專利名稱：用于確定電弧焊絲的工作特性的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶有充填金屬絲的電弧焊技術(shù)，更具體地說涉及用于測(cè)量或確定以線軸、卷軸、線圈或線盤出售類型的電弧焊絲的工作特性的一種方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明對(duì)使用充填金屬絲的電弧焊特別合適，這種充填金屬絲是以線軸或卷軸提供的類型并用于自動(dòng)或半自動(dòng)電弧焊過程。的確，本發(fā)明對(duì)于帶有以大線軸或卷軸銷售的并用于機(jī)器人、自動(dòng)焊接的充填金屬絲的使用最適合，并且具體參照用于大量生產(chǎn)的這種具體類型的充填金屬絲來描述本發(fā)明;但是，應(yīng)該理解本發(fā)明具有更廣的用途并能夠用來預(yù)見和/或確定充填金屬絲的質(zhì)量以及預(yù)測(cè)充填金屬絲的工作特性。對(duì)充填金屬絲本發(fā)明使用預(yù)測(cè)的或間接的測(cè)試方法。
當(dāng)采用用于大量產(chǎn)生重復(fù)焊縫的機(jī)器人焊接設(shè)備時(shí)，生產(chǎn)設(shè)備得到通常具有低含碳量并以大線軸或卷軸供給生產(chǎn)設(shè)備的充填金屬絲。卷軸裝到焊機(jī)上，該焊機(jī)已經(jīng)設(shè)定為預(yù)選的焊絲供給速度、施加的電壓值和其他工藝參數(shù)。在卷軸用完時(shí)，充填金屬絲的更換卷軸裝到該焊機(jī)上。在某些情況下，在第一卷軸上的焊絲末端拼接到在第二卷軸上的焊絲初始端。以這種方式，連續(xù)進(jìn)行大量生產(chǎn)的重復(fù)焊接操作并經(jīng)濟(jì)地降低制造產(chǎn)品的成本。這種高生產(chǎn)率的電弧焊過程要求一致的充填金屬絲，而且還為了裝飾性目的，該充填金屬絲在焊接過程中應(yīng)該產(chǎn)生少量飛濺或沒有飛濺。在電弧焊過程中，對(duì)于利用充填金屬絲類型的大量生產(chǎn)的焊縫，一致性和少飛濺的要求是普遍的要求。如果充填金屬絲不是一致的，則后來的金屬絲卷軸要求焊機(jī)速度和電特性的重新調(diào)節(jié)。因此，如果充填金屬絲每天每卷都不一致，則這種充填金屬絲一般認(rèn)為是不能接收的并且不會(huì)博得商業(yè)信譽(yù)。不僅金屬絲從一卷軸到一卷軸必須是一致的，而且應(yīng)該能夠沒有飛濺地焊接。在用于大量生產(chǎn)過程之前，有必要測(cè)試充填金屬絲以保證一致性。
根據(jù)本發(fā)明，提供有用于預(yù)測(cè)給定卷軸的充填金屬絲在電弧焊過程中將表現(xiàn)如何的方法和系統(tǒng)。在本發(fā)明的應(yīng)用中，處理卷軸銷售類型的充填金屬絲。一種為充填金屬絲確定的電壓稱為“飛濺電壓”，該電壓與金屬絲的將來焊接特性有關(guān)并適合預(yù)測(cè)在自動(dòng)或半自動(dòng)電弧焊過程中利用充填金屬絲所必需的電特性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，具有由本發(fā)明確定的一種特定飛濺電壓的充填金屬絲將在現(xiàn)場(chǎng)一致性地工作。因此，制造商在現(xiàn)場(chǎng)能夠使用探測(cè)到的或確定的、用于充填金屬絲的飛濺電壓來測(cè)量金屬絲的一致性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)充填金屬絲具有一種通過使用本發(fā)明而確定的飛濺電壓時(shí)，它基本上與前一卷軸上的焊絲一樣地工作。因此，使用本發(fā)明的目的是為了確定充填金屬絲的電壓敏感參數(shù)，該參數(shù)如果與先前的充填金屬絲相同，則將指示出被試充填金屬絲的一致工作性。此外，本發(fā)明適合確定，為使飛濺量最小而用于給定充填金屬絲的最佳施加電壓。因此，對(duì)于該飛濺電壓，金屬絲可以在預(yù)選的公差范圍內(nèi)制造。
