涉及調(diào)節(jié)電極的伸出端的焓的材料加工方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】潰及調(diào)節(jié)電極的伸出端的絵的材料加工方法和系統(tǒng)
【背景技術(shù)】
[0001] 本發(fā)明總體上設(shè)及焊接機(jī)，并且更具體而言設(shè)及一種被配置成在執(zhí)行材料加工操 作之前對(duì)電極材料進(jìn)行預(yù)熱操作的焊接機(jī)。
[0002] 各式各樣的材料加工系統(tǒng)和材料加工控制方式已經(jīng)被實(shí)施用于各種用途。在連續(xù) 材料加工操作中，氣體保護(hù)金屬極弧焊(GMW)技術(shù)、和被稱為惰性氣體保護(hù)焊(MIG)技術(shù)的 特殊類通過使由惰性氣體保護(hù)的材料加工焊絲從材料加工焊炬開始進(jìn)給而能夠形成連續(xù) 的焊道。向材料加工焊絲施加電力并且電路穿過工件完成，W維持使焊絲和工件烙化從而 形成所需焊縫的電弧。在相關(guān)技術(shù)中，可W在沒有保護(hù)氣的情況下使用藥忍焊絲。
[0003] 高級(jí)形式的MIG材料加工基于材料加工電源中脈沖電力的生成。即，可W實(shí)施各種 脈沖方式，其中，電流和/或電壓脈沖由電源控制電路命令W調(diào)節(jié)來自材料加工焊絲的金屬 烙滴的形成和沉積，從而維持焊池所需的加熱和冷卻曲線，控制焊絲與焊池之間的短路等 等。然而，存在并且常使用提供不是脈沖的電力的其他材料加工方式。各種方式可W依賴于 "電極正"或"電極負(fù)"極性，并且本公開可W與所有運(yùn)些中的任何內(nèi)容相關(guān)。
[0004] 在一些金屬材料加工應(yīng)用中，可W通過所謂的"熱焊絲"工藝來制作接頭。在運(yùn)些 工藝中，電極材料被加熱，并且在材料與工件之間通常不形成電弧。然后，利用熱源來使材 料烙化和烙融。運(yùn)種熱源可W包括(例如)激光、電子束、GMAW熱源等等。
[0005] 雖然在許多應(yīng)用中非常有效，但傳統(tǒng)控制方法對(duì)于熱焊絲工藝而言并不適當(dāng)。例 如，傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方案（"恒定電流"或乂 C"、和"恒電壓"或乂 V")不能保持所需的電極絲溫度，因 為控制反饋?zhàn)兞坎灰欢ㄅc洽直接相關(guān)聯(lián)。具體而言，在穩(wěn)態(tài)下運(yùn)行的熱焊絲工藝中，增加電 極伸出長(zhǎng)度將會(huì)增加到系統(tǒng)的那個(gè)區(qū)域上下降的電壓。在CV控制方案中，機(jī)器將會(huì)通過減 小電流做出反應(yīng)W保持所設(shè)定的電壓。運(yùn)降低了焊絲末端處的洽。使用CC方案，電源保持所 設(shè)定的電流同時(shí)能夠使電壓浮動(dòng)。如果增加電極伸出長(zhǎng)度，焊絲洽將增加。
[0006] 因此，需要能夠直接控制關(guān)鍵工藝參數(shù)的專業(yè)熱焊絲策略。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本公開設(shè)及被設(shè)計(jì)成響應(yīng)于運(yùn)種需要的方法和系統(tǒng)。根據(jù)某些方面，一種材料加 工方法包括:使電極前進(jìn)至工件W開始材料加工操作;并且在材料加工操作過程中調(diào)節(jié)電 極的伸出端的洽。
[000引根據(jù)本公開的另一方面，一種材料加工方法包括:使電極前進(jìn)至工件W開始材料 加工操作；并且在材料加工操作過程中調(diào)節(jié)施加于電極的電流W調(diào)節(jié)電極的伸出端的洽 和/或溫度。
[0009]本公開還提供了一種材料加工系統(tǒng)，該材料加工系統(tǒng)包括:電源，該電源被配置成 為材料加工提供電力；絲電極進(jìn)給器，該絲電極進(jìn)給器被配置成在材料加工操作過程中使 絲電極前進(jìn)；W及控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)被配置成在材料加工操作過程中調(diào)節(jié)電極的伸出 端的洽。
【附圖說明】
[0010] 當(dāng)參照附圖閱讀W下詳細(xì)說明時(shí)，將會(huì)更好地理解本發(fā)明的運(yùn)些和其他特征、方 面和優(yōu)勢(shì)，其中，貫穿附圖，相同的符號(hào)表示相同的零件，在附圖中：
[0011] 圖1是示例性材料加工系統(tǒng)的圖解表示，圖示了電源聯(lián)接至焊絲進(jìn)給器W用于進(jìn) 行材料加工操作，其中，在焊接開始之前加熱電極；
[0012]圖視圖1中所示的類型的材料力旺電源的示例性控制電路部件的圖解表示；
[OOK]圖3是圖示了一個(gè)過程中的示例性步驟的流程圖，其中，在材料力旺過程中控制電 極的洽和/或溫度；
[0014] 圖4是材料加工過程中的電極的詳細(xì)視圖，其中根據(jù)本公開進(jìn)行控制;并且
