊接第二側(cè)。該方法可以使用直流或者交流電源來(lái)進(jìn)行，但是習(xí)慣上是用直流電源來(lái)進(jìn)行的。通過(guò) 將背襯(backing)附著到焊接位置來(lái)開(kāi)始焊接，所述背襯通常是銅板(圖3A和4A)。接下 來(lái)，焊接基底的第一側(cè)——通常用深穿透和高沉積率沉積數(shù)量巨大的焊接材料(圖3B)。很 多時(shí)候是通過(guò)使基底第一側(cè)傾斜來(lái)準(zhǔn)備對(duì)焊的，這隨后通常要求多趟來(lái)填充空隙(圖4A和 4B)。在焊接第一側(cè)之后，移除背襯并對(duì)第二側(cè)“刨焊根”。刨焊根操作在第二側(cè)中切割出斜 面，并將來(lái)自基底的金屬和在第一焊接期間沉積的一些材料的混合物移除(圖3C和4C)。 在對(duì)第二側(cè)刨焊根之后，它可以最終被焊接(圖3D和4D)。該解決方案提供一種相對(duì)無(wú)缺 陷的強(qiáng)大焊接，但是它要求大量的材料并且是一種緩慢的過(guò)程。當(dāng)前，對(duì)刨焊根使用直流正 的操作是最普遍被用來(lái)在2G位置進(jìn)行對(duì)焊的方法。需要一種解決方案來(lái)同時(shí)焊接基底的兩側(cè)并且創(chuàng)建不易裂或者變形的堅(jiān)固焊接。 這樣的解決方案將為焊工節(jié)省當(dāng)前較緩慢的過(guò)程引起的勞力和裝備的顯著額外成本。

發(fā)明內(nèi)容
本文之前提及的問(wèn)題是通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的方法和根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)來(lái) 解決的。在一個(gè)實(shí)施方案中，根據(jù)權(quán)利要求1，一種同時(shí)弧焊接頭兩側(cè)的方法包括提供第 一焊接波形到使用第一電源的第一焊條；提供第二焊接波形到使用第二電源的第二焊條； 焊接要求第一側(cè)和第二側(cè)被焊接的焊接接頭；以所述第一焊條焊接所述第一側(cè)；以所述第 二焊條焊接所述第二側(cè)；將電流從所述第一焊條轉(zhuǎn)移到所述第二焊條，或者從所述第二焊 條轉(zhuǎn)移到所述第一焊條；以及沿著所述焊接接頭在相同方向并且以相同速度或接近相同速 度移動(dòng)所述第一和第二焊條。在另一實(shí)施方案中，根據(jù)權(quán)利要求10，一種用于同時(shí)弧焊接頭兩側(cè)的系統(tǒng)，包括 連接到并提供第一焊接波形到第一焊條的第一電源；連接到并提供第二焊接波形到第二焊 條的第二電源；第一和第二基底金屬，所述第一和第二基底金屬定位為使得焊接接頭在第 一側(cè)和第二側(cè)上被焊接；所述第一焊條被定位來(lái)焊接所述第一側(cè)；所述第二焊條被定位來(lái) 焊接所述第二側(cè)；所述第一和第二焊條沿著所述焊接接頭在相同方向并且以相同速度或接 近相同速度移動(dòng)；以及電流從所述第一焊條轉(zhuǎn)移到所述第二焊條，或者從所述第二焊條轉(zhuǎn) 移到所述第一焊條。將從對(duì)詳細(xì)說(shuō)明、附圖和獨(dú)立權(quán)利要求的后續(xù)描述中得出尤其有利的實(shí)施方案。


圖1A-1C圖示2G位置中創(chuàng)建的焊接。圖2A-2C圖示2F位置中創(chuàng)建的焊接。圖3A-3D圖示刨焊根的2G焊接。圖4A-4D圖示另一刨焊根的2G焊接。圖5描繪潛弧焊過(guò)程。圖6描繪根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案被設(shè)計(jì)來(lái)同時(shí)焊接接頭兩側(cè)的系統(tǒng)。圖7A-7B描繪在本發(fā)明的實(shí)施方案中被設(shè)計(jì)來(lái)同時(shí)焊接接頭兩側(cè)的系統(tǒng)中焊接 的特寫(xiě)視圖。圖8描繪在本發(fā)明的實(shí)施方案中被設(shè)計(jì)來(lái)同時(shí)焊接接頭兩側(cè)的系統(tǒng)的簡(jiǎn)化電路表不。圖9A-C圖示圖8的電路中使用的幾個(gè)電壓波形。
