用控制接觸元件60和 電極44的運動的命令脈沖步驟來確定電極44的位置。可基于計數器選擇各個位置的焊接參 數，在開始焊接工藝之前，所述計數器被控制電路28重置(方框256)。
[0081 ]控制電路28供應(方框258)焊接電力到電極44并且在位置ρχ處觸發(方框260)在 電極44和工件之間的電弧。控制電路28可以將送絲速度和行進速度控制成與位置Px相對應 的相應值。在一些位置Px處，相應的焊接參數使得材料從電極44脫離(方框262)。如上文所 論述，雖然材料可在位置P x處脫離，但是材料可由于電極44的徑向運動速率而在不同的位 置處沉積于工件上。控制電路28控制運動控制組件62以在徑向運動速率f x下將電極從Px移 動(方框264)到Px+1。如果計數器值指示運動圖案結束(節點266)，那么控制電路28通過重置 (方框256)計數器來重新開始(方框268)運動圖案。如可理解的，雖然運動圖案可重復，但是 控制電路28控制運動控制組件62在行進速度下沿著接頭移動電極44,以使得重復的運動圖 案沿著接頭在不同位置處沉積材料。如果計數器值小于運動圖案結束時的值，則控制電路 28使計數器跳到(方框270)下一個值。控制電路28隨后針對運動圖案的各個增量位置來重 復方框258-264，直到運動圖案結束或者操作員/機器人停止焊接。
[0082]控制電路28可使電極44的運動圖案與焊接參數同步，以將材料沉積在接頭中的期 望的位置。如上文所論述，圖10和圖11示出其中焊接電流與徑向運動速率和運動圖案同步 以使得材料沉積在位置210、212或者216處，而不是焊接熔池74前部的實施例。在一些實施 例中，控制電路28控制焊接參數以使得在沿著運動圖案的徑向運動的每一次循環中材料在 一個或多個位置(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，或者更多位置)處過渡到焊接熔池。在一些 實施例中，控制電路28可使電極44的徑向運動速率與送絲速度和/或焊接電流同步，從而減 少濺出物。例如，當送絲速度和/或焊接電流增大時，控制電路28可降低徑向運動速率。
[0083] 除了先前實例以外，已經發現使用具有上文論述的金屬芯焊絲的DCEN焊接程序以 及電弧的機械運動可提供特別好的結果，并且在某些類型的工件(或者基板材料)上可甚至 更富有吸引力。例如，上文所提及的Metalloy?x-Cel?焊絲尤其非常適合于減少濺出物， 與此同時增強焊接金屬熔濕(避免過度"冠狀的"焊道）。此外，使用DCEN工藝以及電弧運動 和這種焊絲結合可以減少過熱。這種結合對于電鍍板材焊接(例如，自動化應用）、鍍膜或噴 涂材料焊接和薄鋼板焊接(例如，在家具制造時)等是特別有益的。
[0084] 目前據信適用于這些應用的焊絲(一般對應于提及的X-Cel?焊絲）的特征是能夠 使電弧穩定化(產生具有減少的濺出物的穩定電弧）的成分。例如，此類穩定劑可包括鉀和 在焊接工藝期間貢獻鉀的化合物(例如鉀長石、鈦酸鉀、鈦酸錳鉀、硫酸鉀、碳酸鉀、磷酸鉀、 鉬酸鉀、硝酸鉀、氟硅酸鉀以及含有鉀的復合氧化化合物）。此外，石墨碳源和非石墨碳源可 以通過升華為電弧柱并且通過提供更細小液滴的金屬過渡來提供穩定性。對現有焊絲(例 如，所提及的那些焊絲)可能的修改可包括來自上述任何其它或更多來源的鉀，以及合適的 碳源，例如含有鐵和/或合金粉末的石墨或碳。
[0085] 在一些實施例中，可利用按照運動圖案移動電極44的焊接工藝來用填充材料(例 如，自耗電極)鍍覆工件。可利用MIG焊接和TIG焊接來鍍覆工件。填充材料可包括但不限于： 不銹鋼、絡鎳鐵合金(incone 1 al loy )、鎳基鈦合金，以及其它抗蝕材料。據信電極44的徑向 運動(例如，圍繞中心軸的振蕩）可減少由電弧施加到工件14的熱量，從而減少工件14的熔 融部分對填充材料的稀釋。在一些實施例中，電極44的徑向運動以及電弧可攪動焊接熔池 74,從而增加對工件14上的復合鍍覆材料的混合。
[0086]電極44的運動圖案(例如，圓形、橢圓形、往復線）可使電極44在先前過渡的焊道90 的部分(例如，焊接熔池74)上方移動。在一些實施例中，來自電極44的電弧96再加熱焊道90 并且使其退火。根據電極44的運動圖案的再加熱可使過渡材料的顆粒細化并且改變所述顆 粒的定向，從而影響焊道90冷卻和凝固后的微觀結構和機械性能。舉例來說，再加熱焊道90 可增大焊道90的抗沖擊力。
