專利名稱：用于在焊接操作過(guò)程中改變焊接處理的方法和用于在焊接操作之前施加熱量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在焊接操作過(guò)程中改變焊接處理的方法，其中在熔融焊絲和工件之間的短路過(guò)程中執(zhí)行從所進(jìn)行的焊接處理改變到隨后的焊接處理。此外，本發(fā)明還涉及一種用于在焊接操作之前施加熱量的方法。
背景技術(shù)：
WO 2006/089322描述了一種用于控制和/或調(diào)控在點(diǎn)燃電弧之后執(zhí)行冷金屬過(guò)渡(CMT)焊接處理的焊接裝置和/或焊接電流源，其中焊絲朝向工件移動(dòng)直到焊絲接觸工件為止，然后在觸發(fā)短路之后的短路階段過(guò)程中將移動(dòng)方向反置(反向)，并且將焊絲從工件移動(dòng)開(kāi)直到短路斷開(kāi)為止。為了控制施加到工件中的熱量和/或附加材料的引入，在至少一些短路階段過(guò)程中將改變焊接電流和/或焊接電壓的極性，且將焊接電流和/或焊接電壓的幅度設(shè)置成規(guī)定值，以防止焊絲和/或短路橋熔化，同時(shí)確保在將焊絲從工件移除時(shí)再次可靠地點(diǎn)燃電弧。因此，在“負(fù)CMT處理”和“正CMT處理”之間進(jìn)行改變。與此相關(guān)的缺點(diǎn)是在極性反置過(guò)程中觀察不到任何干擾。因而，極性的反置可以通過(guò)高功率進(jìn)行，因?yàn)橛^察不到因?yàn)?由焊接電流電路的長(zhǎng)度引起的)電感引起的電流變化的持續(xù)時(shí)間。這尤其將引起短路的不穩(wěn)定性。而且，焊接池中的波動(dòng)可能導(dǎo)致在改變處理過(guò)程中短路斷開(kāi)，從而導(dǎo)致熱量施加以及焊接飛濺不受控制。在改變過(guò)程中極性反置的方向也未觀察到。這些干擾是降低處理穩(wěn)定性的主要因素。通常，從現(xiàn)有技術(shù)中還公知所謂的“熱啟動(dòng)”，該熱啟動(dòng)包括在焊接處理之前向工件中施加熱量。這里的缺陷是該“熱啟動(dòng)”使用噴射電弧進(jìn)行。結(jié)果，所施加的熱量將過(guò)高， 特別是在兩個(gè)薄的金屬片之間的間隙必須被橋接的情況下，從而導(dǎo)致材料熔化。這是因?yàn)閲娚潆娀⌒枰吖β?，從而基本上只能調(diào)整熱啟動(dòng)的持續(xù)時(shí)間。因此，在短時(shí)間段上向工件施加大量的能量和/或熱量，且并不針對(duì)所述材料修改所述熱量施加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是創(chuàng)造出像以上列舉出的那些方法的用于具有高處理穩(wěn)定性的焊接處理的方法，使得能夠進(jìn)行低且靈活的可調(diào)節(jié)的熱量施加以及同時(shí)提供高熔敷率和小變形。公知方法的缺點(diǎn)應(yīng)該能夠減少或消除。本發(fā)明的目的通過(guò)上述用于在焊接操作過(guò)程中改變焊接處理的方法實(shí)現(xiàn)，其中， 在檢測(cè)到所進(jìn)行的焊接處理的短路時(shí)，所述焊絲依然在移動(dòng)方向上前進(jìn)規(guī)定的持續(xù)時(shí)間， 并根據(jù)所述隨后的焊接處理的焊接電流的閾值而隨后停止，于是在達(dá)到所述焊接電流的所述閾值時(shí)，所述焊絲在相反方向上移動(dòng)以便所述啟動(dòng)所述隨后的焊接處理。這里，優(yōu)點(diǎn)在于，在焊接處理的改變的持續(xù)時(shí)間過(guò)程中，短路不會(huì)由于焊接池內(nèi)的波動(dòng)以及液滴尺寸大小而斷開(kāi)，這是因?yàn)樵跈z測(cè)到短路時(shí)焊絲進(jìn)一步向焊接池內(nèi)移動(dòng)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，所述改變并不與依賴于焊接電流電路的長(zhǎng)度，這是因?yàn)橛^察到了由于電感引起的電流改變的持續(xù)時(shí)間，從而高處理穩(wěn)定性不會(huì)被所述改變中斷。術(shù)語(yǔ)焊接電流電路用來(lái)表示由電源、線路和工件形成的電路。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，確保了在短路中焊接處理的可靠改變，因?yàn)橹灰娏鞲淖儧](méi)有完成就不開(kāi)始到隨后的焊接處理的改變和/或短路的斷開(kāi)。這樣，至少在電流改變的持續(xù)時(shí)間過(guò)程中將維持所述短路。而且，有利的是，與從現(xiàn)有技術(shù)中公知的情況相比，能夠以更高的處理穩(wěn)定性橋接更大的間隙，特別是在加工薄的金屬片時(shí)。這是因?yàn)楫?dāng)與公知的 CMT處理相比時(shí)以同等低的熱量施加實(shí)現(xiàn)了更高的熔敷率并且/或者以同等的熔敷率實(shí)現(xiàn)了甚至更低的熱量施加，因此通過(guò)焊接操作可以橋接具有例如連續(xù)增加和/或減少的寬度的間隙。而且，不同的焊接處理導(dǎo)致熱量施加和/或熔敷率的靈活設(shè)置。優(yōu)選通過(guò)達(dá)到所進(jìn)行的焊接處理的焊接電流的閾值來(lái)執(zhí)行焊接處理的所述改變。 由此，可以在低性能下執(zhí)行極性的反置，因?yàn)樗龇粗迷谝?guī)定的閾值處進(jìn)行。結(jié)果，可以使用節(jié)省成本的硬件。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在具有相反極性的兩個(gè)焊接處理之間交替，這是因?yàn)橛捎谶@種交替而必須被覆蓋的大電流差取決于在短路中的焊接電流的電感，因?yàn)樵谠摃r(shí)間過(guò)程中維持短路。