根據(jù)本發(fā)明，提供了用于確定電弧焊充填金屬絲的電壓敏感參數(shù)，即“飛濺電壓”的方法，該參數(shù)表示焊工感覺到的充填金屬絲焊接特性。這種方法包括以下步驟向工件供給充填金屬絲;在充填金屬絲與工件之間施加電壓，借此通過電壓敏感電弧焊過程在充填金屬絲與工件之間產(chǎn)生焊接電弧，以熔化充填金屬絲并把它沉積到工件上;逐漸改變施加電壓，借此，電壓程序經(jīng)在噴射焊接與球狀焊接之間的過渡區(qū)而轉(zhuǎn)移;當(dāng)施加的電壓改變時(shí)探測(cè)金屬絲與工件之間的實(shí)際電壓;檢測(cè)當(dāng)實(shí)際電壓降到低于選定的一個(gè)閾值電壓時(shí)的每個(gè)次數(shù)、每個(gè)事件或每次發(fā)生;平均檢測(cè)到的次數(shù)或事件數(shù);探測(cè)當(dāng)事件的平均檢測(cè)數(shù)等于一個(gè)選定數(shù)時(shí)的施加電壓;以及以表示焊接過程在噴射輸送與球狀輸送之間的過渡區(qū)內(nèi)的方式選擇所述的選定數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供有用于確定電弧焊充填金屬絲的電壓敏感參數(shù)-即飛濺電壓-的系統(tǒng)，該參數(shù)表示焊工感覺到的充填金屬絲的焊接特性。該系統(tǒng)包括用于完成本發(fā)明的上述方法方面的各個(gè)方法步驟而提供的裝置。
當(dāng)充填金屬絲被裝到卷軸上并置于焊機(jī)上時(shí)，操作者調(diào)節(jié)電壓以產(chǎn)生要求的、他感覺是最佳的焊接特性。在實(shí)現(xiàn)這一目的時(shí)，當(dāng)焊接者調(diào)節(jié)焊接操作中施加的電壓時(shí)，他通常觸發(fā)電弧并觀察焊接操作。此外，作為受過訓(xùn)練的專家的焊工，傾聽電弧的聲音。當(dāng)電弧的外觀和電弧的聲音被優(yōu)化后，他就鎖定機(jī)器的設(shè)定位置并開始焊接過程。使用這一程序建立自動(dòng)的或半自動(dòng)的焊接過程，像由自動(dòng)機(jī)器使用的那樣。通過使用本發(fā)明，焊工或焊接工程師不需要對(duì)每個(gè)卷軸進(jìn)行機(jī)器調(diào)節(jié)。一個(gè)新卷軸裝入機(jī)器中，并仍繼續(xù)前面設(shè)定的焊接過程。因此，機(jī)器被設(shè)定在并鎖在要求的操作特性處，且每個(gè)卷軸以相同方式進(jìn)行。
本發(fā)明為給定的充填金屬絲確定了一個(gè)電壓，該電壓指示充填金屬絲的最終有用特性。此處稱為“飛濺電壓”的這一被確定的電壓表示這樣一種電壓，在該電壓下金屬絲將具有使用充填金屬絲的各個(gè)焊工在調(diào)節(jié)焊接過程時(shí)感覺到的特性。通過實(shí)施本發(fā)明而確定的電壓可能不是個(gè)別焊工或?qū)嶋H使用金屬絲的個(gè)別焊接過程使用的同一電壓。本發(fā)明確定的是表示充填金屬絲的后續(xù)操作的電壓敏感參數(shù)，而不是為任何個(gè)別設(shè)定的目的向焊工傳達(dá)的電壓。但是，通過實(shí)施本發(fā)明而確定的電壓，可以具有用于后續(xù)使用者的某一個(gè)值，但不打算傳送工作特性，僅確定來自一個(gè)卷軸的金屬絲是否與先前卷軸中的金屬絲相同。作為第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于一個(gè)具體卷軸引起低飛濺的電壓從一個(gè)卷軸到另一個(gè)卷軸將具有相同的電壓設(shè)定。因此，當(dāng)焊工確定低飛濺的電壓設(shè)定時(shí)，當(dāng)他感覺到那種特性時(shí)，具有相同飛濺電壓的金屬絲在任何由操作者調(diào)節(jié)的電壓下基本上具有相同的飛濺特性。
