用于調(diào)節(jié)焊接裝置的焊接參數(shù)的方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的是一種用于調(diào)節(jié)焊接裝置的焊接參數(shù)的方法，該方法包括多個(gè)步驟，其中：預(yù)先確定用于焊接接頭的所需冷卻行為；通過向焊接裝置(100)提供冷卻時(shí)間t、熱量輸入Qset或者關(guān)于要焊接的材料的材料信息，而向焊接裝置(100)提供關(guān)于焊接接頭的所需冷卻行為的信息；然后，根據(jù)預(yù)先提供給焊接裝置(100)的初步知識(shí)，焊接裝置(100)確定和調(diào)節(jié)要在焊接中使用的焊接參數(shù)的值，以便獲得所需的冷卻行為；以及焊接裝置(100)確定在焊接過程中的實(shí)際熱量輸入Qact，并通過將實(shí)際熱量輸入Qact調(diào)節(jié)成在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)對應(yīng)于通過冷卻時(shí)間t或材料信息來確定的熱量輸入Qset或者對應(yīng)于給定的熱量輸入Qset而設(shè)置至少一個(gè)焊接參數(shù)；或者焊接裝置(100)根據(jù)熱量輸入Qset、焊槍(103)的測得的或給定運(yùn)行速度V和熱效率系數(shù)k來計(jì)算和監(jiān)測功率引導(dǎo)值Pset，并計(jì)算和監(jiān)測實(shí)際功率Pact，且通過調(diào)節(jié)至少一個(gè)焊接參數(shù)而將實(shí)際功率Pact設(shè)置成在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)對應(yīng)于功率引導(dǎo)值Pset，或者通過調(diào)節(jié)至少一個(gè)焊接參數(shù)而將功率引導(dǎo)值Pset設(shè)置成在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)對應(yīng)于實(shí)際功率值Pact。
【專利說明】用于調(diào)節(jié)焊接裝置的焊接參數(shù)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的目的是一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的、用于調(diào)節(jié)焊接裝置的焊接參數(shù)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]已經(jīng)公知，焊接接頭的質(zhì)量受到在焊接中獲得的、焊接接頭的金相結(jié)構(gòu)的影響。金相結(jié)構(gòu)受到在焊接過程中輸入焊接接頭的熱量以及隨后材料的冷卻行為的影響。在本文中，熱量輸入Q的意思是每單位長度的焊接接頭傳遞給要焊接的物品的熱量。并不是產(chǎn)生的全部熱量都傳遞給焊接部，而是一部分熱量作為廢熱而損失于環(huán)境中。對于各材料，已經(jīng)設(shè)置了用于熱輸入的上限和下限。當(dāng)超過上限時(shí)，結(jié)果將是使得材料軟化，而當(dāng)沒有達(dá)到下限時(shí)，結(jié)果將是硬度增加。在本文中，焊接接頭的意思是在兩個(gè)零件結(jié)合時(shí)形成的接縫，包括這些零件的熔融基礎(chǔ)材料和在焊接過程中可能引入的附加材料。
[0003]由公開文獻(xiàn)US2009184098已知，在焊接過程中測量帶給焊接工件的熱能以及使用測得值來監(jiān)測焊接質(zhì)量。在該文獻(xiàn)中，復(fù)雜的波形被分成取樣間隔，在該取樣間隔中計(jì)算瞬時(shí)熱量，并測量傳播距離。每單位長度的產(chǎn)生熱量通過將它們相加而獲得。取樣率設(shè)置成由各處理所需的、盡可能高的水平。測得的能量與由制造商給定的參考值比較，在偏離的情況下用戶獲得警告信息。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的問題是用戶仍然需要分開的動(dòng)作來用于調(diào)節(jié)焊接裝置的機(jī)械值和電氣值，以便獲得正確的質(zhì)量水平。在焊接中有數(shù)個(gè)焊接參數(shù)要進(jìn)行調(diào)節(jié)，且在各焊接參數(shù)與熱量輸入之間沒有用戶可以看見的直接聯(lián)系。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決上述問題。
