專利名稱：控制焊接工藝的方法以及實施焊接工藝的焊接設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用熔化電極控制焊接工藝或者焊接電源的方法，其中基于幾個 不同的焊接參數(shù)而被調(diào)節(jié)并通過一控制裝置被控制的焊接工藝由焊接電源在點燃電弧之 后來實施。本發(fā)明還涉及一種焊接設(shè)備，包括焊接電源、控制裝置和焊炬，其中不同的焊 接參數(shù)可以通過設(shè)在焊接設(shè)備上的輸入和/或輸出裝置或者一遙控器來進行調(diào)節(jié)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的焊接工藝中，所有的參數(shù)都是可以通過設(shè)在焊接設(shè)備上的輸入和/或 輸出裝置來調(diào)節(jié)的。在進行這種操作時，選擇一種適當?shù)暮附庸に?，例如脈沖焊接(pulse welding)工藝或者噴弧焊接(spray arc welding)工藝或者短弧焊接(short arc welding)工 藝，并相應(yīng)地調(diào)節(jié)參數(shù)。另外，通常也可以選擇一種適當?shù)狞c燃過程來點燃電弧。如果 焊接過程隨后開始，則要在用調(diào)節(jié)過的點火工藝點燃電弧后執(zhí)行焊接工藝例如脈沖焊接 工藝。在進行這種操作時，可以在焊接過程中為選擇的焊接工藝改變不同的參數(shù)，例如 焊接電流、焊絲前進速度等等。然而切換到另一種焊接工藝例如噴弧焊接工藝是不可行 的。在這種情況下，必須中斷剛剛執(zhí)行的焊接工藝例如脈沖焊接工藝，然后必須在焊接 設(shè)備上進行新的選擇和調(diào)節(jié)來初始化另一種焊接工藝例如噴弧焊接工藝。US2002/153363A1涉及一種焊接方法，其可以很好地橋接極小的焊接裝配間隙 從而得到良好的焊接質(zhì)量。為此，改變相對于焊絲傳送速度的焊絲熔化速率，以控制電 弧的熱分布。這可以通過常規(guī)的改變焊接參數(shù)例如焊接電流或者焊絲傳送速度來實現(xiàn)。US6515259B1涉及一種用于鋁的焊接方法，其通過焊接參數(shù)例如脈沖形式、脈 沖寬度或者焊接電流的前緣(leading edge)來控制電弧的熱量。這用于改善鋁焊接的焊接 質(zhì)量。最后，JP04-197579A公開了一種焊接方法，其在產(chǎn)生電弧之前的起始階段通過 流經(jīng)焊絲的電流來預(yù)熱物料。這種所述方法僅僅指的是焊接工藝的起始階段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是分別提供一種能分別控制焊接工藝和焊接電源的上述方法，其 可以調(diào)整和/或控制引入工件中的熱量的熱平衡。本發(fā)明的另一個目的是提供一種上文提到過的焊接設(shè)備，其可以調(diào)整和/或控 制引入工件中的熱量的熱平衡。本發(fā)明的第一目的是通過由不同材料過渡和/或電弧類型而導(dǎo)致的具有不同能 量輸入的至少兩個焊接工藝階段在焊接過程中循環(huán)組合來影響或控制熱平衡特別是引入 待加工工件的熱量的熱平衡來實現(xiàn)的。優(yōu)點在于所選擇的不同的焊接工藝階段循環(huán)組合 可以控制熱平衡特別是引入工件中的熱輸入。從而，例如由幾個脈沖的脈沖焊接工藝組 成的焊接工藝階段之后可以接著一冷金屬過渡焊接工藝的焊接工藝階段，在該冷金屬過渡階段中移動焊絲直到焊絲接觸工件，即熔池，然后在焊絲從熔池中縮回的時候熔滴被 分離。在該冷金屬過渡焊接階段中，基本上工件即熔池中會被引入比之前脈沖焊接階段 更少的能量，也就是更低的焊接溫度。通過由不同焊接工藝階段循環(huán)組合或交替進行來 構(gòu)成的焊接過程，可以控制熱平衡，特別是引入工件的熱輸入。通過降低工件特別是待 焊金屬板的熱輸入，可以大大減少工件的變形。另一個優(yōu)點在于由于可以通過焊接設(shè)備 來調(diào)整熱輸入，所以該焊接工藝可以被使用者以最優(yōu)化的方式適應(yīng)工件的需要。在這個方面，在一焊接過程中不同的焊接工藝階段，特別是包括至少一種具有高能量輸入的焊接工藝階段和一種具有低能量輸入的焊接工藝階段可以進行循環(huán)組合。 從而可以選擇性地控制熱平衡。然而，根據(jù)權(quán)利要求3至5的結(jié)構(gòu)也是很有好處的，其中焊接工藝階段由商業(yè)可 用的焊接工藝組成，且可以通過采用特定的具有低能量及低熱量輸入的焊接工藝階段來 進行簡單的熱平衡控制。