具體實(shí)施例方式圖5描繪潛弧焊過(guò)程。焊絲卷軸(未示出)供應(yīng)焊絲500到焊條501，其中所述焊 條501電連接到焊接電源(未示出)。焊絲500通過(guò)焊條501并且突出作為焊條焊絲502。 隨著焊接進(jìn)行，焊條焊絲502中的金屬被消耗，要求焊絲500被持續(xù)地饋送通過(guò)焊條501。 該過(guò)程被稱作“潛沒(méi)”，因?yàn)榱詈竸?09屏蔽焊條焊絲502以及電弧503免受大氣條件影 響。粒狀焊劑509在電弧503附近熔融并且隨后固化為熔渣508。焊池505包含來(lái)自基底 504和焊條焊絲502的熔融金屬。當(dāng)焊池505冷卻時(shí)，它開(kāi)始在過(guò)渡區(qū)506中固化并且產(chǎn)生 實(shí)心焊道507。電接觸體510連接到焊接電源的一個(gè)端子，而焊條焊絲502連接到焊接電源 的另一個(gè)端子，這完成電路并且允許電流從焊條焊絲502通過(guò)基底504流動(dòng)到接觸體510。在一個(gè)實(shí)施方案中，兩個(gè)焊條被置為彼此相對(duì)(across)，以同時(shí)從接頭兩側(cè)焊接 接頭。圖6示出根據(jù)該實(shí)施方案被設(shè)計(jì)為同時(shí)焊接接頭兩側(cè)的系統(tǒng)。第一焊機(jī)600和第 二焊機(jī)609提供用于進(jìn)行焊接的交流電，并且包含能夠以各種相角提供交流電的可編程電 源。第一焊條604經(jīng)由線纜603連接到第一焊機(jī)600的正端子601。第二焊條605經(jīng)由線 纜606連接到第二焊機(jī)609的正端子608。焊條604和605被定位為彼此交叉并且沿著焊 接接頭的路徑(通過(guò)箭頭示出)以相同的速率前進(jìn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，焊條604和605 被定位為彼此直接交叉。在另一實(shí)施方案中，焊條604超前焊條605某個(gè)距離。在再一個(gè) 實(shí)施方案中，焊條604可以沿著焊接接頭以與焊條605不同的速率前進(jìn)。在該過(guò)程結(jié)束時(shí)， 基底611和基底612將被焊接在一起。公共節(jié)點(diǎn)610連接負(fù)端子602、負(fù)端子607、基底611 和基底612。焊機(jī)600和609分別經(jīng)由線纜614和615附接到控制器613?？刂破?13調(diào) 整焊機(jī)600和609產(chǎn)生的焊接波形，從而維持兩個(gè)焊接波形之間的相角。在其他實(shí)施方案 中，焊機(jī)600和609在有控制器613的情況下無(wú)線地通信或者在沒(méi)有控制器613的情況下 無(wú)線地通信，或者在沒(méi)有控制器613的情況下經(jīng)由線纜進(jìn)行通信?？梢酝ㄟ^(guò)各種方法將焊接程序提供給焊機(jī)600和609，所述方法例如包括焊機(jī) 中的或者附接到焊機(jī)的控制，控制器613，外部計(jì)算機(jī)，個(gè)人數(shù)字助理(PDA)，或者焊接教導(dǎo) 器。焊接程序是一種方法(recipe)，其中操作者定義用于進(jìn)行焊接的參數(shù)(例如峰-峰電 壓、焊接波形形狀、直流偏移量或者相角)。進(jìn)一步地，在圖6描繪的實(shí)施方案中，焊條604和605被置為充分接近，以促進(jìn)電 流從一個(gè)焊條轉(zhuǎn)移到另一個(gè)焊條。將焊條604定位為與焊條605交叉允許電流依賴于焊條 604和605各自的電勢(shì)而在兩個(gè)焊條之間流動(dòng)。