[0006]本發(fā)明的目的通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1的、用于調(diào)節(jié)焊接裝置的焊接參數(shù)的方法來實(shí)現(xiàn)。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例存在于從屬權(quán)利要求中。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，在用于調(diào)節(jié)焊接參數(shù)的方法中，用戶預(yù)先確定用于焊接接頭的所需冷卻行為，焊接裝置根據(jù)該冷卻行為來調(diào)節(jié)焊接參數(shù)，例如金屬絲供給速度、焊接電流和/或焊接電壓，用于焊接的開始，且在需要時(shí)也會(huì)在焊接過程中調(diào)節(jié)它們。用戶通過可變的冷卻時(shí)間t或每單位長度的熱量輸入Qset來描述焊接接頭的所需冷卻行為，該每單位長度的熱量輸入Qset的值作為向焊接裝置的輸入提供。用戶還能夠讓焊接裝置自身根據(jù)要焊接的材料的信息(由用戶提供)和預(yù)先儲(chǔ)存在焊接裝置中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定焊接接頭的所需冷卻行為。因此，用戶向焊接裝置提供關(guān)于要焊接的材料的材料信息，該信息至少包括材料、焊接接頭的形狀和材料的厚度的信息，然后，焊接裝置將根據(jù)該信息來計(jì)算和調(diào)節(jié)焊接參數(shù)，從而獲得焊接接頭的所需冷卻行為。已經(jīng)公知，在焊接接頭的冷卻行為與在焊接接頭中產(chǎn)生的金相結(jié)構(gòu)之間有直接連接。因此，焊接接頭的所需金相結(jié)構(gòu)是由特定冷卻行為瞄準(zhǔn)的目標(biāo)。在這方面，焊接接頭的意思是在焊接中將產(chǎn)生或者已經(jīng)產(chǎn)生的焊道(weld beam)以及受焊接影響的、該焊道周圍的緊鄰部分。
[0009]因此，根據(jù)本發(fā)明，用于調(diào)節(jié)焊接裝置的焊接參數(shù)的方法包括多個(gè)步驟，其中:預(yù)先確定用于焊接接頭的所需冷卻行為；通過向焊接裝置提供冷卻時(shí)間t、熱量輸入Qset或者關(guān)于要焊接的材料的材料信息，從而將關(guān)于焊接接頭的所需冷卻行為的信息提供給該焊接裝置，然后，根據(jù)提供的信息和預(yù)先提供給焊接裝置的初步信息，焊接裝置確定和調(diào)節(jié)要在焊接中使用的焊接參數(shù)的值，以便獲得焊接接頭的所需冷卻行為；以及該焊接裝置或者確定在焊接過程中的實(shí)際熱量輸入Qact，以及通過調(diào)節(jié)至少一個(gè)焊接參數(shù)而將實(shí)際熱量輸入Qact設(shè)置成在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)對應(yīng)于通過冷卻時(shí)間t或材料信息來確定的熱量輸入Qset或者對應(yīng)于給定的熱量輸入Qset ;或者焊接裝置根據(jù)熱量輸入Qset、焊槍的測得的或給定的運(yùn)行速度V和熱效率系數(shù)k來計(jì)算和監(jiān)測功率引導(dǎo)值Pset，并計(jì)算和監(jiān)測實(shí)際功率Pact，且通過調(diào)節(jié)至少一個(gè)焊接參數(shù)而將實(shí)際功率Pact設(shè)置成在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)對應(yīng)于參考功率值Pset，或者通過調(diào)節(jié)至少一個(gè)焊接參數(shù)而將參考功率值Pset設(shè)置成在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)對應(yīng)于實(shí)際功率值Pact。優(yōu)選地，另外將關(guān)于要焊接的材料的材料厚度的信息和關(guān)于焊接接頭的接頭類型的信息提供給焊接裝置，用于根據(jù)給定的冷卻時(shí)間t或材料信息來確定熱量輸入Qset0
[0010]在本發(fā)明第一實(shí)施例的調(diào)節(jié)方式中，焊接裝置的用戶向焊接裝置提供冷卻時(shí)間信息，該冷卻時(shí)間信息由冷卻時(shí)間變量t來說明。冷卻時(shí)間優(yōu)選是冷卻時(shí)間t8/5，該冷卻時(shí)間t8/5的意思是用于材料連續(xù)冷卻經(jīng)過溫度間隔800-500°C的經(jīng)過時(shí)間(單位為秒)。在冷卻時(shí)間t8/5和焊接接頭的金相結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系通過連續(xù)冷卻的S圖來表示，該圖例如表達(dá)奧氏體的破壞(根據(jù)鋼的連續(xù)冷卻的時(shí)間)。在連續(xù)冷卻的S圖中，能夠?qū)τ诙喾N冷卻速率看到在變化區(qū)域中產(chǎn)生的微結(jié)構(gòu)和它的硬度。通過S圖，用戶能夠選擇合適的冷卻時(shí)間t8/5，或者冷卻時(shí)間能夠在焊接指令中或者在與工件一起提供的信息中提供給用戶。例如，對于各材料，關(guān)于最佳冷卻時(shí)間或熱量輸入Qset的信息儲(chǔ)存或以其它方式設(shè)置在焊接裝置中，且該焊接裝置根據(jù)由用戶提供的材料信息或者在要焊接的材料上找到的材料信息而選擇用于要焊接的材料的最佳冷卻時(shí)間或最佳熱量輸入。例如，射頻識(shí)別(RFID)讀取器、條形碼讀取器或者一些等效裝置能夠用于讀取工件上的信息。換句話說，材料信息通過射頻識(shí)別讀取器、條形碼讀取器或者一些等效讀取器來讀取。然后，焊接裝置的用戶向焊接裝置提供關(guān)于冷卻時(shí)間的信息，且焊接裝置根據(jù)提供的冷卻時(shí)間、提供的接頭類型和材料厚度以及工作溫度來計(jì)算用于熱量輸入Qset的引導(dǎo)值，即最佳熱量輸入。在計(jì)算中利用通常公知的公式。