用于焊接型系统中焊丝预加热的控制的系统、方法和设备与流程

本公开内容总体上涉及焊接型系统，并且更具体地，涉及焊接型系统中的预加热的控制。

背景技术：

焊接的核心只是使两块金属熔接的方式。电弧焊使用电力作为热源，将金属焊丝(和/或焊接电极)熔化并结合到金属工件。电流通过包括电极和工件的电路传送。电流产生电弧，电弧熔化焊丝和工件，以形成期望的焊缝。

电弧焊性能可以根据使用“冷”或“热”焊丝制出焊缝而变化。通常，当电极处于或相对接近环境温度时，电极可以被认为是冷的。相反，当电极处于高得多的温度时，可以认为电极是热的。在一些应用中，据信当电极丝是热的(和/或预加热的)时，有助于焊接。

通过将这类系统与在本申请的其余部分参照附图阐述的本公开内容相比较，常规方法和传统方法的局限性和缺点对本领域技术人员而言将变得显而易见。

技术实现要素：

本公开内容涉及焊接型系统中的焊丝预加热的控制的系统和方法，例如基本上如由至少一者图所展示和/或结合至少一者图描述的并且如权利要求更完整地阐述的。

从以下描述和附图，将更加充分地理解本公开内容的这些和其他优点、方面和新颖特征以及本公开内容的所展示示例的细节。

附图说明

图1展示了根据本公开内容的各方面的示例机器人焊接系统。

图2展示了根据本公开内容的各方面的示例性预加热系统，该预加热系统使用送丝器、电力供应器和焊炬组件来将预加热施加到焊丝。

图3展示了根据本公开内容的各方面的另一示例预加热系统，该预加热系统使用焊炬组件中的第二接触端头将预加热施加到焊丝。

图4是展示根据本公开内容的各方面的示例电力供应器的框图，该电力供应器具有比如可以在图2至图3中使用的控制电路系统。

图5是根据本公开内容的各方面的表示示例预加热控制的流程图。

图6是根据本公开内容的各方面的表示图5的示例预加热控制的一部分的流程图。

附图不一定按比例绘制。在适当情况下，相同或相似的附图标记用于在附图中指代相似或相同的要素。例如，利用字母的附图标记(例如，焊接电力供应器212a、预加热电力供应器212b)表示没有该字母的相同附图标记(例如，电力供应器212)的示例。

具体实施方式

下文可以参照附图描述本公开内容的优选示例。在以下描述中，没有详细描述众所周知的功能或构造，因为众所周知的功能或构造可能以不必要的细节混淆本公开内容。对于本公开内容，以下术语和定义将适用。

如本文所使用的，术语“大约”和/或“近似”当用于修饰或描述某一值(或值的范围)、位置、取向、和/或动作时意指相当接近这个值、值的范围、位置、取向、和/或动作。因此，本文所描述的示例不限于仅列举的值、值的范围、位置、取向、和/或动作，而是应当包括合理可行的偏差。

如本文所使用的，“和/或”是指列表中由“和/或”连接的多个项中的任何一项或多项。例如，“x和/或y”是指三元素集合{(x),(y),(x,y)}中的任何元素。换言之，“x和/或y”是指“x和y中的一个或两个”。作为另一个示例，“x、y和/或z”是指七元素集合{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}中的任何元素。换言之，“x、y和/或z”是指“x、y和z中的一个或多个”。

如本文所使用的，术语“比如(e.g.,)”和“例如(forexample)”引出一个或多个非限制性示例、实例或说明的列表。

如本文所使用的，术语“电路”和“电路系统”是指物理电子部件(即，硬件)以及可以配置硬件、由硬件执行、和/或以其他方式与硬件相关联的任何软件和/或固件(“代码”)。如本文所使用的，例如，特定的处理器和存储器在执行第一一行或多行代码时可以构成第一“电路”，而在执行第二一行或多行代码时可以构成第二“电路”。如本文所使用的，当电路系统包括执行某项功能所必需的硬件和/或代码(如果有必要)时，电路系统“可操作”和/或“被配置”用于执行该功能，而不管该功能的执行是被禁用还是被启用(例如，通过用户可配置的设置，出厂调整等)。

如本文所使用的，控制电路可以包括数字电路系统和/或模拟电路系统、分立电路系统和/或集成电路系统、微处理器、dsp等，位于一个或多个电路板上的形成控制器的一部分或全部和/或用于控制焊接过程和/或诸如电源或送丝器等装置的软件、硬件和/或固件。

如本文所使用的，术语“处理器”是指处理装置、设备、程序、电路、部件、系统和子系统，无论是以硬件、有形形式的软件或这两者来实施、以及无论其是否是可编程的。如本文使用的术语“处理器”包括但不限于一个或多个计算装置、硬连线电路、信号修改装置和系统、用于控制系统的装置和机器、中央处理单元、可编程装置和系统、现场可编程门阵列、专用集成电路、芯片上系统、包括分立元件和/或电路的系统、状态机、虚拟机、数据处理器、处理设施、以及前述各者的任意组合。处理器可以例如是任何类型的通用微处理器或微控制器、数字信号处理(dsp)处理器、专用集成电路(asic)。处理器可以连接到存储器设备和/或与存储器设备整合在一起。

如本文所使用的，术语“存储器”和/或“存储器装置”是指用于存储信息以供处理器和/或其他数字装置使用的计算机硬件或电路系统。存储器和/或存储器装置可以是任何合适类型的计算机存储器或任何其他类型的电子存储介质，例如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、高速缓存存储器、光盘只读存储器(cdrom)、电光存储器、磁光存储器、可编程只读存储器(prom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、计算机可读介质等。