總之，本發(fā)明的主要目的是提供用于確定電弧焊充填金屬絲的電壓敏感參數(shù)的方法和系統(tǒng)，該參數(shù)表示焊工感覺到的充填金屬絲的焊接特性，以保證卷軸與卷軸間的一致性。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種方法和系統(tǒng)，如上面定義的那樣，該方法和系統(tǒng)允許充填金屬絲的制造者，生產(chǎn)出在給定焊接電壓設(shè)定處能夠使用并能產(chǎn)生一致焊接特性的充填金屬絲。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種方法和系統(tǒng)，如上面定義的那樣，該方法和系統(tǒng)允許制造者保證生產(chǎn)出一致性的焊接金屬絲，從而最終用戶當(dāng)使用后來的充填金屬絲時(shí)不必連續(xù)地重新調(diào)節(jié)他的焊接設(shè)備。
從以下結(jié)合附圖的描述，將明白這些和其他目的及優(yōu)點(diǎn)。


圖1是用于完成本發(fā)明最佳實(shí)施例的配置的示意方框圖;
圖2A至2C是為說明本發(fā)明的目的表示電弧電壓的逐漸下降的圖;
圖3是電壓曲線圖，表示當(dāng)實(shí)施本發(fā)明時(shí)電弧電壓特性;
圖4A是曲線圖，說明圖4中所示方框圖的操作特性;
圖5是進(jìn)行的步驟和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明最佳實(shí)施例而提供的裝置的方框圖;
圖6是方框圖，進(jìn)一步表示與圖4和5中的方框圖一起使用的本發(fā)明最佳實(shí)施例的幾個(gè)方面;
圖7是曲線圖，表示根據(jù)本發(fā)明采用如圖4至6中示意表示的本發(fā)明最佳實(shí)施例而提供的繪圖值;
圖7A是類似于圖7一部分的部分曲線圖，表示本發(fā)明最佳實(shí)施例的改進(jìn);及圖8是類似于圖7中所示的曲線圖的曲線圖，還包括本發(fā)明最佳實(shí)施例的進(jìn)一步應(yīng)用。
現(xiàn)在參照附圖，其中圖示僅是為了說明本發(fā)明最佳實(shí)施例的目的，而不是為了限制本發(fā)明的目的。圖1表示實(shí)施本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的那種類型的測(cè)試裝置10。這一測(cè)試裝置是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的，用于完成在本發(fā)明最佳實(shí)施例中使用的運(yùn)算;然而，能夠用模擬的方法實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的模擬式實(shí)現(xiàn)(這種實(shí)現(xiàn)方法包括繪圖概念和在面板10b中數(shù)字顯示的飛濺電壓讀出，該曲線圖在板10a中顯示)需要幾個(gè)小時(shí)和熟練的目視觀察。當(dāng)與計(jì)算機(jī)一起使用本發(fā)明的檢測(cè)裝置時(shí)，同一過程大約進(jìn)行一分鐘。為此原因，本發(fā)明的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法在圖1中示意地表示。一個(gè)恒壓電壓12與穿過接觸筒30、來自卷軸22的充填金屬絲20發(fā)生作用，在工件32與金屬絲的端部34之間產(chǎn)生用于熔化該金屬絲并把熔化的金屬絲沉積到工件32上的電弧。根據(jù)本發(fā)明，工件與充填充金屬絲之間的電弧電壓以均勻的步幅降低以減少電弧的長(zhǎng)度。這一電壓步幅通過電壓降低線40向恒壓電源12的控制端42輸出電壓信息來實(shí)現(xiàn)。在線40上的電壓信號(hào)確定電源線50、52間的輸出電壓，該電壓VT是在充填金屬絲與工件之間電弧上的施加電壓。為了確定實(shí)際的電弧電壓Va，提供有電壓表或具有輸出62的電壓檢測(cè)裝置，該輸出62引到測(cè)試裝置10的輸入。