也可選擇地，代替計(jì)算，能夠使用儲(chǔ)存在焊接裝置中的、通過實(shí)驗(yàn)匯編的表，根據(jù)接頭類型和材料厚度，用戶將由該表來查找與由用戶提供的冷卻時(shí)間相對應(yīng)的熱量輸入Qset0換句話說，儲(chǔ)存或以其它方式設(shè)置在焊接裝置中的、涉及用于各材料的最佳熱量輸入Qset的信息將對于各材料和對于各接頭類型和各材料厚度而由實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生。根據(jù)計(jì)算出的熱量輸入Qset或通過表查找而獲得的熱量輸入、恒定系數(shù)k和焊槍的運(yùn)行速度V，焊接裝置計(jì)算功率引導(dǎo)值Pset，即最佳功率，目的是為了獲得合適的冷卻行為。在MIG(熔化極惰性氣體保護(hù)焊)或MAG (熔化極活性氣體保護(hù)電弧焊)處理中，焊接裝置根據(jù)計(jì)算出的功率參考值Pset基于預(yù)先提供給焊接裝置的初步信息(特別是基于協(xié)作圖)來選擇與計(jì)算出的功率Pset相對應(yīng)的功率Pk，通過該功率Pk，焊接裝置能夠確定要在焊接中使用的焊絲供給速度和電氣參數(shù)。因此，功率Pk是基于給定的信息，特別是基于協(xié)作圖，是所謂的列表功率。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，焊接裝置根據(jù)熱量輸入Qset、測得或提供的焊接裝置運(yùn)行速度V和熱效率系數(shù)k來計(jì)算功率引導(dǎo)值Pset，根據(jù)與計(jì)算功率Pset相對應(yīng)的功率值Pk (該功率值Pk對于協(xié)作圖預(yù)先確定)以及用于焊絲供給速度和電壓的預(yù)定值(對應(yīng)于圖上的點(diǎn))來選擇協(xié)作圖(該協(xié)作圖預(yù)先提供于焊接裝置中)上的點(diǎn)，并使用選定的焊絲供給速度和電壓來執(zhí)行焊接。
[0011]至少一個(gè)可調(diào)節(jié)的焊接參數(shù)是焊槍的運(yùn)行速度V。監(jiān)測或測量焊槍的運(yùn)行速度V。以特定間隔計(jì)算功率引導(dǎo)值Pset。優(yōu)選是，功率引導(dǎo)值Pset的計(jì)算每隔1ms-1s來進(jìn)行。當(dāng)運(yùn)行速度V變化時(shí)，計(jì)算的結(jié)果(功率參考值Pset)將變化，從而引起對從協(xié)作圖中選擇的焊絲供給速度的校正和對協(xié)作點(diǎn)的選擇的校正。換句話說，當(dāng)焊槍的運(yùn)行速度V變化時(shí)，焊接裝置將根據(jù)與計(jì)算出的功率Pset相對應(yīng)的功率值Pk (該功率值Pk對于協(xié)作圖預(yù)先確定)以及用于焊絲供給速度的預(yù)定值(對應(yīng)于圖上的點(diǎn))來選擇協(xié)作圖(該協(xié)作圖預(yù)先確定于焊接裝置中)上的點(diǎn)。另外，在焊接過程中，瞬時(shí)功率Pact—直通過電氣參數(shù)來適應(yīng)地調(diào)節(jié)，這樣，它將在所需的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)值Pset。這樣，在焊接過程中，實(shí)際熱量輸入Qact —直在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)保持與最佳熱量輸入Qset相同。換句話說，焊接裝置在焊接過程中測量瞬時(shí)功率值Pact，且當(dāng)瞬時(shí)值與功率引導(dǎo)值Pset不同時(shí)，焊接裝置調(diào)節(jié)電焊接參數(shù)，以使得測得的瞬時(shí)功率值Pact將對應(yīng)于目標(biāo)功率Pset。在每次焊接處理中，焊接參數(shù)或焊接參數(shù)組將調(diào)節(jié)成最適合所述焊接處理，以便將功率Pact保持在所需水平。在某些用途中，最合適的方式是使得功率Pact自由變化，并通過改變運(yùn)行速度V來調(diào)節(jié)熱量輸入Qset0在惰性氣體鎢極保護(hù)焊(TIG)處理中，焊接裝置根據(jù)由用戶提供的冷卻時(shí)間來計(jì)算最佳熱量輸入Qset和最佳功率Pset，并調(diào)節(jié)瞬時(shí)功率Pact。當(dāng)焊槍的運(yùn)行速度V變化時(shí)，焊接裝置調(diào)節(jié)焊接參數(shù)，從而使得熱量輸入Qact保持恒定，即保持在與最佳熱量輸入Qset相同的值。因此，這意味著焊接裝置將一直調(diào)節(jié)焊接處理，使得焊接接頭的冷卻以所需方式來進(jìn)行。當(dāng)根據(jù)由用戶提供的冷卻時(shí)間來調(diào)節(jié)焊接裝置時(shí)，用戶還必須提供要焊接的材料的材料厚度和焊接接頭的接頭類型，以便得到計(jì)算的最佳熱量輸入Qset。還有，也應(yīng)提供焊槍的運(yùn)行速度，或者焊接裝置能夠使用缺省的運(yùn)行速度，用于計(jì)算初始值。
