電流朝向預(yù)定的輸出電流水平 450斜坡上升（見斜坡425)。根據(jù)本發(fā)明的實施方案，從設(shè)置點值440開始斜坡上升。當(dāng) 能量源120和焊絲140相對于工件115移動時，以及當(dāng)焊絲140由于焊絲輸送器150而朝 向工件115送進(jìn)時，該過程重復(fù)。以這種方式，焊絲140的遠(yuǎn)側(cè)端和工件115之間的接觸在 很大程度上被保持，并且防止在焊絲140的遠(yuǎn)側(cè)端和工件115之間形成電弧。加熱電流的 斜坡幫助防止當(dāng)不存在箍斷情況或電弧情況時將電壓的變化率無意中理解為這樣的情況。 由于加熱電路中的電感，任何大的電流變化都可能會導(dǎo)致獲得錯誤的電壓讀取值。當(dāng)電流 逐漸地斜坡上升時，電感效應(yīng)被減少。
[0056] 圖5分別圖示說明與圖3的啟動之后的方法相關(guān)聯(lián)的一對電壓和電流波形510和 520的第二示例性實施方案。導(dǎo)電管160和工件115之間的電壓波形510由感測和電流控 制器195來測量。通過焊絲140和工件115的電流波形520由感測和電流控制器195來測 量。
[0057] 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，電壓波形510的變 化率（即，dv/dt)將超過預(yù)先確定的閾值，指示箍斷將要發(fā)生（見波形510的點511處的 斜率）。作為可替換的方案，通過填充焊絲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，感測和電流控制器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）通過焊絲140的電流。
[0058] 在一段時間間隔530之后（例如，在點512處電壓水平回到約為零伏特），當(dāng)感測 和電流控制器195感測填充焊絲140的遠(yuǎn)側(cè)端再次與工件115良好接觸時，感測和電流控 制器195命令熱焊絲電源供應(yīng)器170施加通過阻性填充焊絲140的加熱電流（見加熱電流 水平525)。當(dāng)能量源120和焊絲140相對于工件115移動時，以及當(dāng)焊絲140由于焊絲輸 送器150而朝向工件115送進(jìn)時，該過程重復(fù)。以這種方式，焊絲140的遠(yuǎn)側(cè)端和工件115 之間的接觸在很大程度上被保持，并且防止在焊絲140的遠(yuǎn)側(cè)端和工件115之間形成電弧。 因為在這種情況下加熱電流不是逐漸地成斜坡的，由于加熱電路中的電感，特定的電壓讀 取值當(dāng)作是無意的或錯誤的時可能會被忽視。
[0059] 綜上所述，公開了一種啟動和使用組合焊絲輸送和能量源系統(tǒng)的方法和系統(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。高強度能量被施加到工件上 以加熱該工件。在施加的高強度能量處或就在施加的高強度能量前方，將一個或更多個阻 性填充焊絲朝向該工件輸送。何時該一個或更多個阻性填充焊絲的遠(yuǎn)側(cè)端在施加的該高強 度能量處或靠近施加的該高強度能量與該工件接觸的感測被實現(xiàn)?；谠撘粋€或更多個阻 性填充焊絲的該遠(yuǎn)側(cè)端是否與該工件接觸來控制到該一個或更多個阻性填充焊絲的加熱 電流。該施加的高強度能量和該一個或更多個阻性填充焊絲以相對于彼此是固定的關(guān)系沿 工件以相同的方向被移動。
