窄坡口焊接方法和系統的制作方法【專利說明】窄坡口焊接方法和系統[0001]相關申請的交叉引用[0002]本申請主張于2013年9月16日提交的標題為"NARROWGROOVEW化DINGMETHODANDSYSTEM(窄坡口焊接方法和系統r的美國臨時申請No.61/878，452的優先權和權益，茲為了所有目的W參見方式引入其全部內容。【
背景技術：
】[0003]本發明總體上設及焊接，并且更具體地講，設及用于在窄坡口內焊接的系統和方法。本公開設及且包含2013年2月14日在先提交的標題為"AdaptableRotatingArcWeldingMethodandSystem(自適應旋轉電弧焊接方法和系統r的美國專利申請No.13/767,392;2012年6月18日在先提交的標題為"MetalCoredWeldingMethodandSystem(金屬忍焊接方法和系統r的美國專利申請No.13/526，278;2012年11月20日在先提交的標題為"DCElectrode化gativeRoutingArcWeldingMethodandSystem(直流正接旋轉電弧焊接方法和系統Γ的美國專利申請No.13/681，687;W及2014年9月9日同期提交的標題為"SynchronizedRotatingArcWeldingMethodandSystem(同步旋轉電弧焊接方法和系統r的美國專利申請No.14/481，507。[0004]已經開發了各種技術來通過焊接操作連接工件。運些技術包括不同的過程和材料，而最為現代化的過程設及在自耗電極或非自耗電極與工件之間形成的電弧。運些過程通常被分為W下類別:恒流過程、恒壓過程、脈沖過程等。然而，運些過程之間的進一步劃分是相同的，尤其是在消耗電極W將填充金屬添加到焊縫的過程中。事實上，在所有運些情況中，所選擇的過程與填充材料及其形式高度關聯，其中某些過程專口利用特定類型的電極。例如，某些類型的金屬極惰性氣體(MIG)焊接過程(其構成了有時候被稱為氣體保護金屬極弧焊(GMAW)的較大的組的一部分)專口利用特定類型的電極。[000引在GMAW焊接中，焊絲形式的電極被漸增的烙池消耗、被電極焊絲與工件之間的電弧產生熱量而烙化。焊絲從線軸通過焊槍連續進給，焊絲在焊槍處帶電W形成電弧。在運些過程中使用的電極配置通常指的是實屯、焊絲、藥忍焊絲或金屬忍焊絲中的一種。每種類型的焊絲與其他類型相比都有不同的優點和缺點，并且可能需要仔細調節焊接過程和焊接設置W優化它們的性能。例如，比其他類型的焊絲便宜的實屯、焊絲通常與相對貴的惰性保護氣體一起使用。藥忍焊絲可W不需要單獨的保護氣體供給，但是比實屯、焊絲貴。金屬忍焊絲則需要保護氣體，但是金屬忍焊絲可適應于有時候比實屯、焊絲所需的保護氣體便宜的混合物。[0006]運Ξ種電極類型都可W與不同的過渡模式一起使用，所述過渡模式指的是金屬從電極末端向前進的焊道移動的機械及機電現象。存在許多運種過渡模式，例如，短路過渡、烙滴過渡、噴射過渡和脈沖噴射過渡。在實踐中，過渡的物理現象可能是運些過渡模式的混合，并且實際的材料過渡可能在焊接期間在運些過渡模式之間轉換，盡管所述過程和電極通常被選擇成維持某一過渡模式。[0007]制造商不斷地尋找新方法來改進自動化焊接方法，增加焊接件的成功率，并且提升整個制造過程的速度。尤其地，即使使用自動化焊接方法，當工件之間存在較深且窄的坡口時，將工件焊接起來存在難W克服的某些空間約束。【
