电弧焊接机头和焊接布置的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电弧焊接机头(1)，其包括：第一接触装置(3)，其容纳用于进给第一电极(7)的第一管道(5)并且提供第一电源(204)和所述第一电极(7)之间的电接触；第二接触装置(11)，其容纳用于进给第二电极(8)的第二管道(13)并且提供第二电源(206)和所述第二电极(8)之间的电接触，所述第一和第二接触装置彼此电绝缘，所述第一和第二管道是平行的。所述第一和第二管道(5、13)被布置在一定距离处，所述距离允许所述第一电极和第二电极(7、8)与待焊接的工件(27)之间的电弧(31、33)具有重叠区域(35)，并且所述电弧焊接机头(1)还包括用于将冷焊丝(10)进给到所述重叠区域(35)中的第三绝缘管道(19)。
【专利说明】电弧焊接机头和焊接布置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于电弧焊接系统的焊接机头，并且涉及包括焊接机头的焊接系统。 具体地，本发明涉及用于串联焊接的焊接机头，包括用于第一和第二电源与第一和第二可 消耗电极之间能够进行连接的第一和第二接触装置。
【背景技术】
[0002] 串联焊接是一种焊接技术，其中两个独立的电极布置成用以在共同的熔池中进行 焊接。
[0003] 两个电极中的每一个都连接到单独的电源，使得包括电流和电压的焊接条件可以 针对电极单独地控制。电极可以以各种设定形式安装，例如电极相对于焊接方向沿横向方 向移出定位，或者沿焊接方向彼此定位成相隔一定距离。在电极沿横向方向移出的情况下， 它们可以并排定位。这用于表面焊接或需要宽接头的特定接头。并排焊接导致较低的渗透 和较大的宽度。
[0004] 作为另外一种选择，电极沿焊接方向彼此定位成相隔一定距离。在这种情况下，沿 焊接方向的第一电极通常被称为前电极，而第二电极通常被称为后电极。通常，前电极和后 电极在焊接过程中承担不同的任务。例如，已知的是控制前电极，从而获得期望的渗透程 度，同时后电极控制焊接珠缘的外观、轮廓和填充。
[0005] 串联焊接能够增大沉积速率，因此提高焊接的经济性。由于能够向前电极和后电 极指派不同的任务，而使得串联焊接还能够提高焊接质量。为了允许不同的电极被指派有 不同的任务，电极应当优选地足够靠近，以便两个电极能够在共同的单个熔池中进行操作。 在电极彼此远离的情况下，早先的电极产生的熔池可能在第二电极到达熔池之前硬化。在 这种情况下，两个电极或多或少地执行两个相继的焊接传递的任务。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种焊接机头，其能够增大沉积速率，同时保持高焊接质 量。
[0007] 通过根据权利要求1的电弧焊接机头来实现这个目的。根据本发明的电弧焊接机 头包括：第一接触装置，其容纳用于进给第一电极的第一管道并且提供第一电源和所述第 一电极之间的电接触；第二接触装置，其容纳用于进给第二电极的第二管道并且提供第二 电源和所述第二电极之间的电接触。管道可以是闭合的，或者可以形成为具有开口侧部部 分的凹部，只要管道用来固定和引导电极和冷焊丝。
[0008] 从而，电弧焊接装置是单个一体化的焊接机头，其容纳用于两个单独的电极的第 一管道和第二管道。从而，两个电极可以定位成彼此靠近。因为焊接机头包括在单个机头 中一体化的两个接触装置，所以每个接触装置彼此电绝缘。另外，第一和第二管道平行地布 置。这允许在变化的伸出期间提供受控的电极距离。伸出是在燃烧和熔化之前电极从接触 装置突出的距离。第一和第二管道布置在一定距离处，该距离允许所述第一和第二电极与 待焊接工件之间的电弧具有重叠区域。也就是，电极紧密地布置，使得来自电极的电弧具有 重叠区域。根据本发明，电弧焊接机头还包括用于将冷焊丝进给到所述重叠区域中的第三 绝缘管道。冷焊丝是可消耗焊丝，其不会通过在焊丝和工件之间产生电弧而熔化。然而，冷 焊丝可以通过施加到其上的电流预先加热。然而，重要的是不通过冷焊丝形成电弧。相反， 焊丝通过与电源连接以用于产生电弧的其它电极所产生的热而熔化。已经示出的是，通过 将焊丝进给到重叠区域中，可以实现冷焊丝的受控制的熔化。冷焊丝的受控制的熔化对于 提供稳定的焊接过程而言是必要的。在熔化过程没有得到充分控制的情况下，从冷电极的 沉积速率可能显著地变化。太慢的熔化可能导致电极的固体部件与焊丝分离而下落到熔池 中。进一步的风险在于焊丝渗透到熔池中，具有的风险在于焊丝被推到熔池的底部。这样 的情况将必然导致沉积速率的极大变化。通过将冷焊丝进给到重叠区域中，已经示出的是， 沉积速率可以保持在可接受的容限内，从而可以获得稳定的焊接过程。对于在以平均参数 850A34V进行焊接的所有焊丝的直径都相同（D2. 5mm)的情况下执行的测试而言，使用冷焊 丝已经使得沉积速率的增大高达50 %。对于相同的参数设定，甚至已经实现了高达70 %的 沉积速率增大。
