球與工件熔濕的 熱量的量。控制期望的圖案160的軸向部分使得控制電路28能夠控制在何處將熱量施加到 接頭58中的工件14上。在一些實施例中，控制期望的圖案160的軸向部分使得控制電路28能 夠調節將球過渡到其中的焊接熔池74的區域211。舉例來說，調節電極44與焊接熔池74或者 工件14的側壁的距離來調節一旦脫離后，脫離后的球在切線方向204上可行進的距離。 [0069]在一些實施例中，控制電路28至少部分地基于電極在期望的圖案中的位置來調節 極性和/或過渡工藝。控制焊接工藝期間的極性和/或過渡工藝可改變施加到工件和電極的 熱量分布。此外，控制焊接工藝期間的極性和/或過渡工藝可控制濺出物的量，所形成球的 大小，或者所形成球的數量，或者它們的任意組合。舉例來說，控制電路28可將在位置174處 對工件14a的過渡工藝控制為脈沖或者脈沖噴射過渡工藝，并且將在位置176處對工件14a 的過渡工藝控制為短路過渡工藝(例如，RMD?)。跨過接頭58,控制電路28可以將在位置178 處對工件14b的過渡工藝控制為受控短路(CSC)過渡工藝，工件14b可比工件14a更薄和/或 具有更低的熔點。可被利用的過渡工藝可包括但不限于:脈沖過渡工藝、噴射過渡工藝、熔 滴過渡工藝、短路過渡工藝(例如，RMD?)、具有電極收縮的受控短路(CSC)過渡工藝、埋弧過 渡工藝、潛弧過渡工藝、熱絲過渡工藝、軸向短路清除過渡工藝、徑向短路清除過渡工藝、或 者交流電過渡工藝，或者它們的任意組合。在徑向短路清除過渡工藝中，電極從徑向方向與 焊接熔池形成和/或脫離短路。也就是說，電極可在徑向方向上移動進出焊接熔池，例如經 由按照期望的圖案的徑向運動。在軸向短路清除過渡工藝中，電極從軸向方向與焊接熔池 形成和/或脫離短路。也就是說，電極可在軸向方向上移動進出焊接熔池。如可理解的，電極 在軸向方向上的運動可包括但不限于:焊炬的軸向運動，將電極通過焊炬進給到焊接熔池， 或者從焊接熔池收縮電極，或者它們的任意組合。
[0070] 控制電路28可以在以短路焊接工藝(例如，經調節的金屬沉積(RMD?))操作期間沿 著徑向方向移動電極44。圖13提供了其中當電極44沿著運動圖案(例如，圓形圖案74)移動 并且焊炬24在方向228行進時，電極44經由徑向短路過渡工藝將材料過渡到焊接熔池74的 一系列圖示。圖13是焊接熔池74沿著焊縫的縱向軸線的橫截面。在位置A中，當控制電路28 通過電極44建立電弧以在電極44的端頭處形成球232時，電極44沿著焊炬24的軸線230鋪 放。在位置B中，控制電路28控制運動控制組件62以在方向234中朝向工件14和焊接熔池74 移動電極44和所附著的球232。如下文所論述，在預期到電極44和焊接熔池74之間的短路， 在一些實施例中控制電路28控制電力轉換電路26以減少供應到電極44的電流。在位置C中， 控制電路28繼續控制運動控制組件62以朝向工件14徑向地移動電極44，以使得所附著的球 232與焊接熔池74交界(例如，熔合、熔融、熔濕、接觸），從而在電極44和工件14之間形成短 路。在位置C中，球232可開始從電極44脫離到焊接熔池74中。當控制電路28已經控制運動控 制組件62將電極44移動到與軸線230相距距離236的位置D處時，球232可以繼續從電極44脫 離并且與焊接熔池74融合。距離236可以是運動圖案的半徑。
[0071] 從位置D處，控制電路28控制運動控制組件62以在與焊接熔池74相反的方向238中 徑向地移動電極44,從而清除短路。在一些實施例中，在位置E處控制電路28以低電流水平 根據電弧電壓感測電弧電壓傳感電極44與焊接熔池74的分離。在位置F中，控制電路28控制 運動控制組件62和電力轉換電路26以當電極再次沿著接頭58的軸線230鋪放時在電極44上 形成另一個球232。在位置G中，電極44從運動軸線232被移動距離236。控制電路28可控制運 動控制組件62以當電極44以徑向運動速率循環通過運動圖案與此同時形成焊道72時重復 位置A到G。