焊接處理和極性的改變還以有利方式在一定短路中執(zhí)行。在一個(gè)有利方式中，依賴于用于焊接處理的特性曲線對(duì)存儲(chǔ)焊接電流的閾值和持續(xù)時(shí)間的測(cè)量將導(dǎo)致自動(dòng)地為用戶設(shè)置參數(shù)值。本發(fā)明的目的通過(guò)上述用于在焊接操作過(guò)程中改變焊接處理的方法實(shí)現(xiàn)，其中所述改變?cè)诙搪泛附犹幚砗兔}沖焊接處理之間進(jìn)行，并且在改變階段中根據(jù)所進(jìn)行的焊接處理修改所述焊絲的頂端以用于隨后的焊接處理。由此，焊絲頂端將被完美地準(zhǔn)備好(液滴尺寸大小、導(dǎo)熱性和電弧長(zhǎng)度)用于隨后的焊接處理，以保證高處理穩(wěn)定性。另一優(yōu)點(diǎn)是在焊絲的頂端處基本總是存在液滴，從而焊絲的頂端將永遠(yuǎn)不會(huì)冷卻。該液滴根據(jù)完成的以及隨后的焊接過(guò)程通過(guò)電流/時(shí)間曲線來(lái)形成。因而，該電流/時(shí)間曲線還調(diào)控所述熱量施加。通過(guò)在改變階段過(guò)程中依賴于隨后的焊接處理來(lái)定位焊絲，可以設(shè)置用于脈沖焊接處理的正確電弧長(zhǎng)度，并且可以生成用于短路焊接處理的短路。另一優(yōu)點(diǎn)是所述改變階段結(jié)合有極性反置過(guò)程，從而可以同時(shí)改變處理和極性。通過(guò)在極性反置之后在所述改變階段過(guò)程中測(cè)量形成在焊絲的頂端處的液滴(該液滴在所述修改之后立即通過(guò)脈沖焊接處理的脈沖分離)，以有利的方式實(shí)現(xiàn)了在所述改變階段中發(fā)生第一循環(huán)的接地電流階段，因而能夠進(jìn)行快速改變。從一開(kāi)始就具有高處理穩(wěn)定性也是有利的。如果在改變到脈沖焊接處理之后至少一個(gè)參數(shù)從初始值變化到最終值，可以使用在隨后的脈沖焊接處理中對(duì)脈沖參數(shù)進(jìn)行的有充分針對(duì)性的修改來(lái)抵消焊絲頂端的所更改的溫度曲線，以便建立平衡的能量狀態(tài)。該參數(shù)例如可以是脈沖焊接處理的焊接電流、脈沖寬度、脈沖頻率或焊絲饋送速度。在用于反置極性的過(guò)程之前的改變階段中，可以改變焊絲的饋送速度，以便形成用于短路焊接處理的短路，并且可以修改所述焊接電流以形成液滴，由此修改用于短路焊接處理的焊絲頂端并形成短路，從而能夠?qū)O性反置。另外，本發(fā)明的目的通過(guò)上述用于在焊接操作之前施加熱量的方法實(shí)現(xiàn)，其中在開(kāi)始焊接操作之前，執(zhí)行起動(dòng)階段，在所述起動(dòng)階段中，通過(guò)至少一個(gè)焊接處理的可調(diào)節(jié)數(shù)量的循環(huán)來(lái)調(diào)控向工件施加的熱量。這里，有利之處在于，材料在焊接處理之前就被完美地預(yù)加熱，這是因?yàn)闊崃渴┘幽軌蚪柚谘h(huán)的數(shù)量而得以精確地控制并且/或者熱量施加能夠得到調(diào)節(jié)而精確地適合于所述材料。因而，在延長(zhǎng)的時(shí)間段上向工件施加很少的能量和/或熱量?？梢詾榇耸褂貌煌瑯O性或不同焊接處理的循環(huán)。當(dāng)在不同焊接處理的循環(huán)之間改變時(shí)，優(yōu)選執(zhí)行如上所述列舉的用于改變焊接處理的方法。從已經(jīng)描述的優(yōu)點(diǎn)還可以理解由此得到的更多優(yōu)點(diǎn)。


通過(guò)所附示意圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中包含在整個(gè)說(shuō)明書中的公開(kāi)內(nèi)容以類似方式通過(guò)相同附圖標(biāo)記參考相同部件。而且，來(lái)自所示的示例性實(shí)施方式的單個(gè)特征也可以構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的個(gè)別方案。在附圖中
圖1示出了焊接裝置的示意圖2示出了在包括短路焊接處理和脈沖焊接處理的焊接操作中焊絲的焊接電流和移動(dòng)速度的示意性時(shí)間歷程，該時(shí)間歷程包括根據(jù)本發(fā)明的改變階段和極性反置過(guò)程，其中在脈沖焊接處理過(guò)程中改變了脈沖寬度；
圖3示出了在包括兩個(gè)短路焊接處理的焊接操作中焊絲的焊接電流和移動(dòng)速度的示意性時(shí)間歷程，該時(shí)間歷程包括根據(jù)本發(fā)明的極性反置過(guò)程；
圖如和圖4b以詳細(xì)視圖示出了在極性反置過(guò)程中焊絲的焊接電流和移動(dòng)速度的示意性時(shí)間歷程；
圖5示出了在包括短路焊接處理和脈沖焊接處理的焊接操作中焊絲的焊接電流和移動(dòng)速度的示意性時(shí)間歷程，該時(shí)間歷程包括根據(jù)本發(fā)明的改變階段和極性反置過(guò)程，其中在脈沖焊接處理過(guò)程中改變了焊接電流的安培數(shù)；
圖6示出了在包括短路焊接處理和脈沖焊接處理的焊接操作中焊絲的焊接電流和移動(dòng)速度的示意性時(shí)間歷程，該時(shí)間歷程包括根據(jù)本發(fā)明的改變階段和極性反置過(guò)程，其中在脈沖焊接處理過(guò)程中改變了脈沖頻率；
圖7示出了在包括短路焊接處理和脈沖焊接處理的焊接操作中焊絲的焊接電流和移動(dòng)速度的示意性時(shí)間歷程，該時(shí)間歷程包括根據(jù)本發(fā)明的改變階段和脈沖焊接過(guò)程，其中在該脈沖焊接處理過(guò)程中改變了移動(dòng)速度；