另外，根據(jù)權(quán)利要求6至8的結(jié)構(gòu)也是有利的，其通過采用一種冷金屬過渡焊接 階段來大幅度減小工件的熱輸入。根據(jù)權(quán)利要求9和10的結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于根據(jù)本發(fā)明焊接方法的不同焊接工藝階 段的比例，即焊接階段的持續(xù)時間和/或在一焊接階段中的脈沖數(shù)目，可以通過控制裝 置按照所需熱輸入的函數(shù)來自動改變。例如對于較大厚度的工件，可以改變上述比例， 從而使具有高能量輸入的焊接工藝階段的比例高于小厚度工件。并且，根據(jù)權(quán)利要求11至13的設(shè)計也是有利的，因為其使得用戶可以直接調(diào)節(jié) 焊接工藝的熱平衡。根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)計也是有利的，其使用現(xiàn)有技術(shù)中一種公知的方法，即所 謂的提升起弧原理(lift-arc-principle)來開始焊接工藝，S卩，點燃電弧。通過這種接觸式 點燃，將焊絲置于工件上，然后略微抬起，同時接通焊接電流，從而點燃電弧。根據(jù)權(quán)利要求15的變型實施例通過一種簡單的方法保證了電弧的穩(wěn)定性。根據(jù)權(quán)利要求16的結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于在冷金屬過渡焊接階段可以冷卻工件，從而 大大降低在整個焊接期間工件的總熱量輸入。并且，根據(jù)權(quán)利要求17的結(jié)構(gòu)也是有好處的，其可以大大加速焊接過程。通過 這種方式，例如在脈沖焊接工藝的基礎(chǔ)電流階段就不會有很大的時間延遲。本發(fā)明的目的還通過上述焊接設(shè)備來實現(xiàn)，其中熱平衡或者待加工工件的熱輸 入的至少一個參數(shù)可以在焊接設(shè)備的輸入和/或輸出裝置和/或遙控器上進行選擇，和 /或設(shè)置有一個調(diào)節(jié)件通過至少兩個具有不同能量輸入的焊接工藝階段的循環(huán)組合來調(diào)節(jié) 熱平衡或待加工工件的熱輸入。在權(quán)利要求19-29中描述了其它的優(yōu)選結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點從說明書以及前述權(quán)利要 求1至17的介紹中可明顯看出。


下面將通過附圖來詳細介紹本發(fā)明。附圖中 圖1是一種焊接機或者焊接設(shè)備的示意圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的焊接工藝實施例的焊接電壓的時間關(guān)系、根據(jù)焊接電 壓的焊接電流的時間關(guān)系、和焊接電壓過程相對應(yīng)的焊絲速度V的時間關(guān)系以及和焊接 電壓相對應(yīng)的、作為時間t函數(shù)的焊絲相對于工件的大概位置；圖3表示用于另一焊接工藝設(shè)計的焊接電壓U的時間關(guān)系、焊接電流I的相關(guān)時 間關(guān)系、焊絲速度的相關(guān)時間關(guān)系以及相關(guān)的作為時間函數(shù)的焊絲相對于工件的大概位 置；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的焊接設(shè)備的輸入和/或輸出裝置。
具體實施例方式圖1示出了焊接設(shè)備1或焊接機1，其用于各種工藝或方法，例如MIG/MAG焊 或WIG/TIG焊，或者電極焊方法，雙絲/雙線焊，等離子或釬焊等。該焊接設(shè)備1包括電源2，其包括一電源件3、一控制裝置4和一分別與電源件 3及控制裝置4相連的開關(guān)元件5。該開關(guān)元件5和控制裝置4與一設(shè)置在供應(yīng)管線7上 的控制閥6相連，供應(yīng)管線用于供氣8，特別是一種保護氣體例如二氧化碳、氦氣或者氬 氣及類似物，供應(yīng)管線位于氣體儲存器9和焊炬10或焊槍之間。另外，一個在MIG/MAG焊接中經(jīng)常使用的送絲裝置11可由控制裝置4控制， 從而可以從進給筒14或者線盤通過供應(yīng)管線12將輔助材料或者焊絲13進給到焊炬10的 區(qū)域。