[0087] 關于涉及的特定DCEN工藝，這些工藝通常將以至少部分地基于以下項來選擇的電 流和電壓來執行：電極直徑、電極延伸部(例如，導電嘴到板材）、焊接位置、工件或底板的類 型和直徑、行進速度和沉積速率、送絲速度等。舉例來說，在21伏特至30伏特的范圍內的電 壓可以是合適的，其中電流在150安培至450安培的范圍內。此外，關于保護氣體，據信適當 的氣體混合物包括氬氣和二氧化碳，具有最少75 %的氬氣并且最多95 %的氬氣(盡管其它 的量和組合也可以滿足條件，例如，98%的氬氣和2%的氧氣）。再者，設想所選擇的DCEN極 性可以包括非脈沖電流和脈沖電流。
[0088] 在目前設想的實施例中，在焊接期間可以改變上述類型的焊接系統的各種參數以 適應檢測到的各種裝配問題。舉例來說，如圖18所示，隨著焊接進行，焊炬噴嘴112和電極在 沿著預定的焊縫線116行進的同時留下前進的焊道114。如圖所示，焊縫的線會遇到間隙或 裝配問題，一般如附圖標記118所示。焊縫線由于初始自旋幾何形狀120、行進速度122和送 絲速度124而產生。取決于如工件材料、焊絲電極的類型和大小等的此類因素可以利用任何 合適的參數。一般而言，還應當指出的是"自旋幾何形狀"可以包括各種因素，包括電極端頭 的運動直徑或半徑、運動圖案等。所采用的這些初始參數一起形成了具有足以避免成品焊 接件中的缺陷的寬度和熔深的焊道。隨后可以以多種方式改變這些初始參數，以補償裝配 方面的問題，例如在工件之間遇到的間隙。因為裝配可沿著焊接路徑變化，所以焊接參數可 需要被調節成足以避免焊縫中的缺陷的新組合。如圖18中的部分剖視圖所示，這些新參數 可以包括隨著焊炬靠近裝配處而被調節的第二自旋幾何形狀126(例如，電極端頭的不同的 運動直徑或半徑）、第二行進速度128和第二送絲速度130,這些新參數直接與由間隙（裝配 參數)118所施加的測量約束有關。
[0089] 如圖19所示，在示例性應用中，焊接機器人132沿著焊縫線移動焊炬24。如可理解 的，一些實施例相對于由固定的自動化系統操作的焊炬24來移動工件。攝像機/檢測裝置 134負責沿著焊接路徑監測裝配的任何變化，該攝像機/檢測裝置經由機械底座136附接至 焊炬，從而允許檢測裝置隨著焊炬一起移動。所述裝置以這樣的方式被定位:允許其檢查在 焊炬正前方的工件86和88之間的裝配。此信息(可以是像素化圖像的形式)允許成像系統/ 間隙檢測部件138記錄焊縫線與間隙118之間的參數變化。這可以例如通過檢測表示形成的 間隙（或者反之，表示更近的接合件）的空白或像素來完成。此信息隨后被發送到參數計算 部件140,所述參數計算部件確定哪個初始焊接參數(如果存在的話)需要進行調節，以便使 用足量的材料正確地填充間隙。另外，或者作為替代，可以通過監測（例如，經由控制電路） 焊接參數的變化來檢測裝配變化，所述焊接參數包括但不限于焊接電流、焊接電壓，或者導 電嘴到工件距離中的一個或多個。通過合適的計算、查找表或任何其它期望的算法可以執 行合適的參數調節的確定。此類表格可以例如調用各種裝配或間隙參數(例如，大小或距 離），并且使這些參數與適合于特定裝配的送絲速度、焊炬和/或工件的行進速度、電力、電 極自旋等聯系起來。舉例來說，此組件可以確定對于間隙所需的新的自旋幾何形狀應當是 更大或更小，或者是具有不同的形狀，這需要改變電極移動的方式。此外，可以確定行進速 度可保持為與此前相同和/或送絲速度應當增大/減小。與此同時，可以確定還應當調節給 電極的電荷。在此時，根據所述確定來調節這些參數，并且焊炬繼續朝著間隙前進。應該指 出的是，當將要調節參數以適應裝配變化時，這些參數一般由所涉及的合適的系統部件進 行控制。舉例來說，通過電源或電源供應器調節焊接電力的變化。通過送絲裝置進行送絲速 度的改變。在自動化應用中，通過移動焊炬的機器人來調節行進速度的變化。由焊炬內移動 焊接電極的機構來實施自旋幾何形狀的改變。本領域中的技術人員將容易理解這些裝置可 以被設計成在焊接操作期間實施改變的參數。
