促進(jìn)熔滴轉(zhuǎn)移的方法以及用于CO2粒狀熔滴轉(zhuǎn)移的相應(yīng)的焊接系統(tǒng)與流程

本申請(qǐng)是2014年2月28日遞交的pct國(guó)際申請(qǐng)pct/ib2014/000219于2015年8月27日進(jìn)入中國(guó)國(guó)家階段的中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01480010963.8、發(fā)明名稱為“促進(jìn)熔滴轉(zhuǎn)移的方法以及用于co2粒狀熔滴轉(zhuǎn)移的相應(yīng)的焊接系統(tǒng)”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

優(yōu)先權(quán)：pct國(guó)際申請(qǐng)pct/ib2014/000219是2012年7月20日遞交的題為“在短路弧焊工藝期間增加至焊縫的熱輸入的方法和系統(tǒng)”的美國(guó)專利申請(qǐng)no.13/554,744的部分繼續(xù)申請(qǐng)，所述美國(guó)專利申請(qǐng)no.13/554,744要求2008年6月27日遞交的題為“在短路弧焊工藝期間增加至焊縫的熱輸入的方法和系統(tǒng)”的美國(guó)專利申請(qǐng)no.12/163,047的優(yōu)先權(quán)，這些公開內(nèi)容的全部通過引用被并入本文。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用/通過引用并入的內(nèi)容：2008年6月27日遞交的美國(guó)專利申請(qǐng)no.12/163,047通過引用被整體并入本文。

本文所描述的發(fā)明一般地涉及這樣的系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)和方法涉及在氣體保護(hù)金屬極弧焊(gmaw)的短路電弧工藝期間在焊條和工件之間的粒狀熔滴轉(zhuǎn)移。

背景技術(shù)：

焊接系統(tǒng)處于現(xiàn)代工業(yè)時(shí)代的核心。從大量的汽車組裝操作到自動(dòng)化的制造環(huán)境，這些系統(tǒng)在越發(fā)復(fù)雜的制造操作中便利接合。焊接系統(tǒng)的一個(gè)這樣的實(shí)施例包括電弧焊接系統(tǒng)。這可以涉及在電流通過焊條并且跨焊條和工件之間形成的電弧被傳遞的同時(shí)，消耗的焊條例如朝向工件的移動(dòng)。例如，co2粒狀熔滴轉(zhuǎn)移是氣體保護(hù)金屬極弧焊(gmaw)工藝，所述氣體保護(hù)金屬極弧焊(gmaw)工藝使用co2作為保護(hù)氣體來(lái)便利將形成在焊條的末端上的熔球轉(zhuǎn)移到工件。與其他弧焊工藝相比，通常由于較大的焊絲尺寸，粒狀熔滴轉(zhuǎn)移gmaw工藝可能是不穩(wěn)定的并且包括比其他弧焊工藝更多的飛濺。由于較低的焊絲送進(jìn)速度范圍，這導(dǎo)致較慢的弧焊工藝。

如所提及的，gmaw工藝易于不穩(wěn)定和/或熔池飛濺，并且需要的是執(zhí)行粒狀熔滴轉(zhuǎn)移gmaw工藝的改進(jìn)的焊接技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，一種用于在弧焊工藝中使用的、使用負(fù)極性電流中的一個(gè)或更多個(gè)部分的方法被提供，所述方法包括以下步驟：將波形的輸出電流水平調(diào)節(jié)到正極性本底電流水平，以維持焊條和工件之間的電弧，在所述焊條的末端上產(chǎn)生熔融金屬球；響應(yīng)于所述熔融金屬球短接于所述工件，將所述輸出電流水平下降到所述正極性本底電流水平之下，并且熄滅所述電弧，以允許所述熔融金屬球潤(rùn)入所述工件上的熔池；自動(dòng)地將所述輸出電流水平降低為在所述正極性本底電流水平之下的負(fù)極性，以導(dǎo)致所述熔融金屬球從所述焊條的所述末端箍斷；在所述熔球從所述焊條的所述末端箍斷到所述工件上時(shí)，在所述負(fù)極性內(nèi)朝向所述正極性本底電流水平增加所述輸出電流水平，以在所述焊條和所述工件之間重建電弧；響應(yīng)于重建所述電弧，在所述負(fù)極性內(nèi)遠(yuǎn)離所述正極性本底電流水平將所述輸出電流水平降低到所述波形的負(fù)峰值電流水平；以及朝向所述正極性本底電流水平增加所述輸出電流水平，在所述焊條的所述末端上產(chǎn)生下一個(gè)熔融金屬球。

根據(jù)本發(fā)明，一種用于在弧焊工藝中使用的、使用負(fù)極性電流中的一個(gè)或更多個(gè)部分的方法被提供，所述方法包括以下步驟：將波形的輸出電流水平調(diào)節(jié)到正極性本底電流水平，以維持焊條和工件之間的電弧，在所述焊條的末端上產(chǎn)生熔融金屬球；響應(yīng)于所述熔融金屬球短接于所述工件，將所述輸出電流水平下降到所述正極性本底電流水平之下至負(fù)極性，并且熄滅所述電弧，以允許所述熔融金屬球潤(rùn)入所述工件上的熔池；響應(yīng)于重建所述電弧，在所述負(fù)極性內(nèi)將所述輸出電流水平下降到負(fù)峰值電流水平；以及朝向所述正極性本底電流水平增加所述輸出電流水平，在所述焊條的所述末端上產(chǎn)生下一個(gè)熔融金屬球。

根據(jù)本發(fā)明，一種氣體保護(hù)金屬極弧焊(gmaw)系統(tǒng)被提供，所述氣體保護(hù)金屬極弧焊(gmaw)系統(tǒng)在推進(jìn)的焊條和金屬工件之間生成電焊波形，所述氣體保護(hù)金屬極弧焊(gmaw)系統(tǒng)包括：第一電子部件配置，所述第一電子部件配置用以生成所述電焊波形的本底電流段、峰值電流段和尾拖電流段，其中所述本底電流段提供正本底電流水平，所述峰值電流段提供負(fù)峰值電流水平，以及所述尾拖電流段提供朝向所述正本底電流水平單調(diào)增加的尾拖電流水平；以及第二電子部件配置，所述第二電子部件配置用以生成所述電焊波形的箍縮電流段，其中所述箍縮電流段在所述本底電流段之后在所述電焊波形的電流的正極性中提供逐漸降低的箍縮電流水平。本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方案針對(duì)的是在負(fù)脈沖時(shí)形成熔滴并且利用正脈沖來(lái)促進(jìn)熔滴接觸熔池。

本申請(qǐng)的一個(gè)方面提供一種促進(jìn)焊接系統(tǒng)的熔滴轉(zhuǎn)移的方法，所述方法包括：將波形的輸出電流水平調(diào)節(jié)到正極性本底電流水平，以維持焊條和工件之間的電弧，在所述焊條的末端上產(chǎn)生熔融金屬球；響應(yīng)于所述熔融金屬球短接于所述工件，將所述輸出電流水平下降到所述正極性本底電流水平之下，并且熄滅所述電弧，以允許所述熔融金屬球潤(rùn)入所述工件上的熔池；自動(dòng)地進(jìn)一步將所述輸出電流水平降低為在所述正極性本底電流水平之下的負(fù)極性，以導(dǎo)致所述熔融金屬球從所述焊條的所述末端箍斷；在所述熔球從所述焊條的所述末端箍斷到所述工件上時(shí)，在所述負(fù)極性內(nèi)朝向所述正極性本底電流水平增加所述輸出電流水平，以在所述焊條和所述工件之間重建電?。豁憫?yīng)于重建所述電弧，在所述負(fù)極性內(nèi)遠(yuǎn)離所述正極性本底電流水平將所述輸出電流水平降低到所述波形的負(fù)峰值電流水平；以及朝向所述正極性本底電流水平增加所述輸出電流水平，在所述焊條的所述末端上產(chǎn)生下一個(gè)熔融金屬球。

本申請(qǐng)的一個(gè)方面還提供一種促進(jìn)焊接系統(tǒng)的熔滴轉(zhuǎn)移的方法，所述方法包括：將波形的輸出電流水平調(diào)節(jié)到正極性本底電流水平，以維持焊條和工件之間的電弧，在所述焊條的末端上產(chǎn)生熔融金屬球；響應(yīng)于所述熔融金屬球短接于所述工件，將所述輸出電流水平下降到所述正極性本底電流水平之下至負(fù)極性，并且熄滅所述電弧，以允許所述熔融金屬球潤(rùn)入所述工件上的熔池；響應(yīng)于重建所述電弧，在所述負(fù)極性內(nèi)將所述輸出電流水平下降到負(fù)峰值電流水平；以及朝向所述正極性本底電流水平增加所述輸出電流水平，在所述焊條的所述末端上產(chǎn)生下一個(gè)熔融金屬球。

在一些實(shí)施方案中，弧焊工藝是氣體保護(hù)金屬極弧焊(gmaw)工藝。

在一些實(shí)施方案中，所述gmaw工藝使用氬和co2作為保護(hù)氣體。

在一些實(shí)施方案中，所述方法還包括以所述負(fù)極性內(nèi)的所述輸出電流水平加熱所述焊條多于加熱所述熔池。

在一些實(shí)施方案中，所述方法還包括利用所述負(fù)極性內(nèi)的所述輸出電流水平來(lái)減輕由所述熔融金屬球從所述焊條的所述末端箍斷引起的所述熔池的凹陷。

在一些實(shí)施方案中，所述方法還包括在所述正極性本底電流水平和中間正電流水平之間脈沖化所述輸出電流水平，其中所述中間正電流水平大于所述正極性本底電流水平并且小于所述負(fù)峰值電流水平的絕對(duì)值，并且其中脈沖化所述輸出電流水平的持續(xù)時(shí)間優(yōu)選地基于焊絲送進(jìn)速度。

在一些實(shí)施方案中，所述方法還包括在所述正極性本底電流水平和中間負(fù)電流水平之間脈沖化所述輸出電流水平，其中所述中間負(fù)電流水平小于所述正極性本底電流水平并且小于所述負(fù)峰值電流水平的絕對(duì)值。

本申請(qǐng)的一個(gè)方面還提供一種氣體保護(hù)金屬極弧焊系統(tǒng)，所述氣體保護(hù)金屬極弧焊系統(tǒng)生成電焊波形，所述電焊波形促進(jìn)在推進(jìn)的焊條和金屬工件之間的熔滴轉(zhuǎn)移，所述氣體保護(hù)金屬極弧焊系統(tǒng)包括：第一電子部件配置，所述第一電子部件配置用以生成所述電焊波形的本底電流段、峰值電流段和尾拖電流段，其中所述本底電流段提供正本底電流水平，所述峰值電流段提供負(fù)峰值電流水平，以及所述尾拖電流段提供朝向所述正本底電流水平單調(diào)增加的尾拖電流水平；以及第二電子部件配置，所述第二電子部件配置用以生成所述電焊波形的短路清除斜坡段，其中所述短路清除斜坡段在所述本底電流段之后在所述電焊波形的電流的正極性中提供逐漸降低的電流水平。

在一些實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)還包括第三電子部件配置，所述第三電子部件配置用以在所述本底電流段期間生成所述電焊波形的至少一個(gè)增熱電流脈沖，其中所述至少一個(gè)增熱電流脈沖處于中間電流水平，所述中間電流水平大于所述正本底電流水平并且小于所述負(fù)峰值電流水平的絕對(duì)值。

在一些實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)還包括第一部件，所述第一部件被配置來(lái)基于所述焊條(e,1060,1191)至所述工件(w,1070)的短接條件生成所述電焊波形的負(fù)電流。

在一些實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)還包括第四電子部件配置，所述第四電子部件配置用以響應(yīng)于所述焊條(e,1060,1191)短接于所述工件(w,1070)，在所述本底電流段的終點(diǎn)朝向所述正本底電流水平增加所述電焊波形的電流水平。