當然正如本領(lǐng)域公知的，也可以將送絲裝置11和焊接設(shè)備1特別是其基本殼體制 成一體，而不是將其設(shè)計成一個如圖1所示的附屬裝置。送絲裝置11也可以輸送焊絲13或者輔助材料給焊炬10外側(cè)的處理點，在該端 部優(yōu)選在焊炬10內(nèi)設(shè)置一不熔化電極，和WIG/TIG焊接中經(jīng)常使用的一樣。形成電弧15特別是在電機和工件16之間的工作電弧所需的電能從電源2的電源 件3通過焊接線路17供應(yīng)給焊炬10，尤其是電極，其中所要焊接的工件16由幾部分構(gòu) 成，同樣通過另一焊接線路18連接到焊接設(shè)備1，特別是電源2，從而在電弧15上或者 形成的等離子流上建立一用于處理過程的電路。為了提供焊炬10的冷卻，焊炬10通過一帶有流量控制器20的冷卻回路19與流 體儲存器相連，具體是和水儲存器21相連，從而該冷卻回路19并且具體是用于裝在水 存儲器21中的流體的一流體泵在焊炬10工作時起動，從而冷卻焊炬10。焊接設(shè)備1還包括一輸入和/或輸出裝置22，通過它可以分別設(shè)置以及調(diào)用焊接 設(shè)備1的大多數(shù)不同的焊接參數(shù)、工作模式或焊接程序。在進行這種操作時，通過輸入 和/或輸出裝置22設(shè)定的焊接參數(shù)、工作模式或焊接程序被傳送到控制裝置4，其接下來 控制焊接設(shè)備1的單獨組件和/或預(yù)定用于控制的各設(shè)定值。
在圖示的示例性實施例中，焊炬10還通過軟管組件23與焊接設(shè)備1或焊接裝置 連接。在軟管組件23中，布置有從焊接設(shè)備1通向焊炬10的多個專用線。軟管組件23 通過連接裝置24與焊炬10連接，而布置在軟管組件23中的專用線通過連接插座或插入式連接與焊接設(shè)備1的專用接點連接。為了確保軟管組件23合適的張力釋放，軟管組件 23與殼體26連接，并且具體是通過張力釋放裝置25與焊接設(shè)備1的基本殼體連接。當 然也可以用連接裝置24來連接焊接設(shè)備1?；旧闲枰?意的是對于各種焊接方法或者焊接設(shè)備1 (例如，WIG裝置或者 MIG/MAG或者等離子裝置)來說不是所有先前提到過的所有組件都是必須使用的。因 而，可以將焊炬10設(shè)計成一種氣冷式的焊炬10。圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一種焊接工藝實施例，其由一種循環(huán)組合過 程構(gòu)成，或者由一種通用焊接工藝階段(具體是脈沖電流階段)和冷卻金屬過渡階段構(gòu) 成。在該冷卻金屬過渡階段中，同樣可使焊絲13與熔滴分離。圖2示出了焊接電壓的 時間關(guān)系、焊接電流I的時間關(guān)系、焊絲13的速度V的時間關(guān)系以及作為時間t的函數(shù) 的、焊絲I3相對于工件16的大概位置。根據(jù)本發(fā)明的焊接工藝的起始階段用于電弧15的點燃，其通過例如所謂的提升 起弧原理26a實現(xiàn)。因而，當開始點燃過程時，焊絲13朝著工件16方向移動，同時用 一個稍增加的焊接電流I來防止焊絲13在第一次接觸時在工件16上的初始熔化。在第一 次接觸時，即在短路中，再次增加焊接電流I來防止焊絲13的初始熔化。在焊絲13往 回移動期間，在焊絲離開工件16時產(chǎn)生電弧15，然后焊絲13從工件16向與焊絲再次進 給方向相反的方向移動到一個預(yù)定距離處。在點燃電弧15之后，也可以在適當焊接工藝之前，進行一個第一短處理階段 26b，即在一個有限時間階段內(nèi)增大能量輸入，然后再啟動由循環(huán)組合的焊接工藝階段構(gòu) 成的焊接工藝。由此帶來的好處是，該增加能量輸入的短處理階段26b使電弧15穩(wěn)定。 此外，焊絲13在點燃階段被加熱，因而接下來的焊接工藝是從一個預(yù)熱的焊絲13開始 的，這會提高焊接質(zhì)量。在根據(jù)本發(fā)明的焊接工藝中，關(guān)鍵在于熱平衡特別是引入工件16的熱輸入由至 少兩個不同的焊接工藝階段組成的循環(huán)組合來進行影響和控制，該至少兩個不同的焊接 工藝階段包括不同的材料過渡和/或電弧類型。在所述焊接工藝中，具有高能量輸入的 焊接工藝階段與一個具有低能量輸入的焊接工藝階段(特別是一冷卻金屬過渡階段)交錯 進行，用以選擇性地控制和影響工件16的熱平衡。在圖2示出的焊接工藝實施例中，脈沖電流階段27和冷金屬過渡階段28循環(huán)組 合。