[0009] 根据优选的实施例，第一、第二和第三管道平行地布置。通过平行地布置第一、第 二和第三管道，确保了电极和冷焊丝的平行布置。电极和冷焊丝的平行布置能够在从相应 电极伸出变化期间减少电极末端之间的距离或电极末端与冷焊丝之间的距离的变化，冷焊 丝的伸出变化将相应地减小。电极伸出的变化以及冷焊丝伸出的变化导致冷电极被引导进 入的重叠区域的大小发生变化。如上已经解释的，期望的是允许电极在电弧等离子体中熔 化，以获得稳定的沉积速率。在任何焊接过程中总是存在伸出的变化。通过平行地布置第 一、第二和第三管道，将减小重叠区域大小的变化，并且同样将减小冷电极的沉积速率的变 化。
[0010] 可任选地，第一和第二管道处于第一平面中，第三管道处于与第一平面垂直的第 二平面中。这能够使得冷焊丝相对于第一和第二电极对称地定位。冷焊丝相对于电极的对 称定位允许在冷焊丝的位置处具有更加稳定的电弧等离子体条件。从而，可以获得冷电极 的更加稳定的沉积速率。
[0011] 可任选地，第一、第二和第三管道均处于第一平面中。在这个实施例中，冷电极定 位在第一和第二电极之间。
[0012] 可任选地，第一和第二管道具有不同的直径，以用于进给具有不同直径的电极。通 过允许电极具有不同的直径，增加了控制焊接过程的自由度。
[0013] 可任选地，第三和第一管道的中心之间的距离小于第一管道的直径的3倍。冷焊 丝和第一电极的紧密安装确保了冷焊丝将在电弧等离子体中以受控的方式熔化。
[0014] 可任选地，作为额外的要求，第三和第二管道的中心之间的距离小于第二管道的 直径的3倍。这种安装确保了冷焊丝将在电弧等离子体中以受控的方式熔化。
[0015] 焊接机头/炬应当优选地连接成使得焊丝末端不能够相对于彼此运动。这意味 着，焊接炬应当在炬的下部中连接，并且优选地仅仅利用绝缘本体中的分隔开接触支架并 排定位。
[0016] 可任选地，第一接触装置包括其中形成有所述第一管道的金属本体，所述第二接 触装置包括其中形成有所述第二管道的金属本体。另外，绝缘材料制成的本体将所述第一 接触装置与所述第二接触装置分隔开，其中所述第三管道形成在所述绝缘材料制成的本体 中。焊接机头的这种构造允许紧凑且刚性的结构，该结构允许第一和第二电极以及冷焊丝 的紧密安装。
[0017] 优选地，第一和第二接触装置每个都邻接在所述绝缘材料制成的本体的相应侧 上，以形成一体化本体。这种构造是尤其紧凑且刚性的。
[0018] 可任选地，至少在所述第一管道、第二管道和第三管道的孔口所处的所述焊接机 头的下部部分中，所述第一接触装置和第二接触装置利用所述绝缘材料制成的本体而夹持 在一起，以形成大致圆柱形本体。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 以下将参考附图，进一步详细描述本发明，其中
[0020] 图1示出了根据本发明的焊接机头的前视图，
[0021] 图2示出了根据本发明的焊接机头的实施例的侧视图，该焊接机头被布置成用以 容纳冷焊丝和两个可熔的连续进给的电极，
[0022] 图3为根据本发明的焊接机头的另一个实施例的侧视图，该焊接机头被布置成用 以容纳中心冷焊丝、两个可熔的连续进给的电极和前冷电极，
[0023] 图4a_c示出了沿图1中的A-A ;B-B ;和C-C截取的横截面，
[0024] 图4d示出了可供选择的实施例的横截面，其中用于冷焊丝的管道从延伸穿过用 于第一和第二电极的管道的平面移出，
[0025] 图5示出了沿图2中的D-D截取的横截面，
[0026] 图6示出了沿图3中的E-E截取的横截面，
[0027] 图7示出了根据本发明的被布置成用于焊接工件的焊接机头。
[0028] 图8示出了用于浸没式电弧焊接的电弧焊接布置的示例性实施例的第一视图，
[0029] 图9示出了图8的电弧焊接布置逆时针转过90度，
[0030] 图10示出了图8的电弧焊接布置的透视图，
