啟動(dòng)和使用組合填充焊絲輸送和電弧產(chǎn)生源的用于焊接的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】啟動(dòng)和使用組合填充焊絲輸送和電弧產(chǎn)生源的用于焊接的 方法和系統(tǒng)
[0001] 優(yōu)先權(quán)：本申請(qǐng)是2011年8月17日遞交的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 13/212, 025的 部分繼續(xù)申請(qǐng)，并且要求所述美國(guó)專利申請(qǐng)No. 13/212,025的優(yōu)先權(quán)，所述美國(guó)專利申 請(qǐng)No. 13/212, 025通過(guò)引用被全部并入本文，所述美國(guó)專利申請(qǐng)No. 13/212, 025是2009 年1月13日遞交的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 12/352,667的部分繼續(xù)申請(qǐng)，所述美國(guó)專利申請(qǐng) No. 12/352, 667通過(guò)引用被全部并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 某些實(shí)施方案涉及填充焊絲熔覆應(yīng)用以及焊接和接合應(yīng)用。更具體地，某些實(shí) 施方案涉及啟動(dòng)和使用組合填充焊絲輸送和能量源系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法，用于釬焊、熔敷 (cladding)、堆焊（building up)、填充、表面硬化（hard-facing)恪覆、接合以及焊接應(yīng)用 中的任一個(gè)。
【背景技術(shù)】
[0003] 傳統(tǒng)的填充焊絲焊接方法（例如，氣體保護(hù)鎢極弧焊（GTAW)填充焊絲方法）提供 增加的沉積率以及超過(guò)單獨(dú)傳統(tǒng)弧焊速度的焊接速度。引導(dǎo)焊炬的填充焊絲由單獨(dú)的電源 供應(yīng)器來(lái)電阻加熱（resistance-heated)。焊絲通過(guò)導(dǎo)電管被朝向工件輸送并且延伸超過(guò) 所述管。當(dāng)延伸部分接近熔池時(shí)，延伸部分可以被電阻加熱。鎢電極可以被用于加熱和熔 化工件以形成焊接恪池。電源供應(yīng)器提供電阻恪化（resistance-melt)填充焊絲所需的大 部分能量。在某些情況下，焊絲輸送可能會(huì)滑脫（slip)或出現(xiàn)故障（faulter)，并且焊絲中 的電流可能導(dǎo)致在焊絲末端和工件之間產(chǎn)生電弧。這樣的電弧的額外的熱量可能會(huì)導(dǎo)致焊 穿、飛濺以及差的表面質(zhì)量。產(chǎn)生這樣的電弧的風(fēng)險(xiǎn)在工藝開(kāi)始時(shí)較高，其中焊絲初始地與 工件接觸很小部分（small point)。如果焊絲中的初始電流過(guò)高，該部分可能被燒掉，導(dǎo)致 產(chǎn)生電弧。
[0004] 通過(guò)將常規(guī)的、傳統(tǒng)的以及已提出的手段與如在本申請(qǐng)的其余部分中參照附圖所 闡述的本發(fā)明的實(shí)施方案相比，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)這樣的手段的進(jìn)一步的局限性和缺 點(diǎn)將會(huì)變得明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的實(shí)施方案包括啟動(dòng)和使用組合填充焊絲輸送器和能量源系統(tǒng)的系統(tǒng)和 方法。本發(fā)明的第一實(shí)施方案包括啟動(dòng)和使用組合焊絲輸送和能量源系統(tǒng)的方法，用于釬 焊、熔敷、堆焊、填充、表面硬化熔覆、焊接以及接合應(yīng)用中的任一個(gè)。所述方法包括通過(guò)電 源在至少一個(gè)阻性填充焊絲和工件之間施加感測(cè)電壓，以及將所述至少一個(gè)阻性填充焊絲 的遠(yuǎn)側(cè)端朝向所述工件送進(jìn)。所述方法還包括感測(cè)何時(shí)所述至少一個(gè)阻性填充焊絲的所述 遠(yuǎn)側(cè)端第一次與所述工件接觸。