不再對脈沖電流階段進行詳細說明，因為這已經(jīng)是現(xiàn)有技術(shù)中公知的技術(shù)。僅需要 提到的是該脈沖電流階段27通過采用一電流脈沖來使熔滴與焊絲13分離，然后并入基礎(chǔ) 電流階段35。這種特別采用脈沖電流階段27和冷金屬過渡階段28的循環(huán)組合使得冷金 屬過渡階段28可以在脈沖電流階段的基礎(chǔ)電流階段35進行，這意味著焊接電流I在脈沖 電流階段使熔滴分離之后降低，然后并入基礎(chǔ)電流階段35，然后在基礎(chǔ)電流階段35執(zhí)行 冷金屬過渡階段28，然后再次轉(zhuǎn)變成脈沖電流階段27。正如將參考圖3來詳細介紹的，可以通過一種焊接工藝的幾個連續(xù)的相同焊接 工藝階段例如脈沖電流階段來實現(xiàn)不同焊接工藝階段的循環(huán)組合，并僅在設(shè)定時間執(zhí)行 一次或連續(xù)幾次至少另一個焊接工藝階段，例如冷金屬過渡階段28。在冷金屬過渡階段28期間，焊絲13從起始位置(即距離30)朝著工件16方向 移動，正如明顯看到的可從時間29開始。焊絲13朝向工件16方向移動直到在時間31時接觸工件。在形成短路之后，向相反方向進給焊絲，焊絲13再次向遠離工件16的方 向移動到預(yù)定距離30，其優(yōu)選為起始位置。為了在脈沖焊接工藝的基礎(chǔ)電流階段35中進 行的冷金屬過渡階段28期間形成焊絲端部的初始熔化或者熔滴，要改變焊接電流I，具體 來說是在焊絲13朝著工件16方向移動時相對基礎(chǔ)電流階段35的基本電流增加焊接電流 I，如明顯看到的從時間29開始。在冷金屬過渡階段28與另一焊接工藝階段交替時，電 流I被控制成可以在焊絲13向前移動時形成初始熔化。通過將焊絲13浸入熔池并在此之 后向后移動焊絲，可以讓熔滴32或者略微熔化的材料從焊絲13上分離(圖中未示出)。 在這種情況下，當然可以使焊接電流脈沖式增加，以促進熔滴分離。另外，可以在冷金屬過渡階段28中改變特別是增加焊絲前進速度V，以確保在 冷金屬過渡階段28中快速實施焊接過程。
總而言之，根據(jù)圖2的焊接工藝實施例以這樣一種方式進行S卩，在時間33 時，即在初始階段之后，啟動脈沖電流階段27，使焊接電流I增加，從而在焊絲端部形 成熔滴。在一段足夠長的時間內(nèi)保持焊接電流，以確保熔滴32從焊絲13上分離。當然 也可以通過短時間增加電流I來使熔滴32從焊絲13上分離。在完成脈沖電流階段27的 時間34之后，焊接電流I被降低為基礎(chǔ)電流階段35的基礎(chǔ)值36，從而保持電弧15。然 后，在基礎(chǔ)電流階段35之后的一可調(diào)時間段到期之后開始冷金屬過渡階段28。在完成冷 金屬過渡階段28之后，優(yōu)選再維持一給定時間段的基礎(chǔ)電流階段35，然后再開始脈沖電 流階段27并執(zhí)行兩個焊接工藝階段的循環(huán)重復(fù)。熱平衡主要由組合的焊接工藝階段來影響。這是由于冷金屬過渡階段28的脈沖 能量特別是焊接電流I低于脈沖電流階段27的脈沖能量，特別是焊接電流I。具體來說， 在冷金屬過渡階段28期間獲得了一種非常冷的金屬過渡，這是由于熔滴分離是通過施加 一個非常低的僅是重新點燃電弧15所必需的電流I來來完成，從而只有很少的熱量引入 工件16。因此，可以適當?shù)乩鋮s工件16，從而可以控制熱平衡或者引工件的熱輸入。通過圖3介紹另一個典型實施例。在該焊接工藝中。在三個連續(xù)的脈沖電流階 段27之后接著三個連續(xù)的冷金屬過渡階段28。通過這樣，顯然可以一個接一個地進行一 種焊接工藝的幾個相同的焊接工藝階段，因此可以進行另一個不同的焊接工藝的一個或 多個焊接工藝階段，所述過程循環(huán)重復(fù)進行?；旧?，可以控制熱平衡，以便通過檢測工件16的溫度以及在焊接設(shè)備1處 預(yù)先設(shè)定一個確定的熱輸入來提供從一個焊接工藝階段向另一個焊接工藝階段的自動切 換，這表示將工件16的溫度傳遞給焊接設(shè)備1的控制裝置4，從而后者來決定是否確實需 要切換到冷金屬過渡階段來冷卻工件16。在圖3所示的實施例中，通過增加電流I脈沖電流階段27從時間37開始。這種 增加使得可以在焊絲的端部形成熔滴。在一段預(yù)定時間后(時間38)，熔滴32從焊絲13 上分離，然后結(jié)束脈沖電流階段27且基礎(chǔ)電流階段35開始。在基礎(chǔ)電流階段35中，焊 接電流I降低到基礎(chǔ)值36以保持電弧15。在三個連續(xù)的脈沖電流階段27和基礎(chǔ)電流階 段35之后，在時間39開始冷金屬過渡階段28，然后焊接電流I增加一個有限量。