[0060] 在另外的示例性實施方案中，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法被用于焊接或接合操作。上面 討論的實施方案集中于在熔覆操作中填充金屬的使用。然而，本發(fā)明的方面可以用在焊接 和接合應(yīng)用中，其中使用焊接操作并且使用填充金屬將工件接合。盡管針對熔覆填充金屬， 上面描述的實施方案、系統(tǒng)和方法與下面更全面地描述的在焊接操作中采用的實施方案、 系統(tǒng)和方法類似。因此理解的是，除非另外說明，在以下討論中上面的討論普遍適用。另外， 以下討論可以包括對圖1至圖5的參考。
[0061] 已知的是，在焊接操作中，焊接/接合操作典型地將多個工件接合在一起，其中填 充金屬與工件金屬中的至少一些相結(jié)合來形成接頭。由于期望增加焊接操作中的產(chǎn)品生產(chǎn) 量，一直存在對這樣的更快的焊接操作的需求，所述焊接操作并不產(chǎn)生具有不合標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì) 量的焊縫。另外，需要提供這樣的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)可以在不利的環(huán)境狀況下（例如，在遙遠(yuǎn) 的工作場所）迅速地焊接。如下面所描述的，本發(fā)明的示例性實施方案提供超過現(xiàn)有焊接 技術(shù)的顯著的優(yōu)點。這樣的優(yōu)點包括，但不限于，減少的導(dǎo)致工件輕度變形的總熱量輸入、 非常高的焊接行進(jìn)速度、非常低的飛濺率、沒有保護(hù)措施（shielding)的焊接、以高的速度 焊接電鍍的或蓋覆的材料而幾乎沒有或沒有飛濺，以及以高的速度焊接復(fù)合（complex)材 料。
[0062] 相比于弧焊，在本發(fā)明的示例性實施方案中，使用被蓋覆的工件非常高的焊接速 度可以被獲得，所述被蓋覆的工件使用弧焊方法典型地要求顯著的準(zhǔn)備工作并且是慢得多 的焊接工藝。作為實施例，下面的討論將集中于焊接鍍鋅工件。金屬鍍鋅被使用來增加金 屬的抗腐蝕性，并且在許多工業(yè)應(yīng)用中是符合期望的。然而，鍍鋅工件的常規(guī)焊接可能是有 問題的。具體地，在焊接期間，鍍鋅結(jié)構(gòu)（galavaniztion)中的鋅蒸發(fā)，并且隨著恪池凝固 該鋅蒸氣可能發(fā)生被困在焊接熔池中的情況，造成孔隙度。該孔隙度不利地影響焊接接頭 的強度。由于該原因，現(xiàn)有的焊接技術(shù)要求去除鍍鋅結(jié)構(gòu)的第一步，或者在較低的處理速度 下并且以某種水平的缺陷通過鍍鋅結(jié)構(gòu)焊接一一這是低效的并且導(dǎo)致延遲，或者要求焊接 過程緩慢進(jìn)行。通過放慢所述過程，焊接熔池保持熔融更長一段時間，以允許蒸發(fā)的鋅逸 出。然而，由于所述慢速度，生產(chǎn)率是低的，并且到焊縫中的總熱量輸入可能是高的?？梢?導(dǎo)致類似問題的其他蓋覆物包括但不限于：涂料、沖模潤滑劑（stamp lubricants)、搪玻璃 (glass linings)、滲錯蓋覆物（aluminizd coatings)、表面加熱處理、氮化或碳化處理、恪 敷處理，或者其他蒸發(fā)的蓋覆物或材料。如下面所述的，本發(fā)明的示例性實施方案消除這些 問題。
