[发明专利]提供用于获得一致的焊道外观的调制方案的系统和电源

说明书

本美国专利申请要求2012年10月18日递交的美国临时专利申请序号为61/715,557的优先权和权益，所述美国临时专利申请序号为61/715,557的全部内容通过引用被并入本文。

技术领域

本发明的某些实施方案涉及电弧焊接。更特别地，本发明的某些实施方案涉及提供一个或更多个焊接参数的调制以获得指定的焊道外观的系统和方法。

技术背景

某些现有技术的焊接系统使用有限的技术和/或依赖于焊接操作者来获得焊缝的所期望的焊道外观。结果，一致地获得所期望的焊道外观的能力可能是受限的并且可能需要焊工的大量训练和经验。

通过将常规的、传统的以及已提出的手段与如在本申请的其余部分中参照附图所阐述的本发明的实施方案相比，对本领域技术人员来说这样的系统和方法的进一步的局限性和缺点将会变得明显。

发明内容

在某些焊接应用(例如，铝的金属惰性气体保护焊或MIG焊)中，生成(lay down)具有堆叠的硬币(stacked dime)外观的焊道可能是合乎期望的。这样的堆叠的硬币外观在本领域是众所周知的，并且可以提供增强的冶金特征，如，举例来说，降低的孔隙度和提高的颗粒结构。然而，创建这样的堆叠的硬币外观的能力不总是简单直接的，并且可能需要焊工更多的技巧和经验。提供一个或更多个焊接参数的调制以获得所期望的焊道外观(例如，堆叠的硬币外观)的系统和方法被公开。例如，两个或更多个焊接参数可以被协同地调制，以获得所期望的焊道外观。

在本发明的一个实施方案中，焊接工艺的电极负部分被调制，以获得指定的焊道外观。一种用于在可消耗的焊接电极和焊接工件之间产生电弧的电弧焊接电源被提供。所述电源包括开关电源供应器(switching power supply)、波形发生器以及控制器，所述控制器被可操作地连接到所述波形发生器和所述开关电源供应器。所述控制器、所述波形发生器以及所述开关电源供应器被配置来产生具有电极正部分和电极负部分的循环的(cyclical)焊接输出电流。所述电极负部分的至少一个特征可以以调制频率被调制，以在焊接工艺期间影响从可消耗的焊接电极到工件上沉积的焊道的外观。可替换地，所述电极正部分的至少一个特征可以以调制频率被调制，以在焊接工艺期间影响从可消耗的焊接电极到工件上沉积的焊道的外观。所述电极负部分或所述电极正部分的所述至少一个特征可以以调制频率被调制，以影响第一焊接能量输入状态和第二焊接能量输入状态之间的循环，所述第二焊接能量输入状态比所述第一焊接能量输入状态提供更多的能量。所述焊接输出电流的所述电极负部分或所述电极正部分的所述至少一个特征可以包括幅值、持续时间或脉冲宽度、上升沿斜率、下降沿斜率或者形状中的一个或更多个。根据实施方案，所述焊接工艺可以是铝或铝合金气体保护金属极弧焊(GMAW)工艺。

在本发明的一个实施方案中，电极负部分与焊丝送进速度(WFS)调制的组合被用来获得指定的焊道外观。一种用于在可消耗的焊接电极和焊接工件之间产生电弧的电弧焊接系统被提供。所述系统包括电源和焊丝送进器，所述电源被配置来提供焊接输出电流以在可消耗的焊接电极和焊接工件之间产生电弧，所述焊丝送进器被配置来朝向所述焊接工件送进所述可消耗的焊接电极。所述电源被配置来命令所述焊丝送进器以焊丝送进速度来操作并且产生具有电极正部分和电极负部分的循环的焊接输出电流。所述电源进一步被配置来以相关的(correlated)方式以调制率改变所述电极负部分的至少一个特征与所述焊丝送进速度，以在焊接工艺期间影响从所述可消耗的电极到所述工件上沉积的焊道的外观。可替换地，所述电源可以被配置来以相关的方式以调制率改变所述电极正部分的至少一个特征与所述焊丝送进速度。所述电极负部分或所述电极正部分的所述至少一个特征可以以所述调制率被改变，以影响第一焊接能量输入状态和第二焊接能量输入状态之间的循环，所述第二焊接能量输入状态比所述第一焊接能量输入状态提供更多的能量。所述第一焊接能量输入状态可以出现在第一焊丝送进速度的时间期间，并且所述第二焊接能量输入状态可以出现在第二焊丝送进速度的时间期间，其中所述第二焊丝送进速度快于所述第一焊丝送进速度。所述焊接输出电流的所述电极负部分或所述电极正部分的所述至少一个特征可以包括幅值、持续时间或脉冲宽度、上升沿斜率、下降沿斜率或者形状中的一个或更多个。根据实施方案，所述焊接工艺包括铝或铝合金气体保护金属极弧焊(GMAW)工艺。