專利名稱：使用不熔化電極的焊接和定位焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用不熔化電極的焊接方法，其中在電極與將被連接的工件之間的電弧點(diǎn)火之后電極從電源被供給能量。
而且，本發(fā)明還涉及一種使用不熔化電極并且不引入任何輔助材料的定位焊接方法，其中在電極與將被連接的工件之間的電弧點(diǎn)火之后電極從電源被供給能量。
背景技術(shù)：
已知各種不同的焊接方法，其中在電極與將被連接的工件之間的電弧點(diǎn)火之后電極從電源被供給能量，從而導(dǎo)致工件被熔化在一起。為了電弧點(diǎn)火，可以采用不同的點(diǎn)火工藝并且尤其是觸點(diǎn)點(diǎn)火或HF點(diǎn)火。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種使用不熔化電極的焊接方法、和一種使用不熔化電極并且不引入任何輔助材料的定位焊接方法，通過(guò)這些方法可以在焊接工藝起始階段提高焊接質(zhì)量。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，在焊接工藝本身之前，即，在電弧點(diǎn)火之后，執(zhí)行起動(dòng)程序而不用引入輔助材料，通過(guò)起動(dòng)程序電極在可預(yù)先設(shè)定的時(shí)間周期內(nèi)被供給電流或電壓脈沖形式的脈沖能量，從而使液體熔池振動(dòng)，并且在起動(dòng)程序終止之后進(jìn)行焊接工藝本身。
在焊接工藝本身過(guò)程中，電極優(yōu)選地被供給恒定能量。
而且，本發(fā)明的目的也通過(guò)如上所述的定位焊接方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，在焊接工藝本身之前，執(zhí)行起動(dòng)程序，通過(guò)起動(dòng)程序電極在可預(yù)先設(shè)定的時(shí)間周期內(nèi)被供給電流或電壓脈沖形式的脈沖能量，從而使液體熔池振動(dòng)，并且在起動(dòng)程序終止之后通過(guò)供給電極恒定能量進(jìn)行焊接工藝本身。
通過(guò)進(jìn)行所述特定的起動(dòng)程序并且尤其是所謂的定位焊接工藝，可以確保所形成的熔池以振動(dòng)方式設(shè)定，并且通過(guò)熔池的振動(dòng)有助于兩個(gè)工件的熔池流到一起。這是十分重要的，因?yàn)闆](méi)有焊絲形式的輔助材料被引入熔池，焊縫僅僅由熔融材料形成，從而使得不可能使焊縫填充輔助材料。在這種沒(méi)有引入輔助材料的焊接方法中，可以防止在焊接工藝開始階段形成焊縫孔，并且可以從焊接工藝開始階段形成沒(méi)有任何焊縫孔的恒定焊縫。如果電弧以現(xiàn)有技術(shù)的焊接方法被點(diǎn)火，工件熔融材料實(shí)際上將被引入的能量壓開并且將固化。這樣，在焊接工藝開始時(shí)，可能形成焊縫孔，或者在焊縫中心區(qū)域具有較小的焊縫厚度。這實(shí)際上可通過(guò)起動(dòng)程序避免，通過(guò)起動(dòng)程序，在熔池沒(méi)有永久受到恒定能量引入時(shí)，由于引入脈沖能量，熔池以震動(dòng)方式被設(shè)定。
而且，由于起動(dòng)程序可以形成非常短的焊縫，因?yàn)楹缚p的完全形成是從焊接工藝的開始即緊接著電弧點(diǎn)火之后獲得的，從而使焊縫長(zhǎng)度可保持非常短。如果鋁被用作將被焊接的工件的材料，這是特別有利的，因?yàn)樵诙毯缚p的情況下不會(huì)發(fā)生由于輕微加熱導(dǎo)致的材料變形。
通過(guò)本發(fā)明的方案，也可實(shí)現(xiàn)將被焊接工件之間的間隙橋接的相當(dāng)大的擴(kuò)大，因?yàn)橛晒ぜ纬傻恼駝?dòng)熔池確保了工件流動(dòng)到一起。
在起動(dòng)程序過(guò)程中的能量引入可被控制成，使得脈沖能量的平均值對(duì)應(yīng)于為隨后恒定能量的焊接工藝本身設(shè)定的焊接電流的大小。起動(dòng)程序因而易于適應(yīng)隨后的焊接工藝本身。
