用于啟動埋弧焊接過程的方法和焊接裝置制造方法
【專利摘要】一種方法包括電弧點(diǎn)火階段(IP)、電弧穩(wěn)定化階段(AP)和穩(wěn)定電弧階段(SP)。電弧穩(wěn)定化階段包括初始子階段(IS)和主要子階段(MS)，所述初始子階段包括以恒定進(jìn)給速度進(jìn)給至少一個熱絲(4、12)的步驟，所述主要子階段包括以恒定進(jìn)給速度進(jìn)給所述熱絲和以恒定進(jìn)給速度進(jìn)給至少一個冷絲(22)的步驟。穩(wěn)定電弧階段包括連續(xù)地調(diào)節(jié)熱絲的進(jìn)給速度和連續(xù)地調(diào)節(jié)冷絲的進(jìn)給速度的步驟。本發(fā)明也涉及一種用于執(zhí)行所述方法的焊接裝置(1)。焊接裝置包括熱絲進(jìn)給裝置(150)、接觸裝置(2)、冷絲進(jìn)給裝置(35)和控制單元(31)?？刂茊卧m合于控制所述熱絲進(jìn)給裝置以在初始子階段期間以恒定進(jìn)給速度進(jìn)給熱絲，在主要子階段期間以恒定進(jìn)給速度進(jìn)給熱絲，并且在穩(wěn)定電弧階段期間連續(xù)地調(diào)節(jié)熱絲的進(jìn)給速度?？刂茊卧m合于控制所述冷絲進(jìn)給裝置以在主要子階段期間以恒定進(jìn)給速度進(jìn)給冷絲，并且在穩(wěn)定電弧階段期間連續(xù)地調(diào)節(jié)冷絲進(jìn)給速度。
【專利說明】用于啟動埋弧焊接過程的方法和焊接裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于啟動埋弧焊接過程的方法。所述方法包括電弧點(diǎn)火階段、電弧穩(wěn)定化階段和穩(wěn)定電弧階段。
[0002]本發(fā)明也涉及一種用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的焊接裝置。所述焊接裝置包括用于朝著工件進(jìn)給至少一個熱絲的熱絲進(jìn)給裝置，用于將電流傳遞到所述熱絲以便電弧生成的接觸裝置，用于朝著所述工件進(jìn)給至少一個冷絲的冷絲進(jìn)給裝置，以及控制單元，所述控制單元適合于在電弧點(diǎn)火階段、電弧穩(wěn)定化階段和穩(wěn)定電弧階段期間控制所述熱絲進(jìn)給裝置和冷絲進(jìn)給裝置。

【背景技術(shù)】
[0003]使用可消耗電極將焊接電流傳導(dǎo)通過工件是已知的。焊接電流形成可消耗電極與工件之間的電弧以產(chǎn)生工件上的焊池。該類型的可消耗電極在本說明書中各處稱為熱絲。
[0004]埋弧焊接(SAW)是特征在于高生產(chǎn)率和質(zhì)量的焊接方法，常常用于更厚材料中的更長焊縫。埋弧焊接的特征在于熔融材料和電弧被保護(hù)在粉狀焊劑層之下。焊劑在該過程期間部分地熔化，因此產(chǎn)生焊劑池上的熔渣的保護(hù)層。
[0005]為了用埋弧焊接獲得最高可能生產(chǎn)率，人們努力增加焊接速度和最高可能沉積速率，即焊接金屬沉積到工件表面上的速率。同時，熱輸入將保持在保留被焊接母體材料的機(jī)械性質(zhì)的水平并且焊接將具有一定水平的機(jī)械性質(zhì)。
[0006]增加沉積速率的一種方式是使用多個熱絲來產(chǎn)生單熔池。通常使用2-3個熱絲，然而高達(dá)6個熱絲的使用是已知的。在單熔池中使用多于一個熱絲增加沉積速率并且因此改善焊接的經(jīng)濟(jì)性。由于能夠?yàn)榍盁峤z和后熱絲分配不同的任務(wù)，也能夠改善焊接質(zhì)量。
[0007]改善沉積速率的另一方式是增加熔化而不形成電弧的一個或多個電極。這些電極在該說明書中各處稱為冷絲。冷絲朝著緊鄰一個或多個熱絲的熔融焊池進(jìn)給。通過電阻加熱以及通過由熱絲生成的熱熔化冷絲。
[0008]將冷絲材料引入熔池中可以導(dǎo)致焊接合金的成分的改善控制，這可以導(dǎo)致改善焊接。優(yōu)選的是將冷絲引入由熱絲生成的電弧的附近并且優(yōu)選地引入所述電弧中(更加優(yōu)選地引入由多個熱絲生成的電弧的附近或所述電弧中)。冷絲增加沉積速率而不增加熱輸出。將冷絲材料進(jìn)給到熔池中可以導(dǎo)致高達(dá)100%的生產(chǎn)率的增加，并且優(yōu)化焊接參數(shù)。
[0009]期望在焊接過程的開始時盡可能快速地產(chǎn)生穩(wěn)定的電弧。在焊接過程的開始時的不穩(wěn)定電弧的存在可能導(dǎo)致焊接缺陷，例如被焊接物體中的不良機(jī)械性質(zhì)和夾雜、濺潑。不穩(wěn)定電弧的存在也可能導(dǎo)致減小的熔化速率，并且因此，熱絲可能撞擊熔池的底部。很可能的結(jié)果是熱絲的彎曲和焊接頭的移位。不穩(wěn)定焊接啟動也可能導(dǎo)致電弧突出到焊劑覆蓋層之外，這會損傷焊工的眼睛。
[0010]當(dāng)在焊接過程中使用冷絲時不穩(wěn)定電弧是常見問題，原因是冷絲傾向于增加焊接過程不穩(wěn)定性。冷絲的不充分熔化可能導(dǎo)致它穿過熔池撞擊母體材料。這可能導(dǎo)致焊接缺陷和未熔融冷絲材料夾雜在焊接金屬中以及冷絲的壓曲和焊接設(shè)備的搖擺。
[0011]穩(wěn)定電弧的延遲建立是涉及多個熱絲的焊接過程(其中許多電弧同時燃起)中的特別常見的問題。在雙設(shè)置中尤其如此，其中兩個熱絲連接到公共電源。而且，冷絲夾雜在兩個熱絲之間增加所述熱絲之間的距離，這使熱絲更加難以產(chǎn)生穩(wěn)定電弧。
[0012]US 2006/0016792 Al解決了穩(wěn)定電弧生成的問題。焊絲以試行(run-1n)速度遞送到焊接區(qū)域。在檢測到初始電弧之后絲進(jìn)給速度被調(diào)節(jié)到最小值并持續(xù)預(yù)定時期(例如大約50ms)。其后,絲進(jìn)給速度被設(shè)定為相對穩(wěn)定進(jìn)給速度以便焊接。
[0013]在US 2006/0016792 Al中提出的解決方案是復(fù)雜的，并未解決冷絲的失穩(wěn)效應(yīng)的問題，而且并不涉及SAW。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的第一目的是提供一種用于啟動包括一個或多個冷絲的埋弧焊接過程的方法，所述方法在焊接過程的開始時已經(jīng)保證高焊接質(zhì)量。
[0015]本發(fā)明的第二目的是提供一種用于執(zhí)行所述方法的焊接裝置。
[0016]在另一階段之前的階段不一定緊接那個階段之前。其它階段可以在這兩個階段之間被執(zhí)行。在另一階段之后或跟隨另一階段的階段不一定緊跟那個階段之后。其它階段可以在這兩個階段之間被執(zhí)行。一個階段可以包括任何數(shù)量的子階段。
[0017]在該說明書各處對焊接參數(shù)進(jìn)行引用。焊接參數(shù)是對焊接過程具有直接影響的參數(shù)。焊接參數(shù)的例子是焊接電流、電弧電壓、焊接速度、熱絲進(jìn)給速度和冷絲進(jìn)給速度。
[0018]彼此相關(guān)或依賴的焊接參數(shù)是直接地或間接地彼此影響的焊接參數(shù)。取決于另一焊接參數(shù)確定的焊接參數(shù)可以從所述另一焊接參數(shù)的被測量值或從與所述另一焊接參數(shù)相關(guān)的焊接參數(shù)的被測量值被確定。
[0019]活性焊接參數(shù)是在焊接期間響應(yīng)焊接條件的變化手動地或自動地調(diào)節(jié)的焊接參數(shù)?；钚院附訁?shù)可以通過其它活性焊接參數(shù)的調(diào)節(jié)而直接地或間接地調(diào)節(jié)，以將一個或多個非活性焊接參數(shù)保持在基本恒定水平。
[0020]焊接條件是影響焊接過程的因素。焊接條件的例子是工件的形狀和材料性質(zhì)。
[0021]本發(fā)明的第一目的用獨(dú)立權(quán)利要求1中限定的方法實(shí)現(xiàn)。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的用于啟動埋弧焊接過程的方法按照以下順序包括:包括產(chǎn)生電弧的步驟的電弧點(diǎn)火階段，電弧穩(wěn)定化階段以及隨后的穩(wěn)定電弧階段。電弧穩(wěn)定化階段包括至少一個初始子階段和至少一個主要子階段。初始子階段包括以恒定進(jìn)給速度朝著工件進(jìn)給至少一個熱絲的步驟。主要子階段包括以恒定進(jìn)給速度朝著所述工件進(jìn)給所述熱絲的步驟和以恒定進(jìn)給速度朝著所述工件進(jìn)給至少一個冷絲的步驟。穩(wěn)定電弧階段包括至少取決于傳遞通過所述熱絲的焊接電流連續(xù)地調(diào)節(jié)所述熱絲的進(jìn)給速度的步驟和取決于所述穩(wěn)定電弧階段的至少一個熱絲進(jìn)給速度連續(xù)地調(diào)節(jié)所述冷絲的進(jìn)給速度的步驟。
[0023]在電弧點(diǎn)火階段點(diǎn)火電弧。當(dāng)檢測到所述電弧時點(diǎn)火階段結(jié)束并且電弧穩(wěn)定化階段開始。在電弧穩(wěn)定化階段期間穩(wěn)定電弧。電弧穩(wěn)定化階段可以具有預(yù)定長度或者當(dāng)已檢測到穩(wěn)定電弧時可以自動地終止電弧穩(wěn)定化階段。當(dāng)焊接裝置的使用者檢測到穩(wěn)定的電弧或者當(dāng)焊接裝置通知所述使用者已檢測到穩(wěn)定的電弧時也可以手動地終止電弧穩(wěn)定化階段。電弧穩(wěn)定化階段的結(jié)束標(biāo)志著穩(wěn)定電弧階段的開始。此時穩(wěn)定電弧存在于熱絲和工件之間并且可以以最佳結(jié)果執(zhí)行焊接。
[0024]焊接啟動也可以分成在一些實(shí)施例中由一個或多個啟動階段分離的電弧點(diǎn)火階段(與電弧穩(wěn)定化階段之前的點(diǎn)火階段相同)和焊接階段。主要在焊接階段期間對工件執(zhí)行焊接。在其中焊接階段緊跟點(diǎn)火階段之后的實(shí)施例中，電弧穩(wěn)定化階段和焊接階段同時開始。也就是說，幾乎從焊接過程開始時、甚至在已生成穩(wěn)定電弧之前執(zhí)行焊接。在其中點(diǎn)火階段和焊接階段由一個或多個啟動階段分離的實(shí)施例中，電弧穩(wěn)定化階段與第一啟動階段同時開始。
[0025]包括啟動階段以增加當(dāng)焊接階段開始時存在穩(wěn)定電弧的可能性(在啟動階段期間執(zhí)行的焊接可以在引弧板/熄弧板上執(zhí)行)。在這些實(shí)施例中，電弧穩(wěn)定化階段可以在焊接階段的開始之前、同時或之后結(jié)束。電弧穩(wěn)定化階段的每個子階段(最后子階段可能除夕卜)與相應(yīng)的啟動階段同時開始和結(jié)束。電弧穩(wěn)定化階段可以具有與啟動階段的組合長度相同的長度，在該情況下子階段的數(shù)量等于啟動階段的數(shù)量。然而，電弧穩(wěn)定化階段也可以延續(xù)到隨后的焊接階段中，在該情況下可以有涵蓋最后啟動階段的結(jié)束和焊接階段的開始之間的時期的附加、最后子階段。也可能將最后主要子階段延續(xù)到焊接階段的開始。電弧穩(wěn)定化階段也可以在最后啟動階段的結(jié)束之前結(jié)束，在該情況下最后主要子階段在最后啟動階段的結(jié)束之前結(jié)束。