圖8示出了包括根據(jù)本發(fā)明的起動(dòng)階段的焊接操作的焊接電流的示意性時(shí)間歷程； 圖9示出了包括根據(jù)本發(fā)明的起動(dòng)階段的焊接操作的焊接電流的另一個(gè)示意性時(shí)間歷程。
具體實(shí)施例方式首先，應(yīng)注意使用相同的附圖標(biāo)記表示示例性實(shí)施方式的相同部件。圖1示出了用于許多不同處理和/或操作(MIG/MAG焊接和/或TIG焊接或電極焊接、雙絲/串聯(lián)焊接操作、等離子體操作或銅焊和錫焊操作等)的焊接裝置1和/或焊接設(shè)備。焊接裝置1包括其中布置有電源元件3的電源2、控制單元4以及其他沒(méi)有示出的元件和導(dǎo)線，例如開(kāi)關(guān)部件、控制閥等?？刂茊卧?可以連接至在氣體儲(chǔ)存器6和(焊接)焊炬7 之間布置在用于氣體5 (特別是諸如C02、氦氣或氬氣等保護(hù)氣體)的供給線路中的控制閥。另外，控制單元4還可以用于控制MIG/MAG焊接共用的焊絲饋送單元8，且附加材料和/或焊絲9借助于供給線路從供給輥10和/或線卷供給到焊炬7的區(qū)域。當(dāng)然，如從現(xiàn)有技術(shù)中公知的那樣，可以將焊絲饋送單元8集成在焊接裝置1中，特別是集成在電源2 的殼體11內(nèi)，而不是如圖1中所示位于推車12上的附加裝置。這被稱為緊湊型焊接裝置 1。這里，還可以將焊絲饋送單元8直接放置在焊接裝置1的頂部上，即電源2的殼體11形成在頂表面上，以便接收焊絲饋送單元8，從而可以將推車12省去。焊絲饋送單元8還可以在焊炬7外部將焊絲9和/或附加材料供給到處理現(xiàn)場(chǎng)，在這種情況下，如通常在TIG焊接中那樣，優(yōu)選將非熔化電極布置在焊炬7內(nèi)。在待焊接工件14借助于沒(méi)有示出的用于另一電勢(shì)的另一焊接線路(尤其是返回導(dǎo)線)連接至電源2的情況下，用于在電極和/或焊絲9與優(yōu)選由一個(gè)或更多個(gè)部分構(gòu)成的工件14之間產(chǎn)生電弧13 (特別是工作電弧)的電流通過(guò)沒(méi)有示出的焊接線路從電源2的電源元件3供給焊炬7，特別是電極和/或焊絲9，從而通過(guò)所產(chǎn)生的電弧13和/或等離子束產(chǎn)生用于處理的電路。當(dāng)使用具有內(nèi)部電弧13的焊炬時(shí)，沒(méi)有示出的兩個(gè)焊接線路都通到所述焊炬，從而可以與使用等離子體焊炬的情況一樣，能夠在焊炬內(nèi)建立適當(dāng)?shù)碾娐贰榱死鋮s焊炬7，可以通過(guò)冷卻裝置15和可能的中間部件諸如流量控制器將焊炬 7連接至具有液位指示器17的液體箱特別是水箱16，其中用于位于水箱16內(nèi)的液體的冷卻裝置15特別是液體泵將在起動(dòng)焊炬7時(shí)啟動(dòng)，以便執(zhí)行焊炬7的冷卻。如在圖示的示例性實(shí)施方式中所示，在將電源2放置在推車12上之前將冷卻裝置15定位在推車12上。該焊接設(shè)備的各個(gè)部件，即電源2、焊絲饋送單元8和冷卻裝置15形成為使得它們具有各自的凸起和/或凹部，從而它們能夠安全地堆疊或放置在彼此之上。焊接裝置1特別是電源2進(jìn)一步包括輸入和/或輸出裝置18，所述輸入和/或輸出裝置18用于設(shè)置和/或獲取和顯示焊接裝置1的所有各種焊接參數(shù)、操作模式或焊接程序。已經(jīng)由輸入和/或輸出裝置18設(shè)置的焊接參數(shù)、操作模式或焊接程序傳送至控制單元 4，該控制單元4然后啟動(dòng)焊接設(shè)備和/或焊接裝置1的各個(gè)部件并且/或者定義用于調(diào)控或控制的對(duì)應(yīng)設(shè)定點(diǎn)。這里，當(dāng)使用適當(dāng)?shù)暮妇?時(shí)也可以借助于焊炬7進(jìn)行各種設(shè)置過(guò)程，在這種情況下，焊炬7配備有焊炬輸入和/或輸出裝置18。在這種情況下，焊炬7優(yōu)選通過(guò)數(shù)據(jù)總線特別是串行數(shù)據(jù)總線連接至焊接裝置1特別是電源2或焊絲饋送單元8。為了啟動(dòng)焊接處理，焊炬7通常包括沒(méi)有示出的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，因此可以通過(guò)致動(dòng)所述啟動(dòng)開(kāi)關(guān)而點(diǎn)燃電弧13。為了防止用戶受到電弧13的強(qiáng)大的熱輻射，焊炬7可以配備有熱防護(hù)罩 20。而且，在所示的示例性實(shí)施方式中，焊炬7通過(guò)軟管套21連接至焊接裝置1和/ 或焊接設(shè)備，所述軟管套21通過(guò)防壓曲裝置22附接至焊炬7。在軟管套21中，各個(gè)線路諸如供給線路和/或用于焊絲9、氣體5、冷卻回路、數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊木€路從焊接裝置1布置到焊炬7，同時(shí)反饋導(dǎo)線優(yōu)選分別地連接至電源2。軟管套21通過(guò)沒(méi)有示出的聯(lián)接裝置連接至電源2或焊絲饋送單元8，而軟管套21內(nèi)的各個(gè)線路通過(guò)防壓曲裝置附接至焊炬7或焊炬7內(nèi)。為了確保軟膏套21的適當(dāng)應(yīng)力釋放，軟管套21可以通過(guò)沒(méi)有示出的應(yīng)力釋放裝置連接至電源2的殼體11或焊絲饋送單元8。通常，應(yīng)注意的是，對(duì)于不同的焊接操作和/或焊接裝置1，諸如TIG裝置或MIG/ MAG裝置或等離子裝置，并不是以上提到的所有部件都必須使用和/或結(jié)合。例如，焊炬7 可以形成為空氣冷卻的焊炬7，從而例如冷卻裝置15可以省去。