[发明专利]用于脉冲焊接的方法和设备

说明书

公开用于提供焊接型电力的方法和设备。输出是循环的，并且在本底和/或峰期间是受控电压输出，并且在向上过渡和/或向下过渡期间是受控电流输出。在受控电流部分期间，输出对输出电压作出响应。

技术领域

本发明大体上涉及焊接和焊接电力供应器的领域。更具体来说，本发明涉及脉冲焊接和脉冲焊接电力供应器以及峰与本底之间的过渡。

背景技术

存在用于许多不同焊接工艺的许多已知类型的焊接系统。如本文所使用，焊接型系统或用于提供焊接型电力的系统包含电源、控制器、送丝机和气源中的一个或更多个，也可包含例如机器人等外围设备，它们合作以提供焊接型电力。如本文所使用，焊接电力供应器包含能够供应焊接、等离子体切割和/或感应加热电力的任何装置，包含电力电路、控制电路以及与其相关联的其它附属电路。如本文所使用，焊接型电力是适用于焊接、感应加热或等离子体切割的电力。

一种类型的焊接系统包含电流控制的(或具有受控电流的)焊接电源。如本文所使用，电流控制的电源是这样的电源：其中输出电流被监视并且输出被调整以提供期望电流。电流在焊接工艺期间可以是恒定的，或者可具有变化电流的期望波形。如本文所使用，电流控制的(或具有受控电流的)焊接电力是一种输出：其中电流被监视并且被调整以提供期望电流。

另一类型的焊接系统包含电压控制的(或具有受控电压的)电源。如本文所使用，电压控制的电源是这样的电源：其中输出电压被监视并且输出被调整以提供期望电压。电压在焊接工艺期间可以是恒定的，或者可具有变化电压的期望波形。如本文所使用，电压控制的(或具有受控电压的)焊接电力是一种输出，其中电压被监视并且被调整以提供期望电流。一些电压控制的焊接电源使用电流命令，并且响应于所监视的电压而调整电流，因此通过跨越负载的电流改变而调整电弧电压。

一种已知焊接工艺是脉冲MIG工艺。脉冲MIG工艺通常具有循环输出，所述循环输出至少具有电流相对高的峰部分以及电流相对低的本底部分。典型现有技术的脉冲MIG焊接循环示出在图1中，并且包含平坦峰101、本底102以及它们之间的陡峭过渡103和104。从峰部分和本底部分的开始和结束经常存在坡度的急剧改变。如本文所使用，脉冲焊接包含使用通常在可控频率下在较高的峰与较低的本底之间脉冲变化的输出电力进行的焊接，并且脉冲焊接是在电弧状态中执行。可能发生偶然的、无意中的短路，但所述工艺通常处于电弧状态中。如本文所使用，焊接循环(或脉冲循环)由至少峰、接着的向下过渡、接着的本底、接着的向上过渡构成。焊接循环通常是数毫秒或数十毫秒。焊接循环可也包含其它部分，并且控制器可使用基于状态的控制方案，其在某情形下并不遵循典型次序(峰、向下过渡、本底、向上过渡)。

另一焊接工艺是短路或喷射MIG焊接。短路MIG焊接通常在短路条件下进行转移(短路焊接)。喷射MIG焊接跨越电弧(通常在不故意短接到焊接熔池的情况下)连续地喷射球(喷射模式)。熔融球在所述工艺期间的任何时间(当发生短路时或当对于喷射模式存在足够的球大小和电弧力时)转移。短路MIG焊接通常具有单个电压目标，而不是所定义的波形，通过控制回路维持平均电压(而不是所定义的波形)。这不同于脉冲焊接，脉冲焊接通常在处于电弧条件下时开始(并且有时结束熔融球转移)。熔融球通常在峰期间或在峰之后不久转移(转移的时间受波形控制)。并且，脉冲焊接具有多个输出目标(包含CV斜坡、峰和本底部分)，并且遵循所定义的电压/电流波形。下文将参照脉冲焊接来描述实施例。

不良的可闻电弧噪声由图1的脉冲波形中的尖锐边缘产生。并且，当用特种焊丝(例如，和)以及铝、金属药芯和不锈钢焊丝进行焊接时，急剧坡度改变可能产生难处。例如，将这些焊丝用于现有技术的脉冲MIG可在焊丝与板交汇的位置在焊缝的边缘导致尖锐边缘或凹坑。此外，从峰到本底的快速坡度改变可在较低电流下导致灭弧。从峰到本底并返回到峰的快速坡度改变可导致电流的过冲和下冲。

现有技术的第5,742,029号美国专利和第5,001,326号美国专利论述通过在尾拖期间提供指数衰减而控制表面张力转移工艺脉冲中的能量的量。然而，此工艺也教示在脉冲的其它部分中从峰到本底的极迅速的过渡。因此，不能令人满意地解决电弧噪声。