[0031] 图11示出了电弧焊接系统。
【具体实施方式】
[0032] 图1示出了示出了电弧焊接机头1的前视图。前视图是沿着与焊接方向相反的方 向朝向焊接机头的视图。图1中的电弧焊接机头包括第一接触装置3,该第一接触装置容纳 用于进给第一电极7的第一管道5,并且提供第一电源（未示出）和第一电极9之间的电接 触。从图4c中可以明显看到，第二接触装置11定位在第一接触装置3后方。第二接触装置 11容纳用于进给第二电极（未示出）的第二管道13,并且提供第二电源（未示出）和所述 第二电极之间的电接触。第一和第二接触装置3、11通过绝缘本体15而彼此电绝缘。绝缘 本体可以优选地沿着焊接机头1的长度延伸方向从用于冷焊丝的孔口所处的下端部16延 伸到用于冷焊丝进入的开口所处的上端部17。绝缘本体优选地包括用于冷焊丝的管道19。 管道19可以与绝缘本体15成一体，或者形成在单独的本体中。优选地，绝缘本体15是单 一的本体，管道19形成在该单一的本体处。然而，绝缘本体可以由结合成一个单元的分开 的部件形成，该单元容纳管道，例如绝缘本体可以由两个半部形成，这两个半部连接以在半 部之间形成管道。第一和第二管道5、13优选地是平行的。用于冷焊丝的管道19优选地平 行于第一和第二管道，并且定位在第一和第二管道5、13之间。
[0033] 用于电极的管道和用于冷焊丝的管道可以具有相同的直径，以容纳具有相同直径 的电极和冷焊丝，作为另外一种选择，电极和冷焊丝可以具有不同的直径。电极可以具有相 同的直径，而冷焊丝可以具有不同的直径。具体地，后面的电极可以具有与前电极不同的直 径。冷焊丝的直径可以大于电极的直径。电极和冷焊丝的直径根据例如填充的需要、渗透 焊接宽度的需要以及焊接速度进行选择。
[0034] 对于某些实施例，冷焊丝可以沿着与通过电极的平面垂直的方向移动。这在图4d 中示出，其中冷焊丝定位在第二平面23中，该第二平面垂直于第一平面21，第一和第二管 道定位在该第一平面中。当焊接方向如箭头25所示时，这样的实施例可以是有利的，其中 冷焊丝将是前焊丝，并且其中第一和第二电极平行地布置在与焊接方向垂直的平面中。当 沿着与箭头25所示的方向相反的方向进行焊接时，使用这样的电极设计也将是有利的，其 中冷焊丝将是拖后焊丝。优选地，第一和第二管道5、13以及用于冷焊丝的管道19均平行 地布置在单个平面中。
[0035] 然而，管道可以相对于彼此小角度倾斜，只要管道终止于焊接机头的底端部16处 的孔口处。然而，优选的是，管道是平行的，原因在于电极和冷焊丝将以单向方式靠近熔池， 也就是所有的电极都将相对于熔池以相同的角度定位。优选地，电极将垂直于熔池的表面。 在一些实施例中，冷焊丝和电极可以相对于熔池的表面法线倾斜，使得电极末端指向向前 的方向，或者作为另外一种选择，使得电极末端指向向后的方向。
[0036] 图1中的电极1的第一和第二管道5、13形成在第一和第二接触装置3、11中，该 第一和第二接触装置保持在保持器41的凹部39中。保持器41包括第一和第二保持器元 件43a、43b。第一保持器元件43a包括第一部件43al，该第一部件具有用于固定第一接触 板49a的夹钳部分和用于将第一部件固定到承载体53的附接部分。第一部件43al可以是 导电材料制成的单一装置。第一保持器元件43a还包括第二部件43a2,该第二部件具有用 于固定第二接触板49b的夹钳部分和用于将第二部件固定到承载体53的附接部分。
[0037] 第一保持器元件43a具有面向第一接触装置3的第一和第二壁部分45a、45b。第 一和第二壁部分45a、45b被布置成与第一接触装置3的水平壁部分47a、47b邻接。
[0038] 同样，第二保持器元件43b包括第一部件43bl，该第一部件具有用于固定第一接 触板49c的夹钳部分和用于将第一部件固定到承载体53的附接部分。第一部件43bl是导 电材料制成的单一装置。第二保持器元件43b还包括第二部件43b2,该第二部件具有用于 固定第二接触板49d的夹钳部分和用于将第一部件固定到承载体53的附接部分。
[0039] 第二保持器元件具有面向第二接触装置11的第一壁部分和第二壁部分45c、45d。 第一和第二壁部分45c、45d被布置成与第二接触装置11的水平壁部分47c、47d邻接。