在一些實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)還包括第五電子部件配置，所述第五電子部件配置用以在預(yù)期所述焊條從所述工件解除短接時(shí)，在所述短路清除斜坡段的終點(diǎn)朝向所述正本底電流水平增加所述電焊波形的電流水平。

在一些實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)還包括第六電子部件配置，所述第六電子部件配置用以周期性地依次重新生成所述本底電流段、所述短路清除斜坡段、所述峰值電流段和所述尾拖電流段，以使所述本底電流段包括所述至少一個(gè)增熱電流脈沖。

本申請(qǐng)的一個(gè)方面還提供一種促進(jìn)焊接系統(tǒng)的熔滴轉(zhuǎn)移的方法，所述方法包括：將波形的輸出電流水平調(diào)節(jié)到正極性本底電流水平，以維持焊條和工件之間的電弧，在所述焊條的末端上產(chǎn)生熔融金屬球；檢測(cè)所述焊接系統(tǒng)中的短路事件；基于所述短路事件將所述正極性本底電流改變至一電流水平，以增進(jìn)熔滴從焊條的末端的箍斷；在所述熔滴的分離之后重新創(chuàng)建電??；控制從所述電流水平到所述正極性本底電流的轉(zhuǎn)變；以及脈沖化所述正本底電流，以促進(jìn)所述焊條的所述末端上的所述熔滴接觸熔池；還優(yōu)選地包括：利用所述電流水平的負(fù)極性；還優(yōu)選地包括：將波形的輸出電流水平調(diào)節(jié)到所述正極性本底電流水平，以維持所述焊條和工件之間的所述電弧，在所述焊條的所述末端上產(chǎn)生所述熔滴；響應(yīng)于所述熔滴短接于所述工件，將所述輸出電流水平下降到所述正極性本底電流水平之下至負(fù)極性，并且熄滅所述電弧，以允許所述熔滴潤(rùn)入所述工件上的熔池；響應(yīng)于重建所述電弧，在所述負(fù)極性內(nèi)將所述輸出電流水平下降到負(fù)峰值電流水平；以及朝向所述正極性本底電流水平增加所述輸出電流水平，在所述焊條的所述末端上產(chǎn)生下一個(gè)熔滴。

當(dāng)根據(jù)附圖、詳細(xì)的說明書以及所附的權(quán)利要求書來(lái)閱讀時(shí)，本發(fā)明的這些以及其他實(shí)施方案、特點(diǎn)和目標(biāo)將會(huì)是明晰的。

附圖說明

本發(fā)明在特定部分和各部分的布置方面可以具有具體形式，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案將在說明書中被詳細(xì)描述并且在附圖中被圖示說明，附圖構(gòu)成本發(fā)明的一部分，并且在附圖中：

圖1a說明用于在弧焊工藝中增加至焊縫的熱輸入的電焊波形的周期的示例性實(shí)施方案；

圖1b圖示說明利用圖1a的電焊波形的弧焊工藝在圖1a的所述周期上的各個(gè)階段(stage)，顯示焊接焊條和金屬工件之間的關(guān)系；

圖2圖示說明用以生成圖1的電焊波形的系統(tǒng)的第一示例性實(shí)施方案的功能框圖；

圖3a-3d圖示說明由圖2的系統(tǒng)的各種功能單元(variouscapabilities)所生成的調(diào)制波形部分的示例性實(shí)施方案；

圖4圖示說明用以生成圖1的電焊波形的系統(tǒng)的第二示例性實(shí)施方案的功能框圖；

圖5圖示說明利用圖1的電焊波形以及圖2的系統(tǒng)或圖4的系統(tǒng)在弧焊工藝期間增加至焊縫的熱輸入的方法的第一示例性實(shí)施方案的流程圖；

圖6a-6b圖示說明利用圖4的系統(tǒng)在弧焊工藝期間增加至焊縫的熱輸入的方法的第二示例性實(shí)施方案的流程圖和產(chǎn)生電焊波形；

圖7圖示說明利用圖1的電焊波形或圖6的電焊波形以及圖2的系統(tǒng)或圖4的系統(tǒng)在弧焊工藝期間增加至焊縫的熱輸入的方法的第三示例性實(shí)施方案的流程圖；

圖8圖示說明在弧焊工藝中使用的控制至焊縫的熱輸入的電焊波形的周期的進(jìn)一步的示例性實(shí)施方案；

圖9是圖示說明便利生成具有在負(fù)極性電流中的一個(gè)或更多個(gè)部分的電焊波形的焊機(jī)系統(tǒng)的框圖；

圖10是圖示說明在弧焊工藝中使用的、具有在負(fù)極性電流中的一個(gè)或更多個(gè)部分的電焊波形的周期的實(shí)施方案的框圖；

圖11是圖示說明在弧焊工藝中使用的、具有在負(fù)極性電流中的一個(gè)或更多個(gè)部分的電焊波形的周期的實(shí)施方案的框圖；

圖12是圖示說明便利利用電流波形的負(fù)極性部分來(lái)控制弧焊工藝的一個(gè)或更多個(gè)部件的框圖；

圖13是生成控制焊接工藝的負(fù)極性焊接輸出電流波形的流程圖；

圖14是利用弧焊電流波形的負(fù)極性電流來(lái)控制一部分焊接工藝的流程圖；以及

圖15是圖示說明控制一部分焊接工藝的具有負(fù)極性的弧焊電流波形的圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的實(shí)施方案涉及這樣的方法和系統(tǒng)，所述方法和系統(tǒng)一般地涉及生成負(fù)極性焊接輸出電流波形來(lái)控制焊接工藝。電弧焊系統(tǒng)生成具有在負(fù)極性中的部分的電焊波形。電焊波形的周期包括電焊波形的本底電流段、在所述本底電流段之后的短路清除斜坡段、峰值電流段和尾拖電流段，其中峰值電流段提供負(fù)峰值電流水平，尾拖電流段提供朝向正本底電流水平單調(diào)增加的尾拖電流水平，并且短路清除斜坡段在所述電焊波形的電流的正極性中提供逐漸降低的電流水平。

現(xiàn)在將出于圖示說明在遞交本專利申請(qǐng)時(shí)申請(qǐng)人已知的最佳模式的目的，描述實(shí)施本發(fā)明的最佳模式。實(shí)施例和附圖僅僅是示例性的而不意味著要限制本發(fā)明，本發(fā)明通過權(quán)利要求的范圍和精神來(lái)衡量。

圖1a圖示說明用于在弧焊工藝中增加至焊縫的熱輸入的電焊波形100的周期101的示例性實(shí)施方案。圖1b圖示說明利用圖1a的電焊波形的弧焊工藝在所述周期101中上的各個(gè)階段(a-e)，顯示焊接焊條191和金屬工件199之間的關(guān)系。在弧焊工藝期間，在送進(jìn)的焊接焊條191和金屬工件199之間生成一系列電弧脈沖，所述生成一系列電弧脈沖是利用能產(chǎn)生電焊波形100的電弧焊接系統(tǒng)來(lái)生成電弧脈沖的。一般地，周期101在弧焊工藝期間周期性地重復(fù)，以生成所產(chǎn)生的焊縫。然而，周期101可以在沒有相同數(shù)目的增熱脈沖150的情況下重復(fù)，并且，如果短接狀態(tài)沒有發(fā)生，可能沒有箍縮電流段120。

電焊波形100的周期101包括提供本底電流水平111的本底電流段110、提供單調(diào)增加的箍縮電流水平121的箍縮電流段120、提供峰值電流水平131的峰值電流段130和提供單調(diào)降低的尾拖電流水平141的尾拖電流段140。

在本底電流段110期間，電弧195被維持在焊條191和工件199之間，在焊條191的末端上生成熔融金屬球192(參見圖1b中的階段a)。在階段b，熔融金屬球192仍連接于焊條191，短接于工件199。當(dāng)短接發(fā)生時(shí)，弧195被熄滅，并且波形100的電流水平被下降到本底電流水平111或之下至電流水平112，以允許熔融球192潤(rùn)濕進(jìn)入工件199上的熔池。

在箍縮電流段120期間，波形100的電流水平被單調(diào)地(例如，向上傾斜)增加到本底電流水平111之上，提供導(dǎo)致短接的熔融金屬球192開始從工件191的末端箍斷(pinchoff)進(jìn)入工件199的熔池(如圖1b的階段c所示)的漸增的箍縮電流水平121。在熔融金屬球192就要從焊條191箍斷時(shí)，波形100的電流水平被再次下降到本底電流水平111之下至電流水平112以避免飛濺，并且弧196在焊條191和工件199之間被重建。

一旦弧196被重建，波形100進(jìn)入峰值電流段130。在峰值電流段130期間，波形100的電流水平被增加至峰值電流水平131，并且被保持在峰值電流水平131。依據(jù)一實(shí)施方案，峰值電流水平131是波形100的最高電流水平，并且在焊條191和工件199之間建立弧197，弧197具有足夠的強(qiáng)度在焊條191的末端開始形成下一個(gè)熔融金屬球198。

在峰值電流段130之后，波形100進(jìn)入尾拖電流段140。在尾拖電流段140期間，波形100的電流水平朝本底電流水平111單調(diào)(例如，呈指數(shù))降低，以提供漸減的尾拖電流水平141。波形100的電流將熱輸入進(jìn)焊縫。尾拖電流段140充當(dāng)波形100的粗略熱控制段，而本底電流段110充當(dāng)波形100的精細(xì)熱控制段。然而，在某些弧焊應(yīng)用中，提供額外的熱輸入控制是合乎期望的。

在尾拖電流段140之后，再次進(jìn)入本底電流段110，以提供本底電流水平111并且在焊條191的末端生成基本上均勻的下一個(gè)熔融金屬球198(階段a)。在本底電流段110期間，至少一個(gè)增熱電流脈沖150被生成，以提供在本底電流水平111和峰值電流水平131之間的中間電流水平151。增熱電流脈沖150可以在本底電流段110內(nèi)被周期性地重復(fù)直至熔融金屬球198和工件199之間的下一次短接發(fā)生，在那時(shí)，弧195被熄滅并且波形100的電流水平被下降到本底電流水平111之下至電流水平112，以允許下一個(gè)熔融球198潤(rùn)濕進(jìn)入工件199上的熔池(階段b)。增熱電流脈沖150用來(lái)再加熱熔池及周圍區(qū)域以增加焊透性。例如，在留隙焊根接縫中為提供更好的焊透性且不增加熔池的流動(dòng)性時(shí)，通過增熱電流脈沖150提供的這種熱的增加可能是期望的。增熱脈沖的幅度沒有大到使焊滴通過電弧轉(zhuǎn)移，并且增熱脈沖的脈寬沒有寬到迫使焊接系統(tǒng)在短弧轉(zhuǎn)移之上進(jìn)入粒狀熔滴轉(zhuǎn)移(globulartransfer)。再有，一般地，周期101在弧焊工藝期間周期性地重復(fù)以生成所產(chǎn)生的焊縫。然而，周期101可以在沒有相同數(shù)目的增熱脈沖150的情況下重復(fù)，并且，如果短接狀態(tài)沒有發(fā)生，可能沒有箍縮電流段120。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“電流水平”指的是基本上穩(wěn)定的，但由于生成電焊波形的多少有些不精確的性質(zhì)而可以有一些變化的電流幅度。

依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，作為一實(shí)施例，弧焊工藝是利用氬氣和二氧化碳作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)金屬極弧焊(gmaw)工藝。本底電流水平111為約70安，峰值電流水平131為約330安，并且中間電流水平151為約210安。單個(gè)增熱脈沖150的脈寬為約1毫秒，并且可以以約每3毫秒被重復(fù)，在本底電流段110期間達(dá)到3至6個(gè)脈沖。周期101的持續(xù)時(shí)間為約15毫秒。