起動(dòng)程序的參數(shù)并且尤其是脈沖參數(shù)，例如脈沖高度、脈沖寬度、脈沖頻率、脈沖間斷、以及可能的曲線形狀優(yōu)選地可在電源處自由地設(shè)定。
隨著焊接工藝本身的參數(shù)的變化，起動(dòng)程序的參數(shù)也可由設(shè)置在焊接裝置或電源中的控制和/或評(píng)估裝置被自動(dòng)地固定或改變。
在這方面，例如，起動(dòng)程序的參數(shù)可隨著用于焊接工藝本身的焊接電流大小的變化被自動(dòng)地固定或改變。
起動(dòng)程序的參數(shù)也可隨著將被焊接的工件的材料厚度和/或材料、或者焊接工藝本身的其它參數(shù)的變化被自動(dòng)地固定或改變。
最后，具有不同參數(shù)或曲線形狀的幾個(gè)起動(dòng)程序也可被確定和存儲(chǔ)，并且所述被確定和存儲(chǔ)的起動(dòng)程序通過(guò)控制和/或評(píng)估裝置被使用和/或改變，以便選擇用于起動(dòng)程序的參數(shù)。
起動(dòng)程序也可在電弧點(diǎn)火之后進(jìn)行可預(yù)先設(shè)定的時(shí)間周期；在起動(dòng)程序過(guò)程中，電極在可預(yù)先設(shè)定的時(shí)間周期內(nèi)被供給脈沖能量。
在電弧點(diǎn)火之后的所述可預(yù)先設(shè)定的時(shí)間周期過(guò)程中，電極優(yōu)選地被供給恒定能量。
如果在電弧點(diǎn)火之后的所述可預(yù)先設(shè)定的時(shí)間周期過(guò)程中，電極被供給與焊接工藝本身過(guò)程中被供給的恒定能量不同的恒定能量，可確保在電弧點(diǎn)火與起動(dòng)程序開始之間的周期、起動(dòng)程序開始之前、和起動(dòng)程序之后的焊接工藝本身的過(guò)程中電弧被穩(wěn)定。
以下將通過(guò)示意性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋。


圖1是焊接裝置的示意圖；圖2是以簡(jiǎn)化示意圖表示了在一個(gè)焊接工藝過(guò)程中焊接電流的時(shí)程；以及圖3是以簡(jiǎn)化示意圖表示了在另一個(gè)焊接工藝過(guò)程中焊接電流的另一時(shí)間圖。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了將用于不同焊接方法例如MIG/TIG(鎢極-惰性氣體)保護(hù)焊接或者電弧焊接的焊接裝置1或焊接設(shè)備。當(dāng)然，也可以使用帶有電源或者焊接電流源的本發(fā)明方案。
焊接裝置1包括焊接電流源2，它包括輸出部分3、控制和/或評(píng)估裝置4、以及分別與輸出部分3和控制和/或評(píng)估裝置4連接的開關(guān)部件5。開關(guān)部件5和控制和/或評(píng)估裝置4分別與布置在氣體8的供應(yīng)管線7上的控制閥6連接，氣體尤其是諸如氦氣或氬氣等的保護(hù)氣體，供應(yīng)管線位于氣體儲(chǔ)存器9與焊炬10之間。
用于在電極12與將被連接的工件13，14之間形成電弧11的能量并且尤其是電流通過(guò)焊接管線15從焊接電源2的輸出部分3供給到焊炬10和電極12，其中，將被連接的工件13，14也與焊接裝置1連接、并且尤其是通過(guò)另一焊接管線16與焊接電流源2連接，以便通過(guò)電弧11形成電路。
為了提供焊炬10的冷卻，焊炬10可通過(guò)冷卻回路17與流體儲(chǔ)存器連接，并且具體是與水存儲(chǔ)器19連接，冷卻回路17帶有位于其上的流量控制裝置18，從而冷卻回路17并且具體是用于裝在水存儲(chǔ)器19中的流體的流體泵在焊炬10工作時(shí)起動(dòng)，從而冷卻焊炬10。
焊接裝置1還包括輸入和/或輸出裝置20，通過(guò)它可以設(shè)置焊接裝置1的大多數(shù)不同的焊接參數(shù)或工作模式。在進(jìn)行這種操作時(shí)，通過(guò)輸入和/或輸出裝置20設(shè)定的焊接參數(shù)被傳送到控制和/或評(píng)估裝置4，控制和/或評(píng)估裝置4又將隨后啟動(dòng)焊接裝置1的專用組件。