所述方法還包括響應(yīng)于所述感測(cè)，在限定的時(shí)間間隔關(guān)閉 到所述至少一個(gè)阻性填充焊絲的所述電源。所述方法還包括在所述限定的時(shí)間間隔結(jié)束時(shí) 打開(kāi)所述電源，以施加通過(guò)至少一個(gè)阻性填充焊絲的加熱電流。所述方法還包括至少在施 加所述加熱電流的同時(shí)將來(lái)自高強(qiáng)度能量源的能量施加到所述工件，以加熱所述工件。所 述高強(qiáng)度能量源可以包括激光裝置、等離子弧焊（PAW)裝置、氣體保護(hù)鎢極弧焊（GTAW)裝 置、氣體保護(hù)金屬極弧焊（GMW)裝置、焊劑芯弧焊（FCAW)裝置以及埋弧焊（SAW)裝置中的 至少一個(gè)。
[0006] 從如下的說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)和附圖，所要求保護(hù)的本發(fā)明的這些和其他特點(diǎn)以 及圖示說(shuō)明的本發(fā)明的實(shí)施方案的細(xì)節(jié)將會(huì)被更加完整地理解。
[0007] 附圖簡(jiǎn)要描沐
[0008] 圖1圖示說(shuō)明組合填充焊絲輸送器和能量源系統(tǒng)的示例性實(shí)施方案的功能性示 意方框圖，所述系統(tǒng)用于釬焊、熔敷、堆焊、填充以及表面硬化熔覆應(yīng)用中的任一個(gè)；
[0009] 圖2圖示說(shuō)明由圖1的系統(tǒng)所使用的啟動(dòng)方法的實(shí)施方案的流程圖；
[0010] 圖3圖示說(shuō)明由圖1的系統(tǒng)所使用的啟動(dòng)之后的方法的實(shí)施方案的流程圖；
[0011] 圖4圖示說(shuō)明與圖3的啟動(dòng)之后的方法相關(guān)聯(lián)的一對(duì)電壓和電流波形的第一示例 性實(shí)施方案；
[0012] 圖5圖示說(shuō)明與圖3的啟動(dòng)之后的方法相關(guān)聯(lián)的一對(duì)電壓和電流波形的第二示例 性實(shí)施方案；
[0013] 圖6和圖6A圖示說(shuō)明被用來(lái)執(zhí)行焊接操作的本發(fā)明的另外的示例性實(shí)施方案；
[0014] 圖7、圖7A和圖7B圖示說(shuō)明用本發(fā)明焊接的附加的示例性實(shí)施方案；
[0015] 圖8圖示說(shuō)明同時(shí)將接頭的兩側(cè)接合的另外的示例性實(shí)施方案；
[0016] 圖9圖不說(shuō)明用本發(fā)明焊接的另一個(gè)不例性實(shí)施方案；
[0017] 圖10圖示說(shuō)明用多種激光器和焊絲焊接接頭的本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施方 案；
[0018] 圖IlA至圖IlC描繪與本發(fā)明的實(shí)施方案一起使用的導(dǎo)電嘴（contact tip)的示 例性實(shí)施方案；
[0019] 圖12圖示說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的熱焊絲電源供應(yīng)器系統(tǒng)；
[0020] 圖13A-C圖示說(shuō)明由本發(fā)明的示例性實(shí)施方案創(chuàng)建的電壓和電流波形；
[0021] 圖14圖示說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的另一種焊接系統(tǒng)；
[0022] 圖15圖示說(shuō)明由本發(fā)明的實(shí)施方案創(chuàng)建的焊接熔池的示例性實(shí)施方案；
[0023] 圖16A至圖16F圖示說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的焊接熔池和激光束使用的示例 性實(shí)施方案；
[0024] 圖17圖示說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施方案的焊接系統(tǒng)；
[0025] 圖18圖示說(shuō)明可以被用在本發(fā)明的實(shí)施方案中的斜坡下降（ramp down)電路的 示例性實(shí)施方案；