[0040] 第一接触装置3包括第一接触板49a，该第一接触板可以由大致矩形的板构成，该 大致矩形的板具有沿纵向延伸的凹部51a，该凹部形成用于第一电极的管道5的一部分。第 一接触装置3还包括第二接触板49b，该第二接触板可以由大致矩形的板构成，该大致矩形 的板具有沿纵向延伸的凹部51b，该凹部形成用于第一电极的管道5的一部分。
[0041] 采用相同的方式，第二接触装置11包括第一接触板49c，该第一接触板可以由大 致矩形的板构成，该大致矩形的板具有沿纵向延伸的凹部51c，该凹部形成用于第二电极的 管道13的一部分。第二接触装置11还包括第二接触板49d，该第二接触板可以由大致矩 形的板构成，该大致矩形的板具有沿纵向延伸的凹部51d，该凹部形成用于第二电极的管道 13的一部分。
[0042] 第一和第二接触装置的第一和第二接触板可以通过弹簧作用而偏压到彼此。
[0043] 如图1所示，在焊接机头的前端部处，示出了第一保持器元件43a和第一接触装 置，及其第一和第二接触板。第一和第二接触板通过一间隙而分隔开，使得电极可以插置在 它们之间的空间中，并且固定在沿纵向延伸的凹部中。第一保持器装置的第一和第二部件 被布置成能够沿着水平方向相对于彼此运动，使得第一和第二接触板之间的间隙可以变得 更大或更窄。弹簧55被布置成用以控制接触板与定位在接触板之间的焊丝电极之间的力。
[0044] 接触板通过螺钉57固定到相应的第一和第二部件。第一部件通过螺钉59固定到 承载体53。第二部件通过螺钉60固定到承载体53,该螺钉60具有为弹簧55形式的回弹 性构件，使得接触板能够偏压到彼此。
[0045] 如图1所示，在焊接机头的背部处，定位有第二保持器元件43b和第二接触装置 11，及其第一和第二接触板49c、49d。第一和第二接触板49c、49d通过一间隙而分隔开，使 得电极可以插置在它们之间的空间中，并且固定在沿纵向延伸的凹部中。第二保持器元件 43b的第一和第二部件43bl、43b2被布置成能够沿着水平方向相对于彼此运动，使得第一 和第二接触板49c、49d之间的间隙可以变得更大或更窄。弹簧被布置成用以控制接触板与 定位在接触板之间的焊丝电极之间的力。
[0046] 第一和第二保持器元件43a、43b以及第一和第二接触装置3、11由绝缘本体15分 隔开，使得在绝缘本体15的一侧上定位有承载第一接触板49a的第一保持元件43a的第一 部件43al和承载第二接触板49b的第一保持元件43a的第二部件43a2,并且在另一侧上定 位有承载第一接触板49c的第二保持元件43b的第一部件43bl和承载第二接触板49d的 第二保持元件43b的第二部件43b2。绝缘本体包括用于冷焊丝的管道19。
[0047] 第一和第二保持元件的第一和第二部件43al、43a2、43bl、43b2在承载体53的鼻 部部分65处附接到承载体53。
[0048] 从为图1所示的焊接机头1的侧视图的图2中可以明显看到，绝缘本体15延伸穿 过焊接机头1，以将焊接机头1分为第一和第二半部。第一半部包括第一保持器元件43a以 及与第一保持器元件43a连接的第一和第二接触板49a、49b。第二半部包括第二保持器元 件43b以及与第二保持器元件连接的第一和第二接触板49c、49d。
[0049] 承载体53同样分为两个半部53a、53b，这两个半部通过绝缘本体15彼此电绝缘。 可以使用分隔承载体半部53a、53b以及第一和第二保持器元件43a、43b的单个绝缘本体。 作为另外一种选择，多个绝缘本体可以用来在两个半部53a、53b之间形成绝缘层。两个半 部53a、53b通过绝缘连接件61连接在一起。绝缘连接件61可以由绝缘材料制成的管形成。 螺钉63可以延伸穿过绝缘管，以将两个半部53a、53b和绝缘本体15固定在一起。
[0050] 承载体53可以由第一和第二板53a、53b形成，绝缘本体15插置在第一和第二板 之间。第一和第二板经由绝缘元件61固定到彼此。绝缘元件61可以由延伸穿过第一和第 二板53a、53b的绝缘材料制成的管形成。螺钉63延伸穿过绝缘材料制成的管。
[0051 ] 承载体53可以具有鼻部部分65。第一和第二保持器元件43a、43b附接到鼻部部分 65。第一和第二保持器元件43a、43b由绝缘本体15分隔开。第一和第二保持器元件43a、 43b经由绝缘元件61连接。另外，该绝缘元件61可以由绝缘管形成，螺钉63可以延伸穿过 该绝缘管。优选地，绝缘材料制成的绝缘衬垫用来将焊接机头的侧壁与螺钉隔绝。