根據(jù)本發(fā)明，充填金屬絲20穿過接觸套筒30引到工件32，直到在充填金屬絲與工件之間由線或?qū)Ь€50、52之間的較高的電壓產(chǎn)生電弧。在實(shí)際中，該電壓大約為直流35伏特。在已經(jīng)產(chǎn)生電弧之后，裝置10以相當(dāng)小的增量向下減少該電壓以減小電弧的長(zhǎng)度，直到該電壓已經(jīng)減少了20至30伏特。這一減少以相等的電壓降或步幅發(fā)生，該步幅在一分鐘的測(cè)試周期中大約出現(xiàn)五十次。在實(shí)際中，每個(gè)增量或電壓步幅是直流0.24伏特。因此，電壓逐漸從高壓降低到相對(duì)較低的電壓。在高電壓值處，電弧以噴射輸送(spray transfer)的模式操作，如圖2A中所示，其中在金屬絲34與工件32之間的高電壓V1產(chǎn)生電弧100。這一焊接過程通過基本上經(jīng)純等離子體或電弧100的噴射把金屬輸送到工件上。當(dāng)電壓向下降低到圖2B中所示的V2時(shí)，在金屬絲34與工件32之間出現(xiàn)球狀組織102。電弧或等離子體100a環(huán)繞充填金屬絲的端部旋轉(zhuǎn)并且由Va產(chǎn)生球狀組織102。實(shí)際電壓Va由裝置60檢測(cè)，并經(jīng)線62與測(cè)試裝置10連通。隨著電壓繼續(xù)下降，電弧減少，直到當(dāng)金屬104接通在金屬絲34與工件32之間的間隙而發(fā)生短路，如圖2C中所示。然后，金屬通過短路過程被輸送。隨著由電源12施加的電壓逐漸降低，焊接程序變化，如圖2A至2C中所示。由充填金屬絲與工件之間的電壓Va降低產(chǎn)生的這一變化，伴隨著清晰的聽得見的噪音。在圖2A中，當(dāng)純等離子體存在時(shí)，焊接過程產(chǎn)生嗡嗡的或嘶嘶的聲音。隨著電壓降低，焊接過程轉(zhuǎn)移到金屬作為球狀組織102被輸送的球狀過程。然后，降低的電壓引起短路，并允許充填金屬絲被驅(qū)入工件，如圖2C中示意表示的那樣。在圖2B中所示的球狀輸送過程中，具有相當(dāng)高的噪音。的確，此時(shí)有顯著的飛濺出現(xiàn)。在短路操作模式中，具有由金屬組織104的收縮引起的響亮爆炸。從噴射輸送到短路輸送操作的這些各種輸送模式，伴隨有焊工熟悉的清晰噪音。根據(jù)本發(fā)明，精確的電壓在圖2A中所示的噴射輸送操作與圖2B中所示的球狀輸送操作之間確定。在噴射輸送與球裝輸送之間的區(qū)域中選擇這一電壓的目的在于這樣的辨識(shí)，即隨著電壓逐漸降低，當(dāng)焊工設(shè)定自動(dòng)焊接過程的電壓時(shí)，該區(qū)域是他們熟悉的且感覺到的有區(qū)別的區(qū)域。把該已知區(qū)域視為可探測(cè)的電壓范圍是本發(fā)明的一部分。在該區(qū)域內(nèi)選擇特定的電壓是本發(fā)明的另一方面。這一選擇電壓稱為“飛濺電壓”。
在實(shí)際中，在工件與充填金屬絲間的實(shí)際電壓Va隨著電弧的動(dòng)態(tài)特性而變化。這一特點(diǎn)在圖3中說明。在高電壓模式中，金屬的噴射輸送隨著具有噪音的電弧出現(xiàn)，如區(qū)域或部分110中所示。根據(jù)本發(fā)明，電壓或電氣噪聲或干擾作為在裝置60檢測(cè)的實(shí)際電壓Va中引起的某一背景變化而被分辨。具有在部分110中發(fā)生的電氣噪聲范圍外的電壓的閾值電平120，用來探測(cè)何時(shí)焊接過程轉(zhuǎn)移到球狀輸送模式，這種模式如圖2B中所示。這一球狀輸送操作表示為圖3中所示的電壓曲線的部分122。在球狀輸送操作中，電弧電壓Va具有在點(diǎn)130、131及132處與閾值電壓120相交的大振幅。這些被稱為“事件”。當(dāng)這些事件比較迅速地發(fā)生時(shí)，測(cè)試裝置10辨認(rèn)出操作的球狀輸送模式。當(dāng)事件數(shù)量較小時(shí)，它表示在表示為部分110的純噴射輸送與表示為部分122的球狀輸送之間的輸送區(qū)域。當(dāng)電壓VT繼續(xù)下降時(shí)，焊接過程進(jìn)入短路部分140，其中事件發(fā)生在閾值電壓120在點(diǎn)142至146的相交處。焊接的這一具體部分為事件144，146產(chǎn)生實(shí)際的短路，分別表示為短路點(diǎn)150，152。這些點(diǎn)伴隨事件144、146，但是是特別事件。的確，隨著電壓VT繼續(xù)降低，大多數(shù)事件是由檢測(cè)裝置60探測(cè)的并傳輸?shù)綔y(cè)試裝置10的短路事件。根據(jù)本發(fā)明，測(cè)試裝置10確定或設(shè)定正在降低時(shí)的電壓VT，該電壓對(duì)每種充填金屬絲具有精確的設(shè)定。該電壓在圖3的噴射區(qū)域110與球狀輸送區(qū)域122之間，并在圖2A中與后來的圖2B中所示的電弧特性之間。