因此，該設(shè)置允許焊接電流(a)從第一焊 條604路由到第二焊條605，(b)從第二焊條605路由到第一焊條604，或者(c)從焊條604 和605通過(guò)基底611和基底612路由到公共節(jié)點(diǎn)610。通過(guò)改變與焊條604和605相關(guān)聯(lián) 的兩個(gè)焊接波形，可以在焊接時(shí)控制或者有效地切斷通過(guò)基底材料(基底611和612)的電 流。這給操作者賦予了創(chuàng)建兩個(gè)這樣的焊接波形的選擇，所述焊接波形允許焊接電流的大 多數(shù)或者所有經(jīng)由在焊接中在基底611和612分界面處創(chuàng)建的焊池在焊條604和605之間 轉(zhuǎn)移?？刂齐娏髟诤笚l604和605之間或者通過(guò)基底611和612流動(dòng)的量和定時(shí)，允許高 度定制的焊接程序。焊接可以定制為指示多少熱被施加到基底611和612以及熱在每個(gè)周期被產(chǎn)生多久。焊接可以被進(jìn)一步定制為指示焊絲500正在多快地淀積。現(xiàn)有技術(shù)的解決 方案從未提供在此實(shí)施方案中可獲得的定制水平。焊機(jī)600和609能夠在數(shù)種操作模式下進(jìn)行操作。焊機(jī)600和609可以通過(guò)操控 供給焊接電路的電壓、電流或者功率的量來(lái)控制焊接。因此，術(shù)語(yǔ)“焊接波形”指各個(gè)焊機(jī) 提供到焊接電路的電壓、電流或者功率。為了易于解釋，下面的討論集中于其中電壓隨時(shí)間 改變的焊接波形。然而，另外的實(shí)施方案等同地可應(yīng)用于其中從焊機(jī)600或者609提供的 電流或功率隨時(shí)間改變的情況。通過(guò)調(diào)節(jié)一個(gè)或更多個(gè)焊接參數(shù)，焊接操作者可以定制以下三種流向的電流中的 一種或更多種(a)從焊條604到焊條605 ;(b)從焊條605到焊條604 ；或(c)通過(guò)基底611 和612到公共節(jié)點(diǎn)610?？梢员徽{(diào)節(jié)的焊接參數(shù)包括兩個(gè)焊接波形之間的相角，一個(gè)或兩 個(gè)焊接波形的直流偏移量、頻率、幅值、余量(balance)或形狀。這些參數(shù)可以被單獨(dú)調(diào)節(jié) 或者被組合調(diào)節(jié)，以產(chǎn)生創(chuàng)建所定制電流流動(dòng)的焊接波形。在交流焊接應(yīng)用中，焊接波形的 “余量”指在每個(gè)周期中波形為正的百分比。例如，具有25%余量和+10伏直流偏移量的80 伏峰-峰方波的電壓焊接波形將在每個(gè)周期的25%為+50伏而在每個(gè)周期的75%為-30 伏。方波形狀的焊接波形被普遍用于交流弧焊中，但是可以使用許多形狀(例如正弦形、三 角形或者鋸齒形)。在一個(gè)實(shí)施方案中，使用計(jì)算機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)焊接參數(shù)并且將焊接程序提供到焊機(jī)600 和609。這允許操作者通過(guò)單個(gè)界面調(diào)節(jié)將影響焊接波形的參數(shù)。在計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建定制的 焊接程序之后，此焊接程序可以通過(guò)已知的通信設(shè)備(例如有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，PDA或者 焊接教導(dǎo)器)被容易地轉(zhuǎn)移到多個(gè)焊接系統(tǒng)。在另一實(shí)施方案中，計(jì)算機(jī)通過(guò)創(chuàng)建對(duì)焊接 電路的仿真來(lái)計(jì)算在之前段落中所說(shuō)明的三種電流的預(yù)期電流流動(dòng)。