[0026]在穩(wěn)定電弧階段期間執(zhí)行的焊接過程是恒定安培數(shù)(CA)焊接過程。CA焊接過程是這樣的過程，其中電弧電壓水平保持恒定并且通過熱絲傳遞的焊接電流的安培數(shù)水平通過熱絲進(jìn)給速度的調(diào)節(jié)保持在指定水平。安培數(shù)水平與熱絲端部和工件之間的距離相關(guān)。熱絲進(jìn)給速度增加將導(dǎo)致焊接電流增加并且熱絲進(jìn)給速度減小將導(dǎo)致焊接電流減小。諸如由工件表面不平整導(dǎo)致的突出變化、焊接過程或接頭配置的變化的干擾有時改變熱絲端部和工件之間的距離，并且因此改變安培數(shù)水平。然而，安培數(shù)水平可以保持在設(shè)定水平，即，在安培數(shù)水平的變化之后安培數(shù)水平通過熱絲進(jìn)給速度的自動調(diào)節(jié)恢復(fù)到其先前值。CA焊接過程具有若干優(yōu)點(diǎn)。例如，指定安培數(shù)水平的保持保證熱輸入和穿透在整個焊接過程期間保持基本恒定。
[0027]已發(fā)現(xiàn)自調(diào)節(jié)CA焊接過程不適合在電弧穩(wěn)定化階段期間使用。突然電流變化在電弧穩(wěn)定化階段是常見的，而響應(yīng)所述變化自動執(zhí)行的熱絲進(jìn)給速度的相應(yīng)調(diào)節(jié)相比而言較慢并且可能對電弧穩(wěn)定過程具有負(fù)面影響。
[0028]該問題的解決方案是至少在電弧穩(wěn)定化階段的一個初始子階段和一個主要子階段期間以恒定進(jìn)給速度(CW)進(jìn)給熱絲，并且至少在電弧穩(wěn)定化階段的一個主要子階段期間以恒定進(jìn)給速度(CW)進(jìn)給冷絲。也就是說，在電弧穩(wěn)定化階段期間使自調(diào)節(jié)CA焊接過程非活性。該解決方案解決自調(diào)節(jié)CA過程對電弧穩(wěn)定化階段具有負(fù)面影響的上述問題。CW焊接過程保證穩(wěn)定電弧的快速生成。當(dāng)電弧穩(wěn)定過程進(jìn)入穩(wěn)定電弧階段時激活自調(diào)節(jié)CA焊接過程。該解決方案與CA焊接裝置相容，其中在電弧穩(wěn)定化階段期間關(guān)閉自調(diào)節(jié)絲進(jìn)給速度控制。
[0029]如上所述，一個或多個冷絲存在于熱絲的附近使得更加難以在熱絲和工件之間生成穩(wěn)定電弧。
[0030]該問題的一個解決方案是至少在電弧穩(wěn)定化階段的一個子階段期間以恒定進(jìn)給(CD速度進(jìn)給冷絲。恒定冷絲進(jìn)給速度對電弧穩(wěn)定過程具有不太負(fù)面的影響。
[0031]與上述解決方案相容的另一解決方案是保證至少在電弧穩(wěn)定化階段的開始期間最小化或消除冷絲的負(fù)面影響。這通過保證冷絲至少在電弧穩(wěn)定化階段的初始子階段期間不到達(dá)熔池或至少不以冷絲可能對電弧穩(wěn)定過程具有(明顯)負(fù)面影響的進(jìn)給速度到達(dá)熔池而實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，在朝著工件的方向上的冷絲進(jìn)給速度在所述初始子階段期間保持等于或低于9cm/min。更優(yōu)選地，冷絲在所述初始子階段期間保持靜止(不向前進(jìn)給)。
[0032]因此，根據(jù)本發(fā)明的方法從焊接過程開始時、也在焊接裝置布置成朝著工件進(jìn)給一個或多個冷絲時保證穩(wěn)定電弧的快速生成，并且因此保證良好的焊接質(zhì)量。
[0033]有利地，取決于至少一個相應(yīng)的熱絲進(jìn)給速度確定冷絲的進(jìn)給速度，S卩，取決于子階段的至少一個熱絲進(jìn)給速度確定所述子階段的冷絲進(jìn)給速度，從而保證冷絲采用適合于當(dāng)前熔化速率的進(jìn)給速度。附加焊接參數(shù)可以用于確定合適的冷絲進(jìn)給速度。
[0034]熱絲的進(jìn)給速度以及冷絲的進(jìn)給速度可以從一個子階段到另一子階段變化，只要它們在整個所述子階段期間保持恒定。
[0035]“穩(wěn)定電弧階段焊接電流”是重復(fù)出現(xiàn)的術(shù)語。穩(wěn)定電弧階段焊接電流被限定為在與焊接階段重合的穩(wěn)定電弧階段的部分期間保持的焊接電流。穩(wěn)定電弧階段的所述部分可以構(gòu)成整個穩(wěn)定電弧階段。
[0036]另一重復(fù)出現(xiàn)的術(shù)語是“熱絲的預(yù)期穩(wěn)定電弧階段進(jìn)給速度”。熱絲的預(yù)期穩(wěn)定電弧階段進(jìn)給速度或預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度被限定為對應(yīng)于穩(wěn)定電弧階段焊接電流的熱絲進(jìn)給速度，也就是在預(yù)定一組焊接條件下將穩(wěn)定電弧階段焊接電流保持在其設(shè)定水平所需的進(jìn)給速度。應(yīng)當(dāng)注意實(shí)際熱絲進(jìn)給速度可以在穩(wěn)定電弧階段期間變化，而預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度是僅僅用于確定適合于電弧穩(wěn)定化階段的絲進(jìn)給速度的預(yù)定值。
[0037]在一些實(shí)施例中，期望盡可能早地并且最優(yōu)選地緊跟電弧點(diǎn)火階段之后、與電弧穩(wěn)定化階段同時開始焊接階段。在該實(shí)施例中，有利地，熱絲的進(jìn)給速度在整個電弧穩(wěn)定化階段期間保持恒定，并且更加有利地保持在熱絲的預(yù)期穩(wěn)定電弧階段進(jìn)給速度的80-95%范圍內(nèi)的水平。該解決方案保證在電弧穩(wěn)定化階段期間產(chǎn)生的焊接具有高質(zhì)量并且盡可能快速地和平滑地執(zhí)行從電弧穩(wěn)定化階段過渡到穩(wěn)定電弧階段(在電弧穩(wěn)定化階段結(jié)束時的熱絲進(jìn)給速度的大幅增加或減小可能導(dǎo)致電弧變得不穩(wěn)定)。
[0038]在其它實(shí)施例中，可能有利的是通過在點(diǎn)火階段和焊接階段之間執(zhí)行一個或多個、通常兩個啟動階段延遲焊接階段的開始。引入啟動階段以保證在焊接階段開始時存在穩(wěn)定電弧。每個子階段(最后子階段可能除外)與相應(yīng)的啟動階段同時開始和結(jié)束。
[0039]熱絲的進(jìn)給速度可以在至少兩個不同子階段之間變化。例如，每當(dāng)電弧穩(wěn)定過程進(jìn)入新子階段時可以增加熱絲進(jìn)給速度。這是有利的，原因在于通常更容易以低熱絲進(jìn)給速度建立穩(wěn)定電弧，并且期望施加接近穩(wěn)定電弧階段的預(yù)期熱絲進(jìn)給速度的最后子階段期間的熱絲進(jìn)給速度，從而保證從電弧穩(wěn)定化階段平滑過渡到穩(wěn)定電弧階段。然而，有這樣的實(shí)施例，其中穩(wěn)定電弧階段的預(yù)期熱絲進(jìn)給速度太低以致于不適合穩(wěn)定電弧的生成。在這些實(shí)施例中，有利地，熱絲進(jìn)給速度在電弧穩(wěn)定化階段期間逐漸減小，從適合于穩(wěn)定電弧生成的初始子階段期間的高初始進(jìn)給速度值減小到最后子階段期間的低進(jìn)給速度。
[0040]當(dāng)然，熱絲進(jìn)給速度在電弧穩(wěn)定化階段期間不一定逐漸增加或減小。熱絲也可以在兩個或更多個子階段期間以相同的恒定進(jìn)給速度向前進(jìn)給并且在附加子階段期間以不同的恒定進(jìn)給速度進(jìn)給。
[0041]有利地，在初始啟動階段期間冷絲進(jìn)給速度明顯低于相應(yīng)的熱絲進(jìn)給速度，從而便于在電弧穩(wěn)定過程的早期生成穩(wěn)定電弧。更有利地，冷絲在初始啟動階段期間保持靜止。其后，可以至少取決于至少一個熱絲的進(jìn)給速度確定冷絲進(jìn)給速度，即，當(dāng)熱絲進(jìn)給速度增加時冷絲進(jìn)給速度增加，當(dāng)熱絲進(jìn)給速度減小時冷絲進(jìn)給速度減小。
[0042]應(yīng)當(dāng)注意電弧穩(wěn)定化階段可以包括任何數(shù)量的初始和主要子階段。
[0043]可以以多種方式確定電弧穩(wěn)定化階段期間的熱絲的合適進(jìn)給速度值。在一個實(shí)施例中，在沒有啟動階段的情況下，使用者輸入將在穩(wěn)定電弧階段期間保持的焊接電流。該焊接電流被稱為穩(wěn)定電弧階段焊接電流。控制單元使用該信息和可能其它指定焊接參數(shù)(例如，電弧電壓和絲行進(jìn)速度)以及預(yù)定值表來確定將在電弧穩(wěn)定化階段期間施加的熱絲進(jìn)給速度。該熱絲進(jìn)給速度有利地在對應(yīng)于所述穩(wěn)定電弧階段焊接電流的預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度的80-95 %范圍內(nèi)。
[0044]其它實(shí)施例可以包括啟動階段，其中每個啟動階段對應(yīng)于電弧穩(wěn)定化階段的子階段。在本文中，使用者可以輸入與特定啟動階段相關(guān)的一個或多個焊接參數(shù)值以及將在穩(wěn)定電弧階段期間保持的穩(wěn)定電弧階段焊接電流水平，和可能其它焊接參數(shù)值，并且控制單元使用該信息和預(yù)定值表來確定用于所述啟動階段的合適熱絲進(jìn)給速度。每個啟動階段對應(yīng)于子階段，因此用于啟動階段的合適熱絲進(jìn)給速度也是用于相應(yīng)子階段的合適熱絲進(jìn)給速度。合適的焊接參數(shù)的例子是焊接電流、電弧電壓以及熱絲和冷絲的行進(jìn)速度(應(yīng)當(dāng)注意多數(shù)CA焊接裝置不允許使用者輸入熱絲進(jìn)給速度)。
[0045]電弧穩(wěn)定化階段在一些實(shí)施例中可以在最后啟動階段的結(jié)束之后結(jié)束。用于最后啟動階段的結(jié)束和焊接電弧階段(也稱為最后子階段)的開始之間的時期的合適熱絲進(jìn)給速度如上面參考沒有啟動階段的實(shí)施例所述被確定。
[0046]電弧穩(wěn)定化階段也可以在最后啟動階段的結(jié)束之前結(jié)束。用于電弧穩(wěn)定化階段的結(jié)束和最后啟動階段的結(jié)束之間的時期的合適熱絲進(jìn)給速度可以由控制單元使用穩(wěn)定電弧階段焊接電流、預(yù)定值表、專用于最后啟動階段的焊接參數(shù)和由使用者輸入的可能其它焊接參數(shù)來確定。
[0047]技術(shù)人員認(rèn)識到有許多替代方式來確定用于電弧穩(wěn)定化階段的合適冷絲和熱絲進(jìn)給速度并且由權(quán)利要求提供的保護(hù)范圍涵蓋所述替代方式。