[0026] 圖19圖示說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的排煙管口的示例性實(shí)施方案；
[0027] 圖20圖示說(shuō)明本發(fā)明的另外的焊接系統(tǒng)的示例性實(shí)施方案；
[0028] 圖21圖示說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的焊接操作的示例性實(shí)施方案；
[0029] 圖22A-圖22C圖示說(shuō)明本發(fā)明的焊接系統(tǒng)所使用的電流波形的示例性實(shí)施方 案；
[0030] 圖23圖示說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的另一個(gè)焊接操作的示例性實(shí)施方案；
[0031] 圖24圖示說(shuō)明可以與本發(fā)明的實(shí)施方案一起使用的電流波形的另一個(gè)示例性實(shí) 施方案；
[0032] 圖25圖示說(shuō)明可以與本發(fā)明的實(shí)施方案一起使用的另一個(gè)焊接操作的示例性實(shí) 施方案；
[0033] 圖25A圖示說(shuō)明可以與圖25中示出的實(shí)施方案一起使用的電流波形的示例性實(shí) 施方案；
[0034] 圖26圖示說(shuō)明使用并排（side-by-side)弧焊操作的另外的焊接操作的示例性實(shí) 施方案；
[0035] 圖27圖示說(shuō)明本發(fā)明的附加的焊接操作的示例性實(shí)施方案；以及
[0036] 圖28圖示說(shuō)明使用磁操控的本發(fā)明的焊接操作的附加的示例性實(shí)施方案。
[0037] 具體描沐
[0038] 術(shù)語(yǔ)"熔覆（overlaying) "在本文以廣義的方式被使用，并且可以涉及包括釬焊、 熔敷、堆焊、填充以及表面硬化的任何應(yīng)用。例如，在"釬焊（brazing)"應(yīng)用中，填充金屬 通過(guò)毛細(xì)作用被分布在接頭的緊密配合的（closely fitting)表面之間。然而，在"硬釬焊 (braze welding)"應(yīng)用中，填充金屬被形成為流入空隙。然而，如本文所使用的，這兩種技 術(shù)都被廣義地稱為熔覆應(yīng)用。
[0039] 圖1圖示說(shuō)明組合填充焊絲輸送器和能量源系統(tǒng)100的示例性實(shí)施方案的功能性 示意方框圖，系統(tǒng)100用于實(shí)現(xiàn)釬焊、熔敷、堆焊、填充、表面硬化熔覆，以及接合/焊接應(yīng)用 中的任一個(gè)。系統(tǒng)100包括激光子系統(tǒng)，該激光子系統(tǒng)能夠?qū)⒓す馐?10聚焦到工件115 上，以加熱工件115。激光子系統(tǒng)為高強(qiáng)度能量源。激光子系統(tǒng)可以是任何類型的高能量激 光源，包括但不限于二氧化碳、Nd: YAG、Yb-片（disk)、YB-光纖、光纖傳遞或直接二極管激 光器系統(tǒng)。另外，甚至如果白光或石英激光器類型的系統(tǒng)具有足夠的能量，可以使用它們。 該系統(tǒng)的其他實(shí)施方案可以包括起到高強(qiáng)度能量源作用的電子束、等離子弧焊子系統(tǒng)、氣 體保護(hù)鎢極弧焊子系統(tǒng)、氣體保護(hù)金屬極弧焊子系統(tǒng)、焊劑芯弧焊子系統(tǒng)以及埋弧焊子系 統(tǒng)中的至少一個(gè)。下面的說(shuō)明書(shū)將反復(fù)地涉及激光系統(tǒng)、光束和電源供應(yīng)器，然而，應(yīng)該理 解的是，這種涉及是示例性的，因?yàn)槿魏胃邚?qiáng)度能量源可以被使用。例如，高強(qiáng)度能量源可 以提供至少500W/cm 2。激光子系統(tǒng)包括可操作地相互連接的激光裝置120和激光電源供應(yīng) 器130。激光電源供應(yīng)器130提供功率以操作激光裝置120。