为了方便起见，贯穿本说明书使用术语“电力”，但是“电力”也包括相关的量度，诸如能量、电流、电压和焓。例如，控制“电力”可以涉及控制电压、电流、能量和/或焓，和/或基于“电力”进行控制可以涉及基于电压、电流、能量和/或焓进行控制。

一些公开的示例描述了“从”和/或“到”电路和/或电力供应器中的位置传导电流。类似地，一些公开的示例描述了经由一个或多个路径“提供”电流，所述路径可以包括一个或多个导电元件或部分导电的元件。用于描述电流传导的术语“从”、“到”和“提供”并不需要电流的方向或极性。而是，即使提供或图示了示例电流极性或方向，对于给定电路，这些电流也可以沿任一方向传导或具有任一极性。

如本文所使用的，焊接型电力是指适用于以下各项的电力：焊接、熔覆、钎焊、等离子切割、感应加热、碳弧切割(cac-a)、和/或热丝焊/预加热(包括激光焊和激光熔覆)、碳弧切割或熔刮、和/或电阻式预加热。

如本文所使用的，焊丝和/或电极丝是指适用于焊接、熔覆、钎焊、等离子切割和/或碳弧切割或熔刮的焊丝或带状电极。

如本文所使用的，焊接型电力供应器和/或电源是指在向其施加电力时能够向焊接、熔覆、钎焊、等离子切割、感应加热、激光(包括激光焊、激光复合焊和激光熔覆)、碳弧切割或熔刮、和/或预加热供电的任何装置，包括但不限于变压器-整流器、逆变器、转换器、谐振电力供应器、准谐振电力供应器、开关模式电力供应器等、以及与其相关联的控制电路系统和其他辅助电路系统。

如本文所使用的，预加热是指在电极丝的行进路径中在焊接电弧和/或焊件上沉积之前加热电极丝。

如本文所使用的，焊丝特性是指焊丝类型(例如，品牌名称、型号名称、型号、行业分类、焊丝构造(例如，实心、有芯、无缝芯、带等)、焊丝尺寸(例如，实心焊丝径、焊丝芯直径、宽度、护套厚度等)、焊丝材料(例如合金、实心焊丝材料、焊丝芯材料、焊丝护套材料、助焊剂化合物、金属粉末化合物、水分含量、氢含量)等)、焊丝镀覆/涂层材料和/或焊丝润滑剂。

如本文所使用的，焊接特性的临界度是指焊接特性对焊丝的柱强度、焊丝可给送性、焊接过程稳定性、最终的焊件冶金学(例如，氢裂化、稀释等)和/或焊接耗材寿命的重要性和/或影响。

如本文所使用的，退化和/或变形温度是指材料开始(例如，比如通过软化、熔化、胶粘、蒸发、改变粘度等)基本上退化和/或变形的温度。

如本文所使用的，管控特性是指用于确定阈值温度或目标温度的焊丝特性(例如，具有最低和/或最高的退化/变形温度和/或最高的临界度的焊丝特性)。

本公开内容的一些示例涉及一种焊接型系统，包括：焊丝预加热器，该焊丝预加热器被配置成加热在焊丝的焊丝供应器与焊丝在焊件上的沉积部之间的焊丝；控制电路系统，该控制电路系统被配置成确定焊丝的管控特性，基于管控特性确定阈值预加热温度或目标预加热温度中的至少一者，并且基于阈值预加热温度或目标预加热温度，控制焊丝预加热器加热焊丝。

在一些示例中，控制电路系统被配置成基于焊丝类型、焊丝直径、焊丝护套厚度、焊丝材料、焊丝镀覆材料或焊丝润滑剂中的一者或多者来确定管控特性。在一些示例中，通过用户输入或由控制电路系统自动确定焊丝类型、焊丝直径、焊丝护套厚度、焊丝材料、焊丝镀覆材料或焊丝润滑剂中的一者或多者。在一些示例中，控制电路系统进一步被配置成确定焊丝的一个或多个特性，确定一个或多个特性的临界度，并且基于一个或多个特性以及一个或多个特性的临界度来确定管控特性。在一些示例中，控制电路系统被配置成基于管控特性的同系温度确定阈值预加热温度或目标预加热温度。在一些示例中，阈值预加热温度包括某个阈值，高于该阈值时，管控特性将经历将影响焊丝的柱强度、焊丝的可给送性、焊接过程的稳定性或焊接耗材的寿命的退化或变形。在一些示例中，预加热器包括多个接触端头、接触端头和焊丝供应辊或聚焦的能量源。在一些示例中，焊接型系统进一步包括具有焊炬接触端头的焊炬以及焊丝供应器，该焊丝供应器被配置成将焊丝给送到焊炬，焊丝预加热器被配置成加热焊丝供应器与焊炬接触端头之间的焊丝。

本公开内容的一些示例涉及一种预加热焊丝的方法，该方法包括：经由控制电路系统确定焊丝的管控特性，经由控制电路系统基于管控特性确定阈值预加热温度或目标预加热温度中的至少一者，以及基于阈值预加热温度或目标预加热温度将焊丝加热到非零温度。