當(dāng)然，可以將從焊接裝置1通向焊炬10的所有管線布置在共用軟管組件(未示出)中，并且隨后通過(guò)中心連接將所述軟管組件與焊炬10和焊接裝置1連接起來(lái)。
在圖2和3中，示意地顯示了用于一種焊接方法的焊接電流的時(shí)程，電流I被標(biāo)繪在縱坐標(biāo)上，時(shí)間t被標(biāo)繪在橫坐標(biāo)上。應(yīng)提及的是，本發(fā)明的方法基本上適用于現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何焊接工藝、并且尤其是適合于交流電焊接工藝，但是直流電焊接方法將被描述在圖示的示例性實(shí)施例中。
所述示例性實(shí)施例是這樣一種焊接工藝，其中，沒(méi)有輔助材料，尤其是沒(méi)有焊絲被引入焊接工藝中。焊縫(未示出)僅僅是由工件13，14的熔融材料形成。這種沒(méi)有另外引入可熔化焊絲的焊接工藝使用不熔化電極12，電弧11從不熔化電極12向著工件13，14形成。它是精確地在焊接工藝起始階段即在電弧11的點(diǎn)火工藝之后在形成焊縫的過(guò)程中頻繁地出現(xiàn)問(wèn)題，因?yàn)槟芰肯蛉鄢氐囊雽?dǎo)致熔池被壓開，這可能導(dǎo)致形成所謂的焊縫孔或非常細(xì)的焊縫。這實(shí)際上可以通過(guò)以下描述的新方法避免。
這類焊接工藝?yán)缡褂迷诙ㄎ缓附又小６ㄎ缓附臃椒ㄊ峭ㄟ^(guò)不熔化電極12和不引入任何輔助材料實(shí)現(xiàn)的，從而，兩個(gè)工件13，14，尤其是薄金屬板優(yōu)選地在它們抵靠的表面或以重疊方式焊接在一起，同時(shí)只是通過(guò)電弧11熔化工件13，14。在進(jìn)行這種操作時(shí)，在電弧11點(diǎn)火之后，焊接工藝之前，電極12在焊接工藝過(guò)程中由焊接電源2供給恒定能量，并且尤其是供給通過(guò)輸入和/或輸出裝置20調(diào)節(jié)的直流電流或直流電壓。電弧11的點(diǎn)火(由點(diǎn)火脈沖21示意性地示出)可以不同的已知方式進(jìn)行，例如通過(guò)觸點(diǎn)點(diǎn)火或HF點(diǎn)火，因而對(duì)此不進(jìn)行詳細(xì)解釋。僅僅指出的是，根據(jù)示意圖，在示例性實(shí)施例中進(jìn)行HF點(diǎn)火，由點(diǎn)火脈沖21表示的電弧點(diǎn)火與功率曲線非常明顯。
在焊接工藝的開始，即，在電弧11點(diǎn)火之后，根據(jù)本發(fā)明的方案提供在焊接工藝之前尤其是直流電焊接工藝之前的起動(dòng)程序尤其是定位焊接工藝，在起動(dòng)程序過(guò)程中電極12在可預(yù)定時(shí)間周期23內(nèi)被供給脈沖能量。在起動(dòng)程序23過(guò)程中，電極12被供給電流脈沖24和/或電壓脈沖。在起動(dòng)程序22終止之后，即周期23結(jié)束時(shí)，根據(jù)所需焊接工藝的變化，電極12被供給恒定能量，尤其是設(shè)定電流強(qiáng)度25。
由于在起動(dòng)程序22過(guò)程中的脈沖能量供給，可確保液體熔池以振動(dòng)方式設(shè)定，從而防止焊接工藝起始階段熔池流開。由于工件13，14的振動(dòng)或脈沖熔池，可恒定地實(shí)現(xiàn)熔池重新流動(dòng)在一起。因此，從焊接工藝的開始就可確保沒(méi)有焊縫孔形成，并且焊縫將具有相應(yīng)大的焊接厚度。因而可以形成定位焊接時(shí)所需的非常短的焊縫。
根據(jù)圖3，也可以在電弧11點(diǎn)火之后在預(yù)定的可設(shè)定時(shí)間周期26內(nèi)給電極12供給恒定能量，尤其是恒定電流強(qiáng)度27，于是一旦時(shí)間周期26結(jié)束進(jìn)行起動(dòng)程序22。在此之后，再次實(shí)現(xiàn)恒定能量供給即適合在選定電流強(qiáng)度25的焊接工藝。在進(jìn)行這種操作時(shí)，在電弧11點(diǎn)火之后的電弧11初始的恒定能量供給，即電流強(qiáng)度27可以與起動(dòng)程序之后的焊接工藝本身的恒定能量供給即電流強(qiáng)度25不同。這種應(yīng)用提供了優(yōu)點(diǎn)，即，在周期26過(guò)程中電極12的初始的恒定能量供給導(dǎo)致電弧11在起動(dòng)程序22之前穩(wěn)定，并在此之后開始進(jìn)行焊接工藝本身。