圖2圖示說明用以生成圖1的電焊波形100的系統(tǒng)200的第一示例性實(shí)施方案的功能框圖。系統(tǒng)200提供發(fā)電功能單元210和用以生成調(diào)制波形100'的調(diào)制波形生成和整形功能單元220。系統(tǒng)200還提供短接檢測(cè)和預(yù)兆(premonition)檢測(cè)(預(yù)期解除短接)功能單元230，用以在熔融金屬球(例如，192)箍斷進(jìn)入工件199上的熔池時(shí)檢測(cè)在焊條191和工件199之間的短接狀態(tài)何時(shí)發(fā)生并且用以預(yù)期何時(shí)短接狀態(tài)就要終止(解除短接狀態(tài))。

由調(diào)制波形生成和整形功能單元220生成的調(diào)制波形100'被用來(lái)調(diào)制發(fā)電功能單元210，所述發(fā)電功能單元210以電焊波形100的形式提供至焊條191和工件199的電流。調(diào)制波形生成和整形功能單元220包括周期基本波形生成功能單元221。圖3a-3d圖示說明由圖2的系統(tǒng)200的各種功能單元所產(chǎn)生的調(diào)制波形100'部分的示例性實(shí)施方案。圖3a圖示說明由周期基本波形生成功能單元221所生成的周期基本波形部分310。周期基本波形生成功能單元221以周期的方式提供調(diào)制波形100'的本底電流段110、峰值電流段130和尾拖電流段140的生成。

調(diào)制波形生成和整形功能單元220還包括箍縮電流段生成功能單元222。圖3b圖示說明圖3a的周期基本波形部分310，所述周期基本波形部分310具有增加的箍縮電流段120。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，利用調(diào)制波形生成和整形功能單元220的信號(hào)求和功能單元223，箍縮電流段120可以與周期基本波形部分310相加。

調(diào)制波形生成和整形功能單元220還包括增熱脈沖生成功能單元224。圖3c圖示說明圖3a的周期基本波形部分310，所述基本波形部分310具有圖3b的箍縮電流段120并且具有在本底電流段110期間被接入的增熱脈沖150。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，可以利用調(diào)制波形生成和整形功能單元220的信號(hào)切換功能單元225，在本底電流段110期間接入增熱電流脈沖150。

調(diào)制波形生成和整形功能單元220還包括亞本底(sub-background)電流水平生成(電流降低)功能單元226。圖3d圖示說明圖3a的周期基本波形部分310，所述波形部分310具有圖3b的箍縮電流段120、包括增熱電流脈沖150(如在圖3c中所顯示的)的本底電流段110，以及具有增加的亞本底電流部分112'。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，利用波形生成和整形功能單元220的信號(hào)求和功能單元223，亞本底電流部分112'可以與周期基本波形部分310和箍縮電流段120相加。

圖3d產(chǎn)生的調(diào)制波形100'被用于調(diào)制發(fā)電單元210，以提供至焊條191和工件199的電焊波形100的各個(gè)部分的實(shí)際電流水平(111，112，121，131，141，151)(如圖1和圖2所示)。

在利用系統(tǒng)200的焊接工藝期間，短接檢測(cè)和解除短接預(yù)期功能單元230監(jiān)控焊條191和工件199上的電流和電壓，并且檢測(cè)焊條191和工件199之間的短接狀態(tài)何時(shí)發(fā)生，并且還預(yù)期何時(shí)短接狀態(tài)即將終止(解除短接狀態(tài))。如本文在前所描述的，當(dāng)短接狀態(tài)發(fā)生時(shí)，響應(yīng)于被檢測(cè)到的短接狀態(tài)，亞本底電流功能單元226立即將波形100的電流水平拉到本底電流水平110之下至電流水平112，以允許熔融金屬球潤(rùn)濕進(jìn)入工件199上的熔池。接著箍縮電流段生成功能單元222施加單調(diào)增加的箍縮電流水平121至波形100。

當(dāng)解除短接狀態(tài)被預(yù)期到(即，熔融金屬球就要從焊條的末端箍斷)時(shí)，響應(yīng)于被預(yù)期到的解除短接狀態(tài)，亞本底電流水平功能單元226再次將波形100的電流水平拉到本底電流水平110之下至電流水平112，以避免飛濺。再有，波形生成和整形功能單元220的定時(shí)功能單元227被觸發(fā)。定時(shí)功能單元227倒計(jì)時(shí)峰值電流段130和尾拖電流段140所占用的整個(gè)時(shí)間段，直至波形100到達(dá)本底電流段110。

依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，定時(shí)單元是由在解除短接狀態(tài)和進(jìn)入本底電流段100之間發(fā)生的時(shí)間的量來(lái)預(yù)先編程的。一旦定時(shí)功能單元227完成倒計(jì)時(shí)，指示已經(jīng)進(jìn)入本底電流段110，信號(hào)切換功能單元225被觸發(fā)以從增熱脈沖生成功能單元224接入增熱脈沖150。增熱脈沖150在本底電流段110期間被接入波形100直至下一次短接狀態(tài)被檢測(cè)到。

圖2的系統(tǒng)200的各種功能性的功能單元可以利用電子部件配置來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述電子部件可以包括模擬和/或數(shù)字電子部件。這樣的電子部件配置可以包括，例如，脈沖發(fā)成器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、整流器、晶體管、倒相器、振蕩器、開關(guān)、變壓器、波形整形器、放大器、狀態(tài)機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器、微處理器和微控制器。這些配置中的部分是可編程的，以提供在實(shí)現(xiàn)方式中的靈活性。電子部件的這些配置的各種實(shí)施例可以在美國(guó)專利no.4,972,064、美國(guó)專利no.6,051,810，美國(guó)專利no.6,498,321和美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)11/861,379中找到，上述每一個(gè)專利和申請(qǐng)的內(nèi)容通過引用被整體并入本文。

依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，系統(tǒng)200包括第一電子部件配置，用以生成電焊波形100的本底電流段110，峰值電流段130和尾拖電流段140。系統(tǒng)200還包括第二電子部件配置，用以生成電焊波形100的箍縮電流段120。系統(tǒng)200還包括第三電子部件配置，用以在本底電流段110期間生成電焊波形100的至少一個(gè)增熱電流脈沖150。

依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，系統(tǒng)200還包括第四電子部件配置，用以在本底電流段110的終點(diǎn)，響應(yīng)于焊條短接于工件，降低電焊波形100的電流水平到本底電流水平之下。系統(tǒng)200還包括第五電子部件配置，用以在預(yù)期焊條從工件解除短接的箍縮電流段120的終點(diǎn)，降低電焊波形100的電流水平到本底電流水平之下。

第一到第五電子部件配置可以不必要是彼此獨(dú)立的，而是可以共享某些電子部件。例如，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，第一配置的電子部件中的許多與第三配置的電子部件中的許多可以是相同的。類似地，第四配置的電子部件中的許多與第五配置的電子部件中的許多可以是相同的。依據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方案，其他共享的部件也可以是可能的。

圖2所示的功能性實(shí)現(xiàn)方式圖示說明一個(gè)示例性實(shí)施方案。其他的實(shí)施方案也是可能的。例如，依據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，箍縮電流段120通過信號(hào)切換功能單元225可以被接入調(diào)制波形100'，代替通過信號(hào)求和單元223被相加。類似地，增熱脈沖150通過信號(hào)求和功能單元223可以被相加進(jìn)調(diào)制波形100'，代替通過信號(hào)切換功能單元225被接入。依據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，亞本底電流水平生成功能單元226可以不存在，或可以是可選的，以允許生成不包括電流水平部分112'的調(diào)制波形。其他修改的實(shí)施方案也是可能的，導(dǎo)致在本底電流段期間生成圖1的電焊波形100或具有至少一個(gè)增熱電流脈沖的類似波形。

圖4圖示說明用以生成圖1的電焊波形100的系統(tǒng)400的第二示例性實(shí)施方案的功能框圖。如在本文中所描述的，系統(tǒng)400是狀態(tài)機(jī)類型的系統(tǒng)。林肯電氣powerwavetm450系統(tǒng)是狀態(tài)機(jī)類型的焊接系統(tǒng)的實(shí)施例。

系統(tǒng)400包括加載到基于狀態(tài)的功能生成器420的焊接程序410。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，基于狀態(tài)的功能生成器420包括可編程的微處理器設(shè)備。焊接程序410包括用以生成電焊波形的軟件指令。所述系統(tǒng)還包括可操作地與基于狀態(tài)的功能生成器420接口的數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)430。所述系統(tǒng)還包括可操作地與dsp430接口的高速放大倒相器440。

dsp430從基于狀態(tài)的功能生成器420取得它的指令，并且控制高速放大倒相器440。高速放大倒相器440依據(jù)來(lái)自dsp的控制信號(hào)435將高壓輸入功率441轉(zhuǎn)換為低壓焊接輸出功率。例如，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，dsp430提供控制信號(hào)435，所述控制信號(hào)435確定高速放大倒相器440的引發(fā)角(firingangle)(開關(guān)激活定時(shí))，以生成電焊波形的各個(gè)段。

高速放大倒相器440的輸出442和443被可操作地分別連接至焊接焊條450和工件460以提供在焊條450和工件460之間形成電弧的焊接電流。系統(tǒng)400還包括感測(cè)在焊條450和工件460之間的電壓以及感測(cè)流經(jīng)由焊條450、工件460和高速放大倒相器440形成的焊接電路的電流的電壓和電流反饋功能單元470。感測(cè)到的電流和電壓被基于狀態(tài)的功能生成器420用來(lái)檢測(cè)焊條450對(duì)工件460的短接(即，短接狀態(tài))并且用來(lái)檢測(cè)何時(shí)熔融金屬球就要從焊條450箍斷(即，解除短接狀態(tài))。

系統(tǒng)400還包括電流減流器(currentreducer)480和二極管490。電流減流器480和二極管490被可操作地連接在高速放大倒倒相器440的輸出442和443之間。電流減流器480還與dsp430可操作地接口。當(dāng)短接狀態(tài)在焊條450和工件460之間發(fā)生時(shí)，dsp430通過控制信號(hào)430命令電流減流器480將經(jīng)過焊接電路的電流水平拉到預(yù)定義的本底電流水平之下。類似地，當(dāng)解除短接狀態(tài)(即，熔融金屬球從焊條450的末端箍斷)發(fā)生，dsp430命令電流減流器480將經(jīng)過焊接電路的電流水平拉到預(yù)定義的本底電流水平之下。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，電流減流器480包括達(dá)林頓(darlington)開關(guān)、電阻器和限制器。

圖5圖示說明利用圖1的電焊波形100和圖2的系統(tǒng)200或圖4的系統(tǒng)400來(lái)在弧焊工藝期間增加至焊縫的熱輸入的方法500的第一示例性實(shí)施方案的流程圖。在步驟510中，調(diào)整波形100的輸出電流水平至本底電流水平111以在焊條(例如，191或450)和工件(例如，199或460)之間維持電弧195，在焊條(例如，191或450)的末端上生成熔融金屬球192。在步驟520中，響應(yīng)于熔融金屬球192短接于工件(例如，199或460)并且熄滅電弧195，降低輸出電流水平到本底電流水平111之下，以允許熔融金屬球192潤(rùn)濕進(jìn)入工件(例如，199或460)上的熔池。在步驟530中，自動(dòng)增加輸出電流水平到本底電流水平111之上以導(dǎo)致熔融金屬球192從焊條(例如，191或450)的末端箍斷。