根據(jù)本發(fā)明，此處稱為“飛濺電壓”的精確電壓通過連續(xù)降低焊接金屬絲與工件之間的電壓VT來選擇。該電壓降低如圖4的方框圖中所示的那樣被實(shí)現(xiàn)。在裝置10中設(shè)定參數(shù)之后，根據(jù)通常的焊接工藝開始測(cè)試操作。這一過程在方框190中表示。手動(dòng)起動(dòng)步幅如方框200所示。電壓下降步幅的計(jì)時(shí)與在每個(gè)步幅期間電壓下降的量一起設(shè)定。這一點(diǎn)由方框190表示。如由方框202指示的那樣使電弧穩(wěn)定。測(cè)試程序或方案是手動(dòng)建立的，如圖1中所示和在方框190中表示的那樣。然后，計(jì)算機(jī)啟動(dòng)焊接操作，使用設(shè)定的電壓步幅來降低在線50、52上的電壓，如方框204所示。這就產(chǎn)生下降的電壓VT，如圖4A所示。在初始高電壓操作期間，焊接過程具有長(zhǎng)的電弧，并在圖3中所示的等離子體區(qū)域或噴射輸送部分內(nèi)。如圖5中所示，裝置10分析圖3中所示的部分110，以確定由背景電氣噪聲或干擾引起的振幅。這一程序表示為電弧210，而到裝置10的輸入表示為方框212。計(jì)算機(jī)程序的電氣噪聲分辨子程序的輸出(如方框210所示)引導(dǎo)到其他子程序的輸入，以設(shè)定閾值電壓120，如圖3中所示。閾值的選擇在方框220中表示，并具有一個(gè)輸出222，其引導(dǎo)到具有另一個(gè)輸入Va的事件探測(cè)器230的輸入端。一旦VT與儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)的區(qū)域內(nèi)的、如線222表示的電壓120相交，就探測(cè)到一個(gè)事件并經(jīng)線232傳輸事件到事件計(jì)數(shù)器234。該計(jì)數(shù)器具有把實(shí)際時(shí)間引導(dǎo)到計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)器234的輸入端236。隨著從方框236輸入通過對(duì)時(shí)間t求和來自線232的事件數(shù)，在線238中出現(xiàn)單位時(shí)間長(zhǎng)度的事件的輸出信號(hào)E/t，在本最佳實(shí)施例中為每秒。以類似的方式，圖5表示類似于一種事件探測(cè)器的短路探測(cè)器250;但是，這一探測(cè)器的輸入基本上設(shè)定為零電壓，如輸入線252所示。輸出線524把探測(cè)到的短路引導(dǎo)到具有同一時(shí)間基準(zhǔn)控制236的計(jì)數(shù)器級(jí)60。這樣，在線264中的輸出Es/t是跨過電弧每單位時(shí)間發(fā)生的短路數(shù)，如圖2C中所示。使用圖4和5中所示概念的計(jì)算機(jī)程序來完成本發(fā)明的這些主要方面。事件的量被計(jì)數(shù)和求和。在純等離子體或噴射輸送時(shí)，基本上沒有事件E，除非金屬絲是劣質(zhì)的。假定金屬絲在部分110所示的初始高電壓操作期間不發(fā)生事件E。如果發(fā)生這樣的事件，則可以立即拒絕該金屬絲。在線238、264中的信息的使用，通過圖6中所示的方框圖示意地表示。在線238、264上的信息引導(dǎo)到繪圖程序300，以在圖1中所示的顯示板10a上顯示圖7中所示的信息。求和的值是在線238、264中的數(shù)字值。這些數(shù)字值由程序300在由圖6中定標(biāo)器302所示的電壓VT的每個(gè)步幅處繪出。