因而，可以說(shuō)，焊接裝置1 由至少電源2、焊絲饋送單元8和冷卻裝置15形成，其中這些部件還可以布置在共用的殼體11中。而且，還可以布置和/或包括其他零件和/或部件，諸如焊絲饋送單元8上的拖拽保護(hù)裝置13或支架15上的用于氣體儲(chǔ)存器6的可選的托架M等。被設(shè)計(jì)成用于所謂的AC焊接操作的焊接裝置1進(jìn)一步包括逆變器模塊37。這使得能夠改變焊接電流I的極性。逆變器模塊37可以集成在殼體11內(nèi)，或者可以具有其自身的殼體。如果逆變器模塊具有其自身的殼體，則逆變器模塊的殼體優(yōu)選布置在冷卻裝置15和殼體11之間。因而，這種焊接裝置1被設(shè)計(jì)成用于執(zhí)行不同的焊接處理。這意味著在焊接操作過(guò)程中可能組合至少兩個(gè)焊接處理，例如，以具有正極性的焊接處理和具有負(fù)極性的焊接處理周期性地交替的方式進(jìn)行，其中執(zhí)行每個(gè)焊接處理的至少一個(gè)循環(huán)。在這種情況下，在短路時(shí)完成焊接處理的改變。根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在設(shè)置成，焊絲9指向焊接池內(nèi)，在改變階段30過(guò)程中修改焊絲9 的頂端，脈沖焊接處理26的至少一個(gè)參數(shù)從初始值改變至最終值并且/或者在焊接處理之前執(zhí)行起動(dòng)階段31。這樣，對(duì)薄金屬片來(lái)說(shuō)可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)獲得低熱量施加和高熔敷率。為此，焊接處理的改變與焊絲9的前后運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)。下面一起參照?qǐng)D2至圖9描述本發(fā)明。為了提供一個(gè)概述，在圖2和圖3中示出了采用本發(fā)明或個(gè)別發(fā)明的至少一部分的兩個(gè)處理變型。圖2示出了脈沖焊接處理沈或噴射電弧焊接處理與負(fù)CMT處理27 (短路焊接處理)的組合，而圖3示出了正CMT處理28 (短路焊接處理)與負(fù)CMT處理27即兩個(gè)短路焊接處理的組合?；旧希}沖焊接處理沈和正CMT處理28具有正極性，而負(fù)CMT處理27展示出電流I的負(fù)極性。在各自極性改變的情況下，焊絲9的極性也改變。在處理時(shí)，正極性負(fù)責(zé)向工件14施加熱量，且對(duì)作用在工件14的表面上的電弧13具有附加清潔作用。而且，出現(xiàn)被稱為箍縮力的力，從而在例如脈沖焊接處理沈時(shí)導(dǎo)致液滴分離。相反， 負(fù)極性負(fù)責(zé)相對(duì)于熱量施加的熔敷率的程度。因而，焊絲9的頂端的液體可能顯著增大，因?yàn)橛捎诤狭骶€的低密度而基本上不會(huì)產(chǎn)生任何使液滴自動(dòng)分離的箍縮力。因而，根據(jù)圖2，脈沖焊接處理沈和負(fù)CMT處理27優(yōu)選周期性地交替，其中示出了焊接電流I以及焊絲9的移動(dòng)速度vd的一部分歷程。因而，焊接處理和極性始終在短路時(shí)一起改變。為了在足夠高的處理穩(wěn)定性和所需熱量施加的情況下完成這一改變，該改變通過(guò)極性反置過(guò)程四和改變階段30進(jìn)行。其具體原因是焊接處理一從脈動(dòng)到短路一和極性均改變。在極性反置過(guò)程四中，焊絲9優(yōu)選指向焊接池內(nèi)，而在改變階段30中，修改焊絲9的頂端。如果合適的話，可以將脈沖焊接處理沈的參數(shù)從初始值改變至最終值，并且可以在焊接處理之前執(zhí)行起動(dòng)階段31。根據(jù)圖3，正CMT處理28和負(fù)CMT處理27優(yōu)選周期性地交替，其中示出了焊接電流I和焊絲9的移動(dòng)速度vd的一部分歷程。同樣，焊接處理和極性都改變。然而，這里不需要改變階段30，因?yàn)樗龈淖冊(cè)诰哂邢喾礃O性的兩個(gè)短路焊接處理之間發(fā)生。如上所述， 焊絲9在極性反置過(guò)程四中優(yōu)選指向焊接池內(nèi)，并且/或者焊絲9的移動(dòng)停止。如果合適的話，這里也可以在焊接處理之前執(zhí)行起動(dòng)階段31?；旧?，可以說(shuō)用于圖2和圖3的所需設(shè)置存儲(chǔ)在焊接裝置1中。這意味這，如果焊工選擇了所謂的特性曲線并且在該特性曲線上放置工作點(diǎn)，則自動(dòng)地執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。當(dāng)然，焊工也可以調(diào)節(jié)每個(gè)個(gè)別焊接處理的循環(huán)數(shù)量以適合于熱量施加，從而可以以靈活方式設(shè)置所需要的熱量施加。最好根據(jù)附圖，在短路過(guò)程中通過(guò)向回移動(dòng)焊絲9即從工件14將焊絲9移開(kāi)來(lái)改變焊絲9的移動(dòng)速度vd的方向。下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的各個(gè)部件。各個(gè)焊接處理將不再詳細(xì)描述，因?yàn)樗鼈冊(cè)诂F(xiàn)有技術(shù)中是公知的。圖如和圖4b詳細(xì)地示出了如何執(zhí)行極性反置過(guò)程四或極性改變。一直到時(shí)間點(diǎn)tl，執(zhí)行具有從現(xiàn)有技術(shù)中公知的正極性的焊接處理一諸如正CMT處理觀或脈沖焊接處理沈，且在時(shí)間點(diǎn)tl在焊絲9和工件14之間檢測(cè)到短路。根據(jù)本發(fā)明，從該時(shí)間點(diǎn)tl 開(kāi)始，焊絲9將進(jìn)一步移動(dòng)規(guī)定持續(xù)時(shí)間32 (例如在一直到大約Ims的范圍內(nèi))，從而焊絲更深地浸沒(méi)在焊接池中。