[0063] 轉(zhuǎn)到圖6和圖6A(分別是剖視圖和側(cè)視圖），代表性的焊接搭接接頭被示出。在該 圖中兩個被蓋覆的（例如鍍鋅）工件W1/W2用搭接縫接合。所述搭接接頭表面601和603 以及工件Wl的表面605最初用蓋覆物覆蓋。在典型的焊接操作中（例如GMAW)，使被覆蓋 的表面605的部分形成熔融。這是由于標(biāo)準(zhǔn)焊接操作的熔深的典型的深度。由于表面605 被熔化，表面605上的蓋覆物蒸發(fā)，但是由于表面605與焊池 （weld pool)的表面的距離大， 隨著焊池凝固，氣體可能被困住。用本發(fā)明的實施方案這種情況不會出現(xiàn)。
[0064] 如圖6和6A中示出的，激光束110從激光裝置120被引導(dǎo)到焊接接頭，具體地被引 導(dǎo)到表面601和603。激光束110具有熔化焊縫表面的部分來創(chuàng)建熔池601A和603A的能 量密度，所述激光束110創(chuàng)建總的焊接熔池。另外，如前面描述的電阻加熱的填充焊絲140 被引導(dǎo)到焊接熔池，以提供焊道所需要的填充材料。不同于大多數(shù)焊接工藝，在所述焊接工 藝期間，填充焊絲140接觸并且陷入焊接熔池。這是由于該工藝不使用焊接電弧來轉(zhuǎn)移填 充焊絲140,而是簡單地將填充焊絲熔化到焊接熔池中。
[0065] 由于填充焊絲140被預(yù)熱至處于或接近其熔點，填充焊絲140在焊接熔池中的存 在將不會明顯地冷卻或凝固熔池，并且快速消耗到焊接熔池中。填充焊絲140的總的操作 和控制如前面對于熔覆實施方案所描述的。
[0066] 由于激光束110能夠被精確地聚焦并引導(dǎo)到表面601/603,熔池601A/603A的熔深 的深度可以被精確地控制。通過仔細(xì)控制該深度，本發(fā)明的實施方案防止表面605的任何 不必要的熔透或熔化。由于表面605不過度熔化，表面605上的任何蓋覆物不蒸發(fā)并且不 發(fā)生被困在焊接熔池中的情況。另外，焊接接頭601和603的表面上的任何蓋覆物易于通 過激光束110蒸發(fā)并且在焊接熔池凝固之前允許該氣體逸出焊接區(qū)?？紤]的是，使用氣體 排出系統(tǒng)來幫助去除任何蒸發(fā)的蓋覆材料。
[0067] 由于焊接熔池熔深的深度可以被精確控制，焊接被蓋覆的工件的速度能夠大大增 加，同時顯著最小化或消除孔隙度。一些弧焊系統(tǒng)可以獲得良好的焊接行進(jìn)速度，但是在較 高的速度下比如孔隙度和飛濺的問題可能出現(xiàn)。在本發(fā)明的示例性實施方案中，非常高的 行進(jìn)速度可以被獲得，其中幾乎沒有或沒有孔隙度或飛濺（如本文討論的），并且實際上對 于許多不同類型的焊接操作，超過50英寸/分鐘的行進(jìn)速度能夠易于被獲得。本發(fā)明的實 施方案可以獲得超過80英寸/分鐘的焊接行進(jìn)速度。另外，其他實施方案可以獲得在100 至150英寸/分鐘的行進(jìn)速度，其中如本文討論的具有最少的或沒有孔隙度或飛濺。當(dāng)然， 所獲得的速度將依據(jù)工件性質(zhì)（厚度和組成）和焊絲性質(zhì)（例如，直徑），但是當(dāng)使用本發(fā) 明的實施方案時，在許多不同的焊接和接合應(yīng)用中這些速度是容易獲得的。另外，這些速度 可以在具有100%二氧化碳保護(hù)氣體時被獲得，或者在根本沒有保護(hù)措施時被獲得。附加 地，這些行進(jìn)速度可以被獲得而無需在創(chuàng)建焊接熔池和焊接之前去除任何表面蓋覆物。當(dāng) 然，考慮的是，更高的行進(jìn)速度可以被獲得。