繪圖程序300在每個(gè)電壓VT處繪出值E/t的曲線310。這一繪圖過程產(chǎn)生圖7中所示的兩個(gè)曲線圖，這些曲線圖在圖1中的板10a處顯示。由本發(fā)明獲得的主要信息是在圖7中表示的飛濺電壓SV，該電壓作為繪制的曲線310與線312的交叉點(diǎn)。線，在實(shí)際中是15E/t。繪制的曲線310在噴射段，即部分320，與球狀部分322之間被劃分。這就是過渡、或轉(zhuǎn)移區(qū)域330，如圖7中所示。隨著電壓降低，由程序300繪制的曲線310，從基本上水平的線部分320向部分322中的傾斜線轉(zhuǎn)移。這一轉(zhuǎn)移區(qū)域，即區(qū)域330，是在焊接過程中焊工清晰感覺到的位置。根據(jù)本發(fā)明，提供飛濺電壓值的每秒事件數(shù)(E/t)是在區(qū)域330中的數(shù)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在圖6中在方框350處表示為X的線312的數(shù)是15.0。為了辨認(rèn)飛濺電壓SV，裝置10使用來自輸出238的信息，當(dāng)線238上存在的數(shù)字存儲(chǔ)電壓值是值X，即15.0時(shí)，該信息被引導(dǎo)到方框350，比較器354把來自定標(biāo)器302的電壓值VT輸送到存儲(chǔ)位置360，以便記錄飛濺電壓SV。然后，這一電壓可以在圖1中所示的數(shù)字顯示裝置10b中顯示。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，如線362指示的那樣，飛濺電壓SV能夠傳送到計(jì)算機(jī)程序的公差部分，該部分是一系列的邏輯門，其最大值設(shè)定在線364中，而最小值設(shè)定在線366中。如果飛濺電壓高于設(shè)定在線364中的值，或低于設(shè)定在線366中的值，拒絕程序370則產(chǎn)生在線372中的信號(hào)所指示的拒絕信號(hào)。以這種方式，能夠生產(chǎn)出來自給定生產(chǎn)商的充填金屬絲使之具有相同的飛濺電壓。這就表示金屬絲是電氣一致的。在實(shí)際中，該電壓可以在任一方向偏移0.5伏特，并且仍是可接收的。但是，可尋求更嚴(yán)格的公差以保證充填金屬絲精確一致的電氣工作性能。
圖7的繪制曲線400是在所有的電壓值VT處每秒由裝置10詢求的短路數(shù)。這一信息在板10a中顯示，并用來測(cè)量和記錄充填金屬絲的短路特性。圖7中所示的曲線出現(xiàn)在面板10a上。制造者把繪制的曲線400與標(biāo)準(zhǔn)曲線比較。如圖8中所示，曲線400以繪制的形式與線402、404限定的公差帶比較。如果繪制的曲線，如在圖8中所示的虛線410那樣，與線402、404中的一條相交，如在點(diǎn)412上所示的那樣，則制造者拒絕該充填金屬絲。對(duì)于圖7中所示的線310，可以實(shí)現(xiàn)這一特性分析概念。
本發(fā)明最佳實(shí)施例的改進(jìn)在圖7A中表示，其中繪制的曲線310由一個(gè)斜度探測(cè)器分析。當(dāng)線310的斜度為35-50°之間的一個(gè)給定值、最好為45°時(shí)，為了儲(chǔ)存在曲線310的這一探測(cè)到的斜度處的電壓VT的目的，起動(dòng)方框352的比較器。這一斜度探測(cè)概念被用作適當(dāng)?shù)膶?duì)單純數(shù)字分析的替代，以便確定飛濺電壓并把該電壓存儲(chǔ)在圖6中所示的存儲(chǔ)區(qū)域360中。
存儲(chǔ)的飛濺電壓SV表示充填金屬絲的性能。在制造中，該電壓必須保持在非常嚴(yán)格的公差范圍內(nèi)，如上文解釋的那樣。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過選擇在過渡區(qū)域330中的一個(gè)電壓以便探測(cè)被確認(rèn)為飛濺電壓的參數(shù)，這一電壓的確準(zhǔn)確地指示從一卷軸金屬絲到下一卷軸的一致性。通過把這一飛濺電壓保持為相同的值，當(dāng)用下一卷軸金屬絲更換上一卷軸金屬絲時(shí)，沒有必要重新設(shè)定自動(dòng)焊接機(jī)。一致性得到保證。此外，飛濺電壓的確定使用于低飛濺的調(diào)節(jié)位置從一種金屬絲到下一種、從一天到另一天都在同一電壓值處。保證充填金屬絲的一致性的本發(fā)明的應(yīng)用，會(huì)克服與這一焊接技術(shù)有關(guān)的許多工業(yè)問題。