[0012]在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，每單位長度的熱量輸入Q能夠用于調(diào)節(jié)焊接裝置的焊接參數(shù)，用于獲得所需的冷卻行為，而不是利用冷卻時(shí)間和材料厚度以及關(guān)于接頭類型的信息。然后，用戶能夠直接通知所需的熱量輸入Qset，即最佳熱量輸入，或者所需的熱量輸入Qset能夠在由工件提供的信息中讀取。當(dāng)熱量輸入Qset初始地提供給焊接裝置時(shí)，該焊接裝置將立即進(jìn)行最佳功率Pset的計(jì)算，然后將執(zhí)行用于調(diào)節(jié)焊接參數(shù)的所需操作，SP它計(jì)算或選擇初始焊接參數(shù)，例如焊絲供給速度和電壓。鑒于焊接處理，焊接裝置將足夠頻繁地重復(fù)計(jì)算，并將根據(jù)變化的情況來調(diào)節(jié)該處理。這意味著焊接裝置一直調(diào)節(jié)焊接處理，使得焊接接頭的冷卻以所需方式來進(jìn)行。當(dāng)熱量輸入值Qset直接提供給焊接裝置時(shí)，不需要提供材料厚度或焊接接頭的接頭類型。
[0013]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，焊接裝置根據(jù)熱量輸入Qset、焊槍的測得或給定運(yùn)行速度V和熱效率系數(shù)k來計(jì)算功率弓I導(dǎo)值Pset，對于對應(yīng)于功率Pset的各焊接處理調(diào)節(jié)至少一個(gè)焊接參數(shù)，測量焊槍的實(shí)時(shí)運(yùn)行速度V或接收關(guān)于焊槍實(shí)時(shí)運(yùn)行速度V的信息，比較焊槍的實(shí)時(shí)運(yùn)行速度V和用于計(jì)算功率Pset的焊槍運(yùn)行速度V，當(dāng)焊槍運(yùn)行速度V變化時(shí)，再次校正功率Pact，以使得熱量輸入Qset保持不變。
[0014]在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，引導(dǎo)表儲(chǔ)存在焊接裝置的存儲(chǔ)器中，或者以其它方式預(yù)先提供給焊接裝置，焊接裝置根據(jù)由用戶提供或由工件讀取的材料信息而從該表讀取冷卻時(shí)間，然后，用戶自己將不選擇用于最佳熱量輸入Qset的冷卻時(shí)間。引導(dǎo)表還能夠包含用于各材料的、關(guān)于熱量輸入的最佳量的信息，或者熱量輸入Qset能夠使用已知公式根據(jù)表中的冷卻時(shí)間t來計(jì)算。換句話說，用于各材料的、關(guān)于最小冷卻時(shí)間和最大冷卻時(shí)間或者最小熱量輸入Q和最大熱量輸入Q的信息儲(chǔ)存或者以其它方式提供于焊接裝置中。用于確定熱量輸入的前提條件一直是除了材料信息以外還傳送材料厚度和接頭類型。引導(dǎo)表優(yōu)選地通過實(shí)驗(yàn)從S圖來匯編，該S圖由制造商考慮多種材料和它們的合金而提供。優(yōu)選地，還在引導(dǎo)表中編輯有用于冷卻時(shí)間或熱量輸入的上限值和下限值或者給定的調(diào)節(jié)范圍。在最簡單的情況中，用戶并不進(jìn)行選擇，而是材料信息通過例如射頻識(shí)別讀取器而從工件上讀取。根據(jù)材料信息，焊接裝置在儲(chǔ)存于焊接裝置中或者以其它方式預(yù)先提供的、用于材料的引導(dǎo)表中搜索最合適的熱量輸入Qset或冷卻時(shí)間t8/5，并計(jì)算初始焊接參數(shù)，例如焊絲供給速度和電壓。焊接裝置將對于焊接處理足夠頻繁地重復(fù)計(jì)算，并將根據(jù)變化的情況來調(diào)節(jié)該處理。因此，這意味著焊接裝置一直調(diào)節(jié)焊接處理，使得焊接接頭的冷卻將以所需方式來進(jìn)行。當(dāng)根據(jù)由用戶提供的材料信息或從工件讀取的材料信息來進(jìn)行焊接裝置的調(diào)節(jié)時(shí)，除了材料信息之外，至少還應(yīng)當(dāng)提供材料厚度和接頭類型。還有，應(yīng)當(dāng)提供焊槍的運(yùn)行速度V，或者焊接裝置能夠使用缺省運(yùn)行速度V值作為初始值。相對于用于各材料的冷卻時(shí)間或熱量輸入(預(yù)先計(jì)算于引導(dǎo)表中)的偏離能夠由用戶在焊接裝置中設(shè)置。通過這種偏離，焊接接頭的特征能夠沿合適方向來調(diào)節(jié)，例如更硬或更軟。這種偏離的調(diào)節(jié)范圍為在引導(dǎo)表中的值的+_20%。例如，由焊接裝置選擇的最佳冷卻時(shí)間能夠使用在焊接裝置上的控制器來人工調(diào)節(jié)。
[0015]在根據(jù)本發(fā)明的、用于在焊接過程中調(diào)節(jié)焊接參數(shù)的方法中，焊接接頭的溫度在彼此相距恒定距離的至少兩個(gè)點(diǎn)中測量，且焊接裝置將根據(jù)測得的溫度和焊槍的運(yùn)行速度V來計(jì)算實(shí)際冷卻時(shí)間t8/5。焊接裝置比較計(jì)算出的實(shí)際冷卻時(shí)間和最佳冷卻時(shí)間，且焊接裝置根據(jù)偏差來調(diào)節(jié)焊絲供給速度和/或電壓，這樣，實(shí)際冷卻時(shí)間將更好地對應(yīng)于最佳冷卻時(shí)間。