此外，由于到焊縫中的降低的熱量輸入，對于更 薄的工件115可以獲得這些高速度，由于必須保持低熱量輸入以避免變形，所述更薄的工 件115典型地具有更慢的焊接速度。本發(fā)明的實施方案不僅可以獲得上面描述的高行進(jìn)速 度，其中幾乎沒有或沒有孔隙度或飛濺，它們還可以獲得具有低的摻合物（admixture)的 非常高的沉積速率。具體地，本發(fā)明的實施方案可以獲得10鎊/小時或者更高的沉積速率， 無需保護(hù)氣體并且?guī)缀鯖]有或沒有孔隙度或飛濺。在一些實施方案中沉積速率在10至20 鎊/小時范圍內(nèi)。
[0068] 在本發(fā)明的示例性實施方案中，這些極高的行進(jìn)速度被獲得，其中幾乎沒有或沒 有孔隙度并且?guī)缀鯖]有或沒有飛濺。焊縫的孔隙度可以通過檢測焊道的截面和/或長度來 確定，以判定孔隙率。截面孔隙率是在給定截面中的孔隙的總面積相比于在該點的焊接接 頭的總截面面積。長度孔隙率是在給定單位長度焊接接頭中的孔的總累計長度。本發(fā)明的 實施方案可以獲得上面所描述的具有〇至20%之間的截面孔隙度的行進(jìn)速度。因此，沒有 氣泡或腔的焊道將具有〇 %的孔隙度。在其他示例性實施方案中，截面孔隙度可以是在〇至 10%范圍內(nèi)，并且在另一個示例性實施方案中可以是在2至5%范圍內(nèi)。理解的是，在一些 焊接應(yīng)用中，一些水平的孔隙度是可接受的。另外，在本發(fā)明的示例性實施方案中，焊接的 長度孔隙度是在〇至20%范圍內(nèi)，并且可以是0至10%。在進(jìn)一步的示例性實施方案中長 度孔隙率是在1至5%范圍內(nèi)。因此，例如，可以在蓋覆材料中生成這樣的焊縫，所述焊縫具 有2至5%范圍內(nèi)的截面孔隙度和1至5%的長度孔隙率。
[0069] 此外，本發(fā)明的實施方案可以以上面所判定的行進(jìn)速度焊接，其中幾乎沒有或沒 有飛濺。在導(dǎo)致焊接熔池的液滴濺到焊接區(qū)之外時，飛濺發(fā)生。當(dāng)焊縫飛濺發(fā)生時，可能危 害焊接的質(zhì)量并且可能導(dǎo)致生產(chǎn)延遲，因為典型地在焊接工藝之后焊縫飛濺必須被清洗使 其脫離工件。因此，以沒有飛濺的高速度焊接有很大好處。本發(fā)明的實施方案能夠以其中 飛濺系數(shù)在〇至〇. 5范圍內(nèi)的上述高行進(jìn)速度來焊接，其中飛濺系數(shù)是給定行進(jìn)距離X上 的飛濺的重量（以mg計）相比于相同距離X上所消耗的填充焊絲140的重量（以Kg計）。 就是說：
[0070] 飛濺系數(shù)=(飛濺重量（mg) /所消耗的填充焊絲重量（Kg))
[0071] 距離X應(yīng)該是考慮到焊接接頭的代表性抽樣的距離。就是說，如果距離X太短（例 如〇. 5英寸），則可能不是焊縫的代表性距離。因此，飛濺系數(shù)為0的焊接接頭對于距離X 上所消耗的填充焊絲會沒有飛濺，并且飛濺系數(shù)為2. 5的焊縫對于2Kg所消耗的填充焊絲 具有5mg的飛濺。在本發(fā)明的示例性實施方案中，飛濺系數(shù)是在0至1范圍內(nèi)。在進(jìn)一步 的示例性實施方案中，飛濺系數(shù)是在〇至〇. 5范圍內(nèi)。在本發(fā)明的另一示例性實施方案中， 飛濺系數(shù)是在0至3范圍內(nèi)。應(yīng)該注意的是，本發(fā)明的實施方案可以在使用或者不使用任 何外部保護(hù)措施時獲得上面描述的飛濺系數(shù)范圍一一所述外部保護(hù)措施包括保護(hù)氣體或 者焊劑保護(hù)（flux shielding)。此外，當(dāng)焊接未被蓋覆或被蓋覆的工件（包括在焊接操作 之前沒有去除鍍鋅結(jié)構(gòu)的鍍鋅的工件）時，上面的飛濺系數(shù)范圍可以被獲得。