[0048]有利地，子階段期間的熱絲的進(jìn)給速度在所述熱絲的預(yù)期穩(wěn)定電弧階段進(jìn)給速度的0-200%范圍內(nèi)，并且所述子階段期間的冷絲的進(jìn)給速度在所述子階段期間的所述熱絲的進(jìn)給速度的0-100%范圍內(nèi)。
[0049]如上所述，存在這樣的情況，在所述情況下熱絲可以采用高于所述熱絲的預(yù)期穩(wěn)定電弧階段進(jìn)給速度的電弧穩(wěn)定化階段期間的進(jìn)給速度。冷絲也可能采用高于電弧穩(wěn)定化階段期間的相應(yīng)熱絲進(jìn)給速度的進(jìn)給速度。然而，通常有利的是熱絲采用在預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度的0-100%范圍內(nèi)的子階段期間的進(jìn)給速度。已發(fā)現(xiàn)長電弧更容易穩(wěn)定。增加電弧的長度的一種方式是減小熱絲進(jìn)給速度。因此，熱絲的進(jìn)給速度有利地設(shè)定在低于所述熱絲的預(yù)期穩(wěn)定電弧階段進(jìn)給速度的值。低進(jìn)給速度也具有減小燒盡熱絲的風(fēng)險的有益效果，當(dāng)電弧被點(diǎn)火并且高電流被傳遞通過熱絲時會發(fā)生所述風(fēng)險。如果焊接電流被設(shè)定為較低值則在電弧穩(wěn)定化階段期間發(fā)生該情況的風(fēng)險減小。將低進(jìn)給速度施加到熱絲的又一原因是減小熱絲撞擊熔池的底部的風(fēng)險。不一致的焊接啟動可能導(dǎo)致減小的焊接速率和熱絲端部與工件之間的距離的減小。在更糟糕的情況下，熱絲可能與工件接觸。熱絲的減小進(jìn)給速度使發(fā)生該情況的風(fēng)險減小。
[0050]有利的是，在最后子階段期間熱絲采用在熱絲的預(yù)期穩(wěn)定電弧階段進(jìn)給速度的80-95%范圍內(nèi)的進(jìn)給速度，從而便于從電弧穩(wěn)定化階段平滑過渡到穩(wěn)定電弧階段并且也可能保證最后子階段期間的良好焊接質(zhì)量。該范圍內(nèi)的熱絲進(jìn)給速度也保證焊接電流將在穩(wěn)定電弧階段開始時足夠高以產(chǎn)生良好焊接。
[0051]有利地，子階段期間的冷絲的恒定進(jìn)給速度在所述子階段期間的熱絲的恒定進(jìn)給速度的0-200%范圍內(nèi)并且更有利地在0-100%范圍內(nèi)。有利地，至少在最后子階段期間，冷絲進(jìn)給速度在所述熱絲的恒定進(jìn)給速度的70-90%范圍內(nèi)。然而，冷絲可以在更早的子階段期間采用更低的進(jìn)給速度，例如相應(yīng)熱絲進(jìn)給速度的10-60%范圍內(nèi)。當(dāng)然，冷絲進(jìn)給速度至少在第一子階段期間有利地低于9cm/min并且更加優(yōu)選地為Ocm/min。
[0052]只要沒有穩(wěn)定電弧存在于冷絲的附近，冷絲的熔化速率將保持較低。所以，有利的是，冷絲的進(jìn)給速度設(shè)定為低于當(dāng)存在穩(wěn)定電弧時適合的水平，從而保證冷絲不會撞擊熔池的底部。然而，與熱絲一樣，有利的是，當(dāng)電弧穩(wěn)定過程進(jìn)入穩(wěn)定電弧階段時的冷絲進(jìn)給速度的調(diào)節(jié)較小，尤其是考慮到冷絲進(jìn)給速度通常不與熱絲進(jìn)給速度同樣快速地增加。
[0053]有利地，電弧穩(wěn)定化階段具有預(yù)定長度。這消除對穩(wěn)定電弧檢測裝置的需要并且焊接裝置變得更簡單和比較便宜。有利地，電弧穩(wěn)定化階段具有在1-6秒范圍內(nèi)并且優(yōu)選地在1-3秒范圍內(nèi)的預(yù)定長度。
[0054]有利地，當(dāng)熱絲進(jìn)給速度在整個電弧穩(wěn)定化階段期間保持恒定時，冷絲進(jìn)給速度在電弧穩(wěn)定化階段的第一部分期間保持等于或低于9cm/min，所述第一部分優(yōu)選地具有在0.5-5秒范圍內(nèi)并且更優(yōu)選地在2-3秒范圍內(nèi)的預(yù)定長度。也就是說，有利地，初始子階段的長度(或多個初始子階段的組合長度)在0.5-5秒的范圍內(nèi)并且更優(yōu)選地在2-3秒的范圍內(nèi)。
[0055]當(dāng)熱絲進(jìn)給速度在整個電弧穩(wěn)定化階段期間不保持恒定時，當(dāng)它從一個子階段到另一子階段變化時，則初始子階段的長度或多個初始子階段的組合長度優(yōu)選地在0.5-5秒范圍內(nèi)并且更優(yōu)選地在1.5-2.5秒范圍內(nèi)。
[0056]本發(fā)明不限于上面限定的范圍。例如，電弧穩(wěn)定化階段的長度可以短至0.1秒，在該情況下相應(yīng)地調(diào)節(jié)(一個或多個)初始子階段的長度。電弧穩(wěn)定化階段的長度也可以長于6秒。(一個或多個)初始子階段的長度可以短于0.5秒和長于5秒。
[0057]有利地，當(dāng)在焊接過程中包括一個或多個啟動階段時，初始子階段的長度(或多個初始子階段的組合長度)短于主要子階段的長度(或多個主要子階段的組合長度)。
[0058]能夠提供具有某種類型的電弧檢測裝置的焊接裝置，所述電弧檢測裝置檢測穩(wěn)定電弧的存在并且將指示穩(wěn)定電弧的存在的信息發(fā)送到執(zhí)行從CW到CA的切換的控制單元。該解決方案保證電弧穩(wěn)定化階段保持盡可能短并且同時保證在已產(chǎn)生穩(wěn)定電弧之前不過早地執(zhí)行切換到CA。
[0059]該方法有利地包括朝著工件進(jìn)給至少一個附加熱絲、同時將焊接電流傳遞到所述附加熱絲以便電弧生成的步驟。有利地，如上所述調(diào)節(jié)附加熱絲的進(jìn)給速度。
[0060]有利地，該方法包括點(diǎn)火至少一個附加熱絲和工件之間的電弧的步驟。有利地，初始和注意子階段全部包括以恒定進(jìn)給速度朝著工件進(jìn)給所述至少一個附加熱絲的步驟，其中一個子階段的恒定進(jìn)給速度可以與另一子階段的恒定進(jìn)給速度相同或不同。有利地，穩(wěn)定電弧階段包括至少取決于傳遞通過所述熱絲的焊接電流連續(xù)地調(diào)節(jié)所述至少一個附加熱絲的進(jìn)給速度的步驟。
[0061]將一個或多個附加熱絲包含到焊接過程中是增加沉積速率的手段。使用該布置，也能夠?qū)⒉煌蝿?wù)分配給熱絲。然而，將多個熱絲布置在冷絲的附近也可能導(dǎo)致在電弧穩(wěn)定化階段期間同時燃起多個火花。該問題在雙設(shè)置中特別常見，其中兩個絲連接到一個電源。多個火花的存在使電弧難以穩(wěn)定，并且如果沒有穩(wěn)定電弧在原位熔化冷絲，則冷絲可能撞擊板并且彎曲，導(dǎo)致焊接設(shè)備搖擺。因此，當(dāng)焊接過程包括一個或多個熱絲時保證穩(wěn)定電弧的生成變得更加重要。這用根據(jù)本發(fā)明的方法和焊接裝置實(shí)現(xiàn)。
[0062]有利地，電弧穩(wěn)定化階段期間的冷絲的進(jìn)給速度取決于單熱絲的進(jìn)給速度。這允許簡單和比較便宜的解決方案。然而，也能夠取決于多于一個熱絲的進(jìn)給速度、例如多個熱絲進(jìn)給速度的平均值確定冷絲的進(jìn)給速度。
[0063]在穩(wěn)定電弧階段期間，可以取決于一個或多個熱絲的(一個或多個)進(jìn)給速度確定冷絲的進(jìn)給速度。例如，在這樣的布置中，其中兩個或更多個熱絲沿著在焊接方向(焊接裝置的移動方向)上延伸的軸線彼此相距一定距離定位，并且熱絲被分配不同任務(wù)，其中前熱絲(在焊接的方向上看首先定位)用于控制穿透的程度并且后熱絲(在焊接的方向上看定位在前熱絲的后面)用于控制焊道外觀、輪廓和填充，冷絲的進(jìn)給速度有利地與后熱絲中的一個或多個的進(jìn)給速度(例如，多個后熱絲進(jìn)給速度的平均值)相關(guān)。在替代實(shí)施例中，冷絲的進(jìn)給速度可以與前熱絲的進(jìn)給速度或前和后熱絲的進(jìn)給速度的平均值相關(guān)。布置并且將一個或多個冷絲的進(jìn)給速度與一個或多個熱絲相關(guān)的附加方式是可能的。例如，在其中兩個或更多個熱絲連接到相同電源的雙焊接中，熱絲通常被認(rèn)為是單熱絲并且冷絲的進(jìn)給速度可以與單熱絲的進(jìn)給速度相關(guān)。
[0064]用于穩(wěn)定電弧階段期間的熱絲和冷絲進(jìn)給速度的連續(xù)調(diào)節(jié)其它合適方法在PCT/EP2012/003461中被描述，上述申請的內(nèi)容通過引用合并于此。
[0065]冷絲的進(jìn)給速度也可以與附加焊接參數(shù)、例如電弧電壓和焊頭行進(jìn)速度相關(guān)。
[0066]應(yīng)當(dāng)注意冷絲的進(jìn)給速度可以與一個或多個熱絲進(jìn)給速度間接地相關(guān)。當(dāng)冷絲的進(jìn)給速度與活性焊接參數(shù)相關(guān)、所述活性焊接參數(shù)又與(一個或多個)所述熱絲的進(jìn)給速度直接地或間接地相關(guān)時就是這種情況。
[0067]在一些實(shí)施例中，至少一個主要子階段包括以恒定進(jìn)給速度朝著工件進(jìn)給至少一個附加冷絲的步驟，并且穩(wěn)定電弧階段包括取決于至少一個熱絲進(jìn)給速度連續(xù)地調(diào)節(jié)所述至少一個附加冷絲的進(jìn)給速度的步驟。使用多于一個冷絲的一個優(yōu)點(diǎn)是增加沉積速率。
[0068]可以如上所述調(diào)節(jié)這些附加冷絲的進(jìn)給速度。也可能一個冷絲采用另一冷絲的進(jìn)給速度。可以取決于相同焊接參數(shù)或不同焊接參數(shù)確定多于一個冷絲的進(jìn)給速度。
[0069]有利地，盡可能快速地并且優(yōu)選或多或少即時地執(zhí)行電弧穩(wěn)定化階段期間的冷絲進(jìn)給速度的增加或減小，從而最小化冷絲對電弧穩(wěn)定過程的負(fù)面影響，并且在一些實(shí)施例中，確?？梢员M可能早地以最佳可能結(jié)果執(zhí)行焊接。
[0070]在焊接裝置允許的情況下盡可能快速地執(zhí)行即時調(diào)節(jié)。
[0071]盡可能快速地執(zhí)行電弧穩(wěn)定化階段期間的熱絲和冷絲進(jìn)給速度調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，絲在10ms內(nèi)并且更優(yōu)選地在1ms內(nèi)達(dá)到其新進(jìn)給速度。絲達(dá)到其目標(biāo)進(jìn)給速度所需的時間取決于若干參數(shù)，例如絲的直徑和布置成驅(qū)動絲進(jìn)給裝置的馬達(dá)的類型。然而，絲可以在子階段的開始和/或結(jié)束時短時期具有不同于所述子階段的否則恒定的進(jìn)給速度的進(jìn)給速度。在該說明書中，如果在子階段的一開始和/或結(jié)束時調(diào)節(jié)絲的進(jìn)給速度，則所述絲被認(rèn)為在整個所述子階段期間以恒定進(jìn)給速度進(jìn)給。