在步驟540中，在熔融金屬球192從焊條(例如，191或450)的末端箍斷至工件(例如，199或460)上時(shí)，降低輸出電流水平到本底電流水平111之下，在焊條(例如，191或450)和工件(例如，199或460)之間重建電弧196。在步驟550中，響應(yīng)于電弧196的重建，增加輸出電流水平至波形100的峰值電流水平131。在步驟560中，朝本底電流水平111降低輸出電流水平，在焊條(例如，191或450)的末端上生成下一個(gè)熔融金屬球198。在步驟570中，以預(yù)定義的脈沖頻率使輸出電流水平產(chǎn)生在本底電流水平111和中間電流水平151之間的脈沖，直至下一次短接在下一個(gè)熔融金屬球198和工件(例如，191或460)之間被建立，中間電流水平151在本底電流水平111和峰值電流水平131之間。在步驟580中，如果弧焊工藝沒有被完成，返回步驟520接著進(jìn)行，否則，步驟結(jié)束。

圖6a-6b圖示說明利用圖4的系統(tǒng)400來(lái)在弧焊工藝期間增加至焊縫的熱輸入的方法600的第二示例性實(shí)施方案的流程圖和產(chǎn)生的電焊波形650。在步驟601中，調(diào)整電焊波形650的輸出電流水平至本底電流水平602。當(dāng)短接狀態(tài)被檢測(cè)到，接著在步驟603中，通過觸發(fā)電流減流器480降低輸出電流水平至在本底電流水平602之下的亞電流水平604。在步驟605中，根據(jù)箍縮電流斜坡606開始坡升輸出電流水平。當(dāng)解除短接狀態(tài)(箍斷)被檢測(cè)到，接著在步驟607中，通過觸發(fā)電流減流器480再次降低輸出電流水平至亞電流水平604。

在步驟608中，響應(yīng)于電弧在焊條450和工件460之間的重建，調(diào)整輸出電流水平至峰值電流水平609。在步驟610中，按照單調(diào)降低的尾拖電流斜坡611，朝本底電流水平602從峰值電流水平609降低輸出電流水平。在步驟612中，在形成增熱電流脈沖615的第一脈沖區(qū)間(interval)614期間調(diào)整輸出電流水平至增熱電流水平613。

方法600可以在步驟601和步驟612之間交替(即，輸出電流可以在增熱電流水平613和本底電流水平602之間來(lái)回切換，形成后續(xù)的增熱電流脈沖)預(yù)定義的次數(shù)或直至下一次短接狀態(tài)被檢測(cè)到。再有，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，取決于焊接操作的具體情況(例如，焊接金屬、保護(hù)氣體等)，接續(xù)的增熱電流脈沖615'的脈寬和幅度與第一增熱電流脈沖615的脈寬和幅度可以是相同或不同的。

圖7圖示說明利用圖1的電焊波形100或圖6b的電焊波形650以及圖2的系統(tǒng)200或圖4的系統(tǒng)400來(lái)在弧焊工藝期間增加至焊縫的熱輸入的方法700的第三示例性實(shí)施方案的流程圖。在步驟710中，生成具有提供本底電流水平(例如，111)的本底電流段(例如，110)、提供峰值電流水平(例如，131)的峰值電流段(例如，130)和提供漸減的尾拖電流水平(例如，141)的尾拖電流段(例如，140)的電焊波形(例如，100)的基本周期(例如，310)。在步驟720中，生成在本底電流段(例如，100)和峰值電流段(例如，130)之間的電焊波形(例如，100)的箍縮電流段(例如，120)，以提供漸增的箍縮電流水平(例如，121)。在步驟730中，在本底電流段(例如，110)期間生成電焊波形(例如，100)的至少一個(gè)增熱電流脈沖(例如，150)，以提供在本底電流水平(例如，111)和峰值電流水平(例如，131)之間的中間電流水平(例如，151)。

圖8描繪本發(fā)明的進(jìn)一步的示例性實(shí)施方案。該實(shí)施方案類似于關(guān)于圖1a-1b所示出和描述的實(shí)施方案，除了在該實(shí)施方案中，本底電流111的大部分和增熱電流脈沖150具有第一極性，而周期101的其余部分具有相反的極性。在圖8所示出的實(shí)施方案中，增熱脈沖150和本底電流111的大部分具有正極性而周期101的其余部分具有負(fù)極性。通過對(duì)波形的這些部分使用相反的極性，到焊縫中的熱輸入可以被進(jìn)一步控制。在所示出的示例性實(shí)施方案中，相對(duì)冷卻的(relativelycool)焊接操作可以被獲得。通過具有這樣的周期101，所述周期101的大部分具有負(fù)極性，焊接操作可以比周期101的全部是正極性時(shí)更冷卻。這一般地是由于電流流動(dòng)的方向并且更具體地是調(diào)轉(zhuǎn)焊接工藝的陽(yáng)極和陰極的結(jié)果，以使焊接電弧的“熱”從熔池到焊絲的端部改變。因此，創(chuàng)建給定的熔滴尺寸需要較少的電流(通過峰值或等離子體升壓)。這可以是非常合乎期望的，取決于正在被執(zhí)行的焊接操作。然而，這對(duì)于如下過程而言仍然是合乎期望的，即，能夠控制到焊縫中的熱輸入并且利用增熱電流脈沖150來(lái)將任何期望的或需要的熱輸入到焊縫中以如所期望的控制焊縫熔池和熔深。

在該示例性實(shí)施方案中，在焊接期間，當(dāng)短接事件發(fā)生時(shí)801(圖1b中的階段b)，焊接電源供應(yīng)器將焊接電流從第一極性(在圖8中為正)轉(zhuǎn)變?yōu)橄喾吹臉O性(在圖8中為負(fù))。在短路中改變極性對(duì)于焊接電源而言一般是較容易的。這是因?yàn)樵跇O性改變之后不需要重建電弧，因此排除建立電弧所需要的爆發(fā)性放電。在這樣的實(shí)例中，焊絲已經(jīng)被短接，并且，如此一來(lái)，電源可以按照需要以更受控的方式來(lái)減少電流、改變極性和增加電流。在改變電流的極性之后，箍縮電流段120、隨后降低到較低的電流水平112、峰值電流段130和尾拖電流段140以類似于上面所詳細(xì)描述的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)尾拖電流段140靠近或達(dá)到本底電流水平111'時(shí)(在點(diǎn)803)，電源供應(yīng)器再次將焊接信號(hào)的極性切換到本底水平111，并且隨后如上面所一般描述的執(zhí)行增熱電流脈沖150。

在一些示例性實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)變點(diǎn)803出現(xiàn)在電流達(dá)到本底水平111'之后。在其他示例性實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)變點(diǎn)803可以出現(xiàn)在電流靠近本底水平111'的時(shí)候。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)變點(diǎn)111'出現(xiàn)在電流是在本底電流111'水平的10％內(nèi)的時(shí)候。例如，如果本底電流水平111'被設(shè)置為50安培，則轉(zhuǎn)變點(diǎn)803將是在55安培至50安培的范圍內(nèi)，因?yàn)殡娏魇侵饾u降低的。在本發(fā)明的進(jìn)一步的示例性實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)變點(diǎn)803出現(xiàn)在電流(在峰值131之后)是在50安培至75安培范圍內(nèi)的時(shí)候。在其他示例性實(shí)施方案中，最大的電流轉(zhuǎn)變水平被這樣設(shè)置，以使極性上的改變將不發(fā)生，除非輸出電流水平是在閾值水平或之下。在一些示例性實(shí)施方案中，該閾值水平是在75安培至100安培的范圍內(nèi)。例如，如果閾值水平被設(shè)置為80安培，波形的極性直到輸出電流是在80安培或之下才改變。因此，電源供應(yīng)器將使電流傾斜下降直到該閾值被達(dá)到，并且隨后開始極性切換。在一些焊接操作期間，可以是這樣的情況，即，本底電流水平高于上面的閾值。當(dāng)是這樣的情況時(shí)，電流被減少直到它達(dá)到或下降到閾值之下，并且隨后極性被切換。切換之后，電流水平變化到(goto)期望的水平。

進(jìn)一步地，在示例性實(shí)施方案中，本底電流111'和本底電流111可以具有相同的絕對(duì)值量值(具有相反的極性)，而在其他實(shí)施方案中，量值可以是不同的。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方案中，(與增熱電流脈沖150一起使用的)本底電流111是在50安培至75安培的范圍內(nèi)——具有與本底111'相反的極性。

因此，在焊接期間或者在焊接之前，本發(fā)明的電流波形可以被使用來(lái)增加或管理到焊縫中的熱輸入以增加焊縫接頭的熔深或潤(rùn)濕。如之前所描述的，增熱電流脈沖150可以以許多方式被更改或執(zhí)行來(lái)增加到焊縫中的熱輸入。就是說，脈沖150的頻率、峰值電流、脈寬和/或數(shù)量可以被更改來(lái)提供所期望的量的熱輸入。附加地，脈沖150在任一系列的脈沖中具有相同的脈寬或峰值電流量值是不必要的。在一些示例性實(shí)施方案中，在給定的系列內(nèi)(或在給定的周期101內(nèi))隨后的脈沖150的峰值電流151和/或脈寬可以是逐漸降低的。例如，如果一系列4個(gè)脈沖150在周期101中被使用，每個(gè)隨后的脈沖將具有比之前的脈沖低的電流峰值151。在其他實(shí)施方案中，電流和/或脈寬可以是逐漸增加的。

如之前所描述的，脈沖150未被使用來(lái)將熔滴從焊條轉(zhuǎn)移到焊縫熔池，但代替的是，被使用來(lái)按照需要增加到焊縫熔池中的熱輸入。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方案中，脈沖150具有高于本底水平的峰值電流水平151，并且在一些實(shí)施方案中是在50安培至250安培的范圍內(nèi)。在其他示例性實(shí)施方案中，脈沖150的峰值電流水平151是在100安培至250安培的范圍內(nèi)。單個(gè)脈沖150的脈寬是在0.5ms至2ms的范圍內(nèi)。在大多數(shù)實(shí)施方案中，單個(gè)脈沖50的脈寬小于熔滴轉(zhuǎn)移函數(shù)/脈沖的脈寬。當(dāng)然，本發(fā)明的實(shí)施方案不限于這些范圍，因?yàn)槠渌闹悼梢员焕枚幻撾x本發(fā)明的精神或范圍。然而，在大多數(shù)示例性實(shí)施方案中，脈沖150的峰值電流水平151將小于波形的峰值電流(例如131)和本底水平。

本發(fā)明的這些實(shí)施方案可以使用如本文所描述的類似的焊接電源供應(yīng)器和設(shè)備并且使用類似的控制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且如此一來(lái)，重復(fù)這些說明是不必要的。當(dāng)然，所利用的設(shè)備/電源供應(yīng)器必須能夠生成在極性之間快速改變的焊接信號(hào)(如圖8所示)。例如，電源供應(yīng)器(例如由俄亥俄州克利夫蘭市的林肯電氣公司制造的power)能夠進(jìn)行這樣的焊接。

在本發(fā)明的附加的示例性實(shí)施方案中，焊接波形100可以被利用，所述焊接波形100由如圖1a和圖8所示的周期的組合構(gòu)成。就是說，波形100可以具有周期101(其中整個(gè)周期具有相同的極性)和如關(guān)于圖8所描述的周期101的組合。這樣的實(shí)施方案提供附加的熱輸入調(diào)制能力。例如，波形100可以被利用，所述波形100具有如圖1a所示的多個(gè)周期101，在所述多個(gè)周期101之后的是如圖8所示的多個(gè)周期。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，波形100中的各自周期的數(shù)量可以被改變來(lái)最大化熱輸入控制。就是說，不必每個(gè)類型的各自周期101的數(shù)量是相同的。

在本發(fā)明的又進(jìn)一步的示例性實(shí)施方案中，波形100中的周期101可以“翻轉(zhuǎn)極性”。就是說，波形100可以包括看起來(lái)像圖8中的周期101的多個(gè)周期101，并且包括是圖8的鏡像的多個(gè)周期101——其中脈沖150和本底111具有負(fù)極性，而周期101的其余部分具有正極性。