[0040] 系統(tǒng)100還包括熱填充焊絲輸送器子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)能夠提供至少一個(gè)阻性填充 焊絲140,以在靠近激光束110處與工件115接觸。當(dāng)然，理解的是，關(guān)于本文的工件115， 熔池被認(rèn)為是工件115的一部分，因此涉及到與工件115接觸包括與焊接熔池接觸。熱填 充焊絲輸送器子系統(tǒng)包括填充焊絲輸送器150、導(dǎo)電管（contact tube) 160以及熱焊絲電 源供應(yīng)器170。在操作期間，引導(dǎo)激光束110的填充焊絲140由來(lái)自熱焊絲焊接電源供應(yīng) 器170的電流來(lái)電阻加熱，該熱焊絲焊接電源供應(yīng)器170可操作地連接于導(dǎo)電管160和工 件115之間。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，熱焊絲焊接電源供應(yīng)器170是脈沖直流（DC)電源， 然而交流（AC)或其他類型的電源供應(yīng)器也是可能的。焊絲140通過(guò)導(dǎo)電管160從填充焊 絲輸送器150被朝向工件115輸送，并且延伸超過(guò)管160。焊絲140的延伸部分是被電阻加 熱的，以致該延伸部分在接觸到工件上的焊接熔池之前接近或達(dá)到熔點(diǎn)。激光束110用于 熔化工件115的基底金屬的一些以形成熔池，并且還將焊絲140熔化到工件115上。電源 供應(yīng)器170提供電阻熔化填充焊絲140所需的大部分能量。根據(jù)本發(fā)明的某些其他實(shí)施方 案，輸送器子系統(tǒng)可以能夠同時(shí)提供一個(gè)或更多個(gè)焊絲。例如，第一焊絲可以被用于表面硬 化和/或?yàn)楣ぜ峁┠透g性（corrosion resistance)，而第二焊絲可以被用于對(duì)工件增 加構(gòu)造。
[0041] 系統(tǒng)100還包括運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)能夠沿工件115以相同方向125 (至少 是相對(duì)而言）移動(dòng)激光束110 (能量源）和阻性填充焊絲140,以致激光束110和阻性填充 焊絲140保持為相對(duì)于彼此是固定的關(guān)系。根據(jù)各種實(shí)施方案，工件115和激光/焊絲組 合之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)實(shí)際上移動(dòng)工件115或通過(guò)移動(dòng)激光裝置120和熱焊絲輸送器 子系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在圖1中，運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)包括可操作地連接到機(jī)器人190的運(yùn)動(dòng)控制器 180。運(yùn)動(dòng)控制器180控制機(jī)器人190的運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人可操作地連接（例如，機(jī)械地固定） 到工件115,以在方向125上移動(dòng)工件115,以致激光束110和焊絲140沿工件115有效地 行進(jìn)。根據(jù)本發(fā)明可替換的實(shí)施方案，激光裝置110和導(dǎo)電管160可以被整合到單個(gè)頭部 (head)中。該頭部可以通過(guò)可操作地連接到該頭部的運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)沿工件115被移動(dòng)。
[0042] 總地來(lái)說(shuō)，存在高強(qiáng)度能量源/熱焊絲可以相對(duì)于工件被移動(dòng)的數(shù)種方法。例如， 如果工件是圓形的，高強(qiáng)度能量源/熱焊絲可以為靜止的并且該工件可以在該高強(qiáng)度能量 源/熱焊絲下被轉(zhuǎn)動(dòng)。可替換地，機(jī)器手或線性拖車（tractor)可以平行于該圓形工件移 動(dòng)，并且當(dāng)該工件被轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該高強(qiáng)度能量源/熱焊絲可以連續(xù)移動(dòng)或者例如每次繞轉(zhuǎn)進(jìn) 行一次調(diào)位，以熔覆該環(huán)形工件的表面。如果工件是扁平的或至少不是圓形的，如圖1中示 出的，該工件可以在高強(qiáng)度能量源/熱焊絲下被移動(dòng)。然而，機(jī)器手或線性拖車或者甚至是 橫梁式安裝的支架可以被用于相對(duì)于工件移動(dòng)高強(qiáng)度能量源/熱焊絲頭部。