這通過(guò)在例如從大約20米/分鐘至40米/分鐘的范圍內(nèi)的移動(dòng)速度vd進(jìn)行，從而使得附著有液滴的焊絲9的頂端浸沒(méi)在焊接池內(nèi)一直到規(guī)定長(zhǎng)度。在該過(guò)程中，工件14的在焊接池下面的材料未被接觸到，以便避免斷續(xù)(stuttering)并確保處理穩(wěn)定性。因而，該持續(xù)時(shí)間32包括由用于焊絲9的饋送器的馬達(dá)引起的延遲。因此，持續(xù)時(shí)間32內(nèi)的水平進(jìn)度對(duì)應(yīng)于進(jìn)一步移動(dòng)，而陡坡對(duì)應(yīng)于延遲的移動(dòng)速度vd。這確保了在時(shí)間點(diǎn)t2即持續(xù)時(shí)間32已經(jīng)終止時(shí)焊絲9的移動(dòng)停止。然而，這也意味著安全地提供了用于極性反置過(guò)程四的短路。在極性反置過(guò)程四中，焊接電流I的極性必須相應(yīng)地改變。如圖所示，極性從正極性反置為負(fù)極性，諸如負(fù)CMT處理27。該電流改變速度受到由焊接電流電路的可變長(zhǎng)度產(chǎn)生的電感的影響。因此，極性反置過(guò)程四的持續(xù)時(shí)間發(fā)生變化。 首先，在時(shí)間點(diǎn)tl和時(shí)間點(diǎn)t3之間，焊接電流I在短路中降低至閾值33。相應(yīng)地，該閾值
33(例如在從大約30A至170A的范圍內(nèi))以如下方式限定可以通過(guò)逆變器模塊37的硬件進(jìn)行極性改變。因而，如果在時(shí)間點(diǎn)tl焊接電流I高于閾值33，則焊接電流I必須降低至閾值33，如能夠在時(shí)間點(diǎn)t3所看到的那樣。該降低的持續(xù)時(shí)間取決于焊接電流電路的電感?；旧?，在時(shí)間點(diǎn)t3的極性改變通過(guò)逆變器模塊37完成。在極性已經(jīng)改變之后，電流 I在時(shí)間點(diǎn)t3和時(shí)間點(diǎn)t4之間依賴于焊接電流電路上升至閾值34。因此，根據(jù)圖如，焊絲 9的移動(dòng)速度vd保持停止在時(shí)間點(diǎn)t3和時(shí)間點(diǎn)t4之間，從而保持短路不受影響。該閾值
34(例如在大約120A的范圍內(nèi))以如下方式依賴于特性曲線來(lái)限定輝絲9的頂端被適當(dāng)?shù)仡A(yù)加熱，并且可以開(kāi)始短路的斷開(kāi)。這主要取決于隨后焊接處理的執(zhí)行區(qū)域以及工件14 的材料。因而，根據(jù)圖如，等待到達(dá)閾值34，直到由焊絲9的反向運(yùn)動(dòng)啟動(dòng)了短路的斷開(kāi)為止。然后，通過(guò)斷開(kāi)所述短路開(kāi)始隨后的焊接處理。這意味著，在極性反置過(guò)程四之前，即在極性已經(jīng)改變和/或電流改變已經(jīng)執(zhí)行之前，不能像在時(shí)間點(diǎn)t4那樣開(kāi)始短路的斷開(kāi)。 這樣，在從時(shí)間點(diǎn)tl到時(shí)間點(diǎn)t4的極性反置過(guò)程四中確保短路。根據(jù)圖4a，這是通過(guò)在時(shí)間點(diǎn)tl和時(shí)間點(diǎn)t2之間將焊絲9指向焊接池內(nèi)，并且使焊絲9的移動(dòng)從時(shí)間點(diǎn)t2到時(shí)間點(diǎn)t4停止而實(shí)現(xiàn)的。在時(shí)間點(diǎn)t4，通過(guò)使焊絲9向回移動(dòng)即從工件14移開(kāi)而相應(yīng)地開(kāi)始短路的斷開(kāi)，并且之后點(diǎn)焊相對(duì)應(yīng)的電弧13。因而，可以執(zhí)行在極性反置過(guò)程四之后計(jì)劃好的隨后焊接處理。根據(jù)圖如，焊絲9的移動(dòng)從時(shí)間點(diǎn)t2到時(shí)間點(diǎn)t4停止。以類似的方式，根據(jù)圖4b
9當(dāng)時(shí)間點(diǎn)t2和時(shí)間點(diǎn)t4 一致(相同)時(shí)這是不需要的。在這種情況下，焊絲9的移動(dòng)方向反置，而不使焊絲停止較長(zhǎng)時(shí)間段。然而，可能會(huì)注意到，在時(shí)間點(diǎn)t2進(jìn)行檢查焊接電流是否達(dá)到閾值33和閾值34和/或更低。如果情況如此，則移動(dòng)方向基本上在時(shí)間點(diǎn)t2 (圖 4b)反置。如果情況不是這樣，則焊絲9的移動(dòng)停止，并且裝置等待到達(dá)閾值33和34 (圖 4a)0這可以概括為焊絲9根據(jù)閾值34而停止。也就是說(shuō)，或者直到達(dá)到閾值34，或者直到焊絲9的移動(dòng)方向反置。根據(jù)本發(fā)明以及根據(jù)圖如和圖4b，焊絲9在時(shí)間點(diǎn)tl和時(shí)間點(diǎn)t2之間被浸沒(méi)在焊接池中。因而，這些時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間間隔以及移動(dòng)速度vd確定了焊絲浸沒(méi)多深。浸沒(méi)深度主要取決于工件14的材料和材料厚度、要求或期望的焊縫、焊接池的粘度、以及在極性反置過(guò)程四之前已經(jīng)執(zhí)行的焊接處理的極性和執(zhí)行區(qū)域(特別是取決于于此的焊接池的振動(dòng))。這樣，浸沒(méi)深度相應(yīng)地與特性曲線同步并被修改而適合于熱量施加。這里，極性影響焊絲9的頂端處的液滴的尺寸大小。