[0052] 在图3中，示出了根据本发明的焊接机头的另一个实施例的侧视图，该焊接机头 被布置成用以容纳中心冷焊丝、两个可熔的连续进给的电极和前冷电极。图3中的焊接机 头基于图1和2所示的焊接机头，其中附加管道69用于容纳和进给附加冷焊丝。通过增加 具有用于冷焊丝的附加管道67的保持器部分69以及容纳用于附加管道的延续部的附加承 载体部分71，附加冷焊丝形成为前焊丝。附加管道67可以形成在绝缘材料制成的本体中。 绝缘材料制成的本体可以是单一本体，其可以是板形的，并且具有沿长度方向延伸的管道。 作为另外一种选择，管道可以形成为形成绝缘本体的两个板形部件中的凹部。
[0053] 根据本发明的焊接机头可以包括第一板元件，该第一板元件包括与第一保持器元 件连接的第一接触装置。第一保持器元件包括承载第一接触板的第一保持部件和承载第二 接触板的第二保持部件。第一和第二保持部件被布置成能够相对于彼此运动以便调节所述 第一和第二接触板之间的间隙，并且通过回弹性构件而偏压到彼此。焊接机头还可以包括 与第二保持器元件连接的第二接触装置。第二保持器包括承载第一接触板的第一保持部件 和承载第二接触板的第二保持部件，所述第一和第二保持部件被布置成能够相对于彼此运 动以便调节所述第一和第二接触板之间的间隙，并且通过回弹性构件而偏压到彼此。第一 和第二保持器由绝缘本体分隔开，该绝缘本体容纳用于冷焊丝的管道，所述第一和第二保 持器元件经由绝缘元件连接以形成一体化的单元。
[0054] 另外，可以包括板元件，例如图3所示的实施例，其中在绝缘本体中一体地形成有 容纳用于冷焊丝的管道的板元件。绝缘本体可以具有接触装置，该接触装置以与图2所示 的用于电极的接触装置类似的方式向冷焊丝提供夹持力。作为另外一种选择，绝缘本体设 置有管道而没有夹持构件。也就是，绝缘本体将不包括任何运动部件，但是将由其中形成有 管道的单一本体或多个本体构成。这样的绝缘本体可以用来分隔用于容纳电极的两个板元 件。
[0055] 因此，可以使用多于两个的板元件和多于两个的绝缘本体。
[0056] 图4a示出了沿图1的A-A截取的横截面。该图示出了由绝缘本体15分隔开的第 一和第二板元件53a、53b。第一和第二板元件每个都容纳用于电极的管道。绝缘本体可以 是单一的，或者可以由两个部件制成，其中形成有凹部以形成管道19。第一板元件、第二板 元件和绝缘本体通过绝缘构件61结合。
[0057] 图4b示出了沿图1的B-B截取的横截面。第一和第二保持器元件的附接部分连 接到第一和第二保持器元件的鼻部部分。附接部分和鼻部部分通过绝缘本体15分隔开，使 得在绝缘本体的一侧上定位有第一保持器元件的第一和第二保持器部件的附接部分以及 承载体的第一半部的鼻部部分，在另一侧上定位有第二保持器元件的第一和第二保持器部 件的附接部分以及承载体的第二半部的鼻部部分。绝缘本体包括用于冷焊丝的管道。
[0058] 在图5中，示出了沿图2中的D-D截取的横截面。在这里，示出了第一板元件具有 用于电极的第一管道，第二板元件具有用于电极和绝缘本体的第二管道。
[0059] 在图6中，示出了沿图3中的E-E截取的横截面。该图包括绝缘材料制成的附加 本体。
[0060] 总体上，本发明还涉及电弧焊接机头，其包括：第一接触装置，其容纳用于进给第 一电极的第一管道并且提供第一电源和所述第一电极之间的电接触；第二接触装置，其容 纳用于进给第二电极的第二管道并且提供第二电源和所述第二电极之间的电接触，所述第 一和第二接触装置彼此电绝缘，所述第一和第二管道是平行的，其中第一接触装置连接到 第一保持器元件，所述第一保持器元件包括承载第一接触板的第一保持部件和承载第二接 触板的第二保持部件，所述第一和第二保持部件被布置成能够相对于彼此运动以调节所述 第一和第二接触板之间的间隙，并且通过回弹性构件而朝向彼此偏压，所述第二接触装置 连接到第二保持器元件，该第二保持器元件包括承载第一接触板的第一保持部件和承载第 二接触板的第二保持部件，所述第一和第二保持部件被布置成能够相对于彼此运动以调节 所述第一和第二接触板之间的间隙，并且通过回弹性构件而朝向彼此偏压，所述第一和第 二保持器通过绝缘本体而分隔开，所述绝缘本体容纳用于冷焊丝的管道，并且所述第一和 第二保持器经由绝缘元件连接以形成一体化单元。
[0061]图7示出了根据本发明的被布置成用于焊接工件27的焊接机头。焊接机头1沿 焊接方向延伸，如箭头25所示。第一和第二电极7、8每个都具有电弧33。每个电弧31、33 形成在电极的末端与工件27之间。