上面的靈活性允許這樣的焊接波形被創(chuàng)建，所述焊接波形精確地管理和控制到焊縫中的熱輸入。另外，本發(fā)明的實(shí)施方案允許用戶使用多用途的(versatile)焊接波形仔細(xì)地控制和管理到焊縫中的熱輸入。另外，與圖1a和圖3a至圖3d所描述的實(shí)施方案一樣，本發(fā)明的實(shí)施方案不限于使用像這些附圖所示的脈沖130以及各種其他類型的(在波形中使用本底部分的)脈沖焊接波形。

總之，公開了在弧焊工藝期間增加、控制和管理至焊縫的熱輸入的方法和系統(tǒng)。利用能產(chǎn)生電焊波形的電弧焊接系統(tǒng)生成電弧脈沖來(lái)在送進(jìn)的焊接焊條和金屬工件之間生成一系列的電弧脈沖。電焊波形的周期包括提供漸增的箍縮電流水平的箍縮電流段、提供峰值電流水平的峰值電流段、提供漸減的尾拖電流水平的尾拖電流段和提供本底電流水平的本底電流段。在本底電流段期間，生成所述周期的至少一個(gè)提供增熱電流水平的增熱電流脈沖，其中的增熱電流水平在本底電流水平之上。具有至少一個(gè)增熱電流脈沖的電焊波形的周期可以被重復(fù)，直至弧焊工藝被完成。增熱電流脈沖用于再加熱熔池及周圍區(qū)域以增加焊透性。例如，在留隙焊根接縫中為提供更好的焊透且不增加熔池的流動(dòng)性時(shí)，由增熱電流脈沖提供的這種熱增加可以是期望。增熱脈沖的幅度沒有大到使焊滴通過電弧轉(zhuǎn)移，并且增熱脈沖的脈寬沒有寬到迫使焊接系統(tǒng)在短弧轉(zhuǎn)移之上進(jìn)入粒狀熔滴轉(zhuǎn)移。在進(jìn)一步的示例性實(shí)施方案中，增熱脈沖具有與箍縮、峰值和尾拖電流極性相反的極性。

盡管已經(jīng)參照某些實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以進(jìn)行各種改變并且等同方案可以被替代，而不偏離本發(fā)明的范圍。另外，可以進(jìn)行許多修改來(lái)使特定情形或材料適用于本發(fā)明的教導(dǎo)，而不偏離其范圍。因此，并不意圖將本發(fā)明限于所公開的特定實(shí)施方案，本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有實(shí)施方案。

現(xiàn)在參照附加的附圖，其中示出的內(nèi)容僅是出于圖示說明本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的目的而不是出于限制本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的目的，圖9圖示說明焊接系統(tǒng)900的示意框圖，所述焊接系統(tǒng)900被可操作地連接到消耗的焊條e和工件w。焊接系統(tǒng)900包括開關(guān)電源供應(yīng)器910，所述開關(guān)電源供應(yīng)器910將功率提供到焊接系統(tǒng)900，其中所供應(yīng)的功率可以包括這樣的電流，所述電流是正極性、負(fù)極性、交流(ac)、直流(dc)或者它們中的兩種或更多種(其中，在它們中的兩種或更多種之間切換)。開關(guān)電源供應(yīng)器910包括功率轉(zhuǎn)換電路912，所述功率轉(zhuǎn)換電路912提供焊條e和工件w之間的焊接輸出功率。功率轉(zhuǎn)換電路912可以是基于半橋輸出拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變壓器。例如，功率轉(zhuǎn)換電路912可以是逆變器類型，所述逆變器類型包括焊接變壓器的(例如，如由主側(cè)和次側(cè)所分別描述的)輸入功率側(cè)和輸出功率側(cè)。其他類型的功率轉(zhuǎn)換電路也是可能的，如，舉例來(lái)說，具有dc輸出拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的斬波器類型。焊絲送進(jìn)器5朝向工件w送進(jìn)消耗的絲焊條e。焊絲送進(jìn)器5、消耗的焊條e以及工件w不是焊接系統(tǒng)900的一部分而是可以經(jīng)由焊接輸出線纜(未示出)可操作地連接到焊接系統(tǒng)100。

焊接系統(tǒng)900還包括ac部件914。ac部件914將ac電流提供到焊接系統(tǒng)900。ac部件914可以是例如具有主橋接電路和輔助橋接電路的混合橋接電路，其中主橋接電路被可操作地連接到功率轉(zhuǎn)換電路912并且被配置來(lái)切換通過低阻抗焊接輸出電路路徑(包括焊條e和工件w)的輸出電流的方向，所述低阻抗焊接輸出電路路徑在控制器930的命令下被可操作地連接到焊接系統(tǒng)900的焊接輸出。

焊接系統(tǒng)900進(jìn)一步包括波形發(fā)生器920和控制器930。波形發(fā)生器920在控制器930的命令下生成焊接波形。由波形發(fā)生器920生成的波形調(diào)制功率轉(zhuǎn)換電路912的輸出，以在焊條e和工件w之間產(chǎn)生焊接輸出電流。

焊接系統(tǒng)900可以進(jìn)一步包括電壓反饋電路940和電流反饋電路950，以監(jiān)測(cè)焊條e和工件w之間的焊接輸出電壓和電流并且將所監(jiān)測(cè)的電壓和電流提供回控制器930。反饋電壓和電流可以被控制器930用來(lái)作出關(guān)于更改由波形發(fā)生器920生成的焊接波形的決定，和/或作出例如影響焊接系統(tǒng)900的安全操作的其他決定。

要理解的是，焊接系統(tǒng)900可以利用焊接工藝的測(cè)量的參數(shù)，以調(diào)整由波形發(fā)生器920生成的一部分焊接波形。在實(shí)施方案中，測(cè)量參數(shù)可以是在焊接工藝期間焊接參數(shù)對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，例如，但不限于，電流讀數(shù)的導(dǎo)數(shù)、電壓讀數(shù)的導(dǎo)數(shù)、電阻讀數(shù)的導(dǎo)數(shù)、功率的導(dǎo)數(shù)等。而且，焊接參數(shù)的導(dǎo)數(shù)可以被實(shí)時(shí)地檢測(cè)。在實(shí)施方案中，焊接參數(shù)的導(dǎo)數(shù)可以是針對(duì)焊接工藝、波形、一部分波形、它們的組合等中的改變的觸發(fā)。

如上面所涉及的，焊接系統(tǒng)900(經(jīng)由波形)實(shí)現(xiàn)負(fù)極性電流來(lái)產(chǎn)生焊條e和工件w之間的焊接輸出電流。具有負(fù)極性的一部分波形的采用為焊接系統(tǒng)和/或焊接工藝提供各種益處和優(yōu)勢(shì)。波形的負(fù)極性提供較冷卻的弧焊工藝，因?yàn)獒槍?duì)事件在負(fù)極性中使用的電流幅度(例如，峰值電流段、短路清除斜坡段、尾拖電流段等)小于針對(duì)這樣的事件在正極性中需要的電流幅度。而且，波形的負(fù)極性相比于波形的正極性允許熔球更迅速地創(chuàng)建。例如，負(fù)極性加熱焊條260而不是熔池，其中正極性典型地加熱熔池。而且，在gmaw工藝內(nèi)，波形的負(fù)極性相比于正極性的使用提供較小的熔池凹陷。在實(shí)施方案中，表面張力過渡(stt)可以經(jīng)由波形采用一部分負(fù)極性電流。要理解和領(lǐng)會(huì)的是，波形的負(fù)部分可以與這樣的焊接工藝一起被利用，例如，但不限于，表面張力過渡(stt)焊接工藝、gmaw工藝、弧焊工藝等。

而且，要理解的是，本主題的創(chuàng)新涉及負(fù)電流的增加以及負(fù)電流的降低，其中負(fù)電流水平的增加(例如，在負(fù)極性內(nèi))指的是負(fù)電流水平靠近零電流水平或正電流水平，并且負(fù)電流水平的降低(例如，在負(fù)極性內(nèi))指的是負(fù)電流水平從零電流水平或正電流水平退回。例如，出于本主題的創(chuàng)新的目的，對(duì)-5的電流水平增加1個(gè)單位將會(huì)是到-4的電流水平(例如，負(fù)電流水平靠近零電流水平)，而對(duì)-5的電流水平降低1個(gè)單位將會(huì)是到-6的電流水平(例如，負(fù)電流水平從零電流水平退回(遠(yuǎn)離零電流水平))。

圖10圖示說明焊接輸出電流波形1000。波形1000包括本底電流段1010、短路清除斜坡段1020、峰值電流段1030以及尾拖電流段1040。在本底電流部分1010期間，波形1000的輸出電流水平被調(diào)節(jié)到正極性本底電流水平。在短路清除斜坡段1020期間，波形1000的輸出電流水平被降低(例如，被下降)為負(fù)極性，這將輸出電流水平減少到正極性本底電流水平以及零(0)之下。在峰值電流段1030期間，輸出電流水平遠(yuǎn)離正極性本底電流水平被進(jìn)一步降低為負(fù)極性至負(fù)峰值電流水平，其中負(fù)峰值電流水平是波形1000最大的負(fù)電流水平。在尾拖電流段1040期間，輸出電流朝向正極性本底電流水平被增加。

在使用波形1000的焊接操作期間，在如圖10所圖示說明的階段a期間(即，在本底電流段1010期間)，熔融金屬球1050在消耗的焊條1060的端部產(chǎn)生。在如圖10所圖示說明的階段b期間(即，在短路清除斜坡段1020期間)，熔融金屬球1060與工件1070短接并且電流朝向零以及零之下的負(fù)極性電流被減少，允許熔融金屬球1050潤(rùn)入工件1070上的熔池。在如圖10所圖示說明的階段c期間(即，在短路清除斜坡段1020期間)，傾斜變化(例如，以負(fù)斜率)的電流被施加到短路來(lái)幫助熔融金屬球1050從焊條1060的端部箍斷到工件1070上的熔池。在如圖10所圖示說明的階段d期間(即，在峰值電流段1030期間)，電流被減少(更加為負(fù)的并且遠(yuǎn)離正極性本底電流水平)到負(fù)峰值電流水平，在熔融金屬球1050已經(jīng)從焊條1060箍斷清除短路之后，允許焊接電弧1080容易地在焊條1060和工件1070之間被重建。在如圖10所圖示說明的階段e期間(即，在尾拖電流段1040期間)，電流(朝向正極性本底電流水平)被增加，在焊條1060的末端上產(chǎn)生下一個(gè)熔融金屬球。在拖尾電流段1040期間，通過控制電流從峰值電流水平轉(zhuǎn)變到本底電流水平的速率來(lái)控制所生成的熱。波形在焊接工藝期間重復(fù)來(lái)形成焊縫。

在尾拖電流段1040之后，再次進(jìn)入本底電流段1010，提供本底電流水平并且在焊條1060的末端產(chǎn)生基本上均勻的下一個(gè)熔融金屬球1098(階段a)。在本底電流段1010之后(例如，在波形1000的第一周期之后并且在尾拖電流段1040之后)，至少一個(gè)增熱電流脈沖1050被生成，提供大于正本底電流水平并且小于負(fù)峰值電流水平的絕對(duì)值的中間電流水平1051。增熱電流脈沖1050可以在本底電流段1010內(nèi)被周期性地重復(fù)直到在熔融金屬球1098和工件1070之間的下一次短路發(fā)生，在那時(shí)，電弧1095被熄滅并且波形1000的電流水平被下降到本底電流水平之下至負(fù)極性(例如，在零(0)之下)，允許下一個(gè)熔球1098潤(rùn)入工件1070上的熔池(階段b)。

