[发明专利]正接脉冲焊接系统和方法

说明书

背景技术

本发明总体上涉及焊接工艺，并且更具体地讲，涉及在平衡喷射气体保护金属电弧焊接（poised spray gas metal arc welding，GMAW-P）工艺中控制电极过渡的方法和系统。

焊接已经成为各行业中无所不在的工艺，并且可以用于方便许多金属构造和组装应用。例如，一通常称为气体保护金属电弧焊接（gas metal arc welding，GMAW）的工艺是最普遍的具体焊接工艺，这种焊接工艺使用连续填充金属电极与工件之间的焊接电弧。某些GMAW衍生工艺或过渡模式，例如，喷射过渡和脉冲喷射过渡（例如，GMAW-P）可以包括较高的电压水平、较高的电流水平和较高的送丝速度（wire feed speed，WFS）以使金属电极材料的液滴越过焊接电弧过渡到较薄的金属工件上。遗憾的是，当使用正接极性焊接电弧时，金属电极很难越过焊接电弧过渡材料。

因此，尽管可能有利的是在许多应用中利用脉冲正接焊接制度，但是常规的技术会给焊缝增加太多能量，造成桥接短路、不一致的金属过渡和不稳定的电弧长度，并且可能导致不期望的飞溅。本领域的改进将允许利用这种波形，同时提高焊接性能，将会是本领域的进步。

发明内容

在一个实施例中，一种焊接系统包括电源，被配置成产生焊接功率并且将所述焊接功率输送到焊炬，其中所述焊炬与所述电源的负输出端子耦接上；焊接送丝机，被配置成使金属芯电极以一定的前进速率进入到所述焊炬中；以及控制电路，被配置成实施正接脉冲焊接制度，所述正接脉冲焊接制度包括在峰值阶段期间对所述焊接功率的电压闭合回路控制、从在所述峰值阶段期间对所述焊接功率的电压闭合回路控制到所述峰值阶段之后的稳定阶段期间对所述焊接功率的大体上抛物线型的电流闭合回路控制的过渡、以及从在所述稳定阶段期间对所述焊接功率的大体上抛物线型的电流闭合回路控制到所述稳定阶段之后的返回阶段期间对所述焊接功率的电压闭合回路控制的过渡。

在另一个实施例中，一种焊接方法，包括：建立到所需峰值过渡的线性电流闭合回路控制斜坡；在峰值阶段期间通过电压闭合回路调节焊接功率；从对所述焊接功率的电压闭合回路调节过渡到对所述焊接功率的电流闭合回路调节；在稳定阶段建立到所需返回过渡的所述焊接功率的非线性电流闭合回路斜坡；并且建立到背底功率水平的所述焊接功率的电压闭合回路返回；其中在具有正接极性的整个焊接操作期间循环地执行上述步骤。

在另一个实施例中，一种非瞬变计算机可读介质，上面存储有计算机可执行代码，所述代码包括用于以下步骤的指令：建立到所需峰值过渡的线性电流闭合回路控制斜坡；在峰值阶段期间通过电压闭合回路调节焊接功率；从对所述焊接功率的电压闭合回路调节过渡到对所述焊接功率的电流闭合回路调节；在稳定阶段期间建立到所需返回过渡的非线性电流闭合回路斜坡；并且建立到背底功率水平的电压闭合回路返回；其中在具有正接极性的整个焊接操作期间循环地执行上述步骤。

附图说明

当结合附图阅读以下详细说明时，会更明白本发明的这些和其他特征、方面和优点，附图中相似的附图标记代表在整个附图中相似的零件，其中：

图1是根据本公开的示例性GMAW系统的框图；

图2是在改进的脉冲焊接工艺中使用直流正接（direct current electrode negative，DCEN）极性的图1的GMAW系统的焊接电极的示例性正视图；

图3是图2所示的电极的示例性正视图，示出了在脉冲焊接工艺的峰值阶段期间的材料过渡；

图4是脉冲焊接工艺电压和电流波形的示例性计时图；并且

图5是脉冲焊接工艺的某些阶段的详细图示。

具体实施方式

焊接工艺已经变得在各行业中无所不在，并且可以用于方便金属构造和组装应用。GMAW是最普遍的具体焊接工艺，这种焊接工艺使用连续填充金属电极与工件之间的焊接电弧。某些GMAW衍生工艺或过渡模式，例如，喷射过渡和脉冲喷射过渡（GMAW-P）可以包括较高的电压水平、较高的电流水平和较高的送丝速度（wire feed speed，WFS）以使金属电极材料的液滴越过焊接电弧以在较薄的金属工件上执行焊接任务。遗憾的是，当使用正接极性焊接电弧时，金属电极很难越过焊接电弧过渡材料。