[0072]在熱絲進(jìn)給速度的調(diào)節(jié)之后電弧可能變得不穩(wěn)定。這可能導(dǎo)致暫時減小的熔化速率。在穩(wěn)定電弧階段期間，有利的是冷絲進(jìn)給速度以低于熱絲進(jìn)給速度的相應(yīng)增加速率的速率增加。這將保證冷絲不會由于暫時減小的熔化速率而撞擊焊池的底部。保證冷絲進(jìn)給速度在穩(wěn)定電弧階段期間不會太快地增加的一種方式是逐步地增加冷絲進(jìn)給速度直到冷絲達(dá)到其目標(biāo)值。冷絲進(jìn)給速度有利地逐步地增加，步幅具有達(dá)到100cm/min、有利地l-10cm/min并且更加有利地4_6cm/min的平均高度和1-1OOOms、有利地50_500ms并且更加有利地75-125ms的平均長度。也可能延遲啟動冷絲進(jìn)給速度的增加。應(yīng)當(dāng)盡可能快速地執(zhí)行穩(wěn)定電弧階段期間的冷絲進(jìn)給速度的減小，從而保證冷絲進(jìn)給速度立即適合于較低熔化速率。有利地，相對于導(dǎo)致所述減小的熱絲進(jìn)給速度調(diào)節(jié)的產(chǎn)生，在200ms內(nèi)、優(yōu)選地在10ms內(nèi)、更優(yōu)選地在1ms內(nèi)并且最優(yōu)選地在Ims內(nèi)達(dá)到冷絲進(jìn)給速度的新和較低目標(biāo)值。
[0073]焊接裝置可以帶有用于在穩(wěn)定電弧階段期間測量焊接電流或與焊接電流相關(guān)的活性焊接參數(shù)的一個或多個裝置。這些值被過濾并且用于確定熱絲進(jìn)給速度的新目標(biāo)值。
[0074]焊接裝置也可以帶有布置成在焊接過程期間測量熱絲進(jìn)給速度或與熱絲進(jìn)給速度相關(guān)或指示熱絲進(jìn)給速度的一個或多個活性焊接參數(shù)的一個或多個測量裝置。被測量值存儲在控制單元中。至少在穩(wěn)定電弧階段期間當(dāng)取決于焊接電流變化連續(xù)地調(diào)節(jié)熱絲進(jìn)給速度時活性焊接參數(shù)測量之間的時間間隔有利地盡可能短。合適的時間間隔為大約lms。被測量值可以被過濾以獲得冷絲進(jìn)給速度的更精確調(diào)節(jié)。經(jīng)過濾的值與最后存儲的值比較并且因此可以確定冷絲進(jìn)給速度應(yīng)當(dāng)增加還是減小。最后測量的經(jīng)過濾的值用于確定冷絲進(jìn)給速度的新目標(biāo)值。以具有10-1000ms、優(yōu)選地50-500ms并且最優(yōu)選地75_125ms的平均長度的間隔有利地測量用于確定冷絲進(jìn)給速度的相應(yīng)目標(biāo)值的活性焊接參數(shù)值。因此，可以逐步地調(diào)節(jié)冷絲進(jìn)給速度，步幅具有10-1000ms、優(yōu)選地50-500ms并且最優(yōu)選地75_125ms的平均長度。當(dāng)然能夠?qū)⒒钚院附訁?shù)的測量之間的時間間隔增加到1000ms。如果在熱絲進(jìn)給速度調(diào)節(jié)期間測量的新焊接參數(shù)值指示焊接參數(shù)在所述調(diào)節(jié)期間已變化，則確定熱絲進(jìn)給速度的新目標(biāo)值并且相應(yīng)地調(diào)節(jié)熱絲進(jìn)給速度。類似地，在冷絲進(jìn)給速度調(diào)節(jié)期間檢測到的熱絲進(jìn)給速度的變化將導(dǎo)致冷絲進(jìn)給速度目標(biāo)值的調(diào)節(jié)。
[0075]在穩(wěn)定電弧階段期間能夠?qū)⒗浣z進(jìn)給速度減小到低于目標(biāo)值的水平，從而保證給予電弧足夠的時間穩(wěn)定并且冷絲不會撞擊熔池的底部，并且然后將冷絲進(jìn)給速度增加到目標(biāo)值。冷絲進(jìn)給速度甚至可以在增加到所述目標(biāo)值之前被中止。
[0076]有利地，適合于緊跟從電弧穩(wěn)定化階段(CW)過渡到穩(wěn)定電弧階段(CA)之后確定冷絲進(jìn)給速度的新目標(biāo)值的控制單元適合于將電弧穩(wěn)定化階段的最后子階段的熱絲進(jìn)給速度與穩(wěn)定電弧階段期間測量的熱絲進(jìn)給速度比較。從電弧穩(wěn)定化階段過渡到穩(wěn)定電弧階段時的冷絲進(jìn)給速度的增加可以延遲例如0.5-1.5秒，從而保證當(dāng)冷絲達(dá)到其新的、更高的目標(biāo)值時存在穩(wěn)定電弧。從電弧穩(wěn)定化階段過渡到穩(wěn)定電弧階段之后的冷絲進(jìn)給速度的減小優(yōu)選地是即時的，從而防止冷絲在其達(dá)到其新的、更低的目標(biāo)值之前撞擊熔池。
[0077]焊接裝置也可以帶有用于測量其它焊接參數(shù)的其它測量裝置。
[0078]本發(fā)明的第二目的借助于一種用于執(zhí)行上述方法的焊接裝置實(shí)現(xiàn)。所述焊接裝置包括用于朝著工件進(jìn)給至少一個熱絲的熱絲進(jìn)給裝置，用于將焊接電流傳遞到所述熱絲以便電弧生成的接觸裝置，用于朝著所述工件進(jìn)給至少一個冷絲的冷絲進(jìn)給裝置，以及控制單元，所述控制單元適合于在電弧點(diǎn)火階段、電弧穩(wěn)定化階段和隨后的穩(wěn)定電弧階段期間控制所述熱絲和冷絲進(jìn)給裝置。所述電弧穩(wěn)定化階段包括至少一個初始子階段和至少一個隨后的主要子階段。所述控制單元適合于控制所述熱絲進(jìn)給裝置以在所述初始子階段期間以恒定進(jìn)給速度進(jìn)給所述熱絲，在所述主要子階段期間以恒定進(jìn)給速度進(jìn)給所述熱絲并且在所述穩(wěn)定電弧階段期間至少取決于傳遞通過所述熱絲的焊接電流連續(xù)地調(diào)節(jié)所述熱絲的進(jìn)給速度。所述控制單元也適合于控制所述冷絲進(jìn)給裝置以在所述主要子階段期間以恒定進(jìn)給速度進(jìn)給至少一個冷絲并且在所述穩(wěn)定電弧階段期間取決于至少一個熱絲進(jìn)給速度連續(xù)地調(diào)節(jié)所述冷絲的進(jìn)給速度。
[0079]根據(jù)本發(fā)明的焊接裝置在包括一個或多個冷絲的焊接過程的開始時也保證高焊接質(zhì)量。這通過在電弧穩(wěn)定化階段的至少一個初始子階段和至少一個主要子階段期間以恒定絲進(jìn)給速度進(jìn)給熱絲并且在電弧穩(wěn)定化階段的至少一個主要子階段期間以恒定絲進(jìn)給速度進(jìn)給冷絲而實(shí)現(xiàn)，從而保證熱絲和工件之間的穩(wěn)定電弧(多個熱絲和所述工件之間的多個電弧)的相對快速生成。
[0080]焊接裝置也能夠最小化或消除至少在電弧穩(wěn)定化階段的開始期間的冷絲的負(fù)面影響?？刂茊卧乐估浣z在電弧穩(wěn)定化階段的至少一個初始子階段期間到達(dá)熔池，或者至少防止它以冷絲可能對電弧穩(wěn)定過程具有嚴(yán)重負(fù)面影響的進(jìn)給速度到達(dá)熔池。優(yōu)選地，控制單元適合于至少在初始子階段期間保持在朝著工件的方向上的冷絲進(jìn)給速度等于或低于9cm/min。更優(yōu)選地，控制單元適合于在初始子階段期間保持至少一個冷絲靜止。該布置保證在電弧穩(wěn)定化階段的(一個或多個)第一階段期間電弧穩(wěn)定過程不由冷絲負(fù)面地影響。
[0081]控制單元可以適合于控制所述熱絲進(jìn)給裝置以在一個第一子階段期間提供一個熱絲進(jìn)給速度并且在另一子階段期間提供另一熱絲進(jìn)給速度。該布置能夠在電弧穩(wěn)定化階段期間逐步增加或減小熱絲進(jìn)給速度(并且因此也逐步增加或減小冷絲進(jìn)給速度)，這可以對電弧穩(wěn)定過程具有正面影響。
[0082]替代地，控制單元可以適合于在整個電弧穩(wěn)定化階段期間提供相同的熱絲進(jìn)給速度，這使得能夠與電弧穩(wěn)定化階段同時地啟動焊接階段。在該情況下，有利的是，使冷絲的進(jìn)給延遲優(yōu)選0.5-5秒并且更優(yōu)選2-3秒，從而便于穩(wěn)定電弧的快速生成。
[0083]控制單元可以適合于確定對應(yīng)于穩(wěn)定電弧階段焊接電流的熱絲的預(yù)期穩(wěn)定電弧階段進(jìn)給速度。有利地，電弧穩(wěn)定化階段期間的熱絲在所述預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度的0-200%范圍內(nèi)、優(yōu)選地在0-100%范圍內(nèi)。更加優(yōu)選的是，控制單元適合于將電弧穩(wěn)定化階段的最后子階段期間的熱絲的進(jìn)給速度保持在預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度的80-95%范圍內(nèi)。
[0084]低于預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度的熱絲進(jìn)給速度保證熱絲的尖端和工件之間的距離保持較大，這便于生成穩(wěn)定電弧。由于該原因，有利的是，(一個或多個)熱絲進(jìn)給速度在整個電弧穩(wěn)定化階段期間保持低于預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度。由于該原因，也可能有利的是，熱絲進(jìn)給速度在電弧穩(wěn)定化階段的第一部分期間明顯低于預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度。然而，也有利的是，預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度和最后子階段期間的恒定熱絲進(jìn)給速度之間的差異較小，從而便于從電弧穩(wěn)定化階段過渡到穩(wěn)定電弧階段。因此，有利的是，可以在電弧穩(wěn)定化階段期間逐步地調(diào)節(jié)熱絲進(jìn)給速度。一旦已生成穩(wěn)定電弧，不再必須保持低熱絲進(jìn)給速度并且焊接裝置切換到CA過程，其中熱絲進(jìn)給速度被調(diào)節(jié)以將焊接安培數(shù)保持在設(shè)定水平(穩(wěn)定電弧焊接電流)。
[0085]也可能有利的是，熱絲進(jìn)給速度在電弧穩(wěn)定化階段期間高于預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度，并且可能也逐漸地減小，從而保證穩(wěn)定電弧的生成。當(dāng)穩(wěn)定電弧階段焊接電流太低以致于不能保證將生成穩(wěn)定電弧時就是這種情況。