[0090] 根據需要檢測間隙并且改變焊接參數的能力總結于圖20中，圖20為示出由系統部 件采用的示例性控制邏輯142來處理裝配變化(例如工件之間的間隙）的方法流程圖。隨著 焊炬和電極靠近間隙，焊炬和電極以它們的初始旋轉幾何形狀、行進速度、送絲速度和施加 到電極的焊接電力開始執行所述方法，如步驟144所指示。檢測裝置隨后通過成像來檢測并 測量裝配，如步驟146所指示，而相關信息用于確定是否應當改變參數，如步驟148所指示。 如果焊縫線的路徑沒有證明要改變初始參數，那么焊炬以相同的幾何形狀、行進速度、送絲 速度和施加到電極的焊接電力繼續操作并沿著焊縫線前進。在這種情況下，檢測裝置僅僅 繼續檢測裝配，返回到步驟146。在所述控制確定應當改變初始參數的情況中，控制邏輯前 進以計算這些變化或經由查找表獲得圖表，如步驟150所指示。在這里，可以調節例如自旋 幾何形狀、焊炬和/或工件的行進速度、焊絲的送絲速度和焊接電力這些參數中的一個或其 任意組合，以便跨間隙將工件充分地焊接在一起。在作出所述確定之后，根據計算/查找表 調節合適的參數，如步驟152所指示，并且焊炬繼續焊接，如步驟154所指示。在間隙上方焊 接之后，或者更一般地在實施新的參數之后，控制邏輯返回到步驟144,在此步驟中控制邏 輯繼續監測裝配(步驟146)并確定是否應當改變焊接參數(步驟148)的過程。應該指出的 是，如果裝配在焊接期間改善，例如隨后間隙閉合，那么同一個邏輯可允許焊接系統參數的 類似變化以反映改善的裝配。
[0091] 控制電路28可控制焊炬24的運動和/或電極44的運動，以在接頭58中形成焊道72。 如上文所論述，控制電路28可以檢測裝配狀況并且控制焊接系統10,以使得能夠形成期望 的焊道72而不論所檢測的狀況如何。舉例來說，控制電路28可以使得焊接系統10能夠形成 基本上均勻的焊道而無論裝配間隙的變化和/或工件的高低狀況(例如，槽式接頭、對接接 頭等等)如何。在一些實施例中，控制電路28可以通過調節電極的期望的圖案來補償接頭58 的裝配變化(例如，高低狀況、裝配間隙的變化）。舉例來說，控制電路28可以調節:期望的圖 案的幾何形狀(例如，徑向形狀、軸向形狀），焊接電極在期望的圖案中的徑向運動速率，或 者焊接電極在期望的圖案中的軸向運動速率或者位置，以及它們的任意組合。另外，或者作 為替代，控制電路可以調節焊接系統的參數，例如過渡工藝、焊接輸出極性、焊接輸出電力、 焊炬的行進速度、焊炬角度，或者焊炬的行進角度，或者它們的任意組合。
[0092] 如上文關于圖3和圖4所描述的，運動控制組件62的各種機械特征結構可用于在大 致垂直于(將輕微的振蕩運動考慮在內）電極44的軸線的平面的兩個維度302、306上產生電 極44的徑向振蕩。如上所述的機械特征結構僅為示例性的并且并非旨在限制可用于產生這 些振蕩的任何機械手段的范圍。舉例來說，在某些實施例中，可使用類似于焊絲矯直器的機 械特征結構來產生振蕩。圖21A示出焊絲矯直器組件324的側視圖。如圖所示，通常，焊絲矯 直器組件324包括進給焊絲導向件326、輸出焊絲導向件328、兩個上部輥330、一個下部輥 332,以及壓力調整把手334。通常，穿過進給焊絲導向件326和輸出焊絲導向件328來進給焊 絲334，并且所述焊絲334在這兩個導向件326、328之間為矯直的，以使得所述焊絲334橫穿 大致直線的路徑離開輸出焊絲導向件328。具體地，輥330、332作用于焊絲334以確保焊絲 334橫穿大致直線的路徑離開輸出焊絲導向件328。壓力調整把手336可用于調節焊絲334上 的壓力。
[0093]在本發明的上下文中，如圖21B所示，代替確保焊絲334以大致直線的方式（例如， 平行于進給焊絲導向件326和輸出焊絲導向件328的軸線338)離開輸出焊絲導向件328,可 以替代地用自動化壓力調整系統340(即，代替手動的壓力調整把手336)來操縱輥330、332， 以使得焊絲334具有給定的曲率（即，不再大致平行于進給焊絲導向件326和輸出焊絲導向 件328的軸線338而橫穿)離開輸出焊絲導向件328。應理解的是，雖然在圖21B中示出了包括 用于引起焊絲334以垂直于進給焊絲導向件326和輸出焊絲導向件328的軸線338的第一維 度342離開輸出焊絲導向件328的彎曲的機構，但是類似的附加機構可用于引起焊絲334以 垂直于進給焊絲導向件326和輸出焊絲導向件328的軸線338的第二維度344離開輸出焊絲 導向件328的彎曲。應理解的是，離開輸出焊絲導向件328的焊絲334的彎曲產生了如上文相 對于圖3和圖4所描述的徑向振蕩。換句話說，圖21B的焊絲矯直器組件324(經修改已造