然后 焊絲13朝著工件16方向移動直到接觸工件，即直到產(chǎn)生短路為止。然后以如下方式使 熔滴分離在焊絲13向后移動過程中，即在形成短路之后，由于熔池的表面張力，熔滴 32被從焊絲13端部拉掉，這意味著通過向后移動焊絲將熔滴實際上向后拉。在進行這種操作時，當然可以通過增加特別是脈沖式增加焊接電流I來促進熔滴分離。在熔滴分離 之后，焊絲13再次移回到初始位置，即位置30，從而由于熔滴32分離和焊絲從工件16 離開之后有一個微小電流供給，所以自動點燃電弧15。在該示例性實施例中，上文已經(jīng) 介紹過三個冷金屬過渡階段28 —個接一個地進行，從而在此期間基本上較少的熱量被引 入到工件16中，從而在焊接過程中影響熱平衡。因此，工件16受到較小的張力，這也 可以大大降低工件16的變形。下面結(jié)合圖4來介紹焊接設(shè)備1的一種特殊結(jié)構(gòu)，其可以被應(yīng)用在或調(diào)整為應(yīng)用 在至少兩個不同階段構(gòu)成的焊接工藝中。該焊接設(shè)備包括一焊接電流源或者電源2、一 控制裝置4和一焊炬10。通過一輸入和/或輸出裝置40，可以在焊接設(shè)備1上調(diào)整各種 焊接參數(shù)，或者通過一遙控器來調(diào)整。在焊接設(shè)備的輸入和/或輸出裝置40上，和/或 遙控器上，可以為熱平衡或者引入待加工工件的熱輸入來選擇至少一個參數(shù)，和/或可 以設(shè)置一個調(diào)節(jié)件，通過至少兩個焊接工藝階段的循環(huán)組合來調(diào)節(jié)熱平衡或引入待加工 工件的熱輸入。將設(shè)定參數(shù)傳遞給焊接設(shè)備1的控制裝置4，以使前者來控制各焊接工 藝。在輸入和/或輸出裝置40中，對于焊接工藝來說最不相同的參數(shù)，例如焊接電流I 和/或焊接電壓U和/或焊絲傳送速度V和/或用于熱輸入的焊接參數(shù)和/或待焊工件 16的材料和/或焊絲13的材料和/或所用的焊接氣體都可以被設(shè)定。另外，設(shè)置選擇或 者調(diào)節(jié)件46用于調(diào)整在焊接工藝中循環(huán)交替進行的至少兩個焊接工藝階段的參數(shù)，以調(diào) 節(jié)和/或控制熱平衡或待加工工件16的熱輸入。焊接工藝階段的比例，即脈沖電流階段 的脈沖數(shù)以及冷金屬過渡階段的脈沖數(shù)之比，或者第一焊接工藝階段與第二焊接工藝階 段的持續(xù)時間之比，都可以在焊接設(shè)備1上通過調(diào)整參數(shù)來控制。從而可以通過對公知 焊接參數(shù)的簡單調(diào)整來實現(xiàn)或控制熱優(yōu)化的焊接工藝。可以從顯示屏41上讀取生效的調(diào)整。在圖示的輸入和/或輸出裝置40上，用 選擇或者調(diào)節(jié)件46、47、48來進行調(diào)節(jié)，選擇或調(diào)節(jié)件可以是按鍵、旋鈕或者電位計形 式的。例如，可以通過第一鍵46來調(diào)整焊絲13的厚度，在顯示屏42上示出了相應(yīng)的調(diào) 節(jié)。例如，可以通過第二列鍵46來選擇焊絲13的材料，且在顯示屏43上示出了所調(diào) 整的材料組合。通過第三組鍵46，可以通過交替不同的焊接工藝階段來改變焊接工藝類 型，其在顯示屏44上示出。最后，熱平衡的選擇，即引入工件16上的熱輸入的選擇，可 以通過另一組鍵46來進行調(diào)節(jié)，在顯示屏45上示出了選擇情況。在顯示屏44上可以表 示出下面的循環(huán)交替焊接工藝階段脈沖電流階段和冷金屬過渡階段，短弧焊接階段和 冷金屬過渡階段，脈沖電流階段和噴弧焊接階段，以及脈沖電流階段和短弧焊接階段。 顯然，不同焊接工藝階段的其它組合也是可行的。通過控制按鈕47，可以單獨改變電流密度I或者焊接電壓U、焊絲前進速度V等 等。通過另一個控制按鈕48，第一焊接工藝階段例如噴弧焊接階段相對于第二焊接工藝 階段例如冷金屬過渡階段的持續(xù)時間和/或在變到冷金屬過渡階段之前脈沖電流階段的 脈沖數(shù)可以被調(diào)整。從而，用戶可以設(shè)定焊接工藝中第一、第二階段的持續(xù)時間和/或 各焊接工藝階段在變?yōu)榱硪缓附庸に囯A段之前所要執(zhí)行的脈沖次數(shù)。從而，具有高能量 輸入的焊接工藝階段的脈沖次數(shù)和持續(xù)時間可以在變?yōu)榫哂械湍芰?輸入的階段之前自由 調(diào)整。