[0086]有利地，電弧穩(wěn)定化階段期間的冷絲的每個恒定進(jìn)給速度在相應(yīng)熱絲進(jìn)給速度的0-200 %范圍內(nèi)、優(yōu)選地在0-100 %范圍內(nèi)?？刂茊卧部梢赃m合于將至少最后子階段期間的冷絲進(jìn)給速度保持在相應(yīng)熱絲進(jìn)給速度的70-90%范圍內(nèi)，從而便于從電弧穩(wěn)定化階段過渡到穩(wěn)定電弧階段。
[0087]有利地，在焊接過程開始之前使用者輸入一個或多個焊接參數(shù)值。合適的焊接參數(shù)的例子是焊接電流、電弧電壓和熱絲行進(jìn)速度。控制單元使用所述焊接參數(shù)值來確定熱絲和冷絲的合適進(jìn)給速度。
[0088]在其中熱絲進(jìn)給速度可以在子階段之間變化的實(shí)施例中，使用者可以輸入將用于確定用于每個子階段的合適熱絲進(jìn)給速度的子階段特定焊接參數(shù)值。在替代實(shí)施例中使用者也可以輸入用于電弧穩(wěn)定化階段的合適的熱絲和冷絲進(jìn)給速度。
[0089]有利地，控制單元適合于提供具有在1-6秒范圍內(nèi)并且更有利地在1-3秒范圍內(nèi)的預(yù)定長度的電弧穩(wěn)定化階段，從而保證當(dāng)焊接過程進(jìn)入穩(wěn)定電弧階段時存在穩(wěn)定電弧。
[0090]初始子階段有利地具有在0.5-5秒范圍內(nèi)的預(yù)定長度。
[0091]焊接裝置可以包括布置成檢測穩(wěn)定電弧的至少一個穩(wěn)定電弧檢測裝置，并且當(dāng)控制單元接收到來自所述穩(wěn)定電弧檢測裝置的、指示已檢測到穩(wěn)定電弧的信號時控制單元可以適合于啟動穩(wěn)定電弧階段。這允許電弧穩(wěn)定化階段的長度的優(yōu)化。
[0092]焊接裝置可以包括布置成測量一個或多個活性焊接參數(shù)值的一個或多個測量裝置。這些測量裝置可以形成控制單元的一部分，但是它們也可以獨(dú)立地布置，在該情況下它們連接到控制單元從而能夠?qū)⑾嚓P(guān)信息發(fā)送到所述控制單元。
[0093]所述測量裝置可以布置成測量熱絲進(jìn)給速度。例如，所述測量裝置可以包括傳感器，所述傳感器適合于測量布置成朝著工件進(jìn)給熱絲的馬達(dá)中的馬達(dá)軸的旋轉(zhuǎn)速度并且將該信息傳送到所述控制單元，所述控制單元計(jì)算熱絲進(jìn)給速度。也能夠使用直接地在熱絲上測量進(jìn)給速度的一個或多個傳感器。
[0094]一個或多個測量裝置可以適合于測量焊接電流。例如，所述測量裝置可以包括在電源中的一個或多個分流器。分流器與負(fù)載串聯(lián)地放置成使得待測量的所有電流將流動通過它。分流器上的電壓降與流動通過它的電流成正比并且分流器電阻是已知的，因此測量電壓允許確定焊接電流。
[0095]所述測量裝置也可以適合于測量電弧電壓。有利地測量工件和熱絲的最近端部之間的電弧電壓以避免電壓降。
[0096]當(dāng)然，所述測量裝置可以布置成測量其它活性或非活性焊接參數(shù)，并且控制單元可以使用這些被測量焊接參數(shù)值來確定例如焊接電流、電弧電壓和熱絲行進(jìn)速度，其可以用于確定合適的熱絲和冷絲進(jìn)給速度。
[0097]焊接裝置也可以包括適合于在電弧點(diǎn)火階段期間檢測電弧的存在的至少一個電弧檢測裝置。在該實(shí)施例中，控制單元有利地適合于當(dāng)接收到來自所述電弧檢測裝置的、指示電弧的存在的信號時立即啟動電弧穩(wěn)定化階段。例如，當(dāng)焊接電流安培數(shù)水平超過預(yù)設(shè)水平持續(xù)超過預(yù)設(shè)時間的時間間隔時認(rèn)為建立電弧。該檢測裝置可以形成控制單元的一部分。它也可以獨(dú)立于并且連接到控制單元。
[0098]焊接裝置可以包括用于朝著工件進(jìn)給一個或多個熱絲的一個或多個熱絲進(jìn)給裝置和用于將焊接電流傳遞到所述熱絲的附加接觸裝置?？刂茊卧线m地適合于控制所述熱絲進(jìn)給裝置在至少一初始子階段期間以恒定進(jìn)給速度進(jìn)給所述熱絲，在至少一個主要子階段期間以恒定進(jìn)給速度進(jìn)給所述熱絲，并且在穩(wěn)定電弧階段期間至少取決于傳遞通過所述熱絲的焊接電流連續(xù)地調(diào)節(jié)所述熱絲的每一個的進(jìn)給速度。
[0099]焊接裝置也可以包括用于朝著工件進(jìn)給一個或多個冷絲的一個或多個冷絲進(jìn)給裝置。控制單元合適地適合于控制所述冷絲進(jìn)給裝置以在至少一個主要子階段期間以恒定進(jìn)給速度進(jìn)給所述冷絲并且在穩(wěn)定電弧階段期間取決于至少一個相應(yīng)的熱絲進(jìn)給速度連續(xù)地調(diào)節(jié)所述冷絲的進(jìn)給速度。
[0100]有利地，以與參考其它熱絲和冷絲進(jìn)給裝置所述的相同方式控制任何附加的熱絲和冷絲進(jìn)給裝置。
[0101]增加一個或多個熱絲增加沉積速率。然而，增加附加熱絲也可能使電弧穩(wěn)定化階段期間的穩(wěn)定電弧的生成更困難。由一熱絲生成的電弧可能影響由其它熱絲生成的電弧并且阻止這些電弧穩(wěn)定。根據(jù)本發(fā)明的焊接裝置通過在電弧穩(wěn)定化階段的子階段期間以恒定進(jìn)給速度進(jìn)給熱絲、因此產(chǎn)生便于生成穩(wěn)定電弧的焊接條件而解決該問題。選擇恒定熱絲進(jìn)給速度使得可以容易地生成穩(wěn)定電弧。
[0102]熱絲進(jìn)給裝置可以適合于朝著工件進(jìn)給一個或多個熱絲。也就是說，熱絲進(jìn)給裝置可以在一個實(shí)施例中適合于朝著工件進(jìn)給單、第一熱絲并且在替代實(shí)施例中適合于進(jìn)給除了所述第一熱絲以外的附加熱絲。也能夠在相同焊接裝置中使用多于一個熱絲進(jìn)給裝置，每個適合于進(jìn)給一個或多個熱絲。
[0103]應(yīng)當(dāng)注意焊接裝置中的兩個或更多個熱絲不需要在電弧穩(wěn)定化階段的子階段期間和穩(wěn)定電弧階段期間具有相同的進(jìn)給速度，并且不需要具有相同的絲特性，例如材料性質(zhì)和絲尺寸?？梢詥为?dú)地確定每個熱絲的合適的熱絲進(jìn)給速度。也能夠確定一個熱絲的合適的熱絲進(jìn)給速度并且將所述進(jìn)給速度施加到一個或多個附加熱絲。
[0104]附加熱絲的存在提供如何調(diào)節(jié)單冷絲的進(jìn)給速度的替代選擇。單冷絲的進(jìn)給速度可以在電弧穩(wěn)定化階段期間取決于單熱絲的進(jìn)給速度或多個熱絲的平均進(jìn)給速度?？梢栽谟?jì)算平均熱絲進(jìn)給速度之前加權(quán)熱絲進(jìn)給速度值。類似地，在穩(wěn)定電弧階段期間，可以取決于指示一個或多個熱絲的進(jìn)給速度的一個或多個活性焊接參數(shù)確定單冷絲的進(jìn)給速度。冷絲進(jìn)給速度例如可以與單熱絲進(jìn)給速度或多個熱絲進(jìn)給速度相關(guān)。
[0105]控制單元可以是單一單元或者包括位于不同位置的多個子單元。
[0106]如上所述，焊接裝置也可以包括用于朝著工件進(jìn)給多個冷絲的冷絲進(jìn)給裝置。焊接裝置中的兩個或更多個冷絲不需要在電弧穩(wěn)定化階段的子階段期間和穩(wěn)定電弧階段期間具有相同的進(jìn)給速度。例如，兩個冷絲的單獨(dú)的進(jìn)給速度可以與不同焊接參數(shù)、例如不同熱絲的進(jìn)給速度相關(guān)。也能夠確定單冷絲的冷絲進(jìn)給速度并且將相同進(jìn)給速度施加到所有冷絲。當(dāng)計(jì)算兩個或更多個冷絲的進(jìn)給速度時也能夠使用相同焊接參數(shù)值，所述冷絲可以具有不同尺寸和/或材料性質(zhì)并且起到不同的作用，因此被分配不同的進(jìn)給速度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0107]可以從本發(fā)明的示例性實(shí)施例的以下詳細(xì)描述最佳地理解本發(fā)明以及上述和其它目的和優(yōu)點(diǎn)。詳細(xì)描述包含附圖標(biāo)記，其中:
[0108]圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的雙絲焊接裝置；
[0109]圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的焊接頭；
[0110]圖3顯示逆時針轉(zhuǎn)動90°的圖2中的焊接頭；
[0111]圖4顯示圖2中的電弧焊接頭的透視圖；
[0112]圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的電弧焊接頭的透視圖；
[0113]圖6a，b示意性地顯示兩個電弧穩(wěn)定過程的不同階段；以及
[0114]圖7a，b顯示熱絲和冷絲進(jìn)給速度如何可以隨著時間變化。

【具體實(shí)施方式】
[0115]在附圖中，相同或相似的元件由相同的附圖標(biāo)記表示。附圖僅僅是示意性表示并且不旨在描繪本發(fā)明的具體參數(shù)。而且，附圖旨在僅僅描繪本發(fā)明的典型實(shí)施例并且因此不應(yīng)當(dāng)被視為限制本發(fā)明的范圍。
[0116]圖1顯示雙焊接裝置I的部分。雙焊接裝置包括用于朝著熔池6引導(dǎo)第一熱絲4的第一接觸管2。第一接觸管2以常規(guī)方式布置在接觸尖端8中。焊接電流傳遞通過所述接觸管2到第一熱絲4。第二接觸管10布置在雙絲焊接裝置I中以便朝著熔池6引導(dǎo)第二熱絲12。第二接觸管10以常規(guī)方式布置在接觸尖端14中。第一和第二接觸尖端8、14可以布置在由部分集成的單主體中或布置在獨(dú)立主體中。在第二接觸管10處，焊接電流傳遞到第二熱絲12。
[0117]單電源16連接到包括接觸尖端8、14并且容納第一和第二接觸管2、10的接觸裝置18。單電源16將相同電位提供給第一和第二熱絲4、12。電源可以屬于可操作用于雙絲焊接的任何常規(guī)類型，例如焊接轉(zhuǎn)換器、焊接變壓器、整流器、可控硅控制整流器或逆變器。
[0118]雙絲焊接裝置I還包括用于將冷絲22進(jìn)給到熔池6中的進(jìn)給布置。進(jìn)給布置包括與第一和第二接觸尖端8、14電絕緣的管24。冷絲22經(jīng)由管24被進(jìn)給。當(dāng)焊接時，電弧40將存在于第一和第二熱絲4、12處，但是不存在于冷絲22處。通過將冷絲引入電弧40的區(qū)域中熔化冷絲22。合適地，冷絲22不連接到任何電源并且因此將通常具有地電位。然而，可以能夠?qū)⒗浣z22連接到電源以便預(yù)加熱冷絲。然而，為了電弧生成冷絲22將不連接到電源。管24可以是與第一和第二接觸尖端8、14隔離的金屬管，或陶瓷管。
[0119]在埋弧焊接中電弧存在于熱絲的尖端和工件之間。電弧和熔融金屬被保護(hù)在粉狀焊劑層之下。焊劑在該過程期間部分地熔化，因此產(chǎn)生熔池上的熔渣的保護(hù)層。