在浸沒(méi)過(guò)程中，該液滴由于表面張力而分離，并且為了執(zhí)行理想的極性反置過(guò)程四該短路絕不能斷開(kāi)。結(jié)果，浸沒(méi)深度基本被修改以適合于在極性反置過(guò)程四之前執(zhí)行的焊接處理。然而，當(dāng)僅僅在短路時(shí)改變焊接處理即極性保持相同時(shí)也可以包含該極性反置過(guò)程29。在這種情況下，焊絲9基本上更深地浸沒(méi)在焊接池中并且/或者焊絲9的移動(dòng)停止， 從而在改變焊接處理時(shí)確?？煽康亩搪贰＠?，這可以在從脈沖焊接處理沈改變到正CMT 處理觀時(shí)使用。當(dāng)然，該極性反置過(guò)程四也可以在相反方向上執(zhí)行?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2和圖5至圖7，將詳細(xì)地描述改變階段30以及脈沖焊接處理沈的參數(shù)從初始值到終止值的改變。關(guān)于這一點(diǎn)，改變階段30基本上用于將脈沖焊接處理沈與短路焊接處理諸如負(fù)CMT處理27或正CMT處理28組合。因而，改變階段30結(jié)合至極性反置過(guò)程四，使得在極性反置過(guò)程四中，焊絲9指向焊接池內(nèi)并且/或者如果適當(dāng)?shù)脑捒梢酝Ｖ购附z9的移動(dòng)，以在改變階段30調(diào)節(jié)焊絲9的頂端。在圖如和圖4b的描述中將發(fā)現(xiàn)如何停止焊絲9的移動(dòng)以及如何將焊絲9浸沒(méi)在焊接池中的描述。焊絲9的頂端的修改是必須的，因?yàn)槊}沖和短路之間的焊接處理以及極性均改變。具體地說(shuō)，焊絲9的頂端處的液滴、熱量施加以及/或者電弧長(zhǎng)度都受到調(diào)節(jié)。由于焊接處理通常周期性地切換，因此根據(jù)所進(jìn)行的焊接處理以及隨后的焊接處理為了執(zhí)行所需的改變需要兩個(gè)改變階段30。這意味著，改變階段30基本也將脈沖焊接處理沈與短路焊接處理分離。在極性反置過(guò)程之后，需要從短路焊接過(guò)程到脈沖焊接過(guò)程沈的第一改變階段30a。該第一改變階段30a基本上在極性反置過(guò)程四的時(shí)間點(diǎn)t4開(kāi)始，即以電弧13開(kāi)始。在極性反置過(guò)程四之前需要從脈沖焊接處理26到短路焊接處理的第二改變階段30b。在第二改變階段30b結(jié)束時(shí)，適當(dāng)?shù)貑?dòng)短路，且極性反置過(guò)程四以所述短路開(kāi)始。根據(jù)圖2，這意味著，從負(fù)CMT處理27到脈沖焊接處理沈的改變發(fā)生在第一改變階段30a。在負(fù)CMT處理27中，電弧13以非常牢固方式包圍焊絲頂端，從而導(dǎo)致焊絲頂端極大地加熱。如果此時(shí)在短路中發(fā)生到脈沖焊接處理沈的改變，并且沒(méi)有改變階段30，起初有比所需多得多的能量可用于液滴的沒(méi)有短路的分離。這將導(dǎo)致焊接飛濺物與液滴一起分離。為了避免這種情況，第一改變階段30a在極性反置過(guò)程四之后跟隨進(jìn)行?；旧?， 其包括從負(fù)CMT處理27從極大加熱的焊絲頂端形成液滴的電流脈沖。附加地，在該改變階段30a，焊絲9從焊接池縮回和/或在焊接池外定位成足夠遠(yuǎn)，以設(shè)置用于脈沖焊接處理沈的電弧長(zhǎng)度。對(duì)于該修改來(lái)說(shuō)，改變階段30需要適當(dāng)?shù)某掷m(xù)時(shí)間，例如，該持續(xù)時(shí)間在大約 Ims至Ij 15ms的范圍內(nèi)。因而，將電流脈沖的安培數(shù)也修改為適合于該持續(xù)時(shí)間，使得所形成的液滴具有所需的尺寸大小。這里，該安培數(shù)例如在從大約20A到170A的范圍內(nèi)，且脈沖焊接處理沈的循環(huán)以高達(dá)大約500Hz的頻率重復(fù)，并且脈沖的安培數(shù)在大約200A到300A的范圍內(nèi)。液滴基本上由脈沖焊接處理26的脈沖分離，該脈沖焊接處理沈緊隨第一改變階段30a之后。 因而，第一改變階段30a基本上取代了脈沖焊接處理沈的第一循環(huán)的基本電流階段。如果第一改變階段30a的持續(xù)時(shí)間并不足以修改溫度，則如果合適的話也可以將脈沖焊接處理 26的至少一個(gè)參數(shù)從較低的初始值改變至較高的最終值。這意味著，在改變階段30之后的循環(huán)中，將進(jìn)行脈沖的脈沖寬度(圖2)、脈沖和/或接地電流(圖5)的安培數(shù)、脈沖的頻率 (圖6)的逐步調(diào)節(jié)(從初始值開(kāi)始)和/或焊絲9的移動(dòng)速度vd的連續(xù)和/或逐步修改，直到達(dá)到對(duì)應(yīng)的最終值。據(jù)此，將遞增地增加熱量施加。在第二改變階段30b中，進(jìn)行從脈沖焊接處理沈到負(fù)CMT處理27的改變。在脈沖焊接處理26中，具體地說(shuō)需要一定安培數(shù)的脈沖和脈沖寬度，以便根據(jù)脈沖的頻率借助于箍縮效應(yīng)實(shí)現(xiàn)最佳液滴分離。在各種因素中，對(duì)此來(lái)說(shuō)最重要的因素是焊絲9的移動(dòng)速度vd的校正、焊絲9的直徑、保護(hù)氣體5和/或電弧長(zhǎng)度。因而，這導(dǎo)致焊絲頂端的對(duì)于脈沖焊接處理26來(lái)說(shuō)理想的溫度。現(xiàn)在，如果在脈沖焊接處理沈的規(guī)定數(shù)量的循環(huán)和/或步長(zhǎng)大小之后發(fā)生到負(fù)CMT處理27的改變，需要為該焊接處理修改的溫度。該溫度適當(dāng)?shù)氐陀谠诿}沖焊接處理沈過(guò)程中的溫度，并且在第二改變階段30b中設(shè)置，該第二改變階段 30b在極性反置過(guò)程四之前發(fā)生。