[0016]最佳熱量輸入Qset根據(jù)用于要在焊接裝置中焊接的材料的給定冷卻時(shí)間t8/5來計(jì)算。熱量輸入Qset利用由文獻(xiàn)已知的公式以冷卻時(shí)間、工作溫度、材料厚度和接頭形狀系數(shù)為函數(shù)來計(jì)算。為了計(jì)算，焊接接頭的類型和材料厚度必須在開始之前由用戶提供。作為計(jì)算公式中的溫度，能夠使用主要環(huán)境溫度，但是為了獲得更詳細(xì)的調(diào)節(jié)，能夠測量工件的溫度，該溫度再用于計(jì)算熱量Qset。當(dāng)工件的溫度與環(huán)境溫度不同時(shí)(例如由于預(yù)熱)，工件的溫度也能夠提供給焊接裝置。代替已知的計(jì)算公式，表可以由于實(shí)驗(yàn)工作來編輯，在該表中，根據(jù)接頭類型和材料厚度，最合適的熱輸入對應(yīng)于各冷卻時(shí)間。在該表中，接頭類型或材料厚度也能夠考慮為用于表中的熱量輸入的計(jì)算因素。通過使用基于實(shí)驗(yàn)信息的表，能夠獲得比使用計(jì)算公式更精確的最佳熱量輸入Qset確定。為了清楚，通過已知計(jì)算公式得出的熱量輸入和從實(shí)驗(yàn)表取得的熱量輸入將在下文中總體稱為由計(jì)算得出的熱量輸入。根據(jù)提供的熱量輸入Qset或由計(jì)算得出的熱量輸入Qset以及根據(jù)焊槍的運(yùn)行速度V，焊接裝置計(jì)算最佳焊接功率Pset，并據(jù)此來設(shè)置正確的焊接參數(shù)和在焊接過程中調(diào)節(jié)這些值，以便維持所需的熱量輸入Qset，并通過所需冷卻行為來獲得在焊接接頭中的所需金相結(jié)構(gòu)。因?yàn)闊崃枯斎隥能夠表示為冷卻時(shí)間的函數(shù)，因此，由焊接裝置實(shí)際使用哪一個(gè)變量(熱量輸入Q或冷卻時(shí)間t)來計(jì)算最佳功率將并不重要。焊槍相對于工件的運(yùn)行速度能夠被測量，或者它能夠在例如從推進(jìn)焊槍的焊接機(jī)器人或從傳送器接收。在人工焊接時(shí)，測量運(yùn)行速度，例如通過光學(xué)方式、機(jī)械方式或者通過使用超聲波進(jìn)行測量。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，焊接裝置測量焊槍相對于工件的運(yùn)行速度V，或者焊接裝置使用關(guān)于運(yùn)行速度V的給定信息。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，根據(jù)直接從用戶獲得的初始信息或所需熱量輸入值來計(jì)算的最佳熱量輸入值Qset將通過使得熱量輸入乘以焊槍的運(yùn)行速度以及除以熱效率k來進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便與焊接裝置的功率相對應(yīng)。系數(shù)k考慮由電弧傳遞至周圍空氣中的能量損失，通常認(rèn)為它是常數(shù)，例如在根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)SFS-EN 1011-1的MIG/MAG焊接中為0.8。在其它焊接處理中(例如TIG或電弧焊)，將使用對于這些處理而確定的常數(shù)k。根據(jù)計(jì)算出的功率，焊接裝置考慮到正使用的焊接處理而自動(dòng)地調(diào)節(jié)機(jī)械和電氣變量。當(dāng)處理為已知的協(xié)作控制MIG/MAG處理時(shí)，與由計(jì)算獲得的功率Pset相對應(yīng)的表輸入功率Pk由儲(chǔ)存在焊接裝置中的協(xié)作圖獲取。協(xié)作圖構(gòu)成廣泛使用的已知控制方式，其中，對于通過多種焊絲材料和氣體的焊接，在焊絲供給速度和電壓之間產(chǎn)生相關(guān)性。在根據(jù)本發(fā)明的控制方式中，對于各焊絲供給速度，功率值Pk預(yù)先確定，并添加至已知的協(xié)作圖上。圖上的選定點(diǎn)x(其中，功率Pk對應(yīng)于值Pset)用于設(shè)置焊絲供給速度和電壓。在焊接過程中，當(dāng)焊槍的運(yùn)行速度V變化時(shí)，計(jì)算功率Pset，對于該功率，在協(xié)作圖上定位對應(yīng)功率Pk，并獲得新的焊絲供給速度V。在焊接過程中一直監(jiān)控實(shí)際功率Pact，如由電流I和電壓U的實(shí)際值來計(jì)算出的實(shí)際功率，且電壓U在焊接過程中一直根據(jù)實(shí)際功率Pact與功率Pset比較的變化而合適地調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的控制方式照顧到不管焊槍的運(yùn)行速度V或影響電壓和電流的因素怎樣變化，焊接都以特定熱量輸入來進(jìn)行，因此堅(jiān)持特定冷卻時(shí)間，從而獲得所需的金相結(jié)構(gòu)。相應(yīng)地，在脈沖MIG/MAG處理中，計(jì)算出的功率Pset用于選擇圖上的合適點(diǎn)，且處理所需的焊絲供給速度和電氣參數(shù)(例如基礎(chǔ)電流、脈沖電流、脈沖率、脈沖電壓和基礎(chǔ)電壓)從該圖點(diǎn)獲得。在TIG處理中，要使用的電流I根據(jù)計(jì)算功率Pset通過連續(xù)測量實(shí)際功率而直接調(diào)節(jié)。焊接裝置能夠同時(shí)執(zhí)行多個(gè)前述處理，或者它們將同時(shí)操作例如根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的MIG/MAG控制方式(根據(jù)電氣變量)和(并行地)根據(jù)本發(fā)明的TIG控制方式(根據(jù)合適金相結(jié)構(gòu))。這里，術(shù)語控制方式的意思是實(shí)際上用戶可見的調(diào)節(jié)，例如參數(shù)，用戶應(yīng)當(dāng)知道怎樣確定它們的合適值，用于成功地焊接。