產(chǎn)生曲線310的充填金屬絲(其中部分322較陡并在圖8中示意表示的帶之外)產(chǎn)生充填金屬絲較劣質(zhì)的操作。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果部分322是豎直的，則對(duì)于被試金屬絲，在豎直線322的左側(cè)位置處，電壓的少量降低將會(huì)引起該金屬絲中的劇烈噴發(fā)。為此原因，本發(fā)明產(chǎn)生的并表示在圖7中的線或繪制的曲線的斜度，在估計(jì)充填金屬絲的性能方面是有價(jià)值的。在圖7A中所示的實(shí)施例使用的斜度探測(cè)器還用來測(cè)量部分322的斜度。當(dāng)部分322的斜度大于一個(gè)設(shè)定值時(shí)，就拒絕該金屬絲。當(dāng)線322的斜度幾乎豎直時(shí)，金屬絲是有缺陷的，不應(yīng)該用于自動(dòng)焊接過程。
在本公開中的發(fā)明例子至少使用約75-80°的氬氣作為保護(hù)氣體;然而，當(dāng)在保護(hù)氣體中使用較少的氬氣時(shí)，借助本發(fā)明金屬絲的飛濺電壓是可辨認(rèn)的。在這種情況下，圖7的曲線310具有較平緩的過渡，而噴射部分僅僅是該曲線的高壓段。如果本發(fā)明測(cè)試的金屬絲具有在閾值線312之上的隨機(jī)E/t點(diǎn)，如圖7中所示，則金屬絲是不穩(wěn)定的并根據(jù)金屬絲制造者的標(biāo)準(zhǔn)考慮拒絕之。
飛濺電壓SV出現(xiàn)在這樣的電壓VT處，該電壓VT靠近具有最小量的有害的含氣顆粒(即煙或煙霧)放電的區(qū)域;因此，飛濺電壓用來確定用于低煙霧焊接的工作電壓。在本發(fā)明中使用的電壓步幅以0.02-0.50伏特的30-100步把施加的電壓從直流25-45伏特降低到直流10-15伏特。這一過程基本上在少于5.0分鐘、即約為1.0-1.5分鐘的時(shí)間內(nèi)完成。
盡管本發(fā)明特別適用于實(shí)心的充填金屬絲;但還能用來測(cè)試有芯的電極金屬絲。
權(quán)利要求
1.用于確定電弧焊絲的電壓敏感參數(shù)的方法，該參數(shù)表示焊工感覺到的所述焊絲的焊接特性，所述方法包括的步驟為(a)把所述焊絲供給一個(gè)工件；(b)在所述焊絲與所述工件之間施加電壓，借此通過電壓敏感電弧焊過程在所述焊絲與所述工件之間產(chǎn)生焊接電弧，以熔化所述焊絲并把所述焊絲沉積到所述工件上；(c)逐漸改變所述施加的電壓，從而所述焊接過程經(jīng)過一個(gè)過渡區(qū)域、處于噴射與球狀焊接之間；(d)隨著所述施加電壓的改變，探測(cè)在焊絲與工件之間的實(shí)際電壓；(e)當(dāng)每次所述實(shí)際電壓降到一個(gè)選定閾值電壓以下時(shí)進(jìn)行檢測(cè)；(f)平均檢測(cè)到的次數(shù)；(g)當(dāng)平均的檢測(cè)次數(shù)等于一個(gè)選定數(shù)時(shí)，測(cè)試施加的電壓值；(h)選擇所述選定數(shù)，以便具有表示所述焊接過程在所述過渡區(qū)域中的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電壓變化步驟以均勻的步幅在均勻的時(shí)間間隔中降低所述施加電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述電壓變化步幅在0.02-0.5伏特的范圍內(nèi)，并在約1.0分鐘內(nèi)出現(xiàn)約30-100個(gè)所述步幅。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中在每個(gè)所述均勻步幅期間進(jìn)行所述平均步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述施加電壓從約直流25-45伏特向下變化到約直流10-15伏特。