在該第二改變階段30b，通過(guò)短路在焊接池中分離的液滴與電流脈沖一起形成。為了實(shí)現(xiàn)短路，在第二改變階段30b中也相應(yīng)地改變焊絲9的移動(dòng)速度vd，例如在高達(dá)四米/分鐘的范圍內(nèi)。如圖所示，該速度可以根據(jù)所進(jìn)行的脈沖焊接處理沈的執(zhí)行區(qū)域與所述改變一即增加或減小一一起增加。因此，第二改變階段30b可以在建立起短路時(shí)終止，并且可以執(zhí)行根據(jù)圖如和圖4b的極性反置過(guò)程四。而且，第二改變階段30b需要一定量時(shí)間來(lái)修改焊絲9的溫度、移動(dòng)速度等以用于負(fù)CMT處理27?；旧?，焊接操作不會(huì)在改變焊接處理時(shí)被極性反置過(guò)程四和/或改變階段30 所中斷，因?yàn)槭撬鼈兪冀K與短路相關(guān)聯(lián)。因此，在焊接操作過(guò)程中平均起來(lái)發(fā)生恒定的熱量施加和恒定的高熔敷率。實(shí)質(zhì)上，所描述的內(nèi)容也適合于正CMT處理28和脈沖焊接處理沈之間的周期性改變。主要區(qū)別在于，在第一改變階段30a之后，即在從主CMT處理觀改變到脈沖焊接處理沈期間，脈沖焊接處理的至少一個(gè)參數(shù)從較高的初始值改變成較低的最終值。因而，熱量施加得以減小。根據(jù)本發(fā)明，在焊接處理過(guò)程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)了焊絲9的低的熱量施加和高的熔敷率。其先決條件在于用于預(yù)先加熱材料諸如鋁及其合金的預(yù)加熱區(qū)域。這在焊接處理開(kāi)始時(shí)是最重要的，因?yàn)樵诖酥皼](méi)有進(jìn)行任何焊接處理，因而沒(méi)有向材料和/或工件14進(jìn)行任何熱量施加。在焊接處理開(kāi)始時(shí)的熱量施加主要依賴于材料和待橋接的間隙，從而需要可調(diào)節(jié)的熱量施加。根據(jù)本發(fā)明，這通過(guò)在焊接處理之前的起動(dòng)階段31中調(diào)控?zé)崃渴┘觼?lái)解決。為此，可以以靈活方式調(diào)節(jié)循環(huán)的數(shù)量。這里，所述循環(huán)優(yōu)選對(duì)應(yīng)于脈沖焊接處理 26、負(fù)CMT焊接27和/或正CMT焊接處理28的循環(huán)，這些處理在焊接處理過(guò)程中因而也相組合。因此，熱量施加可以通過(guò)設(shè)定正循環(huán)和負(fù)循環(huán)之間的比來(lái)在起動(dòng)階段31中調(diào)控。然而基本上，所述循環(huán)的比與焊接處理中的循環(huán)的比無(wú)關(guān)。關(guān)于熱量施加的調(diào)控，一個(gè)正極性 (正CMT處理28和/或脈沖焊接處理沈)循環(huán)比一個(gè)負(fù)極性(負(fù)CMT處理27)循環(huán)施加更多的熱量。因而，在焊接處理開(kāi)始時(shí)也存在所需要的加熱區(qū)域，從而能夠進(jìn)行最佳焊接處理。在圖8和圖9中示出了用于起動(dòng)階段31的實(shí)施例。這里，可以看出，首先在點(diǎn)燃階段35點(diǎn)燃電弧13，然后在稱為熱起動(dòng)階段36的階段中通過(guò)噴射電弧向工件快速地施加熱量，而在隨后的起動(dòng)階段31中修改熱量施加以適應(yīng)于焊接處理。因此，熱量施加將通過(guò)起動(dòng)階段31以受控方式增加，從而工件14的任何材料都不會(huì)熔化掉，并且獲得了理想的焊接結(jié)果。該起動(dòng)階段31可以包括規(guī)定數(shù)量的正循環(huán)(圖8)或交替的正循環(huán)和負(fù)循環(huán)(圖 9)。優(yōu)選地，起動(dòng)階段31應(yīng)該以具有與焊接處理的第一循環(huán)的極性相反極性的循環(huán)終止。 這樣，確保了基本上恒定的熱量施加。起動(dòng)階段31的定義例如由焊工在焊接裝置1的控制面板上設(shè)置。同樣，用戶可以在該控制面板上選擇是否執(zhí)行熱起動(dòng)階段36。因而，熱起動(dòng)階段36僅僅當(dāng)因?yàn)閷⒁附拥墓ぜ?4而需要時(shí)才執(zhí)行。在起動(dòng)階段31執(zhí)行規(guī)定數(shù)量的循環(huán)之后，以相對(duì)應(yīng)的方式執(zhí)行焊接處理。為了進(jìn)行焊接操作，用戶優(yōu)選選擇其中存儲(chǔ)了根據(jù)本發(fā)明的方法的特性曲線。相對(duì)應(yīng)地，該特性曲線的所有參數(shù)都被修改以適合熱量施加及其執(zhí)行區(qū)域。然而，用戶當(dāng)然還可以手動(dòng)地設(shè)置根據(jù)本發(fā)明的方法或改變相關(guān)的存儲(chǔ)參數(shù)。以類似的方式，用戶可以設(shè)置循環(huán)的數(shù)量。例如，對(duì)于起動(dòng)階段31來(lái)說(shuō)可以使用十個(gè)循環(huán)，而焊接處理可以使用六十個(gè)循環(huán)，根據(jù)所述熱量施加，自動(dòng)地選擇適當(dāng)?shù)暮附犹幚?，從而獲得特別是所需的熱量施加和熔敷率。
權(quán)利要求