通過(guò)使用電路仿真軟 件，操作者可以基于通過(guò)調(diào)節(jié)焊接參數(shù)所創(chuàng)建的焊接波形來(lái)預(yù)測(cè)焊接電路中的電流流動(dòng)。 這允許操作者延遲實(shí)際的焊接操作，直到他已經(jīng)將焊接參數(shù)調(diào)節(jié)為使得仿真器指示所期望 的電流流動(dòng)可以被實(shí)現(xiàn)。圖7A和7B描繪圖6中描繪的焊接系統(tǒng)的特寫(xiě)視圖。在這里，焊接的橫截面視圖 示出基底700，其代表基底611和612的分界面。另外，焊條604創(chuàng)建焊池704，而焊條605 創(chuàng)建焊池705。焊池704和705可以合并為如圖7A所示的公共焊池，或者為如7B所示的分 開(kāi)的焊池。在圖7A和7B中，電弧604A和焊條焊絲604W與焊條604對(duì)應(yīng)，而電弧605A和 焊條焊絲605W與焊條605對(duì)應(yīng)。圖7A圖示這樣一個(gè)實(shí)施方案，其中焊條604和605被定 位為彼此直接交叉。該位置允許焊條之間以及通過(guò)焊條的良好的電流轉(zhuǎn)移。圖7B圖示其中焊條604超前焊條605某個(gè)距離的另一實(shí)施方案。在本發(fā)明的示 例性實(shí)施方案中，圖7B中前導(dǎo)焊條604和滯后焊條605之間的距離足以允許電流在兩個(gè)焊 條之間轉(zhuǎn)移(即電流流動(dòng))。當(dāng)焊條604超前焊條605直至6英寸時(shí)，存在著焊條之間以及 通過(guò)焊條的良好電流轉(zhuǎn)移。然而，當(dāng)焊條分開(kāi)直至12或18英寸時(shí)仍然可以存在焊條604 和605之間以及通過(guò)焊條604和605的充分電流流動(dòng)。顯然，其中電流流動(dòng)良好的焊條604 和605之間的距離可以依賴于數(shù)個(gè)因素而不同。例如，較厚的基底金屬611和612 —般具 有較小的電阻，不同的金屬具有不同的阻值，或者金屬的冷卻速率可以影響焊條604和605 之間路徑中的電阻。然而，一般來(lái)說(shuō)，焊條604和焊條605之間的電阻隨著它們之間距離的 增加而增加。此外，如果焊條604和605分開(kāi)太遠(yuǎn)的距離，則焊池704可能開(kāi)始固化。在圖7B中前導(dǎo)-滯后配置的一個(gè)實(shí)施方案中，前導(dǎo)焊條604被置為在滯后焊條605前面約2到 3英寸處。以該2到3英寸超前所創(chuàng)建的試焊創(chuàng)建了形狀良好、具有良好脫渣和抗張強(qiáng)度性 質(zhì)的焊道。另外，該2到3英寸試焊的結(jié)果表明該實(shí)施方案在經(jīng)受夏比沖擊測(cè)試時(shí)表現(xiàn)良 好。在另一示例性實(shí)施方案中，滯后直至2英寸。圖7A描繪焊池704和705共享的公共焊池。在圖7B中，焊池704和705被示為 分開(kāi)的。在一個(gè)實(shí)施方案中，圖7A的焊池704和705是分開(kāi)的，其中，例如基底金屬是較厚 的或者是不同金屬的，焊透深度(weld penetration)較小，或者金屬快速冷卻。在另一實(shí) 施方案中，圖7B的焊池704和705共享在公共焊池中，其中，例如基底金屬是薄的或者是不 同金屬的，焊透深度大，焊條604和605之間的距離相對(duì)短，或者金屬緩慢冷卻。以焊池704 和705共享的公共焊池焊接是有益的，因?yàn)樗试S良好的電流轉(zhuǎn)移。圖8描繪圖6的焊接系統(tǒng)的簡(jiǎn)化電路表示。在這里，V1代表第一焊機(jī)600所提供 的電壓,R1代表第一焊機(jī)600和焊池704之間的電阻(主要應(yīng)歸于電弧處的電阻)，而I1代 表通過(guò)焊條604的電流。類似地，V2代表第二焊機(jī)609提供的電壓，R2代表第二焊機(jī)609 和焊池705之間的電阻(主要應(yīng)歸于電弧處的電阻)，而12代表通過(guò)焊條605的電流。