6.用于確定電弧焊絲的電壓敏感參數(shù)的系統(tǒng)，該參數(shù)表示焊工感覺到的所述焊絲的焊接特性，所述系統(tǒng)包括用于向所述工件供給焊絲的裝置;用于在所述焊絲與所述工件之間施加電壓的裝置，借此通過電壓敏感電弧焊過程在所述焊絲與所述工件之間產(chǎn)生焊接電弧，以熔化所述焊絲并把所述焊絲沉積到所述工件上;用于逐漸改變所述施加電壓的裝置，借此所述焊接過程經(jīng)過一個(gè)過渡區(qū)域、處于噴射與球裝焊接之間;探測(cè)隨著所述施加電壓被改變?cè)诤附z與工件之間的實(shí)際電壓的裝置;用于當(dāng)每次所述實(shí)際電壓降低到一個(gè)選定的閾值電壓以下時(shí)進(jìn)行檢測(cè)的裝置;用于平均檢測(cè)到的次數(shù)的裝置;用于探測(cè)當(dāng)平均的檢測(cè)到的次數(shù)等于一個(gè)選定的數(shù)時(shí)的所述施加電壓的裝置;及，用于選擇所述選定數(shù)，以具有表示所述焊接過程在所述過渡區(qū)域中的值的裝置。
7.用于確定電弧焊絲的電壓敏感參數(shù)的方法，該參數(shù)表示焊工感覺到的所述焊絲的焊接特性，所述方法包括的步驟為(a)把所述焊絲供給一個(gè)工件;(b)在所述焊絲與所述工件之間施加電壓，借此通過電壓敏感電弧焊過程在所述焊絲與所述工件之間產(chǎn)生焊接電弧，以熔化所述焊絲并把所述焊絲沉積到所述工件上;(c)逐漸改變所述施加電壓，借此所述焊接過程經(jīng)過一個(gè)過渡區(qū)域，處于噴射與球狀焊接之間;(d)隨著所述施加電壓被改變，探測(cè)在焊絲與工件之間的實(shí)際電壓;(e)當(dāng)每次所述實(shí)際電壓降低到一個(gè)選定閾值電壓以下時(shí)進(jìn)行檢測(cè);(f)平均檢測(cè)到的次數(shù);(g)作為所述施加電壓的函數(shù)，繪出所述平均次數(shù)的曲線;(h)在所述曲線上探測(cè)當(dāng)平均的檢測(cè)到的次數(shù)等于一個(gè)選定數(shù)時(shí)的施加電壓值;及(i)選擇所述選定數(shù)以具有表示所述焊接過程在所述過渡區(qū)域的值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述探測(cè)步驟是當(dāng)所述繪制曲線在所述繪制曲線中達(dá)到一個(gè)選定角度時(shí)的一種確定。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述選定角度在35-50°的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述角度約為45°。
全文摘要
用于確定電弧焊金屬絲的電壓敏感參數(shù)的系統(tǒng)，該參數(shù)表示焊工感覺到的所述金屬絲的焊接特性，所述系統(tǒng)包括探測(cè)隨施加電壓被改變?cè)诮饘俳z與工件之間的實(shí)際電壓的裝置；用于檢測(cè)所述實(shí)際電壓降低到選擇閾值電壓以下的每個(gè)次數(shù)的裝置；用于平均檢測(cè)到的次數(shù)的裝置；用于探測(cè)當(dāng)平均的檢測(cè)次數(shù)等于選擇數(shù)時(shí)的施加電壓值的裝置；用于選擇所述選擇數(shù)的裝置，使之具有表示所述焊接程序在過渡區(qū)域中的值。
文檔編號(hào)B23K9/10GK1103824SQ9411543
公開日1995年6月21日 申請(qǐng)日期1994年8月18日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月7日
發(fā)明者阿瑟·克雷默, 鮑里斯·卡恩 申請(qǐng)人:林肯電氣公司