在一些示例中，确定管控特性包括识别焊丝类型、焊丝直径、焊丝护套厚度、焊丝材料、焊丝镀覆材料或焊丝润滑剂中的一者或多者的退化温度。在一些示例中，该方法进一步包括经由控制电路系统自动识别焊丝类型、焊丝直径、焊丝护套厚度、焊丝材料、焊丝镀覆材料或焊丝润滑剂中的一者或多者。在一些示例中，该方法进一步包括经由用户界面接收阈值焊丝类型、焊丝直径、焊丝护套厚度、焊丝材料、焊丝镀覆材料或焊丝润滑剂中的一者或多者的用户标识。在一些示例中，确定阈值预加热温度或目标预加热温度进一步是基于管控特性的同系温度的。在一些示例中，该方法进一步包括确定焊丝的一个或多个特性，确定一个或多个特性的临界度，以及基于一个或多个特性和一个或多个特性的临界度来确定管控特性。

本公开内容的一些示例涉及一种焊丝预加热电力供应器，包括电力转换电路系统和控制电路系统，电力转换电路系统被配置成将输入电力转换为预加热电力并将预加热电力输出到焊丝预加热器，控制电路系统被配置成确定焊丝的一个或多个特性，确定一个或多个特性的管控特性，基于管控特性确定温度阈值或目标温度中的至少一者，并且控制电力转换电路或焊丝预加热器，以将焊丝预加热到高于或低于温度阈值的温度，或预加热到大约等于目标温度的温度。

在一些示例中，控制电路系统被配置成基于一个或多个特性的一个或多个退化或变形温度来确定管控特性。在一些示例中，控制电路系统被配置成确定一个或多个特性的临界度，并基于临界度来确定管控特性。在一些示例中，控制电路系统被进一步配置为确定焊丝的实际预加热温度并响应于实际预加热温度高于目标温度或阈值温度来控制电力转换电路系统。在一些示例中，控制电路系统被进一步配置为确定焊丝的实际预加热温度并响应于实际预加热温度低于目标温度或阈值温度而控制电力转换电路系统增加预加热电力。在一些示例中，控制电路系统被进一步配置为确定焊丝的实际预加热温度并响应于实际预加热温度高于目标温度或阈值温度而控制电力转换电路系统减小预加热电力。

本公开内容的一些示例涉及焊接型系统，其使用一个或多个预加热器来加热焊接电弧和/或焊件上的沉积部之前的焊丝。更具体地，本公开内容的一些示例涉及基于焊丝的管控特性的预加热器的控制。预加热控制用于通过确定焊丝的管控特性(即“最弱的环节”)并基于此管控特性建立一个或多个预加热温度阈值和/或目标温度来防止焊丝的退化和/或变形。

在常规的预加热系统中，很少考虑焊丝特性。相反，预加热系统提供相对较低的预加热电流以确保焊丝不会熔化而与任何焊丝特性无关。在考虑焊丝特性的情况下，考虑因素是最少的，比如以确定预加热可以有助于缓解的某些特性(例如，铸化、螺旋等)。即使这样，预加热温度(和/或预加热电力)也要保持足够低，使得几乎没有接近将影响柱强度、焊丝可给送性、焊接过程稳定性和/或焊接耗材寿命的焊丝退化和/或变形温度的风险。

然而，随着预加热系统的发展，可以将更多的热量施加到用于热电极焊接的焊丝。更多的热量意味着焊丝退化、变形和/或柱强度损失的更大风险。例如，过多的热量可能导致焊丝护套的退化和/或变形。这种退化和/或变形可能导致焊丝的柱强度减弱，这可能导致屈曲和/或焊丝可给送性、焊接过程稳定性和/或焊接耗材(例如，接触端头、气体扩散器和/或焊丝衬里)出现问题。例如，弱化的焊丝可能变形和/或变得弯曲，这可能导致在焊丝行进时焊丝触碰、磨损和/或粘附到焊接耗材，从而损坏耗材、损害焊丝的给送、和/或使焊接操作本身发生偏差和/或偏离路线。

为了避免焊丝退化和/或变形，预加热控制可以分析一个或多个焊丝特性并相应地控制预加热。例如，控制可以分析焊丝，并确定存在由具有不同熔点的不同材料构成的焊丝护套、焊丝涂层和/或焊丝芯。此外，焊丝可以使用润滑剂，当加热到一定温度时，该润滑剂开始降解和/或变成“胶粘”。预加热系统可以确定其中一个特性是管控特性(例如，“最弱的环节”)，比如例如何时该焊丝特性将在比其他特性更低的温度下开始降解和/或变形。

预加热系统可以另外确定焊丝特性的临界度，比如关于柱强度、焊丝可给送性、焊接过程稳定性和/或焊接耗材的寿命。例如，可能存在一些焊丝，其中护套对柱的强度比芯的强度更为临界。附加地或可替代地，系统可以确定与焊丝一起使用的润滑剂对焊丝可给送性、焊接过程稳定性和/或焊接耗材寿命而言比任何其他特性更为临界。系统可以使用临界度确定来通知(和/或超越)其管控特性和/或阈值确定。

在一些示例中，本公开内容的焊丝预加热器系统可以基于管控特性和/或临界度确定(和/或一个或多个其他确定)来确定上阈值预加热温度，并且控制预加热器将焊丝加热至低于上阈值的非零温度。在一些示例中，焊丝预加热器系统可以基于管控特性和/或临界度确定(和/或一个或多个其他确定)来确定下阈值预加热温度，并控制预加热器将焊丝加热至高于下阈值的非零温度。在一些示例中，焊丝预加热器系统可以基于管控特性和/或临界度确定(和/或一个或多个其他确定)来确定目标预加热温度，并且控制预加热器将焊丝加热到大约等于目标预加热温度的非零温度。在一些示例中，阈值和/或目标温度可以由操作者比如基于先前的知识、实验和/或指导而设置(和/或由操作者超越)。