最 后，V3代表從焊池704和705到公共節(jié)點(diǎn)610的電壓降，R3代表焊池704和705與公共節(jié) 點(diǎn)610之間的電阻(R3小于R1或者R2,因?yàn)榛?11和612是良導(dǎo)體)，而i3代表通過(guò)基底 611和612到公共節(jié)點(diǎn)610的電流。圖9A圖示其中V1和V2兩者均為具有60%波余量的60赫茲60伏峰-峰方波的一 個(gè)實(shí)施方案。然而，V2與V1有180°的相差(即，V2滯后V1)。在t = A的時(shí)間點(diǎn)，義為-30 伏而V2為+30伏，這導(dǎo)致所有電流從i2通過(guò)I1流回，而沒(méi)有有效電流運(yùn)行通過(guò)i3。亦即， 電流正從正端子608通過(guò)第二焊條605和第一焊條604流到正端子601 (其中幾乎沒(méi)有電 流流向公共節(jié)點(diǎn)610)。在t = B的時(shí)間點(diǎn)，V1為+30伏而V2也為+30伏，這導(dǎo)致所有電流 從I1和i2流至饋入i3。亦即，所有電流從焊條604和605通過(guò)基底611和612流到公共節(jié) 點(diǎn)610。在t = C的時(shí)間點(diǎn)，V1為+30伏而V2為-30伏，這導(dǎo)致所有電流從I1流動(dòng)通過(guò)i2 而沒(méi)有有效電流運(yùn)行通過(guò)i3。亦即，電流正從正端子601通過(guò)第一焊條604和第二焊條605 流到正端子608 (其中幾乎沒(méi)有電流流向公共節(jié)點(diǎn)610)。圖9B圖示這樣一個(gè)實(shí)施方案，其中V1和V2兩者均為60赫茲80伏峰-峰方波，其 中V1具有60%波余量，而V2具有40%波余量，并且V2與V1有144°的相差。在t = D的時(shí) 間點(diǎn)，V1為+40伏而V2為-40伏，這導(dǎo)致所有電流從I1通過(guò)i2流動(dòng)，而沒(méi)有有效電流運(yùn)行 通過(guò)i3。亦即，電流正從正端子601通過(guò)第一焊條604和第二焊條605流到正端子608 (其 中幾乎沒(méi)有電流流向公共節(jié)點(diǎn)610)。在t = E的時(shí)間點(diǎn)，V1為-40伏而V2為+40伏，這導(dǎo) 致所有電流從i2通過(guò)I1流回，而沒(méi)有有效電流運(yùn)行通過(guò)i3。亦即，電流正從正端子608通 過(guò)第二焊條605和第一焊條604流到正端子601 (其中幾乎沒(méi)有電流流向公共節(jié)點(diǎn)610)。 在試焊中，該實(shí)施方案中的焊接波形創(chuàng)建了形狀良好、具有良好脫渣和幾乎沒(méi)有電弧偏吹 的焊道。圖9C圖示其中V1和V2兩者均為具有50%波余量的60伏峰-峰方波的一個(gè)實(shí)施 方案。此外，V1為60赫茲波形，V2為120赫茲波形，并且V2與V1完全同相。在t = F的時(shí) 間點(diǎn)，V1為+30伏而V2也為+30伏，這導(dǎo)致所有電流從I1和i2流至饋入i3。亦即，所有電 流從焊條604和605通過(guò)基底611和612流到公共節(jié)點(diǎn)610。在t = G的時(shí)間點(diǎn)，V1為+30伏而V2為-30伏，這導(dǎo)致所有電流從I1流動(dòng)通過(guò)i2而沒(méi)有有效電流運(yùn)行通過(guò)i3。亦即，電 流正從正端子601通過(guò)第一焊條604和第二焊條605流到正端子608 (其中幾乎沒(méi)有電流流 向公共節(jié)點(diǎn)610)。在t = H的時(shí)間點(diǎn)，V1為-30伏而V2為+30伏，這導(dǎo)致所有電流從i2通 過(guò)I1流回，而沒(méi)有有效電流運(yùn)行通過(guò)i3。亦即，電流正從正端子608通過(guò)第二焊條605和第 一焊條604流到正端子601 (其中幾乎沒(méi)有電流流向公共節(jié)點(diǎn)610)。