[0043] 系統(tǒng)100還包括感測(cè)和電流控制子系統(tǒng)195,該子系統(tǒng)195可操作地連接工件115 和導(dǎo)電管160 (即，有效地連接熱焊絲電源供應(yīng)器170的輸出）并且能夠測(cè)量工件115和熱 焊絲140之間的電位差（即，電壓V)以及通過(guò)工件115和熱焊絲140的電流（I)。感測(cè)和 電流控制子系統(tǒng)195可以能夠進(jìn)一步從所測(cè)量的電壓和電流計(jì)算電阻值（R = V/I)和/或 功率值（P = V*I)。一般而言，當(dāng)熱焊絲140與工件115接觸時(shí)，熱焊絲140與工件115之 間的電位差為零伏特或者非常接近零伏特。因此，如在文本中稍后被詳細(xì)描述的，感測(cè)和電 流控制子系統(tǒng)195能夠感測(cè)何時(shí)阻性填充焊絲140與工件115接觸并且可操作地連接熱焊 絲電源供應(yīng)器170,以能夠響應(yīng)于該感測(cè)而進(jìn)一步控制通過(guò)阻性填充焊絲140的電流。根據(jù) 本發(fā)明的另一實(shí)施方案，感測(cè)和電流控制器195可以為熱焊絲電源供應(yīng)器170的一體的部 分。
[0044] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，運(yùn)動(dòng)控制器180還可以可操作地連接激光電源130和/ 或感測(cè)和電流控制器195。以這種方式，運(yùn)動(dòng)控制器180和激光電源130可以相互通信，從 而激光電源130知曉何時(shí)工件115正在運(yùn)動(dòng)，并且從而運(yùn)動(dòng)控制器180知曉激光裝置120 是否在工作狀態(tài)（active)。類似地，以這種方式，運(yùn)動(dòng)控制器180與感測(cè)和電流控制器195 可以相互通信，從而感測(cè)和電流控制器195知曉何時(shí)工件115正在運(yùn)動(dòng)，并且從而運(yùn)動(dòng)控制 器180知曉熱填充焊絲輸送器子系統(tǒng)是否在工作狀態(tài)。這樣的通信可以用于協(xié)調(diào)系統(tǒng)100 的各種子系統(tǒng)之間的活動(dòng)。
[0045] 圖2圖示說(shuō)明圖1的系統(tǒng)100所使用的啟動(dòng)方法200的實(shí)施方案的流程圖。在步 驟210中，通過(guò)電源170在至少一個(gè)阻性填充焊絲140和工件115之間施加感測(cè)電壓。感 測(cè)電壓可以通過(guò)熱焊絲電源供應(yīng)器170在感測(cè)和電流控制器195的命令下來(lái)施加。此外， 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，施加的感測(cè)電壓并不提供足夠的能量來(lái)大幅地加熱焊絲140。在 步驟220中，將至少一個(gè)阻性填充焊絲140的遠(yuǎn)側(cè)端朝向工件115送進(jìn)。該送進(jìn)是由焊絲 輸送器150實(shí)現(xiàn)的。在步驟230中，感測(cè)何時(shí)至少一個(gè)阻性填充焊絲140的遠(yuǎn)側(cè)端第一次 與工件115接觸。例如，感測(cè)和電流控制器195可以命令熱焊絲電源供應(yīng)器170提供通過(guò) 熱焊絲140的非常低的電流水平（例如，3至5安培）。這樣的感測(cè)可以通過(guò)下列內(nèi)容來(lái)實(shí) 現(xiàn)：感測(cè)和電流控制器195測(cè)量填充焊絲140 (例如，通過(guò)導(dǎo)電管160)和工件115之間的約 為零伏特（例如，〇. 4V)的電位差。當(dāng)填充焊絲140的遠(yuǎn)側(cè)端對(duì)工件115短路（即，與工件 接觸）時(shí)，填充焊絲140和工件115之間將不存在明顯的（高于零伏特的）電壓水平。