增熱電流脈沖1050用來(lái)再加熱熔池和周圍區(qū)域以增加熔深。例如，在留隙焊根接縫的焊接中為提供更好的熔深而不增加熔池的流動(dòng)性時(shí)，通過增熱電流脈沖1050提供的這樣的在熱上的增加可以是期望的。增熱脈沖在幅度上沒有大到使熔滴跨電弧轉(zhuǎn)移，并且在脈寬上沒有寬到迫使焊接系統(tǒng)在短弧轉(zhuǎn)變之上進(jìn)入粒狀熔滴轉(zhuǎn)移。再有，一般地，周期1001在弧焊工藝期間周期性地重復(fù)以產(chǎn)生最后的焊縫。然而，周期1001可以在沒有相同數(shù)量的增熱脈沖1051的情況下重復(fù)，并且，如果短路沒有發(fā)生，可能沒有短路清除斜坡段1020。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“電流水平”指的是這樣的電流幅度，所述電流幅度是基本上穩(wěn)定的、但由于產(chǎn)生電焊波形的多少有些不精確的性質(zhì)可以具有一些變化。盡管電流段1050以負(fù)極性被圖示說明，要理解的是，電流脈沖1050的極性可以包括正部分、負(fù)部分或者在正部分和負(fù)部分之間切換。附加地，要理解的是，電流脈沖1050可以包括這樣的寬度(例如，持續(xù)時(shí)間)，所述寬度基于設(shè)置是可調(diào)整的(例如，被動(dòng)態(tài)調(diào)整、用戶限定、預(yù)限定、它們的組合等)。在實(shí)施方案中，每個(gè)電流脈沖1050的寬度(例如，脈沖的持續(xù)時(shí)間)可以基于焊絲送進(jìn)速度來(lái)變化。例如，當(dāng)焊絲送進(jìn)速度增加時(shí)，電流脈沖1050的寬度(例如，持續(xù)時(shí)間)可以增加。

圖11圖示說明焊接輸出電流波形1100。波形1100被設(shè)計(jì)來(lái)用于在被稱為表面張力過渡(stt)工藝的短路過渡焊接工藝中使用。圖11圖示說明在弧焊工藝中使用的電焊波形1100的周期1101。圖11進(jìn)一步圖示說明使用電焊波形1100的弧焊工藝在周期1101上的各種階段(a至e)，示出焊條1191和金屬工件1199之間的關(guān)系。在弧焊工藝期間，在送進(jìn)的焊條1191和金屬工件1199之間生成一系列電弧脈沖，使用能夠生成電焊波形1100的電弧焊接系統(tǒng)來(lái)產(chǎn)生電弧脈沖。一般地，周期1101在弧焊工藝期間周期性地重復(fù)，以產(chǎn)生最后的焊縫。然而，周期1101可以在沒有相同數(shù)量的增熱脈沖1150的情況下重復(fù)，并且，如果短路狀態(tài)沒有發(fā)生，可能沒有箍縮電流段1120。

電焊波形1100的周期1101包括提供正極性本底電流水平1111的本底電流段1110、提供(遠(yuǎn)離正極性本底電流水平)單調(diào)降低的箍縮電流水平1121的箍縮電流段1120、提供負(fù)峰值電流水平1131的峰值電流段1130以及提供(朝向正極性本底電流水平)單調(diào)增加的尾拖電流水平1141的尾拖電流段1140。

在本底電流段1110期間，電弧1195被維持在焊條1191和工件1199之間，在焊條1191的末端上產(chǎn)生熔融金屬球1192(參見階段a)。在階段b，熔融金屬球1192仍連接于焊條1191，短接于工件1199。當(dāng)短路發(fā)生時(shí)，電弧1195被熄滅，并且波形1100的電流水平被下降到正極性本底電流水平1111之下至電流水平1112，允許熔球1192潤(rùn)入工件1199上的熔池。

在箍縮電流段1120期間，波形1100的電流水平在正極性本底電流水平1111之下被單調(diào)地降低(例如，以負(fù)斜率傾斜變化)至負(fù)極性，提供負(fù)箍縮電流水平1121，所述負(fù)箍縮電流水平1121導(dǎo)致短接的熔融金屬球1192開始從焊條1191的末端箍斷到工件1199的熔池中(如階段c所示)。當(dāng)熔融金屬球1192要從焊條1191箍斷時(shí)，波形1100的電流水平朝向正極性本底電流水平1111被增加到電流水平1112以避免飛濺，并且電弧1196在焊條1191和工件1199之間被重建。

一旦電弧1196被重建，波形1100進(jìn)入峰值電流段1130。在峰值電流段1130期間，波形1100的電流水平(遠(yuǎn)離正極性本底電流1111)被降低到并且保持在負(fù)峰值電流水平1131。根據(jù)實(shí)施方案，負(fù)峰值電流水平1131的絕對(duì)值是波形1100的最高電流水平，并且在焊條1191和工件1199之間建立電弧1197，電弧1197具有足夠的強(qiáng)度來(lái)在焊條1191的末端開始形成下一個(gè)熔融金屬球1198。

在峰值電流段1130之后，波形1100進(jìn)入尾拖電流段1140。在尾拖電流段1140期間，波形1100的電流水平朝向正極性本底電流水平1111單調(diào)(例如，以指數(shù)的方式)增加，提供逐漸增加的尾拖電流水平1141。波形1100的電流將熱輸入到焊縫中。尾拖電流段1140用作波形1100的粗略熱控制段，而本底電流段1110用作波形1100的精細(xì)熱控制段。然而，在某些弧焊應(yīng)用中，提供附加的熱輸入控制可以是合乎期望的。

在尾拖電流段1140之后，再次進(jìn)入本底電流段1110，提供正極性本底電流水平1111并且在焊條1191的末端產(chǎn)生基本上均勻的下一個(gè)熔融金屬球1198(第二階段a)。在本底電流段1110期間，至少一個(gè)增熱電流脈沖1150被生成，提供大于正極性本底電流水平并且小于負(fù)峰值電流水平1131的絕對(duì)值的中間電流水平1151。增熱電流脈沖1150可以在本底電流段1110內(nèi)被周期性地重復(fù)直到在熔融金屬球1198和工件1199之間的下一次短路發(fā)生，在那時(shí)，電弧1195被熄滅并且波形1100的電流水平被下降到正極性本底電流水平1111之下至電流水平1112，允許下一個(gè)熔球1198潤(rùn)入工件1199上的熔池(階段b)。

增熱電流脈沖1150用來(lái)再加熱熔池和周圍區(qū)域以增加熔深。例如，在留隙焊根接縫的焊接中為提供更好的熔深而不增加熔池的流動(dòng)性時(shí)，通過增熱電流脈沖1150提供的這樣的在熱上的增加可以是期望的。增熱脈沖在幅度上沒有大到使熔滴跨電弧轉(zhuǎn)移，并且在脈寬上沒有寬到迫使焊接系統(tǒng)在短弧轉(zhuǎn)變之上進(jìn)入粒狀熔滴轉(zhuǎn)移。再有，一般地，周期1101在弧焊工藝期間周期性地重復(fù)以產(chǎn)生最后的焊縫。然而，周期1101可以在沒有相同數(shù)量的增熱脈沖1151的情況下重復(fù)，并且，如果短路沒有發(fā)生，可能沒有箍縮電流段1120。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“電流水平”指的是這樣的電流幅度，所述電流幅度是基本上穩(wěn)定的、但由于產(chǎn)生電焊波形的多少有些不精確的性質(zhì)可以具有一些變化。盡管電流段1150以負(fù)極性被圖示說明，要理解的是，電流脈沖1150的極性可以包括正部分、負(fù)部分或者在正部分和負(fù)部分之間切換。附加地，要理解的是，電流脈沖1150可以包括這樣的寬度(例如，持續(xù)時(shí)間(duration/durationoftime))，所述寬度基于設(shè)置是可調(diào)整的(例如，被動(dòng)態(tài)調(diào)整、用戶限定、預(yù)限定、它們的組合等)。在實(shí)施方案中，每個(gè)電流脈沖1150的寬度(例如，持續(xù)時(shí)間)可以基于焊絲送進(jìn)速度來(lái)變化。例如，當(dāng)焊絲送進(jìn)速度增加時(shí)，電流脈沖1150的寬度(例如，持續(xù)時(shí)間)可以增加。

圖12圖示說明被配置來(lái)根據(jù)(圖10的)波形1000或(圖11)的波形1100中的至少一個(gè)生成波形的系統(tǒng)1200。分別利用圖10和圖11的波形1000和/或1100的圖9的系統(tǒng)900的各種功能性的功能單元可以使用電子部件配置來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述電子部件可以包括模擬和/或數(shù)字電子部件。部件可以是但不限于一部分軟件、一部分硬件或它們的組合。系統(tǒng)1200包括至少一個(gè)部件1210，其中部件1210包括耦合到存儲(chǔ)器1230的處理器1220。存儲(chǔ)器1230儲(chǔ)存可以由處理器1220執(zhí)行的至少一個(gè)指令。這樣的電子部件配置可以包括，例如，脈沖發(fā)生器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、整流器、晶體管、反相(逆變)器、振蕩器、開關(guān)、變壓器、波形整形器、放大器、狀態(tài)機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器、微處理器和微控制器。這些配置中的部分可以是可編程的，以提供在實(shí)現(xiàn)上的靈活性。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，系統(tǒng)1200包括適當(dāng)數(shù)量的電子部件的配置，例如，但不限于，電子部件配置1至電子部件配置n，其中n是正整數(shù)。在實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括第一電子部件配置，所述第一電子部件配置生成電焊波形的本底電流段、峰值電流段和尾拖電流段，其中本底電流段提供正本底電流水平，峰值電流段提供負(fù)峰值電流水平，以及尾拖電流段提供朝向正本底電流水平單調(diào)增加的尾拖電流水平。在實(shí)施方案中，系統(tǒng)1200包括第二電子部件配置，所述第二電子部件配置生成電焊波形的短路清除斜坡段，其中短路清除斜坡段在電焊波形的電流的正極性中提供逐漸降低的電流水平。

在實(shí)施方案中，系統(tǒng)1200包括第三電子部件配置，所述第三電子部件配置在本底電流段期間生成電焊波形的至少一個(gè)增熱電流脈沖，其中至少一個(gè)增熱電流脈沖處于中間電流水平，中間電流水平大于正本底電流水平并且小于負(fù)峰值電流水平的絕對(duì)值。在實(shí)施方案中，系統(tǒng)1200包括第四電子部件配置，所述第四電子部件配置響應(yīng)于焊條短接于所述工件，在本底電流段的終點(diǎn)朝向正本底電流水平增加電焊波形的電流水平。在實(shí)施方案中，系統(tǒng)1200包括第五電子部件配置，所述第五電子部件配置在預(yù)期焊條從所述工件解除短接時(shí)，在短路清除斜坡段的終點(diǎn)朝向正本底電流水平增加所述電焊波形的電流水平。在實(shí)施方案中，系統(tǒng)1200包括第六電子部件配置，所述第六電子部件配置周期性地依次重新生成本底電流段、短路清除斜坡段、峰值電流段和尾拖電流段，以使本底電流段包括所述至少一個(gè)增熱電流脈沖。

在一個(gè)實(shí)施方案中，部件1210是可操作來(lái)執(zhí)行所公開的方法和工藝(包括本文所描述的方法1300和1400)的計(jì)算機(jī)。為了對(duì)本發(fā)明的各種方面提供附加背景，下面的討論意圖提供適合的計(jì)算環(huán)境的簡(jiǎn)潔、一般的描述，在該適合的計(jì)算環(huán)境中本發(fā)明的各種方面可以被實(shí)現(xiàn)。盡管本發(fā)明已經(jīng)在計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令的一般背景下在上面被描述，該指令可以在一臺(tái)或更多臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到的是本發(fā)明也可以結(jié)合其他程序模塊和/或作為硬件和/或軟件的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般地，程序模塊包括例程、程序、部件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，所述程序模塊執(zhí)行特定的任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定的抽象數(shù)據(jù)類型。