[0072]圖14是供應到電極44以用于圖13中示出的各個位置的電流波形242的曲線圖240。 因而，在圖14中示出的電流波形242可與常規電流-時間波形區分開，因為電流波形242示出 了供應到電極44的電流作為時間的函數，并且所述電流也作為徑向運動圖案中電極44的位 置的函數。還應當理解的是，在某些實施例中，電流波形242還可以是電極44的軸向運動的 函數，如本文所描述的。在位置A處，電流波形242在接近焊接熔池74之前處于高位值244。隨 著電極44在位置B處靠近焊接熔池74，電流波形242下降以使得在位置C處，在電極44進入焊 接熔池74之前，電流波形242處于低位值246。當電極44在位置C(例如，當電極44開始與焊接 熔池74接觸時)和位置D中時電流波形242處于低位值246,這兩個位置對應于當在電極44和 工件14之間存在短路的時間。當電極44離開(例如，清除)焊接熔池74時，電流波形242在位 置E處處于低位值246。當電極44在位置F處時，控制電路控制電流波形242到高位值244，從 而形成另一個球232。當電極44進入和離開(例如，清除）焊接熔池74時控制電流波形242到 低位值246，則焊接熔池74可減少濺出物和/或可減少焊接缺陷。圖15示出了圓形運動圖案 248并且圖16示出了橫向接合運動圖案250。在圖13和圖14中所描述的短路過渡工藝期間電 極44的相應位置示出于運動圖案248和運動圖案250中。在一些實施例中，可至少部分地基 于電極在期望的圖案中的位置來改變電極44的極性。例如，電極44當在位置A、B和C時可具 有第一極性(例如，正極性或者負極性），電極在位置D處可反轉極性，并且當在位置E、F和G 時具有相反的第二極性(例如，負極性或者正極性）。這使得極性(例如，零電壓交越)在短路 期間能夠反轉。在一些實施例中，相較于改變其它位置處的極性，在位置D處改變極性可增 強對到電極或工件的熱量輸入的控制和/或可提供增強的交流電工藝穩定性。
[0073] 現在返回圖14,應當指出的是，雖然示出了電流波形242,但是可以根據如圖13所 示的相對于焊接熔池的不同（例如，外周)位置(例如，A、B、C、D、E、F和G)來修改焊接工藝的 其它參數。舉例來說，可基于電極44的位置(例如，A、B、C、D、E、F以及G)來修改電壓波形、送 絲速度、z位置(例如，電極沿著在圖13中示出的軸線230的位置，舉例來說，靠近或者遠離焊 接熔池74)，以及關于焊接工藝的其它參數。換句話說，任何影響焊接工藝性能的參數可以 被自動調節，并且實際上與電極44的振蕩同步，以便在焊接熔池74內的不同位置(在前沿或 后沿處，靠近壁，靠近中心線等等)處實現焊縫的不同的期望的特性(例如，通過電弧進行的 或多或少的熔深、或多或少的填充、或多或少的"挖掘"或者"氣刨"或者堿熔，等等）。
[0074] 實際上，即使是根據圖13至圖16所示出和描述的位置(例如，A、B、C、D、E、F以及G) 也僅僅為示例性的并且并非旨在為限制性的。舉例來說，雖然一般在圖13中示出為適用于 對焊接頭，但是其它類型的焊接接頭(例如，T型接頭、搭接接頭、角接接頭、邊緣接頭等等） 也可利用本文所描述的技術，并且隨著電極44振蕩，每種類型的焊接接頭的焊接參數的變 化可以是不同的。因而，在圖13中示出的位置(例如，A、B、C、D、E、F以及G)對于例如T形焊接 接頭可以完全是不同的。作為實例，在其中T形圓角具有在約6mm至15mm之間的相對較大焊 腳長度的特定應用中，必須從電極44沉積相對大量的填充金屬。因而，需要相對較高的電流 和高溫，所述相對較高的電流和高溫可形成在其它情況下傾向于氣刨待焊接的板材的電弧 力。在這種情況下，可能較難以相對較高的速度和高焊接強度來形成美觀的焊縫。通常，在 此情況下，需要更強的熔深組合更多的填充。更具體地說，所挖掘的孔隙需要回填。
[0075] 使用本文所描述的技術，挖掘階段和填充階段可分開并且相應地被控制以避免被 電弧咬邊或者融掉未填充的基體金屬。圖22是正在丁字接頭316上形成的焊縫314的示意 圖。例如，當電極44緊挨著壁318(例如，類似于位置320)時，系統處于挖掘階段，但是流體必 須回填孔隙。因而，當電極44靠近壁318時可減少熱量。相反地，當電極44靠近焊根(例如，焊 道的背側或前側，類似于位置322)時可增大熱量以使得焊根被融化。當在焊接熔池74的背 偵叭例如，后側）中時，可施加更多的熱量，而不會在側壁318中熱挖掘出溝槽。此種類型的控 制將填充(例如，熔化焊絲)和熔深(例如，加熱、捕獲焊根等等)分開。可在位置322處施加強 電流以熔化焊絲，并且此過程可在任一點處檢測。