然而，熱平衡或者引入工件16的熱輸入也可以進行調(diào)整，用戶要調(diào)整一常規(guī)的焊接工藝，并 通過附加設(shè)定另一個參數(shù)例如熱輸入來確定熱平衡，該參數(shù)可以通過鍵46 進行選擇且在顯示屏45上顯示出。在進行這種操作的過程中，用戶可以通過在顯示屏45 上進行適當選擇以簡單的方式來確定例如是否要進行低、中或者高的熱輸入，以使控制 裝置4來執(zhí)行相應(yīng)的控制操作。為此，要存儲對應(yīng)于各選擇操作的適當數(shù)據(jù)或者計算模 型以進行自動設(shè)定。然而，也可以通過例如控制旋鈕48來按百分比控制工件16所需的熱輸入?？?制裝置4控制具有低能量輸入的階段與具有高能量輸入的階段的比例?？刂菩o48可以 具有適當?shù)谋壤?，來使用戶通過簡單的選擇來調(diào)整熱輸入。從而，控制裝置4來控制 具有低能量輸入的焊接方法和具有高能量輸入的焊接方法的比例。另外，各焊接階段的持續(xù)時間可以在焊接設(shè)備1上作為焊接電流密度I的函數(shù)來 進行控制，具體來說以一種與焊接電流或者調(diào)整功率成正比的方式。這可以用控制按鈕 47來按照輸入和/或輸出裝置40調(diào)整的功率或電流的函數(shù)由控制裝置4改變脈沖電流階 段27和冷金屬過渡階段28之間的比例來實現(xiàn)。例如，可以這樣實現(xiàn)，在調(diào)整的低功率 下，即低電流，例如50A，以及對于一個包括脈沖電流階段和冷金屬過渡階段的焊接工 藝，執(zhí)行具有高熱量輸入的脈沖電流階段27的脈沖次數(shù)減少而執(zhí)行冷金屬過渡階段28的 次數(shù)增加。從而較少的熱量引入到工件16。然而，如果用戶增加功率即電流到100A， 則將執(zhí)行比冷金屬過渡階段28更多次數(shù)的脈沖電流階段27，從而給工件引入更多的熱 量。焊接工藝各獨立階段的比例可以存儲在焊接設(shè)備1中，從而用戶只需要調(diào)整功率， 控制裝置4就能設(shè)定兩個交替的焊接工藝階段的比例。另外一個選項是在整合到焊接設(shè)備1中的存儲器中存儲各焊接工藝的數(shù)據(jù)，從 而控制裝置4可以在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上控制該焊接方法。這樣，用戶只需在焊接過程之 前進行少量的調(diào)整，控制裝置4就可以自動控制焊接過程。在這種情況下，熱平衡以及 工件16內(nèi)的熱輸入可以具體地由焊絲13以及所要焊接的工件16的材料的選擇而確定。 考慮到這點，焊絲13和工件16最不同材料的值可以分別儲存在存儲器中，從而控制裝置 4可以按照所選材料的函數(shù)來確定交替焊接工藝階段的比例。例如，對于鋁的焊接過程， 比起鋼焊接工藝來說需要給工件較少的熱輸入。因而，對于鋁來說存儲的數(shù)值要比鋼的 低。當然，也可以通過確定脈沖電流階段27的脈沖數(shù)目或者通過預(yù)先設(shè)定或確定一 個時間段、或者通過施加一個觸發(fā)信號來起動執(zhí)行冷金屬過渡階段28。不言而喻，上述各調(diào)節(jié)選項可以相互結(jié)合和/或可以在焊接設(shè)備1上設(shè)置幾個調(diào) 節(jié)選項。
權(quán)利要求
1.一種使用熔化電極控制焊接工藝或者焊接電源的方法，其中基于幾個不同的焊接 參數(shù)而被調(diào)整并通過一個控制裝置而被控制的焊接工藝通過一焊接電源在點燃一電弧之 后實施，其特征在于，由不同材料轉(zhuǎn)換和/或電弧類型而導(dǎo)致的具有不同能量輸入的至 少兩個不同焊接工藝階段在焊接過程中循環(huán)組合來影響或控制熱平衡，特別是引入待加 工工件(16)的熱輸入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，至少一個具有高能量輸入的焊接工藝階 段和一個具有低能量輸入的焊接工藝階段在焊接過程中循環(huán)組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，作為所述具有高能量輸入的焊接工藝階 段的一脈沖電流階段(27)和作為所述具有低能量輸入的焊接工藝階段的一冷金屬過渡階 段(28)在焊接過程中循環(huán)組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，作為所述具有高能量輸入的焊接工藝階 