[0018]在根據(jù)冷卻時(shí)間和/或熱量輸入的調(diào)節(jié)中，焊接裝置可以使用冷卻時(shí)間和/或熱量輸入的最佳值，或者能夠允許特定變化范圍。變化范圍通常為最佳值的+-10%。在儲(chǔ)存于焊接裝置中的表中，能夠確定高于和低于最佳值的最小值和最大值，從而構(gòu)成所謂的冷卻帶，應(yīng)當(dāng)保持在該冷卻帶內(nèi)，以便獲得良好的金相結(jié)構(gòu)。換句話說，用于在例如熱量輸入Qact和熱量輸入引導(dǎo)值Qset之間調(diào)節(jié)的余量為在功率引導(dǎo)值Pset的-10%至+10%的區(qū)域中。用于多種材料和它們的合金的冷卻帶能夠通過實(shí)驗(yàn)來確定。當(dāng)最終到達(dá)所設(shè)置的變化范圍之外時(shí)，焊接裝置將中斷焊接，并防止在焊接接頭中產(chǎn)生不合適的金相結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，焊接裝置調(diào)節(jié)要使用的焊接參數(shù)，例如焊絲供給速度、焊接電流和電壓的值，這樣，不管焊槍的運(yùn)行速度V如何變化，都堅(jiān)持選定的熱量輸入引導(dǎo)值Qset，同時(shí)允許預(yù)定變化范圍。
[0019]在一種用于在焊接過程中調(diào)節(jié)焊接裝置的焊接參數(shù)的方法中，在焊接接頭的至少兩個(gè)點(diǎn)中測量焊接接頭的溫度，且焊接裝置根據(jù)該溫度來確定焊接接頭的實(shí)際冷卻時(shí)間，并將它與用于焊接接頭的最佳冷卻時(shí)間比較，根據(jù)該比較，焊接裝置調(diào)節(jié)焊絲供給速度和/或電氣變量，以使得實(shí)際冷卻時(shí)間將對應(yīng)于最佳冷卻時(shí)間。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)是焊接事件能夠以相同的方式來重復(fù)，而不管焊接人員如何，并在各重復(fù)情況下在焊接接頭中獲得相同金相結(jié)構(gòu)。換句話說，獨(dú)立于焊接人員或者當(dāng)例如進(jìn)行人工焊接時(shí)，不管焊槍的運(yùn)行速度如何變化(如由焊接人員估計(jì))，總是獲得相同的金相結(jié)構(gòu)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面將參考附圖更詳細(xì)地介紹一些優(yōu)選實(shí)施例，附圖中:
[0022]圖1示出了焊接裝置，該焊接裝置能夠以根據(jù)本發(fā)明的方式來調(diào)節(jié)；
[0023]圖2示出了在根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)方式中使用的引導(dǎo)表；以及
[0024]圖3以圖示形式示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于調(diào)節(jié)焊接參數(shù)的調(diào)節(jié)方式。

【具體實(shí)施方式】
[0025]圖1示出了焊接裝置100，該焊接裝置示出為典型的MIG/MAG焊接裝置。在圖中的標(biāo)號(hào)101表示電源裝置，該電源裝置的任務(wù)是通過焊絲供給裝置102和電纜106而將所需的焊接電力供給至焊槍103。標(biāo)號(hào)105表示焊接氣體容器。焊絲供給裝置102的機(jī)構(gòu)將附加材料的卷繞焊絲以受控速度供給至焊槍103。電纜106通常包括:電流引線，用于將電流供給至焊槍103 ;焊絲引導(dǎo)件，用于將附加材料的焊絲引導(dǎo)至焊槍103 ;氣體導(dǎo)管，用于將焊接氣體引導(dǎo)至焊槍103;以及水冷卻軟管(在使用水冷的情況中)；以及可能地控制引線和電子器件，用于測量焊槍103的運(yùn)行速度。接地電纜107從工件104往回連接至焊接裝置，以便產(chǎn)生用于焊接電流的閉合電路。在焊槍103中，來自電流引線的焊接電流傳遞給附加材料的焊絲，然后在附加材料的焊絲的端部(該端部從焊槍103凸出)和工件104之間形成焊接電弧。
[0026]圖2示出了用于各材料的引導(dǎo)表，其預(yù)先提供給焊接裝置100，并且提出對于各材料的最佳冷卻時(shí)間t8/5以及最小和最大冷卻時(shí)間值，冷卻時(shí)間可以在最小和最大冷卻時(shí)間值之間變化。輸入表中的、對于各材料的最佳冷卻時(shí)間優(yōu)選地對應(yīng)于這樣的冷卻時(shí)間，即，通過該冷卻時(shí)間，焊縫的金相特征將與基礎(chǔ)材料的金相特征相對應(yīng)。焊接裝置的用戶向焊接裝置提供材料信息，直接提供或者通過從工件讀取，例如通過射頻識(shí)別讀取器，且焊接裝置根據(jù)材料信息來在引導(dǎo)表中搜索最佳冷卻時(shí)間t8/5。圖2還示出了在焊接裝置上的控制器的一個(gè)實(shí)例，通過該控制器，當(dāng)用戶希望焊接接頭比基礎(chǔ)材料更硬或更軟時(shí)，焊接裝置的用戶在需要時(shí)能夠調(diào)節(jié)由焊接裝置獲取的、用于該材料的最佳冷卻時(shí)間七8/5。
