用控制接触元件60和 电极44的运动的命令脉冲步骤来确定电极44的位置。可基于计数器选择各个位置的焊接参 数，在开始焊接工艺之前，所述计数器被控制电路28重置(方框256)。
[0081 ]控制电路28供应(方框258)焊接电力到电极44并且在位置ρχ处触发(方框260)在 电极44和工件之间的电弧。控制电路28可以将送丝速度和行进速度控制成与位置Px相对应 的相应值。在一些位置Px处，相应的焊接参数使得材料从电极44脱离(方框262)。如上文所 论述，虽然材料可在位置P x处脱离，但是材料可由于电极44的径向运动速率而在不同的位 置处沉积于工件上。控制电路28控制运动控制组件62以在径向运动速率f x下将电极从Px移 动(方框264)到Px+1。如果计数器值指示运动图案结束(节点266)，那么控制电路28通过重置 (方框256)计数器来重新开始(方框268)运动图案。如可理解的，虽然运动图案可重复，但是 控制电路28控制运动控制组件62在行进速度下沿着接头移动电极44,以使得重复的运动图 案沿着接头在不同位置处沉积材料。如果计数器值小于运动图案结束时的值，则控制电路 28使计数器跳到(方框270)下一个值。控制电路28随后针对运动图案的各个增量位置来重 复方框258-264，直到运动图案结束或者操作员/机器人停止焊接。
[0082]控制电路28可使电极44的运动图案与焊接参数同步，以将材料沉积在接头中的期 望的位置。如上文所论述，图10和图11示出其中焊接电流与径向运动速率和运动图案同步 以使得材料沉积在位置210、212或者216处，而不是焊接熔池74前部的实施例。在一些实施 例中，控制电路28控制焊接参数以使得在沿着运动图案的径向运动的每一次循环中材料在 一个或多个位置(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，或者更多位置)处过渡到焊接熔池。在一些 实施例中，控制电路28可使电极44的径向运动速率与送丝速度和/或焊接电流同步，从而减 少溅出物。例如，当送丝速度和/或焊接电流增大时，控制电路28可降低径向运动速率。
[0083] 除了先前实例以外，已经发现使用具有上文论述的金属芯焊丝的DCEN焊接程序以 及电弧的机械运动可提供特别好的结果，并且在某些类型的工件(或者基板材料)上可甚至 更富有吸引力。例如，上文所提及的Metalloy?x-Cel?焊丝尤其非常适合于减少溅出物， 与此同时增强焊接金属熔湿(避免过度"冠状的"焊道）。此外，使用DCEN工艺以及电弧运动 和这种焊丝结合可以减少过热。这种结合对于电镀板材焊接(例如，自动化应用）、镀膜或喷 涂材料焊接和薄钢板焊接(例如，在家具制造时)等是特别有益的。
[0084] 目前据信适用于这些应用的焊丝(一般对应于提及的X-Cel?焊丝）的特征是能够 使电弧稳定化(产生具有减少的溅出物的稳定电弧）的成分。例如，此类稳定剂可包括钾和 在焊接工艺期间贡献钾的化合物(例如钾长石、钛酸钾、钛酸锰钾、硫酸钾、碳酸钾、磷酸钾、 钼酸钾、硝酸钾、氟硅酸钾以及含有钾的复合氧化化合物）。此外，石墨碳源和非石墨碳源可 以通过升华为电弧柱并且通过提供更细小液滴的金属过渡来提供稳定性。对现有焊丝(例 如，所提及的那些焊丝)可能的修改可包括来自上述任何其它或更多来源的钾，以及合适的 碳源，例如含有铁和/或合金粉末的石墨或碳。
[0085] 在一些实施例中，可利用按照运动图案移动电极44的焊接工艺来用填充材料(例 如，自耗电极)镀覆工件。可利用MIG焊接和TIG焊接来镀覆工件。填充材料可包括但不限于： 不锈钢、络镍铁合金(incone 1 al loy )、镍基钛合金，以及其它抗蚀材料。据信电极44的径向 运动(例如，围绕中心轴的振荡）可减少由电弧施加到工件14的热量，从而减少工件14的熔 融部分对填充材料的稀释。在一些实施例中，电极44的径向运动以及电弧可搅动焊接熔池 74,从而增加对工件14上的复合镀覆材料的混合。
[0086]电极44的运动图案(例如，圆形、椭圆形、往复线）可使电极44在先前过渡的焊道90 的部分(例如，焊接熔池74)上方移动。在一些实施例中，来自电极44的电弧96再加热焊道90 并且使其退火。根据电极44的运动图案的再加热可使过渡材料的颗粒细化并且改变所述颗 粒的定向，从而影响焊道90冷却和凝固后的微观结构和机械性能。举例来说，再加热焊道90 可增大焊道90的抗冲击力。