[0046] 在步驟240中，響應(yīng)于該感測(cè)，在限定的時(shí)間間隔（例如，數(shù)毫秒）關(guān)閉到至少一 個(gè)阻性填充焊絲140的電源170。感測(cè)和電流控制器195可以命令電源170關(guān)閉。在步驟 250中，在該限定的時(shí)間間隔結(jié)束時(shí)打開(kāi)電源170,以施加通過(guò)至少一個(gè)阻性填充焊絲140 的加熱電流。感測(cè)和電流控制器195可以命令電源170打開(kāi)。在步驟260中，至少在施加 加熱電流的同時(shí)將來(lái)自高強(qiáng)度能量源110的能量施加到工件115,以加熱工件115。
[0047] 作為一種選擇，方法200可以包括響應(yīng)于該感測(cè)停止焊絲140的送進(jìn)，在限定的時(shí) 間間隔結(jié)束時(shí)重新啟動(dòng)焊絲140的送進(jìn)（即，重新送進(jìn)），以及在施加加熱電流之前確認(rèn)填 充焊絲140的遠(yuǎn)側(cè)端仍與工件115接觸。感測(cè)和電流控制器195可以命令焊絲輸送器150 停止輸送并且命令系統(tǒng)100等待（例如，數(shù)毫秒）。在這樣的實(shí)施方案中，感測(cè)和電流控制 器195可操作地連接焊絲輸送器150,以命令焊絲輸送器150開(kāi)始和停止。感測(cè)和電流控制 器195可以命令熱焊絲電源供應(yīng)器170施加加熱電流來(lái)加熱焊絲140,并且再次朝向工件 115輸送焊絲140。
[0048] 一旦啟動(dòng)方法被完成，系統(tǒng)100可以進(jìn)入啟動(dòng)之后的操作模式，其中激光束110和 熱焊絲140被相對(duì)于工件115移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)釬焊應(yīng)用、熔敷應(yīng)用、堆焊應(yīng)用、表面硬化或焊接 /接合應(yīng)用中的一個(gè)。圖3圖示說(shuō)明圖1的系統(tǒng)100所使用的啟動(dòng)之后的方法300的實(shí)施 方案的流程圖。在步驟310中，沿工件115移動(dòng)高強(qiáng)度能量源（例如，激光裝置120)和至 少一個(gè)阻性填充焊絲140,以致至少一個(gè)阻性填充焊絲140的遠(yuǎn)側(cè)端引導(dǎo)該高強(qiáng)度能量源 (例如，激光裝置120)或者與該高強(qiáng)度能量源（例如，激光裝置120) -致，從而當(dāng)至少一個(gè) 阻性填充焊絲140被朝向工件115輸送時(shí)，來(lái)自該高強(qiáng)度能量源（例如，激光裝置120)(例 如，激光束110)和/或被加熱的工件115(即，工件115被激光束110加熱）的能量將填充 焊絲140的遠(yuǎn)側(cè)端熔化到工件115上。運(yùn)動(dòng)控制器180命令機(jī)器人190相對(duì)于激光束110 和熱焊絲140移動(dòng)工件115。激光電源130提供功率來(lái)操作激光裝置120形成激光束110。 當(dāng)被感測(cè)和電流控制器195命令時(shí)，熱焊絲電源供應(yīng)器170提供電流至熱焊絲140。
[0049] 在步驟320中，感測(cè)何時(shí)至少一個(gè)阻性填充焊絲140的遠(yuǎn)側(cè)端將要脫離與工件115 的接觸（即，提供預(yù)告能力）。這樣的感測(cè)可以由感測(cè)和電流控制器195內(nèi)的預(yù)告電路測(cè)量 下列內(nèi)容中的一個(gè)的變化率來(lái)實(shí)現(xiàn)：填充焊絲140和工件115之間的電位差（dv/dt)，通過(guò) 填充焊絲140和工件115的電流（di/dt)，填充焊絲140和工件115之間的電阻（dr/dt)， 或者通過(guò)填充焊絲140和工件115的功率（dp/dt)。當(dāng)變化率超過(guò)預(yù)先限定的值時(shí)，感測(cè)和 電流控制器195正式地預(yù)測(cè)將要出現(xiàn)脫離接觸。這樣的預(yù)告電路在弧焊領(lǐng)域是公知的。