隨后，在垂直壁318a處可發生脫離以填充 孔隙（例如，通過減少電弧電流，但是噴射液體，因為在熔融階段期間已經形成了適量的液 體）。應指出的是，在垂直壁318a處往往發生咬邊。在某些情況中，可在垂直壁318a處脫離出 兩滴熔滴，而在底壁318b處僅脫離出一滴熔滴。當以更高的速度焊接時，焊道趨向于在底壁 318b上卷起。當電極44移動到底壁318b上的位置320b時可施加更多的熱量，以使得可發生 更多的熔濕來防止焊道卷起。通常，當在焊道的前(前沿)側處時需要具有足夠的熱量來捕 獲焊根，并且需要具有相對較高疲勞強度的凹形熔化物(再次，通過影響熔滴分配），從而產 生相對較大的焊趾半徑和優良的疲勞強度。
[0076] 通常，在某些實施例中，可將附加熱量沿著焊接路徑施加到焊接熔池前方的位置， 以便預熱焊根并且確保焊根處的焊縫熔深。此外，在某些實施例中，可將附加的熱量施加到 t形圓角接頭的底壁318b(即，水平構件)上的位置320b處，以促進熔濕并且防止在底壁318b 上的翻轉的焊道分布(roll-over bead profile)。此外，可施加較少量的附加熱量到t形圓 角接頭的垂直壁318a(即，垂直構件)上的位置320a，以避免由于電弧氣刨效果造成的咬邊， 并且將增多量的來自電極44的材料過渡到垂直壁318a上的位置320a以覆蓋或者替代被電 弧去除的工件金屬，并且由此避免垂直壁318a上的咬邊。
[0077]此外，雖然在圖14中示出為在振蕩循環（例如，A到G)之間為周期性的（例如，相同 性質的重復），但是在其它實施例中，基于這些位置自動控制的焊接參數(例如，作為非限制 性實例的圖14的電流波形242)可能不是以周期性方式重復的。更確切地說，在振蕩循環的 任何給定位置之間可存在特定焊接參數的變化。例如，使用圖14中示出的電流波形242,而 非在兩個位置A處處于相同的電流，相較于A的第一個例子（即，在所示出的第一振蕩循環期 間）處的電流，在A的第二個例子(即，在所示出的第二振蕩循環期間）處的電流可略微減小。 振蕩循環之間的此類變化可使得能夠隨著焊縫沿著焊接接頭前進而自適應控制所產生的 焊接熔池74。
[0078]在一些實施例中，焊接熔池74上的力可在焊接熔池74中形成波紋，所述波紋至少 部分地為流體。焊接熔池74上的力包括但不限于:熔融球232的加入、電極44的運動、電弧、 保護氣體、重力以及工件的運動。當電極44至少部分地基于徑向運動速率而進出焊接熔池 74時，有節奏的波紋或者波浪可形成于焊接熔池74的表面239上。在一些實施例中，電極44 的運動可與焊接熔池74的有節奏的波紋同步，以使得電極44以有規律的時間間隔進出焊接 熔池74,從而以有規律的時間間隔形成短路。相應地，控制電路28可基于有規律的短路時間 間隔而非其它因素來控制短路過渡工藝中的電極44和電流波形242,從而預報或者預測何 時將發生短路。在一些實施例中，電極44相對于焊接熔池74的有節奏的運動可降低將材料 從電極44過渡到焊接熔池74中的重力、表面張力或者電收縮力中的一種或多種的效果。 [0079]控制電路28可將電極44的運動圖案和/或徑向運動速率與焊接參數同步，以使得 在運動圖案的期望的位置處將期望的的焊接參數集合供應到電極44。焊接參數可包括但不 限于:供應到電極44的焊接電流，供應到電極44的焊接電壓，送絲速度，行進速度，以及電極 44的徑向運動速率。圖17示出了控制電極44以使電極44的運動圖案與期望的焊接參數同步 的方法251的一個實施例。控制電路28接收(方框252)運動圖案，所述運動圖案可包括圓形、 橢圓形、之字形，或者如上所述的其它運動圖案。在一些實施例中，運動圖案至少部分地基 于工件，接頭裝配，或者經由操作員界面的操作員輸入。運動圖案可以是電極相對于工件的 一系列位置Po-N。
[0080]控制電路28接收(方框254)對應于運動圖案的每一位置的同步設置。同步設置可 包括但不限于:各個位置之間的徑向運動速率(fo-N)，各個位置處的焊接電力（Ιο-Ν，ν〇-Ν)，以 及各個位置處的送絲速度。因此，控制電路28可使焊接參數與運動圖案同步，以使得一組焊 接參數對應于一系列位置Ρο-ν中的每一個位置。在一些實施例中，可以經由耦接到運動控制 組件62的電動機66的編碼器、耦接到接觸元件60的位置傳感器或者耦接到接觸元件60的線 性差動變壓器(LVDT)來確定電極44的位置。另外或者作為替代，可利