[0120]在圖1中顯示電弧40。電弧40在工件處的接觸將以隨機(jī)方式移動。然而，通常假設(shè)電弧40存在于從熱絲的尖端34延伸到熔池6的圓錐42內(nèi)。圓錐42的張角β可以在不同焊接情況之間變化。然而，正常張角β為大約30°。由于該原因優(yōu)選的是將冷絲22定位成使得它在與其基本正交的方向上在小于L*cotan(P /2)的、在可消耗電極的尖端34處測量的離可消耗電極的軸向距離D處進(jìn)入電弧區(qū)域。在這里L(fēng)是電弧長度，其是從電極尖端34到熔池的最近點(diǎn)36的距離。
[0121]焊劑料斗(未顯示)布置成將粒狀焊劑進(jìn)給到保持熱絲4、12和冷絲22的接觸裝置160。粒狀焊劑經(jīng)由噴嘴(未顯示)進(jìn)給到接觸裝置160。
[0122]可能優(yōu)選的是將冷絲22布置在兩個熱絲4、12之間。熱絲4、12優(yōu)選地安裝在軸向距離A處，所述軸向距離小于在熔池6的表面30處測量的圓錐直徑。使用該布置，冷絲22將被引入由兩個熱絲4、12的圓錐限定的電弧區(qū)域的外部分中，這有益于焊接結(jié)果。
[0123]雙絲焊接裝置I還包括用于測量第一熱絲4的進(jìn)給速度的傳感器27。當(dāng)然，能夠使用多于一個傳感器并且測量兩個熱絲的進(jìn)給速度。然而，在雙焊接中，當(dāng)兩個熱絲連接到相同電源時，熱絲常常被視為單熱絲并且僅僅需要一個傳感器。在替代實(shí)施例中，傳感器27可以由適合于測量其它焊接裝置的任何合適的測量裝置替換。
[0124]雙絲焊接裝置I也包括電弧檢測裝置(未顯示)以便檢測熱絲4和工件之間的(不穩(wěn)定)電弧。
[0125]圖1中的雙絲焊接裝置I適合于執(zhí)行包括點(diǎn)火階段和焊接階段的焊接過程。雙絲焊接裝置是CA焊接裝置。雙絲焊接裝置I也適合于執(zhí)行電弧穩(wěn)定過程，以點(diǎn)火階段開始，接著是包括兩個子階段(初始子階段和主要子階段)的電弧穩(wěn)定化階段，以及穩(wěn)定電弧階段。焊接裝置I是CA焊接裝置。然而，在電弧穩(wěn)定化階段期間將關(guān)閉熱絲4、12的進(jìn)給速度的自動自調(diào)節(jié)，使得在電弧穩(wěn)定化階段的每個子階段期間熱絲4、12的進(jìn)給速度保持恒定。應(yīng)當(dāng)注意雙絲焊接裝置中的熱絲被視為單熱絲；也就是說，熱絲4、12將總是采用相同的進(jìn)給速度。冷絲22將僅僅在主要子階段期間朝著工件進(jìn)給并且冷絲22的進(jìn)給速度取決于所述主要子階段期間的第一熱絲4的被測量進(jìn)給速度。因此，冷絲22的進(jìn)給速度將在主要子階段期間保持恒定。在穩(wěn)定電弧階段期間執(zhí)行的焊接過程是CA焊接過程，在此期間熱絲4、12的進(jìn)給速度被調(diào)節(jié)以補(bǔ)償干擾，從而將焊接電流安培數(shù)保持在基本恒定水平。
[0126]在焊接過程開始之前，焊接裝置I的使用者輸入將在穩(wěn)定電弧階段期間保持的焊接電流值。該焊接電流值被稱為穩(wěn)定電弧階段焊接電流。使用者可以輸入附加焊接參數(shù)，例如電弧電壓和絲進(jìn)給速度。控制單元31使用所述信息和值表來計(jì)算用于兩個熱絲4、12的合適電弧穩(wěn)定化階段進(jìn)給速度值(熱絲進(jìn)給速度在整個電弧穩(wěn)定化階段期間保持恒定)和用于冷絲22的主要子階段進(jìn)給速度值。其后，啟動電弧點(diǎn)火階段并且在電弧點(diǎn)火階段之后接著初始子階段，當(dāng)借助于所述電弧檢測裝置檢測到第一熱絲和工件之間的電弧的存在時啟動所述初始子階段。在該實(shí)施例中，電弧穩(wěn)定化階段具有2.5秒的預(yù)定長度。當(dāng)電弧穩(wěn)定化階段結(jié)束時，假設(shè)已生成穩(wěn)定電弧并且CA焊接過程可以開始。
[0127]觀察在電弧穩(wěn)定化階段和穩(wěn)定電弧階段期間執(zhí)行焊接。
[0128]在穩(wěn)定電弧階段期間，傳感器27以大約I毫秒的間隔連續(xù)地測量熱絲4的進(jìn)給速度并且將被測量熱絲進(jìn)給速度值傳送到控制單元31?？刂茊卧?1過濾接收到的值；隨后用于控制冷絲22的進(jìn)給速度的值以具有75-125毫秒之間的平均長度的間隔被測量。對于每個經(jīng)過濾的值，控制單元31確定用于冷絲22的相應(yīng)進(jìn)給速度目標(biāo)值。
[0129]控制單元31還確定目標(biāo)值是高于還是低于當(dāng)前的冷絲22進(jìn)給速度。有利地盡可能快速地執(zhí)行冷絲22進(jìn)給速度的減??；而冷絲進(jìn)給速度的增加應(yīng)當(dāng)取決于所述增加的大小延遲一段時期，從而保證在冷絲22進(jìn)給速度達(dá)到其目標(biāo)值之前電弧40是穩(wěn)定的。
[0130]信號從控制單元31發(fā)送到布置成用于朝著工件進(jìn)給冷絲22的冷絲進(jìn)給裝置35。冷絲進(jìn)給裝置35根據(jù)來自控制單元31的指令增加或減小冷絲22的進(jìn)給速度。
[0131]圖2至4描繪用于圖1中的雙焊接裝置I的電弧焊接頭100的不同視圖。
[0132]在一個端部處，焊接頭100包括接觸裝置160，在焊接期間所述接觸裝置緊鄰待焊接的工件。接觸裝置160保持包括絲4、22、12的絲組件170 (在圖2中僅僅顯示冷絲22)。絲4、22、12通過在焊接期間面對工件的接觸裝置160的下端處的出口 162離開接觸裝置160。絲4、22、12可以從相應(yīng)的儲存器、例如線圈(未顯示)朝著電弧焊接頭100進(jìn)給。
[0133]如上所述，絲組件170包括布置在接觸裝置160中的兩個熱絲4、12和冷絲22。熱絲4、12布置成所謂的雙絲，其作為雙絲布置平行地進(jìn)給。
[0134]在接觸裝置160之上布置朝著接觸裝置160進(jìn)給熱絲4、12的進(jìn)給裝置150。典型地，進(jìn)給裝置150包括朝著接觸裝置160移動熱絲4、12的槽輪。進(jìn)給裝置150包括用于進(jìn)給通過冷絲22的電絕緣部分156。電絕緣部分156可以由進(jìn)給輪組成，所述進(jìn)給輪具有用于冷絲22的額外絕緣槽。冷絲22可以自由地穿過絲進(jìn)給裝置150。進(jìn)給輪由驅(qū)動單元152 (未在圖2中顯示)、例如電動機(jī)驅(qū)動。
[0135]焊劑料斗11將粒狀焊劑經(jīng)由噴嘴(未顯示)進(jìn)給到接觸裝置160。
[0136]除了驅(qū)動單元152以外，絲進(jìn)給裝置150包括具有驅(qū)動軸的齒輪。在齒輪的驅(qū)動軸上布置進(jìn)給輪154(圖5)，所述進(jìn)給輪可以由另一輪(未顯示)加壓。進(jìn)給輪154在接觸裝置160的方向上向前驅(qū)動絲。
[0137]絲矯直單元140布置在絲進(jìn)給裝置150之上以便矯直熱絲4、12。在絲矯直單元140的最前位置描繪的兩個輥用于將壓力施加到豎直地重疊布置在絲矯直裝置的后部分中的三個固定輪。輥施加到輪的壓力經(jīng)由絲矯直單元140的外部處的旋鈕可調(diào)節(jié)。輥對三個輪施加的壓力矯直絲。絲矯直單元140包括電絕緣部分146,冷絲22可以通過所述電絕緣部分自由地穿過絲矯直單元140。
[0138]在絲矯直單元140之上布置用于朝著接觸裝置160進(jìn)給冷絲22的獨(dú)立絲進(jìn)給裝置35。在絲進(jìn)給裝置35上驅(qū)動單元132、例如電動機(jī)布置成驅(qū)動絲進(jìn)給裝置35的進(jìn)給輪。除了驅(qū)動單元132以外，絲進(jìn)給裝置35包括具有驅(qū)動軸的齒輪。在齒輪的驅(qū)動軸上布置進(jìn)給輪134(圖5)，所述進(jìn)給輪可以由另一輪(未顯示)加壓。進(jìn)給輪134在接觸裝置160的方向上向前驅(qū)動冷絲22。
[0139]在絲進(jìn)給裝置35之上布置用于矯直冷絲22的獨(dú)立的絲矯直單元120。沿著焊接頭100的縱向延伸提供電絕緣導(dǎo)管180以便將來自絲儲存器、例如線圈卷筒(未顯示)的冷絲22引導(dǎo)到接觸噴嘴。在進(jìn)給裝置150和130之間并且在絲矯直單元120之上可以布置接收冷絲22的電絕緣絲管道。
[0140]特別地，電絕緣導(dǎo)管180包括絲矯直單元140的電絕緣部分146，用于非絕緣熱絲4、12的絲進(jìn)給裝置150的電絕緣部分156，和接觸裝置160的電絕緣部分，以及在單元130、140,150,160之間并且在用于電絕緣冷絲22的絲矯直單元120之上的電絕緣絲管道。
[0141]用于熱絲和冷絲的合適的接觸裝置的詳細(xì)描述例如在W02012/041375 Al中被提供。
[0142]如上所述，電弧焊接裝置I帶有用于測量熱絲4的進(jìn)給速度的傳感器。
[0143]電弧焊接裝置I也帶有用于檢測第一熱絲和工件之間的電弧的存在的電弧檢測裝置(未顯示)。
[0144]圖5是如圖2-4中所示的實(shí)質(zhì)上相同的布局的電弧焊接頭100的側(cè)視圖。在絲矯直單元140之上提供用于雙絲的兩個引導(dǎo)管142、144。引導(dǎo)管142、144與焊接頭100的縱向延伸交叉布置。用于冷絲的引導(dǎo)管182布置在用于冷絲(未顯示)的絲進(jìn)給裝置35和用于熱絲(未顯示)的絲矯直單元140之間。驅(qū)動單元132、152可以配備有用于絲的速度控制的脈沖傳感器?？拷佑|裝置160布置用于焊劑料斗11 (圖2-4)的噴嘴116。噴嘴116固定到平行于接觸裝置160的縱軸線布置的桿118。
[0145]圖6a示意性地顯示將借助于類似于圖1中所示的電弧焊接裝置的電弧焊接裝置執(zhí)行的埋弧焊接過程的不同階段。取決于第一熱絲的進(jìn)給速度(與第二熱絲的進(jìn)給速度相同)確定冷絲進(jìn)給速度。
[0146]埋弧焊接過程包括點(diǎn)火階段，在所述點(diǎn)火階段期間在第一熱絲和工件之間點(diǎn)火第一(不穩(wěn)定)電弧。點(diǎn)火階段之后緊接著是焊接階段，在所述焊接階段期間對工件執(zhí)行焊接。一檢測到電弧就開始焊接階段。
[0147]焊接裝置也適合于執(zhí)行包括點(diǎn)火階段(IP)、電弧穩(wěn)定化階段(AP)和穩(wěn)定電弧階段(SP)的電弧穩(wěn)定過程。電弧穩(wěn)定化階段(AP)由初始子階段(IS)和主要子階段(MS)組成。電弧穩(wěn)定化階段(AP)和焊接階段同時開始，也就是說，在電弧穩(wěn)定化階段(AP)期間執(zhí)行焊接。由于該原因，重要的是盡可能快地生成穩(wěn)定電弧。在該實(shí)施例中，電弧穩(wěn)定化階段(AP)具有2.5秒的預(yù)定長度(被認(rèn)為足以生成穩(wěn)定電弧)。初始子階段(IS)具有2.0秒的預(yù)定長度并且主要子階段(MS)具有0.5秒的預(yù)定長度。