段的一噴弧階段和作為所述具有低能量輸入的焊接工藝階段的一冷金屬過渡階段在焊接 過程中循環(huán)組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，作為所述具有高能量輸入的焊接工藝階 段的一脈沖電流階段噴弧階段和作為所述具有低能量輸入的焊接工藝階段的一短路階段 在焊接過程中循環(huán)組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，在所述冷金屬過渡階段(28)期間， 焊絲(13)向工件(16)方向輸送直到接觸工件，且在形成短路之后反方向輸送焊絲，從而 將焊絲(I3)輸送到一個離工件(16)預(yù)定距離(30)的位置上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在將焊絲(13)向工件(16)方向輸送的 過程中，焊接電流⑴變化，具體為增加，從而形成熔滴并使焊絲端部初始熔化。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，焊絲(13)在接觸工件(16)后往回 移動，從而使熔滴(32)和初始熔化材料從焊絲(13)上分離。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項或多項所述的方法，其特征在于，各獨立焊接工藝 階段的持續(xù)時間作為調(diào)整的焊接電流⑴的函數(shù)來進行控制，具體地是分別和調(diào)整的焊接 電流⑴或者調(diào)整的功率成正比。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至9中任意一項或多項所述的方法，其特征在于，具有高能量輸 入的焊接工藝階段和具有低能量輸入的焊接工藝階段的比例分別作為焊接電流⑴或者調(diào) 整的功率的函數(shù)來變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求2至10中任意一項或多項所述的方法，其特征在于，在焊接設(shè)備 (1)上選擇或者調(diào)整待加工工件(16)的熱輸入的至少一個焊接參數(shù)，使具有高能量輸入 的焊接工藝階段和具有低能量輸入的焊接工藝階段之間的比例作為所選擇或調(diào)整的熱輸 入值的函數(shù)來自動確定及控制。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任意一項或多項所述的方法，其特征在于，循環(huán)交替的焊 接工藝階段的比例被確定為焊接過程所用的參數(shù)的函數(shù)，該參數(shù)例如為焊接電流⑴和/ 或熱輸入?yún)?shù)和/或待加工工件(16)的材料和/或焊絲(13)的材料和/或所采用的焊接 氣體。
13.根據(jù)權(quán)利要求3至12中任意一項或多項所述的方法，其特征在于，通過確定脈沖 電流階段(27)的脈沖數(shù)目或者預(yù)先設(shè)定一時間段或者通過施加一觸發(fā)信號來啟動冷金屬過渡階段(28)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任意一項或多項所述的方法，其特征在于，根據(jù)提升起弧 原理來啟動焊接過程。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任意一項或多項所述的方法，其特征在于，在點燃電弧 (15)后且在至少兩個不同焊接工藝階段的循環(huán)交替之前執(zhí)行具有高能輸入的附加焊接工 藝階段一段時間。
16.根據(jù)權(quán)利要求3至15中任意一項或多項所述的方法，其特征在于，在冷金屬過渡 階段(28)期間的能量輸入特別是焊接電流⑴低于脈沖電流階段(27)期間的能量輸入特 別是焊接電流(I)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任意一項或多項所述的方法，其特征在于，在不同焊接工 藝階段中焊絲前進速度改變。