[0062] 在电弧焊接中，在电极的末端与工件之间存在电弧。电弧在工件处的接触点将以 随机的方式进行运动。然而，通常假设电弧从可消耗电极的末端到工件出现在锥形或抛物 线表面内。锥形的开口角度可以随着焊接情况而变化。然而，通常的开口角度可以是大约 30°。为此，优选的是将冷焊丝定位成使得其以在可消耗电极的末端处测量的与可消耗电 极的小于L*cosl5°的轴向距离、沿着与熔池大致垂直的方向靠近熔池。
[0063] 可能优选的是将冷焊丝布置在两个可消耗焊丝之间。可消耗焊丝可以优选地安装 在比在熔池表面测量的电弧的锥形直径小的轴向距离处。采用这种布置，冷焊丝将被引导 到由两个可消耗电极的锥形限定的电弧区域的外部中，这已经示出为对焊接结果而言是有 利的。
[0064] 在优选的实施例中，进给布置被布置成用以将所述冷焊丝相对于表面法线以优选 地小于5° (更优选地小于2° )的角度进给到所述熔池中。
[0065] 在优选的实施例中，可消耗电极以及冷焊丝平行地布置，并且被布置成用以沿着 与熔池的表面大致垂直的方向朝向熔池进给。
[0066] 每个电弧都出现在电极末端与工件之间延伸的大致锥形或抛物线表面内。锥形或 抛物线表面限定了等离子体区域，当进行焊接时，电弧等离子体将出现在该等离子体区域 中。锥形将具有开口角度2 α，该开口角度取决于工件和电极末端之间的距离以及电极和工 件之间的电压。第一和第二电极7、8定位在彼此附近，使得在第一电极的等离子体区域与 第二电极的等离子体区域之间出现重叠区域35。为了实现这种情况，焊接机头1的第一和 第二管道5、13以一定的距离布置，该距离允许所述第一和第二电极与待焊接工件之间的 电弧具有重叠区域。
[0067] 冷焊丝10进给到该重叠区域35中。
[0068] 在优选的实施例中，为了能够形成适合于接纳冷焊丝的重叠区域，第三和第一管 道19、5的中心之间的距离可以小于第一管道5的直径的3倍。另外，第三和第二管道19、 13的中心之间的距离可以小于第二管道的直径的3倍。
[0069] 图8至10示出了根据本发明的用于浸没式电弧焊接的电弧焊接布置100的示例 性实施例的不同视图，这些视图结合起来进行描述。沿着其纵向延伸，电弧焊接布置100包 括在其下端部处的电弧焊接机头160,该电弧焊接机头在焊接期间靠近待焊接的工件。电 弧焊接机头160是结合图1-7所述的类型，并且保持焊接布置100的电极组件170的电极 172、174、176 (图3、4)。电极172、174、176通过在电弧焊接机头160的下端部处的出口 162 离开电弧焊接机头160,该出口在焊接操作期间面向工件。焊丝电极172、174、176可以从诸 如线圈（未示出）的相应贮存器朝向电弧焊接布置100进给。
[0070] 以举例的方式，电极组件170包括布置在电弧焊接机头160中的两个可熔的连续 进给的焊丝电极172、176。连续进给的焊丝电极172U76通过绝缘本体而彼此电绝缘，用于 焊丝的管道位于该绝缘本体中。电弧焊接机头160包括用于电绝缘的焊丝电极174的电绝 缘部分166。
[0071] 电绝缘本体优选地是非常绝缘的导线管，例如由诸如陶瓷的耐热材料制成。
[0072] 在电弧焊接机头160上方布置有进给器装置150,该进给器装置将电极朝向电弧 焊接机头160进给。通常，进给器单元150包括槽轮，该槽轮将焊丝电极或冷焊丝朝向电弧 焊接机头160运动。进给器单元可以被布置成用于进给电极或冷焊丝之一，或者进给电极 和冷焊丝两者。在进给器单元进给多于单个焊丝或电极的情况下，进给器单元150将包括 电绝缘部分156,该电绝缘部分用于进给穿过每个相应的电极和焊丝，使得电极和冷焊丝彼 此电绝缘。电绝缘部分可以包括进给器轮，该进给器轮具有用于冷焊丝174的非常绝缘的 凹槽。电极还必须彼此绝缘。
[0073] 进给器轮由诸如电动马达的驱动单元152驱动。除了焊丝进给器单元150之外， 还布置有焊剂料斗114,该焊剂料斗将颗粒状的焊剂经由喷嘴（未示出）进给到电弧焊接机 头160,以用于浸没式电弧焊接。除了驱动单元152之外，焊丝进给器单元150包括具有驱 动轴的齿轮。在齿轮的驱动轴上，布置有进给轮154,该进给轮能够被另一个轮（未示出） 加压。进给轮154将焊丝电极沿着电弧焊接机头160的方向向前驱动。