[0148]在啟動點(diǎn)火階段(IP)之前，焊接裝置的使用者輸入將在穩(wěn)定電弧階段(SP)期間保持的、包括穩(wěn)定電弧階段焊接電流的一組焊接參數(shù)值。控制單元然后確定將施加到第一和第二熱絲的、適合于電弧穩(wěn)定化階段(AP)的熱絲進(jìn)給速度。應(yīng)當(dāng)注意熱絲進(jìn)給速度在整個電弧穩(wěn)定化階段(AP)期間保持恒定。一旦電弧檢測裝置已檢測到第一熱絲和工件之間的電弧，控制單元啟動電弧穩(wěn)定化階段(AP)。在初始子階段(IS)期間，熱絲以借助于控制單元確定的進(jìn)給速度向前進(jìn)給，而冷絲保持靜止(不向前進(jìn)給)。在隨后的主要子階段(MS)期間，熱絲以所述恒定進(jìn)給速度向前進(jìn)給，并且冷絲以取決于第一熱絲的恒定進(jìn)給速度確定的恒定進(jìn)給速度向前進(jìn)給。自電弧穩(wěn)定化階段(AP)的開始已過去2.5秒之后，電弧穩(wěn)定過程進(jìn)入穩(wěn)定電弧階段(SP)。
[0149]穩(wěn)定電弧階段(SP)緊跟著電弧穩(wěn)定化階段(AP)之后。熱絲的進(jìn)給速度在穩(wěn)定電弧階段(SP)期間是可變的，而電弧電壓水平保持恒定。連續(xù)地調(diào)節(jié)熱絲的進(jìn)給速度以將焊接電流的安培數(shù)水平保持在設(shè)定穩(wěn)定電弧階段焊接電流水平并且補(bǔ)償干擾(例如表面不平整和焊接過程的變化)。該CA焊接過程容易執(zhí)行并且提供良好的焊接結(jié)果。
[0150]圖6b顯示根據(jù)本發(fā)明的方法的替代實(shí)施例。在該實(shí)施例中，在焊接階段之前有第一和第二啟動階段并且電弧穩(wěn)定化階段(AP)被分成三個子階段:對應(yīng)于第一啟動階段的初始子階段(IS)，對應(yīng)于第二啟動階段的主要子階段(MS)，和涵蓋第二啟動階段的結(jié)束和穩(wěn)定電弧階段(SP)的開始之間的時期的最后子階段(FS)。該布置的目的是便于生成穩(wěn)定電弧并且延緩焊接階段直到已生成穩(wěn)定電弧。
[0151]除了穩(wěn)定電弧焊接電流和與穩(wěn)定電弧階段相關(guān)的任何附加焊接參數(shù)值以外，使用者也輸入多個子階段特定焊接參數(shù)。合適的焊接參數(shù)的例子是焊接電流、電弧電壓和行進(jìn)速度?；谶@些值，控制單元確定用于每個子階段的合適熱絲進(jìn)給速度。
[0152]初始子階段(IS)的主要目的是便于穩(wěn)定電弧的生成。這通過暫時地消除冷絲對電弧穩(wěn)定過程的負(fù)面影響而實(shí)現(xiàn)。冷絲在初始子階段(IS)期間保持靜止，而熱絲以由控制單元確定的恒定進(jìn)給速度向前進(jìn)給。
[0153]主要子階段(MS)的主要目的是將冷絲引入焊接過程中，同時保證電弧保持相對穩(wěn)定。冷絲和熱絲現(xiàn)在以由控制單元確定的恒定進(jìn)給速度向前進(jìn)給。在該實(shí)施例中，熱絲進(jìn)給速度在主要子階段(MS)期間比在初始子階段(IS)期間高。取決于相應(yīng)的第一熱絲進(jìn)給速度確定冷絲進(jìn)給速度。
[0154]在最后子階段(FS)期間施加的熱絲進(jìn)給速度高于在主要子階段(MS)期間施加的熱絲進(jìn)給速度，并且因此更接近預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度。因此，保證從最后子階段(FS)平滑過渡到穩(wěn)定電弧階段(SP)。冷絲進(jìn)給速度遵循第一熱絲進(jìn)給速度并且也在最后子階段(FS)的開始時增加。在替代實(shí)施例中，主要子階段(MS)可以延續(xù)到電弧穩(wěn)定化階段(AP)的結(jié)束。
[0155]現(xiàn)在將參考圖7a更詳細(xì)地描述在圖6a中示意性地顯示的方法。實(shí)線(A)顯示每個階段期間的實(shí)際熱絲進(jìn)給速度，實(shí)線(B)顯示每個階段期間的實(shí)際冷絲進(jìn)給速度，并且虛線(C)顯示穩(wěn)定電弧階段(SP)的預(yù)期熱絲進(jìn)給。
[0156]圖7a顯示點(diǎn)火階段(IP，Vt1)期間的熱絲進(jìn)給速度被設(shè)定為預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度(C)的大約25%的值。
[0157]如上所述，預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度(C)由控制單元基于由使用者在焊接過程開始之前設(shè)定的一個或多個焊接參數(shù)值確定。穩(wěn)定電弧階段(SP)的開始(t3)時的實(shí)際第一熱絲進(jìn)給速度(A)在該實(shí)施例中等于預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度(C)。應(yīng)當(dāng)注意不總是如此。例如由于遇到的干擾，實(shí)際第一熱絲進(jìn)給速度(A)可以不同于預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度(C)。
[0158]電弧檢測裝置檢測電弧并且將信號發(fā)送到控制單元(h)?？刂茊卧甘緹峤z進(jìn)給裝置將熱絲進(jìn)給速度(A)增加到預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度(C)的大約90%的值?，F(xiàn)在熱絲進(jìn)給速度㈧在整個初始子階段(IS，trt2)和主要子階段(MS，t2-t3)期間保持恒定。冷絲在初始子階段(IS，trt2)期間保持靜止并且在主要子階段(MS，t2-t3)期間采用恒定冷絲進(jìn)給速度(B)。主要子階段(MS，t2-t3)期間的冷絲進(jìn)給速度(B)是主要子階段(MS, t2-t3)期間的第一熱絲進(jìn)給速度(A)的大約70%。
[0159]電弧穩(wěn)定化階段(AP，trt3)持續(xù)2.5秒并且后面緊跟著(t3)穩(wěn)定電弧階段(SP)。當(dāng)電弧穩(wěn)定過程進(jìn)入穩(wěn)定電弧階段(SP)時，控制單元指示熱絲進(jìn)給裝置將對應(yīng)于由焊接裝置的使用者設(shè)定的穩(wěn)定電弧階段焊接電流的進(jìn)給速度施加到第一和第二熱絲。其后，連續(xù)地測量焊接電流的安培數(shù)水平并且在控制單元中過濾被測量值。焊接電流安培數(shù)水平可以由于干擾在穩(wěn)定電弧階段(SP)期間變化并且控制單元編程為通過熱絲進(jìn)給速度的調(diào)節(jié)將安培數(shù)水平恢復(fù)到設(shè)定值(穩(wěn)定電弧階段焊接電流)(即，控制單元適合于通過熱絲進(jìn)給速度的調(diào)節(jié)將安培數(shù)水平保持在所述設(shè)定水平)。例如，在t5，控制單元記錄焊接電流安培數(shù)水平的增加并且因此指示熱絲進(jìn)給裝置降低熱絲進(jìn)給速度(A)以便將安培數(shù)水平恢復(fù)到其先前、較低值。
[0160]在焊接過程期間連續(xù)地測量第一熱絲進(jìn)給速度并且由控制單元過濾被測量值。對于每個經(jīng)過濾的值，控制單元確定用于冷絲的相應(yīng)進(jìn)給速度目標(biāo)值并且控制單元指示冷絲進(jìn)給裝置將冷絲進(jìn)給速度(B)調(diào)節(jié)到所述目標(biāo)值。因此，在&和&^4，冷絲進(jìn)給速度(B)增加并且在t5冷絲進(jìn)給速度(B)減小。
[0161]應(yīng)當(dāng)注意當(dāng)電弧穩(wěn)定過程進(jìn)入(t3)穩(wěn)定電弧階段時冷絲進(jìn)給速度(B)的增加以較慢速率被執(zhí)行(與第一熱絲進(jìn)給速度(A)的幾乎瞬時增加相比)。冷絲進(jìn)給速度(B)在t4達(dá)到其新目標(biāo)值。該延遲保證在冷絲進(jìn)給速度(B)達(dá)到其新的和更高的目標(biāo)值之前電弧穩(wěn)定在新的和更高的熱絲進(jìn)給速度(A)水平。也應(yīng)當(dāng)注意冷絲進(jìn)給速度(B)在〖5的減小幾乎瞬時地被執(zhí)行，從而避免冷絲相對于熱絲進(jìn)給速度(A)具有太高的進(jìn)給速度(B)并且擊穿熔池的情況。
[0162]確定冷絲進(jìn)給速度(B)將增加還是減小的最容易方式是將最后測量的和過濾的第一熱絲進(jìn)給速度(A)值存儲在控制單元中并且將它與下一個測量的和過濾的第一熱絲進(jìn)給速度(A)值比較。類似地，最后確定的冷絲進(jìn)給速度(B)值可以存儲在控制單元中并且與下一個確定的冷絲進(jìn)給速度(B)值比較。
[0163]在從電弧穩(wěn)定化階段(AP)到穩(wěn)定電弧階段(SP)的過渡(t3)，控制單元將第一測量的和過濾的熱絲或冷絲進(jìn)給速度值與在電弧穩(wěn)定化階段(AP)的主要子階段(t2-t3)期間保持的相應(yīng)恒定進(jìn)給速度值比較，從而確定應(yīng)當(dāng)即時地(減小)還是延遲地(增加)執(zhí)行冷絲進(jìn)給速度(B)的調(diào)節(jié)。
[0164]在圖7b中更詳細(xì)地顯示圖6b中示意性顯示的方法。
[0165]圖7b中的電弧穩(wěn)定化階段(AP)被分成三個子階段:初始子階段(ISj^t2)、主要子階段(MS, t2-t3)和最后子階段(FS, t3_t4)。
[0166]電弧點(diǎn)火階段(IP，Vt1)期間的第一熱絲進(jìn)給速度是預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度(C)的大約25%。一旦已檢測到電弧U1)熱絲進(jìn)給速度(A)增加到預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度(C)的大約50%并且電弧穩(wěn)定過程開始初始子階段(IS，trt2)。冷絲保持靜止以優(yōu)化所述初始子階段(IS^ft2)期間生成穩(wěn)定電弧的機(jī)會。熱絲進(jìn)給速度(A)在主要子階段(MS，t2-t3)的開始(t2)時再次增加到預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度(C)的大約75%。同時，冷絲以第一熱絲進(jìn)給速度(A)的大約50%的進(jìn)給速度(B)正在向前進(jìn)給。因此，在穩(wěn)定電弧階段(SP)開始之前在存在冷絲的情況下允許電弧穩(wěn)定。一旦主要子階段(MS，t2-t3)已結(jié)束并且最后子階段(FS，t3-t4)開始，熱絲進(jìn)給速度(A)再次增加到預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度(C)的大約90%并且冷絲進(jìn)給速度(B)增加到第一熱絲進(jìn)給速度(A)的70%。最后，在穩(wěn)定電弧階段(SP)的開始時，第一熱絲進(jìn)給速度(A)釋放并且冷絲進(jìn)給速度(B)連續(xù)地適合于第一熱絲進(jìn)給速度，如上面參考圖7a所述。