图1示出了示例焊接系统100。在一些示例中，焊接系统100通过任何已知的焊接技术在焊件中的两个部件之间(例如，在焊接接头112处)形成焊缝。已知的电焊接技术尤其包括有保护的金属电弧焊(smaw)、金属惰性气体(mig)、药芯焊丝电弧焊(fcaw)、钨极惰性气体(tig)、激光焊、亚弧焊(saw)、螺柱焊、摩擦搅拌焊和/或电阻焊。

在图1的示例中，机器人102用于使用焊炬108(比如所展示的弯颈(即鹅颈设计)焊炬(或在手动控制下为手持式焊炬))在工件106上形成焊接接头112。在一些示例中，焊炬108可以是例如tig焊炬、mig焊炬或药芯焊炬(通常称为mig“焊枪”)。在图1的示例中，焊炬108使用电极丝114形成焊接接头112。电极丝114可以是管状电极、带状电极、实心型焊丝、药芯焊丝、无缝金属芯焊丝、铝焊丝、实心气体金属电弧焊(gmaw)焊丝、复合gmaw焊丝、气体保护fcaw焊丝、saw焊丝、自保护焊丝和/或任何其他类型的电极丝。在一些示例中，人类操作者可以使用焊炬108(或不同的焊炬)代替机器人102来形成焊接接头112。

在图1的示例中，电力由焊接设备110经由导管118递送到焊炬108(和/或电极丝114)。如图所示，电极丝114也由焊接设备110经由导管118递送到焊炬108。在一些示例中，可以以其他方式将电极丝114递送到焊炬108。电力通过工作返回导管120返回到焊接设备110，从而完成焊接电路。

焊接设备110可以尤其包括一个或多个电源(在本文中每个通常被称为“电力供应器”)、保护气体源、送丝器和/或其他装置。其他装置可以包括例如水冷却器、排烟装置、一个或多个控制器、传感器、用户界面、通信装置(有线和/或无线)等。在一些示例中，一个或多个电力供应器可以提供直流电流(dc)、交流电流(ac)或它们的组合。在操作中，来自焊接设备110的电流穿过焊丝电极114，并在焊丝电极114与工件106之间产生电弧。来自电弧的能量熔化电极114和/或工件106，以形成焊件和/或焊接接头112。

在一些示例中，预加热器可以在电弧和/或焊件之前的预加热焊丝电极114。预加热可能具有若干优点，比如更均匀的喷雾和/或流式喷雾，减少除气事件和/或非常精细的飞溅引发事件，减少铸丝，减轻焊丝翻转等。如下将讨论的，焊炬108可以采用在形成焊接电弧之前加热电极丝114的接触端头组件(和/或其他组件，比如例如聚焦能量组件)。

图2展示了示例预加热系统200。如图所示，预加热系统200包括焊炬组件208。在一些示例中，焊炬组件208包括图1的焊炬108中的一些或全部。在图2的示例中，焊炬组件208包括接触端头214，该接触端头经由导管118从送丝器210a接收电极丝114。在一些示例中，送丝器210a包括图1的焊接设备110的全部或一部分。

在图2的示例中，送丝器210a包括储存电极丝114的焊丝卷轴209和被配置成驱动(和/或移动、拉动、推动等)电极丝114的焊丝驱动器206。如图所示，焊丝驱动器206包括一个或多个辊216(例如，空转辊和驱动辊)。在一些示例中，焊丝驱动器206从焊丝卷轴209拉出电极丝114，并且将电极丝114经由导管118给送到焊炬组件208。

在图2的示例中，焊炬组件208从电力供应器210b接收电力。在一些示例中，电力供应器210b可以包括图1的焊接设备110的一些或全部。在图2的示例中，电力供应器210b包括焊接电力供应器212a和预加热电力供应器212b。如图所示，焊接电力供应器212a和预加热电力供应器212b具有分开的电力输出。在一些示例中，预加热电力供应器212b可以包括电力供应器210b的辅助电力输出，而焊接电力供应器212a可以包括电力供应器210b的焊接型电力输出。

在图2的示例中，焊接电力供应器212a的正极端子连接至接触端头214，而焊接电力供应器212a的负极端子连接至工件106。焊接电力供应器212a的端子连接形成允许将焊接型电力从焊接电力供应器212a递送到电极丝114的电路。焊接型电力被配置成在接触端头214与工件106之间产生电弧，以熔化电极丝114并在工件106上产生焊接接头112。虽然在图2中为了清楚起见，焊接型电力供应器被示出为在外部连接到接触端头214，但是在实践中，该连接实际上可以在内部进行，比如例如经由导管118。在一些示例中，焊接电力供应器212a的正极和负极端子连接可以颠倒。

在图2的示例中，预加热电力供应器212b的负极端子连接至接触端头214，而预加热电力供应器212b的正极端子连接至焊丝驱动器206的辊216。端子连接形成了预加热电路，该预加热电路允许预加热电力供应器212b向焊丝驱动器206与焊炬组件208(和/或工件106)之间的电极丝114提供预加热电力(和/或预加热电流)。在一些示例中，预加热电力被配置成预加热电极丝114，以使得能够进行热电极焊接。

在一些示例中，预加热电力供应器212b的正极和负极端子连接可以颠倒。在一些示例中，代替经由焊丝驱动器206提供预加热电力，示例焊丝驱动器206可以包括接触端头、聚焦能量源(例如，激光器)和/或预加热电力供应器212b通过其向电极丝114提供预加热电力的其他装置。在一些示例中，预加热电力供应器212b的端子之一可以替代地连接至送丝器210a的接触端头。在一些示例中，预加热电力供应器212b的端子之一可以替代地连接至第二接触端头(未示出)。在一些示例中，可以存在一个以上的预加热电力供应器212b。虽然在图2中为了清楚起见，预加热电力供应器被示出为在外部连接至接触端头214，但是在实践中，该连接实际上可以在内部进行，比如例如经由导管118。