[0072] 對于焊接接頭有許多方法測量飛濺。一種方法可以包括"飛濺船（spatter boat) " 的使用。對于這樣的方法，代表性的焊縫抽樣被放置在具有足夠的尺寸來捕獲所有或幾乎 所有由焊道產(chǎn)生的飛濺的容器。容器或容器的部分（例如頂部）可以隨焊接工藝移動來確 保飛濺被捕獲。典型地，船由銅制成，因此飛濺不會粘到表面。代表性的焊接在容器的底部 之上被執(zhí)行以使在焊接期間所產(chǎn)生的任何飛濺將落到容器中。在焊接期間，所消耗的填充 焊絲的量被監(jiān)測。在完成焊接之后，飛濺船將由具有足夠精度的裝置稱重，以確定在容器焊 接之前的重量和焊接之后的重量之間的差值（如果有的話）。這個差值表征飛濺的重量并 且然后由以Kg計的所消耗的填充焊絲的量來除?？商鎿Q地，如果飛濺沒有粘到船上，飛濺 可以本身被移除且稱重。
[0073] 如前面描述的，激光裝置120的使用允許精確地控制焊接熔池的深度。此外，激光 器120的使用允許容易調(diào)整焊接熔池的尺寸和深度。這是由于激光束110能夠易于聚焦/ 散焦或者非常容易使其光束強度改變。由于這些能力，在工件Wl和W2上的熱量分布能夠被 精確地控制。這種控制允許創(chuàng)建非常窄的焊接熔池以用于精確焊接以及最小化在工件上的 焊接區(qū)的尺寸。在最小化不受焊道影響的工件的區(qū)域方面這種控制也提供優(yōu)勢。具體地， 鄰近焊道的工件的區(qū)域?qū)⒕哂衼碜院附硬僮鞯淖钚〉挠绊懀诨『覆僮髦型ǔ２皇沁@樣的 情況。
[0074] 在本發(fā)明的示例性實施方案中，在焊接工藝期間光束110的形狀和/或強度可以 被調(diào)整/改變。例如，在工件上的某些地方改變?nèi)凵畹纳疃然蛘吒淖兒傅赖某叽缈赡苁潜?要的。在這樣的實施方案中，在焊接工藝期間光束110的形狀、強度和/或尺寸可以被調(diào)整 來提供焊接參數(shù)所需要的改變。
[0075] 如上面描述的，填充焊絲140與激光束110對相同的焊接熔池起作用。在示例性 實施方案中，填充焊絲140與激光束110在相同的位置對焊接熔池起作用。然而，在其他示 例性實施方案中，填充焊絲140可以在與激光束遠(yuǎn)離的位置對相同的焊接熔池起作用。在 圖6A中示出的實施方案中，在焊接操作期間，填充焊絲140尾隨（trail)光束110。然而， 那不是必要的，因為填充焊絲140可以被安置在領(lǐng)先的位置。就這一點而言，本發(fā)明不被限 制，因為填充焊絲140可以被安置在相對于光束110的其他位置，只要填充焊絲140與光束 110對相同的焊接熔池起作用。
[0076] 上面描述的實施方案對于具有比如鍍鋅結(jié)構(gòu)的蓋覆物的工件被描述。然而，本發(fā) 明的實施方案還可以被用在不具有蓋覆物的工件上。具體地，上面描述的相同的焊接工藝 可以與未蓋覆工件一起使用。這樣的實施方案獲得與上面描述的關(guān)于被蓋覆的金屬的相同 的性能特性。
[0077] 另外，本發(fā)明的示例性實施方案不限于焊接鋼工件，而也可以一一如下面將要被 進(jìn)一步描述的一一被用于焊接鋁或更復(fù)雜的金屬。