[0015] 圖5和圖6是在所公開的控制過程中所依賴的某些關(guān)系的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，并且首先參照?qǐng)D1，示例性材料加工系統(tǒng)被圖示為包括經(jīng)由導(dǎo)線或 導(dǎo)管14相互聯(lián)接的電源10和焊絲進(jìn)給器12。在所圖示的實(shí)施例中，電源10與焊絲進(jìn)給器12 分開，運(yùn)樣使得該焊絲送絲裝置可W在距離電源某一距離處被定位在材料加工位置附近。 然而，應(yīng)理解，在一些實(shí)施方式中，焊絲進(jìn)給器可W與電源成為一體。在運(yùn)類情況下，導(dǎo)管14 在系統(tǒng)內(nèi)部。在焊絲進(jìn)給器與電源分開的實(shí)施例中，端子通常設(shè)置在電源上和焊絲進(jìn)給器 上，從而導(dǎo)線或?qū)Ч苣軌蚵?lián)接至系統(tǒng)，W便電力和氣體從電源被提供給焊絲進(jìn)給器，并且能 夠在兩個(gè)設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)。
[0017] 該系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成向材料加工焊炬16提供焊絲、電力，并且在一些實(shí)施例中，提供保 護(hù)氣。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)的，材料加工焊炬可W具有許多不同的類型，并且通常能 夠使材料加工焊絲和氣體進(jìn)給至與工件18相鄰的位置，在該位置，將形成焊縫或覆層W接 合或覆蓋兩件或更多件金屬。第二導(dǎo)線通常穿過此材料加工工件W便在電源與工件之間完 成電氣電路。
[0018] 該系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成能夠由操作員特別是經(jīng)由設(shè)置在電源上的操作員界面20選擇數(shù) 據(jù)設(shè)置。該操作員界面通常將會(huì)并入電源的前面板中，并且能夠選擇設(shè)置，如焊接工藝、待 使用的焊絲類型、電壓和電流設(shè)置等等。具體而言，該系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成能夠用各種材料進(jìn)行材 料加工，包括鋼、不誘鋼、儀基合金或通過焊炬的其他材料加工焊絲。運(yùn)些焊接設(shè)置被傳達(dá) 至電源內(nèi)的控制電路22。
[0019] W下更詳細(xì)描述的控制電路操作用于控制施加于材料加工焊絲的材料加工電流 W便實(shí)施所需的材料加工操作。在某些目前設(shè)想到的實(shí)施例中，例如，該控制電路可W被適 配成調(diào)節(jié)材料加工電極的加熱并且用于在材料加工過程中保持電極的洽和/或溫度。如W 下更全面描述的，運(yùn)種加熱可W通過改變操作參數(shù)來加 W控制，如，例如通過材料加工電纜 和焊炬施加于電極的電流和/或焊絲進(jìn)給速度。
[0020] 因此，該控制電路聯(lián)接至電力轉(zhuǎn)換電路24。運(yùn)個(gè)電力轉(zhuǎn)換電路被適配成產(chǎn)生輸出 電力，如將會(huì)最終施加于焊炬處的材料加工焊絲的脈沖和非脈沖波形?？蒞采用各種電力 轉(zhuǎn)換電路，包括斬波器、升壓電路、降壓電路、逆變器、轉(zhuǎn)換器等等。運(yùn)種電路的配置可W是 其本身領(lǐng)域內(nèi)普遍已知的類型。電力轉(zhuǎn)換電路24如箭頭26所指示聯(lián)接至電氣電源。盡管可 w使用其他電源，如發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)、蓄電池、燃料電池或其他替代源生成的電力，但 施加于電力轉(zhuǎn)換電路24的電力可W源自于電網(wǎng)。最后，圖1中圖示的電源包括被設(shè)計(jì)成能夠 使控制電路22與焊絲進(jìn)給器12交換信號(hào)的接口電路28。
[0021] 焊絲進(jìn)給器12包括聯(lián)接至接口電路28的互補(bǔ)接口電路30。在一些實(shí)施例中，多引 腳接口可W設(shè)置在部件和在接口電路之間延伸的多導(dǎo)線電纜兩者上，從而使如焊絲進(jìn)給速 度、工藝、所選擇的電流、電壓或功率級(jí)等信息能夠在電源10、焊絲進(jìn)給器12任一者或兩者 上被設(shè)定。
[0022] 焊絲進(jìn)給器12還包括聯(lián)接至接口電路30的控制電路32。如W下更全面描述的，控 制電路32能夠根據(jù)操作員的選擇來控制焊絲進(jìn)給速度，并且準(zhǔn)許經(jīng)由接口電路將運(yùn)些設(shè)置 回饋給電源?？刂齐娐?2聯(lián)接至焊絲進(jìn)給器上的操作員界面34,該操作員界面能夠選擇一 個(gè)或多個(gè)材料加工參數(shù)，特別是焊絲進(jìn)給速度。該操作員界面還能夠選擇如工藝、所用的焊 絲類型等參數(shù)?？刂齐娐?2還可W聯(lián)接至對(duì)至焊炬的保護(hù)氣的流動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的氣體控制裝 設(shè)閥口 36。一般而言，在材料加工時(shí)提供運(yùn)種氣體，并且在焊接之前立即開始其流動(dòng)并且在 焊接之后持續(xù)片刻。應(yīng)用于氣體控制裝設(shè)閥口 36的氣體通常W加壓瓶的形式提供，如參考 數(shù)字38所表示。
[0023] 焊絲進(jìn)給器12包括用于在控制電路