而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到發(fā)明方法可以用其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置來(lái)實(shí)施,包括單處理器或多處理器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、微型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)、手持式計(jì)算裝置、基于微處理器的或可編程的消費(fèi)性電子產(chǎn)品等等，它們中的每個(gè)可以被可操作地耦合到一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的裝置。本發(fā)明的圖示說明的方面也可以在分布式的計(jì)算環(huán)境被實(shí)施，在該分布式的計(jì)算環(huán)境中，特定的任務(wù)由通過通信網(wǎng)絡(luò)被鏈接的遠(yuǎn)程處理裝置執(zhí)行。在分布式的計(jì)算環(huán)境中，程序模塊可以位于本地和遠(yuǎn)程存儲(chǔ)器儲(chǔ)存裝置兩者。例如，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)、本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、云端計(jì)算平臺(tái)、云端數(shù)據(jù)庫(kù)或它們的組合可以與部件1210一起被利用。

部件1210可以利用示例性環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)包括計(jì)算機(jī)的發(fā)明的各種方面，其中該計(jì)算機(jī)包括處理單元、系統(tǒng)存儲(chǔ)器和系統(tǒng)總線。系統(tǒng)總線將系統(tǒng)部件(包括但不限于系統(tǒng)存儲(chǔ)器)耦合到處理單元。處理單元可以是任何各種商業(yè)上可獲得的處理器。雙微處理器和其他多處理器體系結(jié)構(gòu)也可以作為處理單元被采用。

系統(tǒng)總線可以是若干總線結(jié)構(gòu)類型中的任何一種，包括使用任何種類商業(yè)上可獲得的總線體系結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器總線或存儲(chǔ)控制器、外圍總線和本地總線。系統(tǒng)存儲(chǔ)器可以包括只讀存儲(chǔ)器(rom)和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)?；据斎?輸出系統(tǒng)(bios)被儲(chǔ)存在rom，該基本輸入/輸出系統(tǒng)(bios)包括基本例程，該基本例程有助于在部件1210內(nèi)的元件之間傳遞信息，例如在啟動(dòng)階段。

部件1210還可以包括硬盤驅(qū)動(dòng)器、磁盤驅(qū)動(dòng)器以及光盤驅(qū)動(dòng)器，該磁盤驅(qū)動(dòng)器例如從可移動(dòng)磁盤讀取或?qū)懭肟梢苿?dòng)磁盤，該光盤驅(qū)動(dòng)器例如用來(lái)讀取co-rom磁盤或者從其他光介質(zhì)讀取或?qū)懭肫渌饨橘|(zhì)。部件1210可以包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的至少某種形式。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是可被計(jì)算機(jī)訪問的任何可獲得的介質(zhì)。通過實(shí)施例的方式而不是限制，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存介質(zhì)和通信介質(zhì)。計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存介質(zhì)包括以任何方法或技術(shù)實(shí)現(xiàn)來(lái)用于信息(例如，計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其他數(shù)據(jù))儲(chǔ)存的易失的和非易失的，可移動(dòng)的和非可移動(dòng)的介質(zhì)。計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存介質(zhì)包括，但不限于，ram、rom、eeprom、閃存或其他存儲(chǔ)技術(shù)、cd-rom、數(shù)字多功能磁盤(dvd)或其他磁性儲(chǔ)存裝置，或者可以被用來(lái)儲(chǔ)存所需信息并且可以被部件1210訪問的其他媒介。

通信介質(zhì)典型地包含計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或在被調(diào)制的數(shù)據(jù)信號(hào)中的其他數(shù)據(jù)(例如載波或其他傳輸機(jī)制)，并且包括任何信息遞送介質(zhì)。術(shù)語(yǔ)“被調(diào)制的數(shù)據(jù)信號(hào)”意思是具有以這樣的方式為了在信號(hào)中編碼信息而設(shè)置或改變的其特性中的一個(gè)或更多個(gè)的信號(hào)。通過實(shí)施例的方式而不是限制，通信介質(zhì)包括有線介質(zhì)例如有線網(wǎng)或直接有線連接，以及無(wú)線介質(zhì)例如聲音的(acoustic)、射頻(rf)、近場(chǎng)通信(nfc)、射頻識(shí)別(rfid)、紅外的介質(zhì)和/或其他無(wú)線介質(zhì)。任何上面的結(jié)合也應(yīng)該被包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。

大量程序模塊可以被儲(chǔ)存在驅(qū)動(dòng)器和ram中，包括操作系統(tǒng)、一個(gè)或更多個(gè)應(yīng)用程序、其他程序模塊和程序數(shù)據(jù)。在部件1210的操作系統(tǒng)可以是任何大量商業(yè)上可獲得的操作系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)可以在使用到一個(gè)或更多個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)(例如遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)(一個(gè)或多個(gè)))的邏輯和/或物理連接的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中操作。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)(一個(gè)或多個(gè))可以是工作站、服務(wù)器計(jì)算機(jī)、路由器、個(gè)人計(jì)算機(jī)、基于娛樂工具的微處理器、對(duì)等(peer)裝置或普通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并且典型地包括相對(duì)于計(jì)算機(jī)描述的部件中的許多或所有。描述的邏輯連接包括局域網(wǎng)(lan)和廣域網(wǎng)(wan)。這樣的網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境在辦公室、企業(yè)范圍的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)是常見的。

當(dāng)被用在lan網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境時(shí)，計(jì)算機(jī)由網(wǎng)絡(luò)接口或適配器連接到本地網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)被用在wan網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境時(shí)，計(jì)算機(jī)典型地包括調(diào)制解調(diào)器，或者被連接到lan上的通信服務(wù)器，或者具有用于在wan(例如互聯(lián)網(wǎng))上建立通信的其他裝置。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，關(guān)于計(jì)算機(jī)描述的程序模塊或其中的部分可以被儲(chǔ)存在遠(yuǎn)程存儲(chǔ)器儲(chǔ)存裝置。將理解的是，本文描述的網(wǎng)路連接是示例性的并且在計(jì)算機(jī)間建立通信鏈接的其他裝置可以被使用。

可替換地或此外，本地或云端(例如，本地、云端、遠(yuǎn)程等)計(jì)算平臺(tái)可以被利用來(lái)用于數(shù)據(jù)聚合、處理和傳遞。出于這個(gè)目的，云端計(jì)算平臺(tái)可以包括在特定的遠(yuǎn)程位置的多個(gè)處理器、存儲(chǔ)器和服務(wù)器。在軟件即服務(wù)(saas)范例下，單個(gè)應(yīng)用被多個(gè)用戶采用，以訪問駐于云端的數(shù)據(jù)。以這種方式，當(dāng)數(shù)據(jù)處理在云端被一般地進(jìn)行時(shí)，在本地級(jí)的處理需求被減緩，由此減輕用戶網(wǎng)絡(luò)資源。軟件即服務(wù)應(yīng)用允許用戶(例如，經(jīng)由網(wǎng)站瀏覽器)登錄到基于網(wǎng)站的服務(wù)中，所述基于網(wǎng)站的服務(wù)群集(host)駐于云端的所有程序。

在實(shí)施例中，多個(gè)用戶可以經(jīng)由計(jì)算設(shè)備上的基于網(wǎng)站的應(yīng)用來(lái)訪問本地或云端數(shù)據(jù)庫(kù)(例如，本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、云端數(shù)據(jù)庫(kù)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)等)計(jì)算平臺(tái)(例如，部件1210)，所述計(jì)算設(shè)備例如平板計(jì)算機(jī)、小型平板計(jì)算機(jī)、筆記本型計(jì)算機(jī)、蜂窩電話、計(jì)算機(jī)或其他部件?；诰W(wǎng)站的應(yīng)用可以允許用戶配置特定的報(bào)告，所述特定的報(bào)告以基本上任何格式并且相比于任何數(shù)量的度量標(biāo)準(zhǔn)(例如性能基準(zhǔn)等)來(lái)量化數(shù)據(jù)。而且，軟件應(yīng)用可以以全球的方式被更新和分布，以確保每個(gè)用戶使用最新的并且最好的技術(shù)。

鑒于上面所描述的示例性設(shè)備和元件，參照?qǐng)D13-14的流程圖和/或方法，可以根據(jù)所公開的主題來(lái)實(shí)現(xiàn)的方法將會(huì)被更好地理解。方法和/或流程圖以一系列框被示出和描述，所要求保護(hù)的主題不受限于框的順序，因?yàn)橐恍┛蚩梢砸圆煌捻樞虺霈F(xiàn)和/或與來(lái)自本文所描繪和描述的其他框一起同時(shí)出現(xiàn)。而且，不是所有圖示說明的框可以被需要來(lái)實(shí)現(xiàn)在下文中所描述的方法和/或流程圖。

順序地，下面的內(nèi)容如圖13的決策樹流程圖1300所圖示說明的發(fā)生，所述決策樹流程圖1300是生成控制焊接工藝(如，舉例來(lái)說，gmaw工藝)的負(fù)極性焊接輸出電流波形的流程圖1300。波形的輸出電流水平被調(diào)節(jié)到正極性本底電流水平，以維持焊條和工件之間的電弧，在焊條的末端上產(chǎn)生熔融金屬球(參考框1310)。響應(yīng)于熔融金屬球短接于工件，輸出電流水平被下降到所述正極性本底電流水平之下，并且熄滅電弧，以允許熔融金屬球潤(rùn)入工件上的熔池(參考框1320)。輸出電流水平被自動(dòng)地降低為在正極性本底電流水平之下的負(fù)極性，以導(dǎo)致熔融金屬球從焊條的末端箍斷(參考框1330)。在熔球從焊條的末端箍斷到工件上時(shí)，輸出電流水平在負(fù)極性內(nèi)朝向正極性本底電流水平被增加，以在焊條和工件之間重建電弧(參考框1340)。響應(yīng)于重建電弧，輸出電流水平在負(fù)極性內(nèi)遠(yuǎn)離正極性本底電流水平被降低到波形的負(fù)峰值電流水平(參考框1350)。輸出電流水平朝向正極性本底電流水平被增加，在焊條的末端上產(chǎn)生下一個(gè)熔融金屬球(參考框1360)。

在實(shí)施方案中，方法1300涉及作為氣體保護(hù)金屬極弧焊(gmaw)工藝的弧焊工藝，其中g(shù)maw工藝使用氬和co2作為保護(hù)氣體。在實(shí)施方案中，方法1300包括以負(fù)極性內(nèi)的輸出電流水平加熱焊條多于加熱熔池。在實(shí)施方案中，方法1300包括利用波形的負(fù)峰值電流水平來(lái)在焊條的末端上產(chǎn)生下一個(gè)熔融金屬球。在實(shí)施方案中，方法1300包括在正極性本底電流水平和中間正電流水平之間脈沖化輸出電流水平，其中中間正電流水平大于正極性本底電流水平并且小于負(fù)峰值電流水平的絕對(duì)值。在實(shí)施方案中，方法1300包括在正極性本底電流水平和中間負(fù)電流水平之間脈沖化輸出電流水平，其中中間負(fù)電流水平小于正極性本底電流水平并且小于負(fù)峰值電流水平的絕對(duì)值。在實(shí)施方案中，方法1300包括以預(yù)先限定的脈沖率脈沖化輸出電流水平，直到下一次短路被建立在下一個(gè)熔融金屬球和工件之間。

圖14圖示說明流程圖1400，所述流程圖1400涉及利用用于弧焊電流波形的負(fù)電流極性來(lái)控制一部分焊接工藝。波形的輸出電流水平被調(diào)節(jié)到正極性本底電流水平，以維持焊條和工件之間的電弧，在焊條的末端上產(chǎn)生熔融金屬球(參考框1410)。響應(yīng)于熔融金屬球短接于工件，輸出電流水平下降到正極性本底電流水平之下至負(fù)極性，并且熄滅電弧，以允許熔融金屬球潤(rùn)入工件上的熔池(參考框1420)。響應(yīng)于重建電弧，輸出電流水平在負(fù)極性內(nèi)被下降到負(fù)峰值電流水平(參考框1430)。輸出電流水平朝向正極性本底電流水平被增加，在焊條的末端上產(chǎn)生下一個(gè)熔融金屬球(參考框1440)。