[0087] 关于涉及的特定DCEN工艺，这些工艺通常将以至少部分地基于以下项来选择的电 流和电压来执行：电极直径、电极延伸部(例如，导电嘴到板材）、焊接位置、工件或底板的类 型和直径、行进速度和沉积速率、送丝速度等。举例来说，在21伏特至30伏特的范围内的电 压可以是合适的，其中电流在150安培至450安培的范围内。此外，关于保护气体，据信适当 的气体混合物包括氩气和二氧化碳，具有最少75 %的氩气并且最多95 %的氩气(尽管其它 的量和组合也可以满足条件，例如，98%的氩气和2%的氧气）。再者，设想所选择的DCEN极 性可以包括非脉冲电流和脉冲电流。
[0088] 在目前设想的实施例中，在焊接期间可以改变上述类型的焊接系统的各种参数以 适应检测到的各种装配问题。举例来说，如图18所示，随着焊接进行，焊炬喷嘴112和电极在 沿着预定的焊缝线116行进的同时留下前进的焊道114。如图所示，焊缝的线会遇到间隙或 装配问题，一般如附图标记118所示。焊缝线由于初始自旋几何形状120、行进速度122和送 丝速度124而产生。取决于如工件材料、焊丝电极的类型和大小等的此类因素可以利用任何 合适的参数。一般而言，还应当指出的是"自旋几何形状"可以包括各种因素，包括电极端头 的运动直径或半径、运动图案等。所采用的这些初始参数一起形成了具有足以避免成品焊 接件中的缺陷的宽度和熔深的焊道。随后可以以多种方式改变这些初始参数，以补偿装配 方面的问题，例如在工件之间遇到的间隙。因为装配可沿着焊接路径变化，所以焊接参数可 需要被调节成足以避免焊缝中的缺陷的新组合。如图18中的部分剖视图所示，这些新参数 可以包括随着焊炬靠近装配处而被调节的第二自旋几何形状126(例如，电极端头的不同的 运动直径或半径）、第二行进速度128和第二送丝速度130,这些新参数直接与由间隙（装配 参数)118所施加的测量约束有关。
[0089] 如图19所示，在示例性应用中，焊接机器人132沿着焊缝线移动焊炬24。如可理解 的，一些实施例相对于由固定的自动化系统操作的焊炬24来移动工件。摄像机/检测装置 134负责沿着焊接路径监测装配的任何变化，该摄像机/检测装置经由机械底座136附接至 焊炬，从而允许检测装置随着焊炬一起移动。所述装置以这样的方式被定位:允许其检查在 焊炬正前方的工件86和88之间的装配。此信息(可以是像素化图像的形式)允许成像系统/ 间隙检测部件138记录焊缝线与间隙118之间的参数变化。这可以例如通过检测表示形成的 间隙（或者反之，表示更近的接合件）的空白或像素来完成。此信息随后被发送到参数计算 部件140,所述参数计算部件确定哪个初始焊接参数(如果存在的话)需要进行调节，以便使 用足量的材料正确地填充间隙。另外，或者作为替代，可以通过监测（例如，经由控制电路） 焊接参数的变化来检测装配变化，所述焊接参数包括但不限于焊接电流、焊接电压，或者导 电嘴到工件距离中的一个或多个。通过合适的计算、查找表或任何其它期望的算法可以执 行合适的参数调节的确定。此类表格可以例如调用各种装配或间隙参数(例如，大小或距 离），并且使这些参数与适合于特定装配的送丝速度、焊炬和/或工件的行进速度、电力、电 极自旋等联系起来。举例来说，此组件可以确定对于间隙所需的新的自旋几何形状应当是 更大或更小，或者是具有不同的形状，这需要改变电极移动的方式。此外，可以确定行进速 度可保持为与此前相同和/或送丝速度应当增大/减小。与此同时，可以确定还应当调节给 电极的电荷。在此时，根据所述确定来调节这些参数，并且焊炬继续朝着间隙前进。应该指 出的是，当将要调节参数以适应装配变化时，这些参数一般由所涉及的合适的系统部件进 行控制。举例来说，通过电源或电源供应器调节焊接电力的变化。通过送丝装置进行送丝速 度的改变。在自动化应用中，通过移动焊炬的机器人来调节行进速度的变化。由焊炬内移动 焊接电极的机构来实施自旋几何形状的改变。本领域中的技术人员将容易理解这些装置可 以被设计成在焊接操作期间实施改变的参数。