1.一種用于在焊接操作過(guò)程中改變焊接處理的方法，其中在熔融焊絲(9)和工件 (14)之間的短路過(guò)程中執(zhí)行從所進(jìn)行的焊接處理改變到隨后的焊接處理，其特征在于，在檢測(cè)到所進(jìn)行的焊接處理的短路時(shí)，所述焊絲(9)依然在移動(dòng)方向上前進(jìn)規(guī)定的持續(xù)時(shí)間 (32)，并根據(jù)所述隨后的焊接處理的焊接電流(I)的閾值(34)而隨后停止，于是在達(dá)到所述焊接電流(I)的所述閾值(34)時(shí)，所述焊絲(9)在相反方向上移動(dòng)以便啟動(dòng)所述隨后的焊接處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在達(dá)到所進(jìn)行的焊接處理的焊接電流(I) 的閾值(33)時(shí)執(zhí)行所述改變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述改變?cè)诰哂邢喾礃O性的兩個(gè)焊接處理之間執(zhí)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述焊接電流(I)的所述閾值(34)以及所述持續(xù)時(shí)間(32)根據(jù)特性曲線而存儲(chǔ)用于所述焊接處理。
5.一種用于在焊接操作過(guò)程中改變焊接處理的方法，其中在熔融焊絲(9)和工件(14) 之間的短路過(guò)程中執(zhí)行從所進(jìn)行的焊接處理改變到隨后的焊接處理，其特征在于，所述改變?cè)诙搪泛附犹幚砗兔}沖焊接處理(26)之間進(jìn)行，并且在改變階段(30)中根據(jù)所進(jìn)行的焊接處理修改所述焊絲(9)的頂端以用于所述隨后的焊接處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述改變階段(30)中，所述焊絲(9)根據(jù)所述隨后的焊接處理來(lái)定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述改變階段(30)結(jié)合有極性反置過(guò)程(四)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述改變階段(30)中的所述極性反置過(guò)程(29)之后，在所述焊絲(9)的頂端處形成液滴，該液滴在所述修改之后立即通過(guò)所述脈沖焊接處理(26)的脈沖而分離。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在改變至所述脈沖焊接處理 (26)之后，所述脈沖焊接處理(26)的至少一個(gè)參數(shù)從初始值改變到最終值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，焊接電流(I)作為所述脈沖焊接處理 (26)的參數(shù)每個(gè)脈沖遞增地改變。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，脈沖寬度作為所述脈沖焊接處理 (26)的參數(shù)每個(gè)脈沖遞增地改變。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，脈沖頻率作為所述脈沖焊接處理(26)的參數(shù)每個(gè)脈沖遞增地改變。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述脈沖焊接處理(26) 的焊絲移動(dòng)速度(vd)至少在一范圍內(nèi)每個(gè)脈沖連續(xù)地改變。
14.根據(jù)權(quán)利要求5至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述極性反置過(guò)程 (29)之前的所述改變階段(30)中，改變所述焊絲(9)的饋送速度，以便形成用于所述短路焊接處理的短路，并且修改所述焊接電流(I)以形成液滴。
15.一種在焊接操作之前施加熱量的方法，其特征在于，在開(kāi)始焊接操作之前，執(zhí)行起動(dòng)階段(31)，在所述起動(dòng)階段中，通過(guò)至少一個(gè)焊接處理的可調(diào)節(jié)數(shù)量的循環(huán)來(lái)調(diào)控向工件(14)施加的熱量。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，使用不同極性的循環(huán)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，其特征在于，使用不同焊接處理的循環(huán)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)在不同焊接處理的循環(huán)之間改變時(shí)，執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在焊接操作過(guò)程中改變焊接處理的方法，其中在熔融焊絲和工件之間的短路過(guò)程中執(zhí)行從所進(jìn)行的焊接處理改變到隨后的焊接處理，本發(fā)明還涉及一種用于在焊接操作之前施加熱量的方法。為了實(shí)現(xiàn)具有高處理穩(wěn)定性的焊接處理，本發(fā)明設(shè)置成，在檢測(cè)到所進(jìn)行的焊接處理的短路時(shí)，所述焊絲(9)依然在移動(dòng)方向上前進(jìn)規(guī)定的持續(xù)時(shí)間(32)，并根據(jù)隨后的焊接處理的焊接電流(I)的閾值(34)而隨后停止，于是在達(dá)到所述焊接電流(I)的所述閾值(34)時(shí)，所述焊絲(9)在相反方向上移動(dòng)以便啟動(dòng)隨后的焊接處理。
文檔編號(hào)B23K9/095GK102458747SQ201080026539
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
發(fā)明者沃爾特·施蒂格爾鮑爾, 約爾格·卡滋梅爾, 約瑟夫·阿特爾斯梅爾, 維利·鮑曼 申請(qǐng)人:弗羅紐斯國(guó)際有限公司