[0027]圖3以圖示形式示出了根據(jù)本發(fā)明的、調(diào)節(jié)焊接參數(shù)的方式。圖3中的圖示畫出為用于協(xié)作式MIG處理。也能夠畫出用于其它電弧焊處理的相應(yīng)圖示。用戶輸入所需的初始信息、冷卻時(shí)間或用于熱量輸入的值、材料信息以及假定的運(yùn)行速度。根據(jù)這些值，最佳熱量輸入Qsrt根據(jù)上述公式來計(jì)算。根據(jù)最佳熱量輸入Qset、所述假定運(yùn)行速度和根據(jù)該處理的系數(shù)，計(jì)算最佳功率Pset。根據(jù)上述原理，在協(xié)作圖上與在表中的功率Pk相對應(yīng)的點(diǎn)將根據(jù)最佳功率Pset而在協(xié)作圖上找到，并從該點(diǎn)來找出用于焊絲供給的引導(dǎo)值和電壓。最佳功率值Pset根據(jù)實(shí)際運(yùn)行速度而連續(xù)更新。通過實(shí)際電氣變量(電流和電壓)的瞬時(shí)值，計(jì)算實(shí)際瞬時(shí)功率Pact。將最佳功率的值與實(shí)際功率值比較，且由協(xié)作圖獲得的電壓引導(dǎo)值由項(xiàng)UkOTjaus(korjaus =校正)的量來調(diào)節(jié)。通過該項(xiàng)UkOTjaus,實(shí)際功率Pact能夠調(diào)節(jié)成對應(yīng)于最佳功率Pset。當(dāng)項(xiàng)Ukmjaus增長太大時(shí)，焊接裝置發(fā)出警告，并中斷焊接，以便防止產(chǎn)生不希望的焊接結(jié)果。在圖中所示的電壓控制對應(yīng)于在協(xié)作機(jī)器上的普通電壓控制。
[0028]在在焊接過程中用于調(diào)節(jié)焊接裝置的焊接參數(shù)的方法中，焊接接頭的溫度在焊接接頭上的至少兩個(gè)點(diǎn)中確定，根據(jù)該溫度，焊接裝置100確定焊接接頭的實(shí)際冷卻時(shí)間，并將它與最佳冷卻時(shí)間比較，基于所述比較，焊接裝置100調(diào)節(jié)焊絲供給速度和/或電氣變量，以使得實(shí)際冷卻時(shí)間對應(yīng)于最佳冷卻時(shí)間。
【權(quán)利要求】
1.一種用于調(diào)節(jié)焊接裝置(100)的焊接參數(shù)的方法，其特征在于，該方法包括多個(gè)步驟，其中: 預(yù)先確定用于焊接接頭的所需冷卻行為； 通過向焊接裝置提供冷卻時(shí)間t、熱量輸入Qset或者關(guān)于要焊接的材料的材料信息，而向焊接裝置(100)提供關(guān)于焊接接頭的所需冷卻行為的信息；然后， 根據(jù)預(yù)先提供的初步知識(shí)，焊接裝置(100)確定和調(diào)節(jié)要在焊接中使用的焊接參數(shù)的值，以便獲得所需的冷卻行為；以及 焊接裝置(100)確定在焊接過程中的實(shí)際熱量輸入Qact，并通過將實(shí)際熱量輸入Qact調(diào)節(jié)成在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)對應(yīng)于通過冷卻時(shí)間t或材料信息來確定的熱量輸入Qset或者對應(yīng)于給定的熱量輸入Qset而設(shè)置至少一個(gè)焊接參數(shù)；或者 焊接裝置(100)根據(jù)熱量輸入Qset、焊槍(103)的測得的或給定運(yùn)行速度V和熱效率系數(shù)k來計(jì)算和監(jiān)測功率引導(dǎo)值Pset，并計(jì)算和監(jiān)測實(shí)際功率Pact，且通過調(diào)節(jié)至少一個(gè)焊接參數(shù)而將實(shí)際功率Pact設(shè)置成在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)對應(yīng)于功率引導(dǎo)值Pset，或者通過調(diào)節(jié)至少一個(gè)焊接參數(shù)而將功率引導(dǎo)值Pset設(shè)置成在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)對應(yīng)于實(shí)際功率值Pact。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:另外將關(guān)于要焊接的材料的材料厚度的信息和關(guān)于焊接接頭的接頭類型的信息提供給焊接裝置(100)，用于根據(jù)給定的冷卻時(shí)間t或材料信息來確定熱量輸入Qset。
3.根據(jù)權(quán)利 要求1或2所述的方法，其特征在于:要調(diào)節(jié)的所述至少一個(gè)焊接參數(shù)是焊槍(103)的運(yùn)行速度V。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于:焊接裝置(100)測量焊槍(103)相對于要焊接的工件(104)的運(yùn)行速度V，或者焊接裝置(100)使用關(guān)于運(yùn)行速度V的給定信息。
5.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于:焊接裝置(100): 根據(jù)熱量輸入Qset、焊槍(103)的測得的或給定運(yùn)行速度V和熱效率系數(shù)k來計(jì)算功率引導(dǎo)值Pset ； 在預(yù)先提供于焊接裝置(100)中的協(xié)作圖上選擇在該協(xié)作圖上的圖點(diǎn)，這通過針對協(xié)作圖根據(jù)對應(yīng)于計(jì)算功率Pset的預(yù)定功率值Pk以及對應(yīng)于所述圖點(diǎn)的預(yù)定焊絲供給速度和電壓值來進(jìn)行；以及 利用選擇的焊絲供給速度和電壓來進(jìn)行焊接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:焊接裝置(100)在焊接過程中測量實(shí)際功率值Pact，且當(dāng)瞬時(shí)值與功率引導(dǎo)值Pset不同時(shí)，焊接裝置(100)調(diào)節(jié)電焊參數(shù)，以使得測得的瞬時(shí)功率值Pact對應(yīng)于目標(biāo)功率Pset。