最后，在t = I的時(shí)間 點(diǎn)，V1為-30伏而V2也為-30伏，這導(dǎo)致電流從i3流至I1和i2。亦即，所有電流從公共節(jié) 點(diǎn)610流動(dòng)通過(guò)基底611和612并隨后分成兩條流到焊條604和605的電流支路。在試焊 中，該實(shí)施方案中的焊接波形創(chuàng)建了形狀良好、具有良好脫渣和幾乎沒(méi)有電弧偏吹的焊道。如上面解釋的實(shí)施方案所顯示的，圖6中描繪的系統(tǒng)允許如下流向的高度可定制 電流流動(dòng)(a)從焊條604到焊條605 ； (b)從焊條605到焊條604 ；以及(c)通過(guò)基底611 和612到公共節(jié)點(diǎn)610。該電流流動(dòng)可以通過(guò)改變以下中的一個(gè)或更多個(gè)來(lái)高度定制=V1 和V2之間的相角和/或V2的直流偏移量和/或V2的頻率和/或V2的幅值(例 如峰-峰電壓)乂和/或V2的余量；或者V1和/或V2的波形形狀(例如方波，正弦波或 者三角波)。改變上述參數(shù)中任何一個(gè)或者組合將導(dǎo)致V1和V2不同的電壓波形，這將導(dǎo)致 在“、“和i3中(即在焊條604和605之間以及通過(guò)基底611和612)流動(dòng)的不同電流量。 可以通過(guò)在焊接一側(cè)或者兩側(cè)使用多道電弧來(lái)進(jìn)一步定制該系統(tǒng)。與圖6中描繪的實(shí)施方案形成對(duì)比，第一和第二焊機(jī)600和609還可以如下連接 正端子601連接到公共節(jié)點(diǎn)610，負(fù)端子602連接到焊條604，正端子608連接到公共節(jié)點(diǎn) 610，以及負(fù)端子607連接到焊條605。在一個(gè)實(shí)施方案中，焊機(jī)600和609是Lincoln Electric公司制造的 Power Wave AC/DC 1000 焊機(jī)，所述焊機(jī)可以被編程來(lái)提供有在1°和359°之間任何相 差的交流波形。在另一實(shí)施方案中，基底612可以旋轉(zhuǎn)90°并且被焊接為角焊而不是對(duì)焊。 在一個(gè)實(shí)施方案中，在2G焊接位置創(chuàng)建對(duì)焊。在另一實(shí)施方案中，在2F焊接位置創(chuàng)建角焊。注意，雖然在上面已經(jīng)具體地關(guān)于焊接應(yīng)用討論了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于 此，并且本發(fā)明可以被用于任何類似的應(yīng)用。盡管已經(jīng)依據(jù)各種特定實(shí)施方案描述了本發(fā) 明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以以落入所附權(quán)利要求書(shū)精神和范圍內(nèi)的修
改來(lái)實(shí)踐。
參考號(hào)
500焊絲
501焊條
502焊條焊絲
503電弧
504基底
505焊池
506過(guò)渡區(qū)
507焊道
509粒狀焊劑
510電接觸體
600第一焊機(jī)
601正端子
602負(fù)端子
603線纜
604第一焊條
604A電弧
605第二焊條
605W焊條焊絲
606線纜
607負(fù)端子
608正端子
609第二焊機(jī)
610公共節(jié)點(diǎn)
611基底金屬
612基底金屬
613控制器
614線纜
700基底
704焊池
705焊池
說(shuō)明書(shū)7/7頁(yè)
9
權(quán)利要求