[0167]在該實(shí)施例中，每當(dāng)電弧穩(wěn)定過程進(jìn)入新的子階段時熱絲進(jìn)給速度(A)增加(冷絲進(jìn)給速度同樣如此，從電弧點(diǎn)火階段(IP)到初始子階段(IS)的過渡除外)。熱絲和冷絲進(jìn)給速度在每個子階段期間保持恒定。熱絲進(jìn)給速度(A)水平由控制單元基于由使用者在焊接過程開始之前設(shè)定的焊接參數(shù)值確定并且冷絲進(jìn)給速度(B)值取決于相應(yīng)的第一熱絲進(jìn)給速度(A)值被確定。在穩(wěn)定電弧階段(SP)期間，借助于控制單元基于被測量第一熱絲進(jìn)給速度(A)值確定冷絲進(jìn)給速度(B)的目標(biāo)值。
[0168]由權(quán)利要求提供的保護(hù)范圍不限于上述實(shí)施例。實(shí)施例和特征可以以許多方式組合而不脫離保護(hù)范圍。
[0169]例如，當(dāng)電弧穩(wěn)定過程進(jìn)入穩(wěn)定電弧階段時電弧穩(wěn)定化階段期間焊接條件的變化可以導(dǎo)致熱絲進(jìn)給速度減小。也有這樣的實(shí)施例，其中將在穩(wěn)定電弧階段期間保持的穩(wěn)定電弧階段焊接電流低使得可能有利的是在電弧穩(wěn)定化階段期間施加高于預(yù)期穩(wěn)定電弧階段熱絲進(jìn)給速度的熱絲進(jìn)給速度。上面參考圖6a，b ;7a，b所述的方法可以應(yīng)用于包括任何數(shù)量的熱絲和多于一個冷絲的焊接裝置。熱絲可以在兩個或更多個子階段中具有相同的進(jìn)給速度，并且冷絲可以在兩個或更多個子階段中具有相同的進(jìn)給速度。圖7b中的電弧穩(wěn)定化階段可以包括三個以上子階段。也能夠去除最后子階段并且將主要子階段延續(xù)到電弧穩(wěn)定化階段的結(jié)束。在其中將在最后啟動階段的結(jié)束之前終止電弧穩(wěn)定化階段的實(shí)施例中，電弧穩(wěn)定化階段可以延續(xù)到最后啟動階段的結(jié)束。
【權(quán)利要求】
1.一種用于啟動埋弧焊接過程的方法，所述方法包括:包括點(diǎn)火電弧的步驟的電弧點(diǎn)火階段(IP)，電弧穩(wěn)定化階段(AP)以及穩(wěn)定電弧階段(SP)，該方法的特征在于，所述電弧穩(wěn)定化階段(AP)包括至少一個初始子階段(IS)和至少一個隨后的主要子階段(MS)，其中所述初始子階段(IS)包括以下步驟: 以恒定進(jìn)給速度朝著工件進(jìn)給至少一個熱絲(4、12);所述主要子階段(MS)包括以下步驟: 以恒定進(jìn)給速度朝著所述工件進(jìn)給所述熱絲(4、12);以及 以恒定進(jìn)給速度朝著所述工件進(jìn)給至少一個冷絲(22);并且所述穩(wěn)定電弧階段(SP)包括以下步驟: 至少取決于傳遞通過所述熱絲(4、12)的焊接電流連續(xù)地調(diào)節(jié)所述熱絲(4、12)的進(jìn)給速度；以及 取決于至少一個熱絲(4、12)進(jìn)給速度連續(xù)地調(diào)節(jié)所述冷絲(22)的進(jìn)給速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在朝著所述工件的方向上的所述冷絲(22)的進(jìn)給速度在所述初始子階段(IS)期間保持等于或低于9cm/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述冷絲(22)在所述初始子階段(IS)期間保持靜止。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述熱絲(4、12)的進(jìn)給速度在整個電弧穩(wěn)定化階段(AP)期間保持恒定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述熱絲(4、12)的進(jìn)給速度在至少兩個不同子階段(IS、MS、FS)之間變化。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中子階段(IS、MS、FS)期間的所述熱絲(4、12)的進(jìn)給速度在對應(yīng)于穩(wěn)定電弧階段焊接電流的所述熱絲(4、12)的預(yù)期穩(wěn)定電弧階段進(jìn)給速度的0-200%范圍內(nèi)，并且其中所述子階段(IS、MS、FS)期間的所述冷絲(22)的恒定進(jìn)給速度在所述子階段(IS、MS、FS)期間的至少一個熱絲(4、12)的進(jìn)給速度的0-100%范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中子階段(IS、MS、FS)期間的所述熱絲(4、12)的進(jìn)給速度在所述熱絲(4、12)的預(yù)期穩(wěn)定電弧階段進(jìn)給速度的0-100%范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中最后子階段(MS；LS)期間的所述熱絲(4、12)的恒定進(jìn)給速度在所述熱絲(4、12)的預(yù)期穩(wěn)定電弧階段進(jìn)給速度的80-95%范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中的任一項(xiàng)所述的方法，其中最后子階段(MS；LS)期間的所述冷絲(22)的恒定進(jìn)給速度在所述最后子階段(MS ；LS)期間的至少一個熱絲(4、12)的進(jìn)給速度的70-90%范圍內(nèi)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述電弧穩(wěn)定化階段(AP)具有在1-6秒范圍內(nèi)的預(yù)定長度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述電弧穩(wěn)定化階段(AP)具有在1.0-3.0秒范圍內(nèi)的預(yù)定長度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-10中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述初始子階段(IS)具有在0.5-5秒范圍內(nèi)的預(yù)定長度。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，所述方法包括朝著所述工件進(jìn)給多于一個熱絲(4、12)的步驟。
14.一種用于執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法的焊接裝置(1)，所述焊接裝置⑴包括: 用于朝著工件進(jìn)給至少一個熱絲(4、12)的熱絲進(jìn)給裝置(150)； 用于將電流傳遞到所述熱絲(4、12)以便電弧生成的接觸裝置(2); 用于朝著所述工件進(jìn)給至少一個冷絲(22)的冷絲進(jìn)給裝置(35);以及 控制單元(31)，所述控制單元適合于在電弧點(diǎn)火階段(IP)、電弧穩(wěn)定化階段(AP)和隨后的穩(wěn)定電弧階段(SP)期間控制所述熱絲進(jìn)給裝置(150)和冷絲進(jìn)給裝置(35);其特征在于，所述電弧穩(wěn)定化階段(AP)包括至少一個初始子階段(IS)和至少一個隨后的主要子階段(MS)，并且所述控制單元(31)適合于控制所述熱絲進(jìn)給裝置(150)以: 在所述初始子階段(IS)期間以恒定進(jìn)給速度進(jìn)給所述熱絲(4、12)； 在所述主要子階段(MS)期間以恒定進(jìn)給速度進(jìn)給所述熱絲(4、12);并且 在所述穩(wěn)定電弧階段(SP)期間至少取決于傳遞通過所述熱絲(4、12)的焊接電流連續(xù)地調(diào)節(jié)所述熱絲(4、12)的進(jìn)給速度；并且所述控制單元(31)也適合于控制所述冷絲進(jìn)給裝置(35)以: 在所述主要子階段(MS)期間以恒定進(jìn)給速度進(jìn)給所述冷絲(22);并且 在所述穩(wěn)定電弧階段(SP)期間取決于至少一個熱絲(4、12)進(jìn)給速度連續(xù)地調(diào)節(jié)所述冷絲(22)的進(jìn)給速度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的焊接裝置(I)，其中所述控制單元(31)適合于在所述初始子階段(IS)期間將朝著所述工件的方向上的所述冷絲(22)的進(jìn)給速度保持在等于或低于9cm/min。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的焊接裝置(I)，其中所述控制單元(31)適合于在所述初始子階段(IS)期間保持所述冷絲(22)靜止。
17.根據(jù)權(quán)利要求14-16中的任一項(xiàng)所述的焊接裝置(I)，其中所述控制單元(31)適合于控制所述熱絲進(jìn)給裝置(150)以在整個電弧穩(wěn)定化階段(AP)期間保持所述熱絲(4、12)的進(jìn)給速度恒定。
18.根據(jù)權(quán)利要求14-16中的任一項(xiàng)所述的焊接裝置(I)，其中所述控制單元(31)適合于控制所述熱絲進(jìn)給裝置(150)以在一個子階段(IS、MS、FS)期間為所述熱絲(4、12)提供一個進(jìn)給速度并且在另一子階段(IS、MS、FS)期間為所述熱絲(4、12)提供另一進(jìn)給速度。
19.根據(jù)權(quán)利要求14-18中的任一項(xiàng)所述的焊接裝置(I)，其中所述控制單元(31)適合于為所述電弧穩(wěn)定化階段(AP)提供在1-6秒范圍內(nèi)的預(yù)定長度。
20.根據(jù)權(quán)利要求14-19中的任一項(xiàng)所述的焊接裝置(I)，所述焊接裝置(I)包括用于朝著所述工件進(jìn)給多于一個熱絲(4、12)的至少一個熱絲進(jìn)給裝置(150)。
21.根據(jù)權(quán)利要求14-20中的任一項(xiàng)所述的焊接裝置(I)，所述焊接裝置(I)包括用于朝著所述工件進(jìn)給多于一個冷絲(22)的至少一個冷絲進(jìn)給裝置(35)。
22.根據(jù)權(quán)利要求14-21中的任一項(xiàng)所述的焊接裝置(I)，所述焊接裝置(I)包括在所述電弧點(diǎn)火階段(IP)期間適于檢測電弧的存在的至少一個電弧檢測裝置，并且其中所述控制單元(31)適合于當(dāng)接收到來自所述電弧檢測裝置的、指示電弧(40)的存在的信號時 立即啟動所述電弧穩(wěn)定化階段(AP)。
【文檔編號】B23K9/067GK104254424SQ201280072783
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月2日
【發(fā)明者】H·勞德塞普, M·安德松, T·約翰松, R·榮克維斯特 申請人:依賽彼公司