7.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于:功率引導(dǎo)值Pset的計(jì)算優(yōu)選地以10毫秒至I秒的間隔來進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于:當(dāng)焊槍(103)的運(yùn)行速度V變化時(shí)，焊接裝置(100)在預(yù)先提供于焊接裝置(100)中的協(xié)作圖上選擇在該協(xié)作圖上的圖點(diǎn)，這通過針對協(xié)作圖根據(jù)對應(yīng)于計(jì)算功率Pset的預(yù)定功率值Pk以及對應(yīng)于所述圖點(diǎn)的預(yù)定焊絲供給速度值來進(jìn)行。
9.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于:焊接裝置(100):根據(jù)熱量輸入Qset、焊槍(103)的測得的或給定運(yùn)行速度V和熱效率系數(shù)k來計(jì)算功率引導(dǎo)值Pset ； 將專用于焊接處理的至少一個(gè)焊接參數(shù)調(diào)節(jié)成對應(yīng)于所述功率Pset ； 測量焊槍(103)的實(shí)時(shí)運(yùn)行速度V，或者接收關(guān)于焊槍(103)的實(shí)時(shí)運(yùn)行速度V的信息； 將焊槍(103)的實(shí)時(shí)運(yùn)行速度V與在計(jì)算功率Pset時(shí)使用的焊槍(103)的運(yùn)行速度V進(jìn)行比較；以及 當(dāng)焊槍(103)的運(yùn)行速度V變化時(shí)重新校正功率Pact，以使得熱量輸入Qset保持不變。
10.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于:關(guān)于各材料的最佳冷卻時(shí)間或熱量輸入Qset的信息儲(chǔ)存于或者以其它方式設(shè)置在焊接裝置(100)中，且焊接裝置(100)根據(jù)由用戶提供的材料信息或在要焊接的材料上找到的材料信息來選擇用于要焊接的材料的最佳冷卻時(shí)間或最佳熱量輸入Qset。
11.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于:儲(chǔ)存于或者以其它方式設(shè)置于焊接裝置(100)中的、關(guān)于各材料的最佳熱量輸入Qset的信息對于各材料和對于各種接頭和材料厚度而通過實(shí)驗(yàn)來產(chǎn)生。
12.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于:材料信息通過射頻識(shí)別讀取器、條形碼讀取器或者一些其它等效讀取器來讀取。
13.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于:對于各材料，關(guān)于最小冷卻時(shí)間和最大冷卻時(shí)間或者最小熱量輸入Q和最大熱量輸入Q的信息已經(jīng)儲(chǔ)存于或者以其它方式設(shè)置在焊接裝置(100)中。
14.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于:焊接裝置(100)選擇的最佳冷卻時(shí)間能夠通過設(shè)置在焊接裝置(100)上的控制器手動(dòng)調(diào)節(jié)。
15.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于:焊接裝置(100)調(diào)節(jié)在焊接中要使用的焊接參數(shù)的值，使得所選的熱量輸入引導(dǎo)值Qset不管焊槍(103)的運(yùn)行速度如何改變都能在允許的預(yù)定變化范圍下堅(jiān)持，這些焊接參數(shù)例如為焊絲供給速度、焊接電流和電壓。
16.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于:熱量輸入Qact與熱量輸入引導(dǎo)值Qset之間的調(diào)節(jié)余量在熱量輸入引導(dǎo)值Qset的-10%到+10%的范圍內(nèi)。
17.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于:實(shí)際功率Pact與功率引導(dǎo)值Pset之間的調(diào)節(jié)余量在功率引導(dǎo)值Pset的-10%到+10%的范圍內(nèi)。
【文檔編號(hào)】B23K9/23GK104080566SQ201380007385
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月31日
【發(fā)明者】M·托羅拉, P·科爾霍寧, S·伊索-馬爾庫, J·馬爾蒂凱寧 申請人:肯倍有限公司