[0090] 根据需要检测间隙并且改变焊接参数的能力总结于图20中，图20为示出由系统部 件采用的示例性控制逻辑142来处理装配变化(例如工件之间的间隙）的方法流程图。随着 焊炬和电极靠近间隙，焊炬和电极以它们的初始旋转几何形状、行进速度、送丝速度和施加 到电极的焊接电力开始执行所述方法，如步骤144所指示。检测装置随后通过成像来检测并 测量装配，如步骤146所指示，而相关信息用于确定是否应当改变参数，如步骤148所指示。 如果焊缝线的路径没有证明要改变初始参数，那么焊炬以相同的几何形状、行进速度、送丝 速度和施加到电极的焊接电力继续操作并沿着焊缝线前进。在这种情况下，检测装置仅仅 继续检测装配，返回到步骤146。在所述控制确定应当改变初始参数的情况中，控制逻辑前 进以计算这些变化或经由查找表获得图表，如步骤150所指示。在这里，可以调节例如自旋 几何形状、焊炬和/或工件的行进速度、焊丝的送丝速度和焊接电力这些参数中的一个或其 任意组合，以便跨间隙将工件充分地焊接在一起。在作出所述确定之后，根据计算/查找表 调节合适的参数，如步骤152所指示，并且焊炬继续焊接，如步骤154所指示。在间隙上方焊 接之后，或者更一般地在实施新的参数之后，控制逻辑返回到步骤144,在此步骤中控制逻 辑继续监测装配(步骤146)并确定是否应当改变焊接参数(步骤148)的过程。应该指出的 是，如果装配在焊接期间改善，例如随后间隙闭合，那么同一个逻辑可允许焊接系统参数的 类似变化以反映改善的装配。
[0091] 控制电路28可控制焊炬24的运动和/或电极44的运动，以在接头58中形成焊道72。 如上文所论述，控制电路28可以检测装配状况并且控制焊接系统10,以使得能够形成期望 的焊道72而不论所检测的状况如何。举例来说，控制电路28可以使得焊接系统10能够形成 基本上均匀的焊道而无论装配间隙的变化和/或工件的高低状况(例如，槽式接头、对接接 头等等)如何。在一些实施例中，控制电路28可以通过调节电极的期望的图案来补偿接头58 的装配变化(例如，高低状况、装配间隙的变化）。举例来说，控制电路28可以调节:期望的图 案的几何形状(例如，径向形状、轴向形状），焊接电极在期望的图案中的径向运动速率，或 者焊接电极在期望的图案中的轴向运动速率或者位置，以及它们的任意组合。另外，或者作 为替代，控制电路可以调节焊接系统的参数，例如过渡工艺、焊接输出极性、焊接输出电力、 焊炬的行进速度、焊炬角度，或者焊炬的行进角度，或者它们的任意组合。
[0092] 如上文关于图3和图4所描述的，运动控制组件62的各种机械特征结构可用于在大 致垂直于(将轻微的振荡运动考虑在内）电极44的轴线的平面的两个维度302、306上产生电 极44的径向振荡。如上所述的机械特征结构仅为示例性的并且并非旨在限制可用于产生这 些振荡的任何机械手段的范围。举例来说，在某些实施例中，可使用类似于焊丝矫直器的机 械特征结构来产生振荡。图21A示出焊丝矫直器组件324的侧视图。如图所示，通常，焊丝矫 直器组件324包括进给焊丝导向件326、输出焊丝导向件328、两个上部辊330、一个下部辊 332,以及压力调整把手334。通常，穿过进给焊丝导向件326和输出焊丝导向件328来进给焊 丝334，并且所述焊丝334在这两个导向件326、328之间为矫直的，以使得所述焊丝334横穿 大致直线的路径离开输出焊丝导向件328。具体地，辊330、332作用于焊丝334以确保焊丝 334横穿大致直线的路径离开输出焊丝导向件328。压力调整把手336可用于调节焊丝334上 的压力。
[0093]在本发明的上下文中，如图21B所示，代替确保焊丝334以大致直线的方式（例如， 平行于进给焊丝导向件326和输出焊丝导向件328的轴线338)离开输出焊丝导向件328,可 以替代地用自动化压力调整系统340(即，代替手动的压力调整把手336)来操纵辊330、332， 以使得焊丝334具有给定的曲率（即，不再大致平行于进给焊丝导向件326和输出焊丝导向 件328的轴线338而横穿)离开输出焊丝导向件328。应理解的是，虽然在图21B中示出了包括 用于引起焊丝334以垂直于进给焊丝导向件326和输出焊丝导向件328的轴线338的第一维 度342离开输出焊丝导向件328的弯曲的机构，但是类似的附加机构可用于引起焊丝334以 垂直于进给焊丝导向件326和输出焊丝导向件328的轴线338的第二维度344离开输出焊丝 导向件328的弯曲。应理解的是，离开输出焊丝导向件328的焊丝334的弯曲产生了如上文相 对于图3和图4所描述的径向振荡。换句话说，图21B的焊丝矫直器组件324(经修改已造