[0074] 在焊丝进给器单元150上方，布置有焊丝拉直单元140,以用于拉直电极和冷焊 丝。焊丝拉直单元140的最前侧位置中所示的两个辊子（没有用附图标记表示）用来在拉 直装置的后部中沿坚向一个在另一个上方布置的三个固定轮上施加压力。辊子施加在轮上 的压力能够经由在焊丝拉直单元140的外侧处的旋钮进行调节。辊子在三个轮上施加的压 力用来拉直焊丝。焊丝拉直单元140包括电绝缘部分，该电绝缘部分将电极和冷焊丝彼此 分隔开。
[0075] 取代具有用于所有电极和冷焊丝的单个焊丝拉直单元140的是，单独的焊丝进给 器单元可以用于电极和冷焊丝。在附图中，单独的进给器单元130设置成用于将冷焊丝174 朝向电弧焊接机头160进给。在焊丝进给器单元130中布置有诸如电动马达的驱动单元 132,该驱动单元驱动焊丝进给器单元130的进给器轮。除了驱动单元132之外，焊丝进给 器单元130包括具有驱动轴的齿轮。在齿轮的驱动轴上，布置有进给轮134,该进给轮能够 被另一个轮（未示出）加压。进给轮134将焊丝电极沿着电弧焊接机头160的方向向前驱 动。
[0076] 取代具有单个焊丝拉直单元的是，单独的焊丝拉直单元120可以布置成用于拉直 各个电极或冷焊丝。在这里，为了简化起见，示出了单个附加拉直单元。在这样的实施例中， 沿着焊接机头1〇〇的纵向延伸，设置有电绝缘管道180,该电绝缘管道用于将冷焊丝174从 诸如焊丝线轴（未示出）的焊丝贮存器引导到接触喷嘴。在进给器单元150和130之间且 在焊丝拉直单元120上方，可以布置有接纳冷焊丝174的电绝缘焊丝导管。
[0077] 具体地，电绝缘管道180包括焊丝拉直单元140的电绝缘部分、焊丝进给器单元 150的电绝缘部分、和电弧焊接机头160的电绝缘部分166、以及在单元130、140、150、160 之间且在用于冷焊丝174的焊丝拉直单元120上方的电绝缘焊丝导管。
[0078] 图11示出了包括图8-10所示的电弧焊接布置202的电弧焊接系统200。电弧焊 接布置202包括图1-7所示的电弧焊接机头1。电弧焊接布置还包括通过控制器进行控制 的两个单独的电源204、206。电源可以是逆变器类型，例如可见于US6291798。电弧焊接系 统包括用于进给第一可消耗电极7的第一焊丝进给器210、用于进给第二可消耗电极8的第 二焊丝进给器212、用于进给冷焊丝10的第三进给器214。第一电源204连接到第一接触 装置3,以用于提供第一电源204和第一电极7之间的电接触。第二电源206连接到第二接 触装置11，以用于提供第二电源206和第二电极8之间的电接触。
【权利要求】
1. 一种电弧焊接机头（1)，其包括：第一接触装置（3)，所述第一接触装置容纳用于进 给第一电极（7)的第一管道（5)并且提供第一电源（204)和所述第一电极（7)之间的电接 触；第二接触装置（11)，所述第二接触装置容纳用于进给第二电极（8)的第二管道（13)并 且提供第二电源（206)和所述第二电极（8)之间的电接触，所述第一接触装置和第二接触 装置（3、11)彼此电绝缘，所述第一管道和第二管道（5、13)是平行的，其特征在于，所述第 一管道和第二管道（5、13)被布置在一定距离处，所述距离允许所述第一电极和第二电极 (7、8)与待焊接的工件（27)之间的电弧（31、33)具有重叠区域（35)，并且所述电弧焊接机 头（1)还包括第三绝缘管道（19)，所述第三绝缘管道用于将冷焊丝（10)进给到所述重叠区 域（35)中。
2. 根据权利要求1所述的电弧焊接机头，其特征在于，所述第一接触装置（3)连接到 第一保持器元件（43a)，所述第一保持器元件包括承载第一接触板（49a)的第一保持部件 (43al)和承载第二接触板（49b)的第二保持部件（43a2)，所述第一保持部件和第二保持部 件（43al、43a2)被布置成能够相对于彼此运动以调节所述第一接触板和第二接触板（49a、 49b)之间的间隙，并且通过回弹性构件（55)而朝向彼此偏压，所述第二接触装置（11)连接 到第二保持器元件（43b)，所述第二保持器元件包括承载第一接触板（49c)的第一保持部 件（43bl)和承载第二接触板（49d)的第二保持部件（43b2)，所述第二保持器元件的所述第 一保持部件和第二保持部件（43bl、43b2)被布置成能够相对于彼此运动以调节所述第一 接触板和第二接触板（49c、49d)之间的间隙，并且通过回弹性构件（55)而朝向彼此偏压， 所述第一保持器元件和第二保持器元件（3、11)通过绝缘本体（15)分隔开，所述绝缘本体 容纳用于冷焊丝（10)的管道（19)，并且所述第一保持器元件和第二保持器元件（3、11)经 由绝缘连接件（61)连接以形成一体化单元。