在起動(dòng)程序22中的能量引入優(yōu)選地控制成，使得脈沖能量的平均值對(duì)應(yīng)于用于隨后焊接工藝并處于恒定能量的電流強(qiáng)度25。起動(dòng)程序22因而能夠適合于被調(diào)節(jié)的焊接工藝本身。
在焊接電流源2處，起動(dòng)程序22的參數(shù)并且尤其是脈沖參數(shù)，例如脈沖高度、脈沖寬度、脈沖頻率、脈沖間斷(break)、以及可能的曲線形狀尤其是通過(guò)輸入和/或輸出裝置20可自由地設(shè)定。為此，例如可在輸入和/或輸出裝置20處布置一個(gè)操作元件(未示出)，通過(guò)該操作元件可啟動(dòng)或者調(diào)用起動(dòng)程序22，并且如果需要隨后進(jìn)行相應(yīng)修改，以便在電弧11點(diǎn)火之后能夠以所需參數(shù)運(yùn)行起動(dòng)程序。
用于起動(dòng)程序22的參數(shù)的示例如下
脈沖電流大小 3A-220A基本電流大小 3A-220A脈沖頻率 40HZ-200HZ脈沖占空因素 4％-50％時(shí)間周期 0s-10s當(dāng)然，可以獨(dú)立于控制和/或評(píng)估裝置4或者自動(dòng)地固定起動(dòng)程序22的參數(shù)。在進(jìn)行這種操作時(shí)，可根據(jù)存儲(chǔ)的表格、算法等由控制和/或評(píng)估裝置4建立或計(jì)算合適的起動(dòng)程序22，起動(dòng)程序優(yōu)選地隨著為焊接工藝本身調(diào)節(jié)的參數(shù)的變化而被固定。在進(jìn)行這種操作時(shí)，例如隨著焊接工藝本身的電流強(qiáng)度25的變化，起動(dòng)程序22的參數(shù)可由設(shè)置在焊接裝置1中的控制和/或評(píng)估裝置4被自動(dòng)地固定或改變。這可通過(guò)不同方式實(shí)現(xiàn)，例如通過(guò)減小或者增大用于焊接工藝的電流強(qiáng)度25一定量或者百分比、或者根據(jù)確定的算法實(shí)現(xiàn)。起動(dòng)程序22也可通過(guò)輸入將要焊接的工件13，14的材料厚度或者材料由控制和/或評(píng)估裝置4確定。
而且，也可以將不同限定的起動(dòng)程序22、并且尤其是具有不同參數(shù)或曲線形狀的不同起動(dòng)程序22存儲(chǔ)在電源或焊接裝置1中，它們可由控制和/或評(píng)估裝置4使用或者改變，或者由使用者選擇。
最后，應(yīng)當(dāng)注意的是，特定條件或者表示是不成比例地顯示在所述示例性實(shí)施例中，以便易于理解本發(fā)明的方案。而且，特定示例性實(shí)施例的特征的上述組合的特定狀態(tài)或表示與其它示例性實(shí)施例的其它特定特征一起也可構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的獨(dú)立方案。
權(quán)利要求
1.一種使用不熔化電極的焊接方法，其中，在電極與將被連接的工件之間的電弧點(diǎn)火之后，電極從電源被供給能量，其特征在于，在焊接工藝本身之前，即，在電弧點(diǎn)火之后，執(zhí)行起動(dòng)程序而不用引入輔助材料，通過(guò)起動(dòng)程序電極在可預(yù)先設(shè)定的時(shí)間周期內(nèi)被供給電流或電壓脈沖形式的脈沖能量，從而使液體熔池振動(dòng)，并且在起動(dòng)程序終止之后進(jìn)行焊接工藝本身。