一種同時(shí)弧焊接頭兩側(cè)的方法，包括提供第一焊接波形到使用第一電源的第一焊條；提供第二焊接波形到使用第二電源的第二焊條；焊接要求第一側(cè)和第二側(cè)被焊接的焊接接頭；以所述第一焊條焊接所述第一側(cè)；以所述第二焊條焊接所述第二側(cè)；將電流從所述第一焊條轉(zhuǎn)移到所述第二焊條，或者從所述第二焊條轉(zhuǎn)移到所述第一焊條；以及沿著所述焊接接頭在相同方向并且以相同速度或接近相同速度移動(dòng)所述第一和第二焊條。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一焊條超前所述第二焊條直至12英寸或直至 6英寸。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一焊條超前所述第二焊條直至12英寸或在2 和3英寸之間。
4.如權(quán)利要求1到3中任一所述的方法，其中第二焊接波形與所述第一焊接波形有除 45°、60°、90°、120°、180°或270°以外的某度數(shù)的相差。
5.如權(quán)利要求1到4中任一所述的方法，其中所述焊接是對(duì)焊。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述焊接是在2G位置的對(duì)焊。
7.如權(quán)利要求1到4中任一所述的方法，其中所述焊接是角焊。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述焊接是在2F位置的角焊。
9.如權(quán)利要求1到8中任一所述的方法，其中所述第一和第二焊接波形的仿真表示被 提供到計(jì)算機(jī)中的仿真電路，所述計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)至少?gòu)乃龅谝缓笚l流動(dòng)到所述第二焊條的 電流，或者從所述第二焊條流動(dòng)到所述第一焊條的電流。
10. 一種用于同時(shí)弧焊接頭兩側(cè)的系統(tǒng)，包括連接到并提供第一焊接波形到第一焊條的第一電源(600)； 連接到并提供第二焊接波形到第二焊條的第二電源(600)；第一和第二基底金屬(611，612)，所述第一和第二基底金屬(611，612)定位為使得焊 接接頭在第一側(cè)和第二側(cè)上被焊接；所述第一焊條被定位來(lái)焊接所述第一側(cè)； 所述第二焊條被定位來(lái)焊接所述第二側(cè)；所述第一和第二焊條沿著所述焊接接頭在相同方向并且以相同速度或接近相同速度 移動(dòng)；以及電流從所述第一焊條轉(zhuǎn)移到所述第二焊條，或者從所述第二焊條轉(zhuǎn)移到所述第一焊^^ ο
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，包括權(quán)利要求2到8中任一個(gè)的表征性特征中的一個(gè) 或更多個(gè)。
12.權(quán)利要求10或11所述的系統(tǒng)，其中計(jì)算機(jī)將被提供到所述計(jì)算機(jī)中仿真電路的所 述第一和第二焊接波形的仿真表示作為輸入，所述計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)至少?gòu)乃龅谝缓笚l流動(dòng)到 所述第二焊條的電流，或者從所述第二焊條流動(dòng)到所述第一焊條的電流。
全文摘要
公開(kāi)了用于同時(shí)弧焊接頭兩側(cè)的系統(tǒng)。通過(guò)定制焊接波形以及兩個(gè)或更多個(gè)焊條之間的距離，焊接電流可以被設(shè)計(jì)為除了傳統(tǒng)上僅通向公共節(jié)點(diǎn)的電流之外，將電流轉(zhuǎn)移到一個(gè)或更多個(gè)焊條并且通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)焊條。
文檔編號(hào)B23K9/18GK101903127SQ200880112993
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月8日
發(fā)明者M·S·弗拉格, T·M·奧唐奈 申請(qǐng)人:林肯環(huán)球股份有限公司