[0078] 本發(fā)明的另一個有利的方面與保護(hù)氣體有關(guān)。在典型的弧焊操作中，保護(hù)氣體或 保護(hù)焊劑被用來防止空氣中的氧和氮或者其他有害元素與焊接熔池相互作用以及金屬轉(zhuǎn) 移。這樣的干擾對焊縫的質(zhì)量和外觀可能是有害的。因此，在幾乎所有弧焊工藝中，通過使 用外部供應(yīng)的保護(hù)氣體、由具有焊劑在其上的焊條（例如，手工焊條、焊劑芯焊條等）的消 耗或者通過外部供應(yīng)的粒狀焊劑（例如，埋弧焊）創(chuàng)建的保護(hù)氣體來提供保護(hù)。另外，在比 如焊接特殊化金屬或焊接鍍鋅工件的一些焊接操作中，必須采用特殊的保護(hù)氣體混合物。 這樣的混合物可能是極其昂貴的。另外，當(dāng)在極端環(huán)境中焊接時，運輸大量保護(hù)氣體到施工 位置（比如在管線）通常是困難的，或者風(fēng)傾向于將保護(hù)氣體吹離電弧。另外，近年來排煙 系統(tǒng)的使用已經(jīng)發(fā)展起來。雖然這些系統(tǒng)傾向于去除煙，但是如果它們被放置在太接近焊 接操作的地方它們還傾向于帶走保護(hù)氣體。
[0079] 本發(fā)明的益處包括當(dāng)焊接時能夠使用最少量的保護(hù)氣體或者不使用保護(hù)氣體。可 替換地，本發(fā)明的實施方案允許使用通常不能夠被用于特定的焊接操作的保護(hù)氣體。這在 下面被進(jìn)一步討論。
[0080] 當(dāng)用弧焊工藝焊接典型的（未蓋覆的）工件時，保護(hù)措施一一無論其形式一一被 要求。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)用本發(fā)明的實施方案焊接時，不要求保護(hù)措施。就是說不需要使用保護(hù) 氣體、粒狀焊劑以及自保護(hù)焊條。然而，不同于弧焊工藝，本發(fā)明產(chǎn)生有質(zhì)量的焊縫。就是 說，上面描述的焊接速度可以被獲得而無需使用任何保護(hù)措施。這是現(xiàn)有弧焊工藝不可能 實現(xiàn)的。
[0081] 在典型的弧焊工藝期間，填充焊絲的熔滴通過焊接電弧從填充焊絲被轉(zhuǎn)移到焊接 熔池。沒有保護(hù)措施，在轉(zhuǎn)移期間熔滴的整個表面被暴露于空氣并且如此傾向于獲取空氣 中的氮和氧并且將氮和氧遞送到焊接熔池。這是不符合期望的。
[0082] 由于本發(fā)明不使用熔滴或者類似的工藝將填充焊絲遞送到焊縫，填充焊絲不被同 樣多地暴露于空氣。因此，在許多焊接應(yīng)用中不要求使用保護(hù)措施。如此，本發(fā)明的實施方 案不僅可以以幾乎沒有或沒有孔隙度或飛濺來獲得高焊接速度，其還可以不使用保護(hù)氣體 來獲得高焊接速度。
[0083] 不必要使用保護(hù)措施，在焊接期間將排煙管口設(shè)置在更接近焊接接頭的位置是可 能的，由此提供更高效且有效的排煙。當(dāng)保護(hù)氣體被采用時，將排煙管口放置在這樣的位置 以使其不干擾保護(hù)氣體的作用是必要的。由于本發(fā)明的優(yōu)勢，不存在這樣的限制，并且排煙 可以被優(yōu)化。例如，在本發(fā)明的示例性實施方案中，激光束110被激光護(hù)罩（shroud)組件 1901保護(hù)，所述激光護(hù)罩組件1901保護(hù)來自激光器120的光束接近工件115的表面。這種 情況的代表可見圖19。在操作期間護(hù)罩1901 (以剖面被示出）保護(hù)光束110免受干擾并 且提供附加的安全性。此外，護(hù)罩可以被耦合到排煙系統(tǒng)1903,所述排煙系統(tǒng)1903將任何 焊接煙帶離焊接區(qū)。因為實施方案能夠被使用而無需保護(hù)氣體，護(hù)罩1901可以被安置為非 常接近焊縫來直接將煙帶離焊接區(qū)。