如图2的示例中所示，焊接电力供应器212a和/或预加热电力供应器212b连接至控制电路系统213。在一些示例中，控制电路系统213控制焊接电力供应器212a产生焊接型电力，同时还控制预加热电力供应器212b产生预加热电力。在一些示例中，控制电路系统213仅控制预加热电力供应器212b。在一些示例中，使用单独的控制电路系统来控制焊接电力供应器212a。在图2的示例中，控制电路系统213包括被配置成控制预加热电力供应器212b的预加热控制过程500(在下面进一步讨论)。

图3展示了另一示例预加热系统300。预加热系统300类似于预加热系统200。例如，预加热系统300包括具有焊丝驱动器206和焊丝卷轴209的焊丝驱动器210a。预加热系统300还包括焊炬组件308，该焊炬组件经由导管118从焊丝驱动器210a接收电极丝114。焊炬组件308进一步连接到电力供应器310。在一些示例中，焊炬组件308包括图1的焊炬108中的一些或全部。

在图3的示例中，焊炬组件308包括第一接触端头314和第二接触端头315。第一接触端头314和第二接触端头315构成通道的一部分，电极丝114在处于焊炬308中行进穿过该通道。在一些示例中，焊炬组件308还可以包括焊丝引导件，该焊丝引导件在焊丝行进穿过通道时引导该焊丝。在一些示例中，引导件314可以由陶瓷、介电材料、玻璃陶瓷多晶材料和/或另一非导电材料制成。在一些示例中，随着电极丝114从第二接触端头315行进到第一接触端头314，引导件可以帮助避免不希望的扭结、屈曲和/或卡住。在一些示例中，焊炬组件308可以进一步包括气体扩散器，该气体扩散器将保护气体引导至喷嘴，该喷嘴将保护气体引导至焊缝周围的区域，从而保护焊缝免受不期望的杂质影响。

在图3的示例中，焊炬组件308进一步包括沿着(和/或邻近于)电极丝114的通道定位在焊炬308内的传感器350。如图所示，传感器350定位在焊炬308中第二接触端头315与第一接触端头314之间。在一些示例中，传感器350可以定位在焊炬组件308内或焊炬组件308外部的其他地方。在一些示例中，传感器350被配置成在电极丝114到达第一接触端头318之前检测电极丝114的热状况。在一些示例中，传感器350可以是温度传感器，比如被配置成在电极丝114到达第一接触端头318之前检测电极丝114的热状况的温度计和/或恒温器。示例温度计可以包括接触式传感器和非接触式传感器两者，诸如非接触红外温度传感器、热敏电阻器和/或热电偶。在一些示例中，传感器350可以有助于周期性和/或实时反馈。在图3的示例中，传感器350与电力供应器310的控制电路系统313电连通。

在图3的示例中，焊炬组件308从电力供应器310接收电力。在一些示例中，电力供应器310可以包括图1的焊接设备110中的一些或全部。在图3的示例中，电力供应器310包括焊接电力供应器312a、第一预加热电力供应器312b和第二预加热电力供应器312c。如图所示，焊接电力供应器312a、第一预加热电力供应器312b和第二预加热电力供应器312c具有分开的电力输出。在一些示例中，第一预加热电力供应器312b和/或第二预加热电力供应器312c可以包括电力供应器310的一个或多个辅助电力输出，而焊接电力供应器312a包括电力供应器310的焊接电力输出。在一些示例中，焊接电力供应器312a、第一预加热电力供应器312b和/或第二预加热电力供应器312c中的一个或多个预加热电力供应器可以包括它们自己单独的电力供应器。

在图3的示例中，焊接电力供应器312a的正极端子连接至第一接触端头314。如图所示，焊接电力供应器312a的负极端子连接至工件106。焊接电力供应器312a的端子连接形成允许将焊接型电力从焊接电力供应器312a递送到电极丝114的电路。焊接型电力被配置成在第一接触端头318与工件106之间产生电弧，以熔化电极丝114和/或工件106以在工件106上产生焊接接头112(例如，比如如图1所示)。虽然在图3中为了清楚起见，焊接型电力供应器被示出为在外部连接到第一接触端头314，但是在实践中，该连接实际上可以经由导管118在内部进行。在一些示例中，焊接电力供应器312a的正极和负极端子连接可以颠倒。

在图3的示例中，第一预加热电力供应器312b的负极端子连接至第一接触端头314。如图所示，第一预加热电力供应器312b的正极端子连接到第二接触端头315。端子连接形成第一预加热电路，该第一预加热电路允许第一预加热电力供应器312b向第一接触端头314与第二接触端头315之间的电极丝114提供预加热电力(和/或预加热电流)。预加热电力被配置成预加热电极丝114，以使得能够进行热电极焊接。

在一些示例中，预加热电力供应器212b的正极和负极端子连接可以颠倒。在一些示例中，焊炬组件308可以进一步包括第三接触端头(未示出)，并且预加热电力供应器312b可以具有连接至第二接触端头315和第三接触端头(和/或焊炬组件308的与第二接触端头315和第三接触端头电连通的适当部分)的端子。在一些示例中，代替经由接触端头提供预加热电力，系统300可以经由聚焦能量源(例如，激光器)、比如位于焊炬组件308内的聚焦能量源施加预加热电力。