18.—種焊接設(shè)備(1)，包括一焊接電源(2)、一控制裝置(4)和一焊炬(10)，其中可 以通過設(shè)置在焊接設(shè)備上的輸入和/或輸出裝置(40)或者通過一遙控器來調(diào)整不同的焊 接參數(shù)，其特征在于，熱平衡或者待加工工件(16)的熱輸入的至少一個參數(shù)可以在焊接 設(shè)備的輸入和/或輸出裝置和/或遙控器上進行選擇，和/或設(shè)有一個調(diào)節(jié)件，通過具有 不同能量輸入的至少兩個焊接工藝階段的循環(huán)組合來調(diào)節(jié)熱平衡或者待加工工件(16)的 熱輸入。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的焊接設(shè)備，其特征在于，執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至16的一 項或幾項所述的方法的實施方式。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的焊接設(shè)備，其特征在于，設(shè)置有另一個選擇或調(diào)節(jié) 件(46)來選擇要用的焊接工藝階段。
21.根據(jù)權(quán)利要求18到20中任意一項所述的焊接設(shè)備，其特征在于，設(shè)置有至少一 個顯示器(42、43、44、45)來表示出所選擇的焊接參數(shù)和/或所選擇的焊接工藝階段。
22.根據(jù)權(quán)利要求18到21中任意一項或多項所述的焊接設(shè)備，其特征在于，設(shè)有一 個選擇或調(diào)節(jié)件(46)來選擇待加工工件(16)的材料。
23.根據(jù)權(quán)利要求18到22中任意一項或多項所述的焊接設(shè)備，其特征在于，設(shè)有一 個選擇或調(diào)節(jié)件(46)來選擇所用焊絲(13)的材料。
24.根據(jù)權(quán)利要求18到23中任意一項或多項所述的焊接設(shè)備，其特征在于，所述脈 沖焊接工藝和冷金屬過渡工藝的循環(huán)組合可以在輸入和/或輸出裝置(40)上進行調(diào)節(jié)。
25.根據(jù)權(quán)利要求18到23中任意一項或多項所述的焊接設(shè)備，其特征在于，所述噴 弧焊接工藝和冷金屬過渡工藝的循環(huán)組合可以在輸入和/或輸出裝置(40)上進行調(diào)節(jié)。
26.根據(jù)權(quán)利要求18到23中任意一項或多項所述的焊接設(shè)備，其特征在于，所述噴 弧短路焊接工藝和冷金屬過渡焊接工藝的循環(huán)組合可以在輸入和/或輸出裝置(40)上進 行調(diào)節(jié)。
27.根據(jù)權(quán)利要求18到23中任意一項或多項所述的焊接設(shè)備，其特征在于，所述脈 沖焊接工藝和噴弧焊接工藝的循環(huán)組合可以在輸入和/或輸出裝置(40)上進行調(diào)節(jié)。
28.根據(jù)權(quán)利要求18到27中任意一項或多項所述的焊接設(shè)備，其特征在于，設(shè)置有 一個選擇或者調(diào)節(jié)件(48)來調(diào)節(jié)所選焊接工藝階段的比例，具體地是調(diào)節(jié)所選各焊接工 藝階段的持續(xù)時間的比例。
29.根據(jù)權(quán)利要求18到28中任意一項或多項所述的焊接設(shè)備，其特征在于，設(shè)置有 一個存儲器來儲存焊接參數(shù)調(diào)節(jié)情況。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用熔化電極控制和/或調(diào)節(jié)焊接工藝的方法，其中，在點燃電弧后，通過焊接電源(2)來進行一個基于幾個焊接參數(shù)而被調(diào)節(jié)的焊接工藝，所述焊接工藝通過一控制裝置(4)被控制或調(diào)節(jié)。本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行該工藝的相應(yīng)焊接裝置，為了執(zhí)行所述方法，為了調(diào)節(jié)和/或調(diào)整和/或控制熱平衡以減少引入工件的熱量，至少兩個不同的工藝階段被循環(huán)組合，所述工藝階段通過不同的材料過渡和/或電弧類型而具有不同的能量輸入，例如脈沖電流階段(27)和冷金屬過渡階段(28)，以影響和控制熱平衡，特別是引入待加工工件的熱輸入。
文檔編號B23K9/09GK102009245SQ200910161800
公開日2011年4月13日 申請日期2004年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月23日
發(fā)明者約瑟夫·阿特爾斯梅爾 申請人:弗羅紐斯國際有限公司