[0050] 當(dāng)焊絲140的遠(yuǎn)側(cè)端由于加熱的緣故變得高度熔融時(shí)，該遠(yuǎn)側(cè)端可以開(kāi)始從焊絲 140箍斷（pinch off)到工件115上。例如，在那時(shí)，因?yàn)殡S著焊絲的遠(yuǎn)側(cè)端的箍斷其截面 快速減小，電位差或電壓增加。因此，通過(guò)測(cè)量這樣的變化率，系統(tǒng)100可以預(yù)知何時(shí)該遠(yuǎn) 側(cè)端將要箍斷并脫離與工件115的接觸。再有，如果完全脫離接觸，感測(cè)和電流控制器195 可以測(cè)量到顯著大于零伏特的電位差（即，電壓水平）。如果不采取步驟330中的措施，該 電位差可以導(dǎo)致在焊絲140的新的遠(yuǎn)側(cè)端和工件115之間形成電弧。當(dāng)然，在其他實(shí)施方 案中，焊絲140可以不示出任何可感知的箍縮（pinching)而是將以連續(xù)的方式流入熔池同 時(shí)維持幾乎恒定的到熔池中的截面。
[0051] 在步驟330中，響應(yīng)于感測(cè)至少一個(gè)阻性填充焊絲140的遠(yuǎn)側(cè)端將要脫離與工件 115的接觸，關(guān)閉（或者至少大幅度減少，例如，減少95% )通過(guò)至少一個(gè)阻性填充焊絲140 的加熱電流。當(dāng)感測(cè)和電流控制器195確定接觸將要脫離時(shí)，控制器195命令熱焊絲電源 供應(yīng)器170切斷（或者至少大幅度減少）提供至熱焊絲140的電流。以這種方式，避免形 成不必要的電弧，防止出現(xiàn)任何不期望的效果，例如，飛濺或焊穿。
[0052] 在步驟340中，感測(cè)何時(shí)至少一個(gè)阻性填充焊絲140的遠(yuǎn)側(cè)端由于焊絲140持續(xù) 朝向工件115送進(jìn)而再次與工件115接觸。這樣的感測(cè)可以通過(guò)以下內(nèi)容來(lái)實(shí)現(xiàn)：感測(cè)和 電流控制器195測(cè)量填充焊絲140 (例如，通過(guò)導(dǎo)電管160)和工件115之間約為零伏特的 電勢(shì)差。當(dāng)填充焊絲140的遠(yuǎn)側(cè)端對(duì)工件115短路時(shí)（即，與工件接觸），填充焊絲140和 工件115之間將不存在高于零伏特的明顯的電壓水平。本文所使用的表述"再次接觸"是 指這樣的情形，其中焊絲140朝向工件115送進(jìn)，并且焊絲140 (例如，通過(guò)導(dǎo)電管160)和 工件115之間所測(cè)量的電壓大約為零伏特，而無(wú)論焊絲140的遠(yuǎn)側(cè)端是否實(shí)際上完全從工 件115箍斷。在步驟350中，響應(yīng)于感測(cè)至少一個(gè)阻性填充焊絲的遠(yuǎn)側(cè)端再次與工件接觸， 重新施加通過(guò)至少一個(gè)阻性填充焊絲的加熱電流。感測(cè)和電流控制器195可以命令熱焊絲 電源170重新施加加熱電流以繼續(xù)加熱焊絲140。該過(guò)程可以在熔覆應(yīng)用期間繼續(xù)。
[0053] 例如，圖4分別圖示說(shuō)明與圖3的啟動(dòng)之后的方法300相關(guān)聯(lián)的一對(duì)電壓和電流 波形410和420的第一示例性實(shí)施方案。導(dǎo)電管160和工件115之間的電壓波形410由感 測(cè)和電流控制器195來(lái)測(cè)量。通過(guò)焊絲140和工件115的電流波形420由感測(cè)和電流控制 器195來(lái)測(cè)量。
[0054] 當(dāng)阻性填充焊絲140的遠(yuǎn)側(cè)端將要脫離與工件115的接觸時(shí)，電壓波形410的變 化率（即，dv/dt)將超過(guò)預(yù)先確定的閾值，指示箍斷將要發(fā)生（見(jiàn)波形410的點(diǎn)411處的 斜率）。作為可替換的方案，通過(guò)填充焊絲140和工件115的電流的變化率（di/dt)，填充 焊絲140和工件115之間的電阻的變化率（dr/dt)，或者通過(guò)填充焊絲140和工件115的功 率的變化率（dp/dt)可以作為替代被用來(lái)指示箍斷將要發(fā)生。這樣的變化率預(yù)告技術(shù)在本 領(lǐng)域是公知的。在那時(shí)，感測(cè)和電流控制器195將命令熱焊絲電源供應(yīng)器170切斷（或者 至少大幅度減少）通過(guò)焊絲140的電流。
[0055] 在一段時(shí)間間隔430之后（例如，在點(diǎn)412處電壓水平回到約為零伏特），當(dāng)感測(cè) 和電流控制器195感測(cè)填充焊絲140的遠(yuǎn)側(cè)端再次與工件115良好接觸時(shí)，感測(cè)和電流控 制器195命令熱焊絲電源170使通過(guò)阻性填充焊絲140的