在實(shí)施方案中，方法1400采用作為氣體保護(hù)金屬極弧焊(gmaw)工藝的弧焊工藝，其中g(shù)maw工藝使用氬和co2作為保護(hù)氣體。在實(shí)施方案中，方法1400包括以負(fù)極性內(nèi)的輸出電流水平加熱焊條多于加熱熔池。在實(shí)施方案中，方法1400包括利用負(fù)極性內(nèi)的輸出電流水平來(lái)減輕由熔融金屬球從焊條的末端箍斷引起的熔池的凹陷。在實(shí)施方案中，方法1400包括在正極性本底電流水平和中間正電流水平之間脈沖化輸出電流水平，其中中間正電流水平大于正極性本底電流水平并且小于負(fù)峰值電流水平的絕對(duì)值。在實(shí)施方案中，方法1400包括在正極性本底電流水平和中間負(fù)電流水平之間脈沖化輸出電流水平，其中中間負(fù)電流水平小于正極性本底電流水平并且小于負(fù)峰值電流水平的絕對(duì)值。在實(shí)施方案中，方法1400包括以預(yù)先限定的脈沖率脈沖化輸出電流水平，直到下一次短路被建立在下一個(gè)熔融金屬球和工件之間。

在實(shí)施方案中，促進(jìn)熔滴轉(zhuǎn)移的焊接系統(tǒng)可以包括將波形的輸出電流水平調(diào)節(jié)到正極性本底電流水平來(lái)維持焊條和工件之間的電弧，以在焊條的末端上產(chǎn)生熔融金屬球，檢測(cè)焊接系統(tǒng)中的短路事件，基于短路事件將正極性本底電流改變至一電流水平，以增進(jìn)熔滴從焊條的末端的箍斷，在熔滴的分離之后重新創(chuàng)建電弧，控制從電流水平到正極性本底電流的轉(zhuǎn)變，和/或脈沖化正本底電流，以促進(jìn)焊條的末端上的熔滴接觸熔池。另外，實(shí)施方案可以包括利用用于電流水平的負(fù)極性。在實(shí)施方案中，系統(tǒng)可以包括將波形的輸出電流水平調(diào)節(jié)到正極性本底電流水平以維持焊條和工件之間的電弧，在焊條的末端上產(chǎn)生熔滴，響應(yīng)于熔滴短接于工件將輸出電流水平下降到正極性本底電流水平之下至負(fù)極性，以及熄滅電弧以允許熔滴潤(rùn)入工件上的熔池，響應(yīng)于重建電弧在負(fù)極性內(nèi)將輸出電流水平下降到負(fù)峰值電流水平，和/或朝向正極性本底電流水平增加輸出電流水平在焊條的末端上產(chǎn)生下一個(gè)熔滴。

圖15圖示說明圖1500，所述圖1500圖示說明具有負(fù)極性的弧焊電流波形，以控制一部分焊接工藝。圖1500包括一個(gè)或更多個(gè)脈沖1510、stt1520、本底電流1530以及脈沖之間的本底電流1540。圖1500僅作為實(shí)施例被描繪而對(duì)于本主題的發(fā)明不是限制性的。例如，值(例如，時(shí)間、電流、電壓、焊絲速度、焊絲規(guī)格、焊絲送進(jìn)率等)僅針對(duì)實(shí)施例被使用，而其他的值可以利用合理的工程判斷來(lái)選擇。

在利用圖1500所圖示說明的實(shí)施方案中，.052焊絲以每分鐘277英寸(ipm)的焊絲送進(jìn)速度(wfs)(在短弧/粒狀熔滴轉(zhuǎn)移之上)被使用(例如，在100％co2下保護(hù)的er70s-6低碳鋼)。這可以利用100％co2來(lái)執(zhí)行，其中在該wfs的氣體可以是非常易于飛濺并且難于控制的。一個(gè)或更多個(gè)脈沖1510可以減少輸出而不是增加輸出。這里，減少熔滴上的電弧力促進(jìn)短路。在常規(guī)的粒狀熔滴轉(zhuǎn)移中，熔滴在它接觸熔池之前懸掛非常長(zhǎng)的時(shí)間。

如果熔滴沒有接觸，則輸出被恢復(fù)并且一個(gè)或更多個(gè)脈沖1510在后來(lái)的時(shí)間被再次使用。在常規(guī)的粒狀熔滴轉(zhuǎn)移技術(shù)之前，熔滴的這種振蕩促進(jìn)它接觸熔池并且轉(zhuǎn)移。相比于短弧，本底電流1530被保持相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間(例如，相對(duì)于1秒而言，大約16毫秒)。系統(tǒng)需要具有功率并且正本底段提供該功率，而負(fù)段將功率輸入焊絲但相對(duì)地不是熔池。短路清除例程可以是限定的電流而不是斜坡。熔滴是非常大的并且是電源限制的，因此高的電流促進(jìn)穩(wěn)定的分離。

在實(shí)施方案中，短路清除斜坡是420安培的絕對(duì)電流。在實(shí)施方案中，一個(gè)或更多個(gè)脈沖1510減少功率以在低功率下允許熔滴接觸熔池。在實(shí)施方案中，本底時(shí)間時(shí)16毫秒，以獲得所需要的功率來(lái)使得工藝進(jìn)行。在實(shí)施方案中，如果熔滴沒有接觸熔池，輸出被設(shè)置回本底來(lái)增加更多的功率。

在實(shí)施方案中，本底電流1530和/或1540可以是在92安培、具有16ms的持續(xù)時(shí)間(例如，當(dāng)相比于1.5ms的脈沖時(shí)間時(shí)，這是較長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間，以用來(lái)將熱輸入系統(tǒng))。另外，脈沖電流可以是40安培、具有3ms的持續(xù)時(shí)間(例如，在脈沖期間，電流可以被下降來(lái)促進(jìn)熔滴接觸熔池)。如果熔滴在3ms內(nèi)沒有接觸，本底可以被恢復(fù)10ms。附加地，短接電流可以是420安培并且峰值電流可以是470安培。要理解的是，實(shí)際的時(shí)間和電流僅是例如來(lái)提供用于與co2、自保護(hù)焊絲等一起使用的相對(duì)的范圍。

上面實(shí)施例只是圖示說明本發(fā)明各種方面的幾種可能的實(shí)施方案，其中本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)閱讀和理解本說明書和附圖會(huì)想到等同的變更和/或修飾。特別地，相對(duì)于被上面描述的部件(組件、設(shè)備/裝置、系統(tǒng)和電路等等)執(zhí)行的各種功能，用來(lái)描述這樣的部件的術(shù)語(yǔ)(包括涉及“裝置(means)”)意圖與執(zhí)行被描述部件(例如功能上是等同的部件)的具體功能的任何部件(例如硬件、軟件或其中的組合)相對(duì)應(yīng)，除非以其他方式被指出，即使結(jié)構(gòu)上不等同于執(zhí)行本發(fā)明圖示說明的實(shí)現(xiàn)方式中的功能的公開結(jié)構(gòu)。此外，盡管本發(fā)明的特定特征相對(duì)于只是幾種實(shí)現(xiàn)方式中的一個(gè)可能已被公開，當(dāng)針對(duì)任何給出的或特定的應(yīng)用是期望的且有利時(shí)，這樣的特征可以與其他實(shí)現(xiàn)方式的一個(gè)或更多個(gè)其他特征結(jié)合。還有，在某種程度，術(shù)語(yǔ)“包含(including)”、“包含(includes)”、“具有(having)”、“具有(has)”、“帶有(with)”或其中的變形在詳細(xì)的說明書和/或權(quán)利要求中被使用，這樣的術(shù)語(yǔ)以相似于術(shù)語(yǔ)“包括(comprising)”的方式意圖是包括性的。

本書面說明書使用實(shí)施例來(lái)公開本發(fā)明，包括最佳實(shí)施模式，并且也使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)嵭斜景l(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何并入的方法。本發(fā)明可取得專利權(quán)的范圍由權(quán)利要求書限定，并且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他實(shí)施例。這樣的其他實(shí)施例意圖在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，如果它們具有不是不同于權(quán)利要求的書面語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括和權(quán)利要求書的書面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)不同的等同結(jié)構(gòu)要素。

出于圖示說明在那時(shí)對(duì)于申請(qǐng)人而言是已知的最佳模式的目的，用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式已經(jīng)被描述。如由權(quán)利要求書的范圍和價(jià)值所衡量的，實(shí)施例僅是圖示說明性的，并不意味著限制本發(fā)明。已經(jīng)參照優(yōu)選的和可替換的實(shí)施方案描述了本發(fā)明。顯然，一旦閱讀和理解本說明書，其他人將想到修改和變更方案。意圖包括所有這些修改和變更方案，只要這些修改和變更方案落入所附權(quán)利要求書范圍或其等同范圍內(nèi)。

參考標(biāo)號(hào)：

5焊絲送進(jìn)器400系統(tǒng)

100電焊波形410焊接程序

100'調(diào)制波形420生成器

101周期430數(shù)字信號(hào)處理器

110本底電流段435控制信號(hào)

111本底電流水平436控制信號(hào)

111'本底電流水平440高速放大倒相器

112電流水平441高電壓輸入功率

112'亞本底電流部分442輸出

120箍縮電流段443輸出

121箍縮電流水平450林肯電氣powerwave

130峰值電流段460工件

131峰值電流水平470電流反饋功能單元

140尾拖電流段480電流減流器

141尾拖電流水平490二極管

150增熱脈沖500方法

151中間電流水平510步驟

191焊條520步驟

192熔融金屬球530步驟

195電弧540步驟

196電弧550步驟

197電弧560步驟

198熔融金屬球570步驟

199金屬工件580步驟

200系統(tǒng)600方法

210發(fā)電功能單元601步驟

220整形功能單元602本底電流水平

221波形生成功能單元603步驟

222電流段生成功能單元604亞水平

223信號(hào)求和功能單元605步驟

224脈沖生成功能單元606箍縮電流斜坡

225信號(hào)切換功能單元607步驟

226電流減少功能單元608步驟

227定時(shí)功能單元609峰值電流水平

230預(yù)兆檢測(cè)功能單元610步驟

310波形部分611尾拖電流斜坡

612步驟1121箍縮電流水平

613增熱電流水平1130峰值電流段

614第一脈沖間隔1131峰值電流水平

615增熱電流脈沖1140尾拖電流段

615'增熱電流脈沖1141尾拖電流水平

650電焊波形1150增熱脈沖

700方法1151中間電流水平

710步驟1191焊條

720步驟1192熔融金屬球

730步驟1195電弧

801短接事件1196電弧

803轉(zhuǎn)變點(diǎn)1197電弧

900焊接系統(tǒng)1198熔融金屬球

910開關(guān)電源供應(yīng)器1199金屬工件

912功率轉(zhuǎn)換電路1200系統(tǒng)

914ac部件1210部件

920波形發(fā)生器1220處理器

930控制器1230存儲(chǔ)器

940電壓反饋電路1300方法

950電流反饋電路1310參考框

1000電流波形1320參考框

1001周期1330參考框

1010本底電流段1340參考框

1020斜坡段1350參考框

1030峰值電流段1360參考框

1040尾拖電流段1400方法

1050熔融金屬球1410參考框

1051中間電流水平1420參考框

1060焊條1430參考框

1070工件1440參考框

1080焊接電弧1500圖

1095電弧1510脈沖

1098熔融金屬球1520stt

1100電流波形1530本底電流

1101周期1540脈沖

1110本底電流段

1111本底電流水平a階段

1120箍縮電流段b階段

c階段e焊條/階段

d階段w工件