發明內容】[0008]在一個實施例中，一種系統包括焊炬組件，所述焊炬組件被配置成通過在所述焊炬組件內的運動控制組件使電極W所需模式徑向地運動的同時，利用來自電力供應器的電力在電極與由窄坡口分隔開的工件之間建立焊接電弧。所述焊炬組件包括噴嘴，穿過所述噴嘴供給所述電極，并且所述電極在所述噴嘴內徑向地運動。[0009]在另一個實施例中，一種系統包括焊炬組件，所述焊炬組件被配置成通過在所述焊炬組件內的運動控制組件使電極W所需模式徑向地運動的同時，利用來自電力供應器的電力在電極與由窄坡口分隔開的工件之間建立焊接電弧。所述焊炬組件包括設置在所述電極的相對側的兩個單獨的防護臂。[0010]在另一個實施例中，一種焊接方法包括在焊接過程期間在焊接電極與由窄坡口分隔開的工件之間建立電弧。所述焊接方法還包括通過在焊炬組件內的運動控制組件使所述電極W所需模式徑向運動的同時，從所述焊炬組件供給所述電極，W在所述焊接過程期間建立焊道。所述焊接方法進一步包括在維持所述電弧和焊道的同時，至少部分地基于所述電極在所述窄坡口內的位置來改變所述焊接過程的參數。【附圖說明】[0011]當參考附圖閱讀W下詳細說明時，會更好地理解本發明的運些和其他特征、方面和優點，在整個附圖中，相同的標記代表相同的部件，其中：[0012]圖1是利用本技術的方面的示例性焊接系統的示意圖；[0013]圖2是表示根據本發明的方面的電極的運動的示意圖；[0014]圖3A是將要焊接在一起的兩個工件之間的典型坡口的側視圖；[0015]圖3B是根據本技術的方面的將要焊接在一起的兩個工件之間的窄坡口的側視圖；[0016]圖4是根據本技術的方面的利用焊絲電極的圓形運動模式的前進的焊道的俯視圖；[0017]圖5是根據本技術的方面的利用焊絲電極的楠圓形路徑的前進的焊道的類似的俯視圖；[0018]圖6是根據本技術的方面的利用焊絲電極的不同取向的楠圓形路徑的前進的焊道的另一俯視圖；[0019]圖7是根據本技術的方面的焊炬組件的立體圖；[0020]圖8是圖7的焊炬組件的立體圖，其中小車系統被去除W利于圖示焊炬主體；[0021]圖9A是根據本技術的方面的焊炬組件的噴嘴和接觸元件的立體圖；[0022]圖9B是噴嘴的下部部分的橫截面視圖，用于圖示其與傳統焊炬噴嘴的差異；[0023]圖10是根據本技術的方面的當噴嘴的下部部分和接觸元件插入窄坡口內時的噴嘴的下部部分和接觸元件的俯視橫截面視圖；[0024]圖11A是根據本技術的方面的接觸元件和具有設置在噴嘴的壁段與接觸元件之間的氣體輸送管的噴嘴的下部部分的側視圖；[0025]圖IIB是根據本技術的方面的接觸元件和具有設置在噴嘴的壁段與接觸元件之間的并且與壁段相鄰的氣體輸送管的噴嘴的下部部分之間的側視圖；[0026]圖11C是根據本技術的方面的接觸元件和具有設置在與接觸元件相對的噴嘴的壁段的一側上的氣體輸送管的噴嘴的下部部分的側視圖；[0027]圖12圖示了根據本技術的方面的噴嘴變換系統；[0028]圖13是根據本技術的方面的具有向上樞轉的防護件的焊炬組件的另一個實施例的立體圖；并且[0029]圖14是圖13的為了圖示目的已去除板、防護件和氣體輸送管的焊炬組件的立體圖。【具體實施方式】[0030]本文所述的實施例設及用于將工件焊接在一起的焊接系統，其中工件之間的坡口的特征在于，相比于傳統焊接坡口相對窄和/或深的坡口（本文中統稱為"窄坡口"）。本文所述的某些實施例包括細長外形的噴嘴，使得噴嘴的側邊更窄，從而利于噴嘴容納在窄坡口內。此外，在某些實施例中，噴嘴可W隨著坡口中焊縫的深度變化而伸回。本文所述的實施例還包括噴嘴變換系統，使得可W根據用于具體焊接道次的坡口深度從噴嘴變換系統選擇多個噴嘴中的一個。例如，焊接過程可W在窄坡口的底部開始，并且隨著沉積的金屬填充坡口，可W選擇不同的噴嘴來補償坡口中形成的焊縫的變化深度。此外，在某些實施例中，管可W附連在噴嘴的前側和后側(例如，向前和向后側）W在靠近烙池處輸送氣體。在某些實施例中，可W用能夠承受高溫的非導電涂層保護旋管和接觸嘴來防止旋管與母材之間意外偶然接觸。[0031]現在轉到附圖，圖1圖示了用于在工件14之間的窄坡口中產生焊縫12的示例性的焊接系統10。系統包括電力供應器16,該電力供應器通常連接至氣源18和電源20,例如，電網。其他電源當然包括發電機、發動機驅動的電力組等當前第1頁1 2 3 4 5