實際上護(hù)罩1901可以被這樣安置，以致其在焊縫之上 的距離Z在0. 125至0. 5英寸范圍內(nèi)。當(dāng)然，可以使用其他距離但是必須注意不妨礙焊接 熔池或者不顯著削弱護(hù)罩1901的效果。由于排煙系統(tǒng)1903在焊接工業(yè)中通常是被理解且 已知的，因此它們的構(gòu)造和操作本文將不詳細(xì)討論。盡管圖19示出護(hù)罩1901僅保護(hù)光束 110,當(dāng)然可能的是，護(hù)罩1901可以被這樣構(gòu)造以使其包圍焊絲140的至少一部分和導(dǎo)電嘴 160。例如，可能的是，護(hù)罩1901的底部開口足夠大來幾乎覆蓋整個焊接熔池，或者甚至比 焊接熔池更大，以增加排煙。
[0084] 在被用來焊接被蓋覆的工件（比如鍍鋅工件）的本發(fā)明的示例性實施方案中，可 以采用便宜得多的保護(hù)氣體。例如，100% 〇)2保護(hù)氣體可以被用于焊接許多不同的材料， 包括低碳鋼。當(dāng)焊接比如不銹鋼、雙煉鋼（duplex steel)以及超級雙煉鋼的更復(fù)雜的金屬 時也是如此，所述更復(fù)雜的金屬能夠僅在100%氮氣保護(hù)氣體下被焊接。在典型的弧焊操作 中，不銹鋼、雙煉鋼或超級雙煉鋼的焊接要求更復(fù)雜的保護(hù)氣體的混合物，所述混合物可能 是特別昂貴的。本發(fā)明的實施方案允許僅在100%氮氣保護(hù)氣體下焊接這些鋼。另外，其他 實施方案可以使這些鋼被焊接而無需保護(hù)措施。在用于鍍鋅材料的典型的焊接工藝中，必 須使用特殊的混合保護(hù)氣體，比如氬/CO 2共混物（blend)。這種類型的氣體需要被使用，部 分由于在正?；『钙陂g，在焊接區(qū)中存在陰極和陽極。然而，如上面說明的并且下面進(jìn)一步 說明的，沒有焊接電弧，并且如此，在焊接區(qū)中沒有陽極或陰極存在。因此，由于沒有電弧并 且沒有熔滴轉(zhuǎn)移，填充金屬從空氣獲取有害元素的機會大大降低。應(yīng)該注意的是，盡管本發(fā) 明的許多實施方案允許不使用保護(hù)措施（如保護(hù)氣體）焊接，但是在焊縫上方可以使用氣 體流動來去除來自焊接區(qū)的蒸氣或污染物。就是說，考慮的是，在焊接期間空氣、氮氣、CO 2 或其他氣體可以被吹到焊縫上方以便將污染物從焊接區(qū)去除。
[0085] 除了能夠以高速度焊接被蓋覆的材料，本發(fā)明的實施方案還可以被使用來以顯著 降低的熱影響區(qū)（"HAZ"）焊接雙相（dual-phase)鋼。雙相鋼是兼具鐵素體和馬氏體微 結(jié)構(gòu)的高強度鋼，由此允許鋼具有高強度和良好的可成形性。由于雙相鋼的本質(zhì)，雙相鋼焊 縫的強度被熱影響區(qū)的強度限制。熱影響區(qū)是圍繞焊接接頭（不包括填充金屬）的區(qū)，所 述區(qū)由焊接工藝顯著加熱，以致其微結(jié)構(gòu)由于弧焊工藝被不利地改變。在已知的弧焊工藝 中由于電弧等離子體的尺寸和到焊接區(qū)中的高熱量輸入，熱影響區(qū)是相當(dāng)大的。由于熱影 響區(qū)是相當(dāng)大的，熱影響區(qū)成為焊縫的強度限制部分。如此，因為使用高強度焊條是不必 要的，所以弧焊工藝典型地使用低碳鋼填充焊絲140來焊接這樣的接頭（例如，ER70S-6或 ER70S-3型焊條）。此外，由于這個原因設(shè)計者必須有策略地將雙相鋼中的焊接接頭設(shè)置在 高壓結(jié)構(gòu)（比如在汽車車架、保險杠、發(fā)動機搖臺等）之外。
[0086] 如上面描述的，激光裝置120的使用在熔池的創(chuàng)