在图3的示例中，预加热系统300进一步包括与图2的预加热电力供应器212b相类似的第二预加热电力供应器312c。第二预加热电力供应器312c具有到第二接触端头315和焊丝驱动器206的辊216的端子连接，以产生第二预加热电路，该第二预加热电路允许第二预加热电力供应器312c向焊丝驱动器206与焊炬组件208(和/或第二接触端头315)之间的电极丝114提供预加热电力(和/或预加热电流)。

在一些示例中，第二预加热电力供应器312c的正极和负极端子连接可以颠倒。在一些示例中，第一预加热电力供应器312b和第二预加热电力供应器312c可以协调电极丝114的预加热。在一些示例中，可以完全省略第二预加热电力供应器312c。

如在图3的示例中所示，焊接电力供应器312a、第一预加热电力供应器312b和第二预加热电力供应器312c连接到控制电路系统313。如图所示，控制电路系统313还连接到传感器350，使得控制电路系统313可以从传感器350接收热反馈。在一些示例中，控制电路系统313可以控制焊接电力供应器312a产生焊接型电力，同时还控制第一预加热电力供应器312b和/或第二预加热电力供应器312c产生预加热电力。在一些示例中，控制电路系统313可以仅控制第一预加热电力供应器312b。在一些示例中，可以使用单独的控制电路系统来控制第二预加热电力供应器312c和/或焊接电力供应器312a。在图3的示例中，控制电路系统313包括预加热控制过程500(在下面进一步讨论)，该预加热控制过程被配置成控制第一预加热电力供应器312b和/或第二预加热电力供应器312c。

图4是示例电力供应器410的框图。在一些示例中，电力供应器410可以是图2和图3的电力供应器210b、310、212a、212b、312a、312b中的一些或全部的实施方式。例如，电力供应器410可以包括焊接电力供应器212a、312a和/或预加热电力供应器212b、312b的实施方式，其中每个电力供应器212a、312a、212b、312b具有其自己的控制电路系统413。可替代地，电力供应器410可以包括电力供应器210b、310的实施方式，其中焊接输出426包括焊接电力供应器212a、312a，辅助输出425包括预加热电力供应器212b、312b和/或控制电路413系统包括控制电路系统413并控制焊接电力供应器212a、312a和预加热电力供应器212b、312b二者。在一些示例中，电力供应器410可以包括送丝器或在送丝器中实现。如图所示，电力供应器410包括系统200和300的控制电路系统213、313共有的预加热控制过程500。

在图4的示例中，电力供应器410包括阀430，该阀被配置成控制来自气体供应器428的保护气体(例如，氩气、氦气、二氧化碳等)的流动。阀430可以由控制电路系统413打开、关闭或以其他方式操作，以启用、禁止、和/或控制气体流动。如图所示，软管432连接至阀430，以引导离开阀430的保护气体(例如，至焊炬和/或送丝器)。在一些示例中，电缆423可以与导管118包装在一起。在一些示例中，电力供应器212a、212b不包括气体供应器428、阀430和/或软管432。

在图4的示例中，电力供应器410被配置成向焊接操作和/或预加热操作供电。如图所示，电力供应器410接收主电力408(例如，从ac电网、发动机/发电机组、电池、或其他能量产生或储存装置、或其组合)，调节主电力，并根据系统的需求向一个或多个焊接装置和/或预加热装置提供输出电力。在一些示例中，主电力408可以从场外位置供应(例如，主电力可以源自电网)。在图3的示例中，电力供应器410包括电力转换器412，该电力转换器从主电力408接收ac输入电力，并且将ac输入电力转换为由系统的需求(例如特定的焊接工艺和机制)所决定的ac和/或dc焊接型输出电力。在一些示例中，电力转换器412可以包括一个或多个变压器、整流器、斩波器、逆变器、开关和/或其他电路系统。在一些示例中，电力转换器412可以是电力供应器212a、212b、312a、312b中的一个或多个电力供应器的实施方式。

在图4的示例中，电力转换器412具有主输出426(例如，用于焊接型电力和/或送丝器电力)和辅助输出425(例如，用于预加热电力、送丝器电力、焊接部件电力、通用装置电力等)。在一些示例中，电力转换器412被适配成仅将主电力转换成焊接型电力，并且提供单独的辅助转换器来将主电力转换成辅助电力。在一些其他示例中，电力供应器410直接从壁装插座接收经转换辅助电力输出。在图4的示例中，传感器427附接到主输出426和辅助输出425的线。在一些示例中，传感器427被配置成测量和/或检测通过主输出426和辅助输出425的线传输的电力。如图所示，传感器427联接到控制电路系统413，使得控制电路系统可以从传感器427接收反馈和/或数据。

在图4的示例中，电力供应器410包括控制电路系统413以控制电力转换器412的操作。在一些示例中，电力转换器412可以包括一个或多个可控电路元件(例如，晶体管、开关、继电器等)，该一个或多个可控电路元件被配置成响应于控制电路系统413提供的一个或多个信号，改变状态和/或输出(例如，打开/关闭、关断/接通、增加/减小电力，通过脉冲控制或其他控制来调节电力等)。如图所示，电力供应器410还包括连接到控制电路系统413的用户界面414，以使得控制电路系统413可以经由用户界面414接收(例如，来自于用户的)输入。在一些示例中，用户可以通过用户界面414选择过程和/或输入期望的参数(例如，电压、电流、特定的脉冲或非脉冲焊接机制等)。用户界面614可以使用任何输入装置、比如经由小键盘、键盘、按钮、触摸屏、语音激活系统、无线装置等来接收输入。在一些示例中，用户界面414可以包括被配置成连接到远程装置(例如，记忆棒、移动装置、计算机、笔记本电脑等)的一个或多个数据端口。如图所示，用户界面414还连接到显示屏416，通过显示屏，可以向用户显示数据(和/或例如在显示屏416为触摸屏的情况下从用户接收数据)。