2.一種使用不熔化電極并且不引入輔助材料的定位焊接方法，其中，在電極與將被連接的工件之間的電弧點(diǎn)火之后，電極從電源被供給能量，其特征在于，在焊接工藝本身之前，執(zhí)行起動(dòng)程序，通過(guò)起動(dòng)程序電極在可預(yù)先設(shè)定的時(shí)間周期內(nèi)被供給電流或電壓脈沖形式的脈沖能量，從而使液體熔池振動(dòng)，并且在起動(dòng)程序終止之后通過(guò)供給電極恒定能量進(jìn)行焊接工藝本身。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在焊接工藝本身過(guò)程中，電極被供給恒定能量。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，在起動(dòng)程序過(guò)程中的能量引入被控制成，使得脈沖能量的平均值對(duì)應(yīng)于用于隨后恒定能量的焊接工藝本身的設(shè)定焊接電流的大小。
5.如權(quán)利要求1到4任一所述的方法，其特征在于，起動(dòng)程序的參數(shù)并且尤其是脈沖參數(shù)，例如脈沖高度、脈沖寬度、脈沖頻率、脈沖間斷、以及可能的曲線形狀可在電源處自由地設(shè)定。
6.如權(quán)利要求1到5任一所述的方法，其特征在于，隨著焊接工藝本身的參數(shù)的變化，起動(dòng)程序的參數(shù)由設(shè)置在焊接裝置或電源中的控制和/或評(píng)估裝置被自動(dòng)地固定或改變。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，起動(dòng)程序的參數(shù)隨著用于焊接工藝本身的焊接電流大小的變化被自動(dòng)地固定或改變。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，起動(dòng)程序的參數(shù)隨著將被焊接的工件的參數(shù)材料厚度和/或材料、或者焊接工藝本身的其它參數(shù)的變化被自動(dòng)地固定或改變。
9.如權(quán)利要求6到8任一所述的方法，其特征在于，具有不同參數(shù)或曲線形狀的幾個(gè)起動(dòng)程序被確定和存儲(chǔ)，并且所述被確定和存儲(chǔ)的起動(dòng)程序通過(guò)控制和/或評(píng)估裝置被使用和/或改變，以便選擇用于起動(dòng)程序的參數(shù)。
10.如權(quán)利要求1到9任一所述的方法，其特征在于，起動(dòng)程序在電弧點(diǎn)火之后進(jìn)行可預(yù)先設(shè)定的時(shí)間周期。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在電弧點(diǎn)火之后的所述可預(yù)先設(shè)定的時(shí)間周期過(guò)程中，電極被供給恒定能量。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在電弧點(diǎn)火之后的所述可預(yù)先設(shè)定的時(shí)間周期過(guò)程中，電極被供給與焊接工藝本身過(guò)程中被供給的恒定能量不同的恒定能量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用不熔化電極(12)的焊接方法，根據(jù)該方法，在電極(12)與將被連接的工件(13，14)之間的電弧(11)點(diǎn)火之后，電極(12)從電源被供給能量。本發(fā)明也涉及定位焊接方法。本發(fā)明的目的是在焊接工藝起始階段改進(jìn)焊縫質(zhì)量。為此，在實(shí)際的焊接工藝之前，執(zhí)行起動(dòng)程序(22)而不用引入輔助材料，通過(guò)起動(dòng)程序電極(12)在可預(yù)先設(shè)定的時(shí)間周期(23)內(nèi)被供給電流或電壓脈沖形式的脈沖能量，從而使液體熔池振動(dòng)，并且在起動(dòng)程序(22)終止之后進(jìn)行焊接工藝本身，在焊接工藝過(guò)程中，電極(12)優(yōu)選地被供給恒定能量。
文檔編號(hào)B23K9/09GK1646251SQ03808101
公開日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2003年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月10日
發(fā)明者約瑟夫·阿特爾斯梅爾, 伯恩哈德·莫滕多費(fèi)爾 申請(qǐng)人:弗羅紐斯國(guó)際有限公司