3. 根据权利要求2所述的电弧焊接机头，其特征在于，所述绝缘连接件￠1)是延伸穿 过所述第一保持器元件和第二保持器元件（34a、43b)以及所述绝缘本体（15)的管。
4. 根据权利要求1、2或3所述的电弧焊接机头，其特征在于，所述第一管道、第二管道 和第三管道（5、13、19)平行地布置。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的电弧焊接机头，其特征在于，所述第一管道和第 二管道（5、13)处于第一平面（21)中，并且所述第三管道（19)处于第二平面（23)中，所述 第二平面与所述第一平面（21)垂直。
6. 根据权利要求1-4中任一项所述的电弧焊接机头，其特征在于，所述第一管道、第二 管道和第三管道（5、13、19)均处于第一平面（21)中。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的电弧焊接机头，其特征在于，所述第三管道（19) 定位在所述第一管道和第二管道（5、13)之间。
8. 根据权利要求1-7中任一项所述的电弧焊接机头，其特征在于，所述第一管道和第 二管道（5、13)具有不同的直径，以用于进给具有不同直径的电极（7、8)。
9. 根据权利要求1-8中任一项所述的电弧焊接机头，其特征在于，所述第三管道和第 一管道（5、13)的中心之间的距离小于所述第一管道（5)的直径的3倍。
10. 根据权利要求9所述的电弧焊接机头，其特征在于，所述第三管道和第二管道（19、 13)的中心之间的距离小于所述第二管道（13)的直径的3倍。
11. 根据权利要求1-10中任一项所述的电弧焊接机头，其特征在于，所述第一接触装 置（3)包括其中形成有所述第一管道（5)的金属本体，所述第二接触装置（11)包括其中形 成有所述第二管道（13)的金属本体，并且绝缘材料制成的本体（15)将所述第一接触装置 (3)与所述第二接触装置（11)分隔开，其中所述第三管道（19)形成在所述绝缘材料制成的 本体（15)中。
12. 根据权利要求11所述的电弧焊接机头，其特征在于，所述第一接触装置和第二接 触装置（3、11)每个都邻接在所述绝缘材料制成的本体（15)的相应侧上，以形成一体化本 体。
13. 根据权利要求12所述的电弧焊接机头，其特征在于，所述第一接触装置和第二接 触装置（3、11)包括：第一大致半圆柱形包封表面，其形成所述焊接机头（1)的外表面；第 二大致平坦侧面，其邻接所述绝缘材料制成的本体（15);以及端面（170)，所述管道的孔口 定位在所述端面处。
14. 根据权利要求12或13所述的电弧焊接机头，其特征在于，至少在所述第一管道、第 二管道和第三管道的孔口所处的所述焊接机头的下部部分中，所述第一接触装置和第二接 触装置（3、11)利用所述绝缘材料制成的本体（15)而夹持在一起，以形成大致圆柱形本体。
15. -种焊接系统，其包括：用于进给第一可消耗电极的第一焊丝进给器；用于进给第 二可消耗电极的第二焊丝进给器；用于进给冷焊丝的第三进给器；第一电源，所述第一电 源与第一接触装置连接，所述第一接触装置用于提供所述第一电源和所述第一电极之间的 电接触；第二电源，所述第二电源与第二接触装置连接，所述第二接触装置用于提供所述第 二电源和所述第二电极之间的电接触，其特征在于，所述第一接触装置和第二接触装置布 置在一体化的焊接机头中，以便在来自所述第一电极和第二电极以及待焊接的工件的电弧 之间产生重叠区域，并且所述焊接布置还包括用于将冷焊丝进给到所述重叠区域中的绝缘 管道。
16. -种焊接系统，其包括：用于进给第一可消耗电极的第一焊丝进给器；用于进给第 二可消耗电极的第二焊丝进给器；用于进给冷焊丝的第三进给器；第一电源，所述第一电 源与第一接触装置连接，所述第一接触装置用于提供所述第一电源和所述第一电极之间的 电接触；第二电源，所述第二电源与第二接触装置连接，所述第二接触装置用于提供所述第 二电源和所述第二电极之间的电接触，其特征在于，焊接系统包括根据权利要求1-15中任 一项所述的焊接机头。
【文档编号】B23K9/173GK104093516SQ201180076363
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2011年12月23日 优先权日:2011年12月23日
【发明者】H·劳德塞普 申请人:依赛彼公司