在图4的示例中，控制电路系统413包括存储器424和一个或多个处理器420。在一些示例中，存储器424可以存储数据(例如，对应于焊接应用的数据)、指令(例如，用于执行焊接工艺的软件或固件)和/或任何其他适当的数据。在一些示例中，一个或多个处理器420可以被配置成执行存储在存储器424中的指令。在一些示例中，存储器424可以存储与预加热控制过程500有关的指令。

图5是表示示例预加热控制过程500的流程图，可以执行该预加热控制过程以控制电极丝114的预加热。在一些示例中，预加热控制过程500的一部分或全部可以实现为存储在存储器424中和/或由一个或多个处理器420执行的指令。在一些示例中，预加热控制过程500的一部分或全部可以在模拟和/或分立电路系统中实施。预加热控制过程500被配置成控制预加热电力供应器212b、312b以预加热电极丝114，以使得能够进行热电极焊接，同时确保电极丝114的温度保持在可能引起电极丝114的退化和/或变形从而可能影响柱强度、焊丝可给送性、焊接过程稳定性和/或焊接耗材寿命的水平以下。在一些示例中，预加热控制过程500连续地监测电极丝114的预加热温度并相应地调整预加热电力供应器212b、312b的电力输出。

在一些示例中，预加热控制过程500在用户比如经由用户界面414选择时开始。在一些示例中，预加热控制过程500在由控制电路系统413的其他操作启动时开始。一旦开始，在框502处，预加热控制过程500确定焊丝特性、管控特性和/或特性的临界度。在一些示例中，焊丝类型可以确定其他焊丝特性。在一些示例中，可以经由通过用户界面414的用户输入来确定和/或识别焊丝特性。例如，可以通过用户界面414输入焊丝的型号、通用产品代码(upc)和/或任何物理描述。在一些示例中，与电力供应器410通信的装置(例如，条形码读取器、询问器等)可以扫描和/或读取与焊丝相关联(例如，附接到焊丝卷轴209)的一个或多个标签(例如，upc标签、nfc标签、rfid标签、蓝牙标签或一些其他无线通信标签等)，以确定焊丝类型和/或焊丝特性。下面参照图6更详细地讨论在框502处的焊丝特性、管控特性和/或特性的临界度的确定。

一旦已经确定了焊丝特性，则预加热控制过程500确定哪个(哪些)焊丝特性包括(多个)管控特性(例如，(多个)最弱的环节)。此外，预加热控制可以确定(多个)焊丝特性的临界度，这可以通知和/或超越(多个)管控特性的确定。在一些示例中，预加热控制过程500可以使用查找表和/或其他存储器结构来确定焊丝特性、(多个)管控特性和/或特性的临界度。

在框504处，预加热控制过程500基于管控特性和/或临界度确定来确定上温度阈值、下温度阈值和/或目标温度。示例上温度阈值可以是最高温度，据信超过该最高温度导致管控特性经历变形和/或退化，这将对焊接系统和/或焊接过程产生负面影响。在给定焊丝特性的情况下，示例下阈值可以是热电极焊接所需的最低温度，比如水、氢、润滑剂和/或某些其他物质沸腾和/或汽化所需的最低温度。在一些示例中，目标温度被确定为在上阈值与下阈值之间的近似中点和/或用于预加热的电极焊接的理想温度。在一些示例中，阈值温度和/或目标温度可以由操作者比如通过操作者界面414手动输入(和/或超越)。在一些示例中，当手动输入阈值温度和/或目标温度时，可以跳过框502。在一些示例中，即使在手动输入阈值温度和/或目标温度的情况下(比如，例如根据同系温度手动输入阈值温度和/或目标温度)，仍可以执行框502。

在一些示例中，可以使用开尔文(k)标度将温度阈值和/或目标温度确定为同系温度，或确定为熔点(和/或汽化或沸点)的分数。在一些示例中，可以在特定的同系温度下连续设置阈值和/或目标，而实际温度是基于材料的同系温度和熔化温度来确定的。在一些示例中，阈值和/或目标可以是可调节的同系温度，比如基于一种或多种焊丝特性来调节。因此，例如确定退化和/或变形在该同系温度下开始产生重大影响，则可以将上目标温度阈值确定为大约.8(或.7、.75、.85、.9、.95等)的同系温度。同样，在一些示例中，如果确定例如热电极焊接要求最低同系温度，则可以将下温度阈值确定为大约.1(或.05、.075、.125、.15等)的同系温度。作为另一示例，目标温度可以被确定为大约.5(其是一半同系温度)或大约.45(其是.8至.1之间的一半同系温度)。此后，可以基于管控特性材料的同系温度和熔点(和/或熔化温度)确定实际温度阈值和/或目标温度。例如，如果将管控特性确定为铝护套(熔点为933.5k)，则目标温度可以确定为.5的同系温度或大约为铝熔化温度的一半，实际目标温度可以确定为466.75k(例如.5*933.5k＝466.75k)。在一些示例中，预加热控制过程500所使用的熔点可以根据管控特性材料的尺寸(和/或直径、厚度)而变化。

在框506处，预加热控制过程500确定现有焊丝预加热温度，或确定在焊丝卷轴209与焊炬接触端头214、318之间的位置处的电极丝114的现有温度。在一些示例中，可以通过经由传感器350测量焊丝114的实际预加热温度来完成确定。在一些示例中，可以由预加热控制过程500和/或控制电路系统413基于焊丝给送速度、焊丝电阻和/或来自电力转换器412(例如，经由传感器427)的测量的电力输出来确定温度。在一些示例中，预加热控制过程500可以使用模型、查找表和/或机制来基于所测量的电力输出来估计预加热温度。

在框508处，预加热控制过程500确定现有焊丝预加热温度是否低于上温度阈值。如果否，则预加热控制过程500进行到框516，在该框处，禁用和/或减少电极丝114的加热(例如，通过禁用和/或减少来自预加热电力供应器212b、312b和/或电力转换器412的电力输出和/或将电力输出设置为零)。如果现有焊丝预加热温度低于上温度阈值，则预加热控制进行到框510，在该框处，预加热控制确定现有焊丝预加热温度是否低于下阈值。如果是，则在框512处对电极丝施加预加热。如果否，则预加热控制过程500进行到框514，在该框处，预加热控制过程500确定现有焊丝预加热温度是否低于目标温度。如果是，则在框512处对电极丝施加预加热。如果否，则可以不施加额外的热量，并且预加热控制过程500返回到框502。在一些示例中，比如例如，如果焊丝没有变化，预加热控制过程500可以替代地在框512和/或516之后返回到框504或506。

在一些示例中，在框512处施加的预加热的量取决于到框512所采用的路线而不同。例如，当来自框510时而非来自框514时，可以施加更多的预加热(和/或增加的预加热电力)。在一些示例中，当来自框514时，预加热的量可以在框512中保持和/或不变。在一些示例中，预加热控制过程500可以与控制电路系统413和/或焊接系统的其他部件相互作用以禁止进一步的焊接操作，直到电极丝114已经被预加热到下阈值温度以上和/或上阈值以下。

图6是表示预加热控制过程500的示例框502的流程图。在框602处，预加热控制过程500确定是否存在确定和/或与焊丝特性和/或特性的临界度相关联的电极丝114的可用焊丝类型。例如，存储器424可以包括数据库、查找表和/或其他数据结构，其中可以根据焊丝类型来参考焊丝特性和/或特性的临界度。在一些示例中，框602处的确定可以包括焊丝类型的输入(例如，如上所讨论的，通过用户输入和/或扫描)和/或基于焊丝类型试图定位(和/或加载)焊丝特性和/或特性的临界度。如果预加热控制过程500确定存在确定和/或与焊丝特性和/或特性的临界度相关联的电极丝114的可用焊丝类型，则在框604处预加热控制过程500加载焊丝特性并确定特性的临界度。否则，预加热控制进行到框606，在该框处，可以(例如，经由用户界面414)手动输入焊丝特性和/或特性的临界度。

无论是手动输入还是自动确定，预加热过程500接下来前进到框608，在该框处，确定焊丝特性的退化和/或变形温度。在一些示例中，这些温度可以在框604处自动加载和/或在框606处手动输入。例如，预加热过程可以确定电极丝114具有材料a的芯和材料b的护套，并且可以(例如，通过自动检索和/或手动输入)确定每种材料(a和b)开始降解和/或变形的温度。在一些示例中，材料的熔点可以影响退化和/或变形温度。在一些示例中，特性的材料和/或比例(例如，尺寸、厚度、直径、重量、体积、面积等)可以影响退化和/或变形温度。

在框608之后，在框610，预加热控制过程500基于临界度和退化和/或变形温度来确定管控特性。在一些示例中，预加热控制过程500可以确定一个管控特性并且从该管控特性确定阈值和/或目标。在一些示例中，预加热控制可以确定多个管控特性，并且基于不同的管控特性来确定每个阈值和/或目标。在一些示例中，预加热控制可以确定多个管控特性，并且基于相同的管控特性来确定阈值，但是基于不同的管控特性来确定目标。例如，预加热控制可以基于具有最高熔化、退化、变形和/或热电极温度(针对临界度进行调整)的焊丝特性来确定下阈值，基于具有最低熔化、退化和/或变形温度(针对临界度进行调整)的特性来确定上阈值，和/或基于认为最临界的特性确定目标。

在一些示例中，预加热控制过程500可以首先基于最低(和/或最高)退化和/或变形温度来确定(多个)管控特性。在一些示例中，预加热控制过程500可以基于特性临界度来修改(多个)管控特性。例如，用户可以在框606处指示，或者预加热控制过程500可以在框604处自动确定特性和/或材料的临界度等级。在一些示例中，特性和/或材料可以共享相同的等级。在一些示例中，特性和/或材料可以各自具有不同的等级。在一些示例中，预加热控制过程500可以基于临界度(和/或临界度差)、例如如果临界度差幅值大于某个阈值幅值，而超越初始管控特性确定。例如，如果a具有最低(和/或最高)的退化和/或变形温度，但是c的等级更为临界，则预加热控制过程500可以将管控特性从特性a改变为特性c。在一些示例中，相对退化和/或变形温度也可能起作用。例如，如果a具有最低(和/或最高)的退化和/或变形温度，b和c的等级更为临界，但c的退化和/或变形温度远高于(或远低于)a或b，使得c不太可能成为问题，而退化和/或变形温度b远远接近a，则预加热控制过程500可以将管控特性从特性a改变为特性b。

虽然已经参考某些实施方式描述了本发明的设备、系统、和/或方法，但是本领域的技术人员应当理解的是，在不脱离本发明的设备、系统、和/或方法的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以替换等效物。另外，在不脱离本公开内容范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应于本公开内容的教导。因此，本发明的设备、系统、和/或方法不旨在局限于所公开的特定实施方式，而是本发明的设备、系统、和/或方法将包括落在所附权利要求的范围内的所有实施方式。