调节用于焊接环境的空气流的系统和方法
【专利说明】调节用于焊接环境的空气流的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]此申请主张于2013年6月14日提交的标题为“用于调节焊接环境中的空气的系统和方法”的美国临时申请序号61/835，323的优先权和权益，该临时申请的全部内容通过引用的方式并入本文以用于所有目的。
【背景技术】
[0003]本发明一般涉及弧焊系统，并且具体来说涉及具有空气流的弧焊。
[0004]弧焊系统通常包括电源，所述电源将电流应用到电极，以使得电弧通过电极与工件之间，由此加热电极和工件从而创建焊接点。在许多系统中，在焊接期间可以将保护气体引入到焊弧和焊池中及周围或者在焊弧和焊池中及周围产生保护气体。保护气体可以减少焊接对大气造成的污染，否则大气污染可能会影响焊接点。例如，氢杂质可能使得焊接点变脆和变弱。氢可以从保护气体或电极中的水分被引入到焊接点中。焊接中的一些大气污染的水平可以基于周围环境的条件。
【发明内容】
[0005]以下阐述符合原始主张的发明范围的某些方面。应理解，这些方面仅介绍用于为读者提供本发明可能采用的某些形式的简要概述，并且这些方面并不旨在限制本发明的范围。事实上，本发明可以涵盖以下可能未阐述的各种方面。
[0006]在一个实施例中，焊接系统包括配置成将空气流提供给焊接应用的气体供应系统。气体供应系统被配置成从气体供应系统周围的周围环境中抽吸空气流。
[0007]在另一个实施例中，用于减少焊接点中氢含量的方法包括通过气体供应系统的进口从周围环境中接收空气流，以及在焊接过程期间将空气流提供给焊接应用。
[0008]在另一个实施例中，焊接系统包括具有压缩机和盘管的气体供应系统。压缩机具有配置成从压缩机周围的周围环境中接收第一压力的空气流的进口以及配置成排出大于第一压力的第二压力的空气流的出口。盘管联接到压缩机和焊炬。盘管被配置成从出口接收第二压力的空气流，从空气流中去除水分以及将空气流排出到焊炬。
【附图说明】
[0009]参照附图阅读以下详细描述时将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，其中相同的字符在全部图中代表相同的部分，其中:
[0010]图1是具有电源、送丝器和气体供应系统的药芯焊丝电弧焊(FCAW)系统的实施例；
[0011]图2是在公共外壳中的送丝器和气体供应系统的实施例；
[0012]图3是在公共外壳中的焊接功率系统和气体供应系统的实施例；以及
[0013]图4是示出了调节提供给焊炬的气体流的步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0014]以下将描述本发明的一个或多个特定实施例。为了提供这些实施例的简明描述，在说明书中可能未描述实际实施方式的所有特征。应了解，在任何这些实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出若干实施方式专用决定以实现开发者的特定目标，诸如符合系统相关和商业相关的约束，这些目标可能在各实施方式之间不同。此外，应了解，这些开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员而言将仍然是设计、生产和制造的例行任务。
[0015]在介绍本公开的各个实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在意味着存在元件中的一个或多个。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在为包括的，并且意味着除了所列出的元件之外可以存在额外的元件。
[0016]本文描述的焊接系统的实施例可以用来减少焊池中的氢的量。本文描述的焊接系统可以通过单独从提供给焊接应用(例如，通过焊炬)的气体流中去除水分，或者与从电极中去除水分相组合来减少焊池中的氢。引入到焊接应用的气体流取代焊池周围的周围环境的至少一部分，由此取代来自焊池周围的周围环境的氢。气体流可以比周围环境更干燥(例如，潮湿性更低)。应了解，虽然本发明可能具体地论述气体金属弧焊(GMAW)和药芯焊丝电弧焊(FCAW)，但是如本文论述的焊接系统可以有利于试图最小化焊接点中的氢浓度的任何弧焊过程。因此，本文论述的气体供应系统可以为其他焊接过程(诸如钨惰性气体(TIG)焊接)以及为通常可能不使用保护气体的焊接过程(例如，埋弧焊(SAW)、保护金属弧焊(SMAW))提供具有减少的氢含量的气体流。
[0017]转向附图，图1是根据本公开的药芯焊丝电弧焊(FCAW)系统10的实施例的方框图，该系统使用管状焊丝12。应了解，虽然本发明可能具体集中在图1中所示的FCAW系统10，但是当前披露的氢减少系统可以有益于任何弧焊过程(例如，GMAW、GTAW、埋弧焊(SAW)或类似弧焊过程)。应了解，使用所披露的氢减少系统的某些焊接系统实施例(例如，SAW焊接系统或GTAW焊接系统)可以包括示例性FCAW系统10中未示出的部件(例如，焊剂漏斗、焊剂传递部件、条状焊接电极等)，和/或不包括示例性FCAW系统10中示出的部件(例如，气体供应系统16、电极热源17)。
[0018]焊接系统10包括焊接功率单元13、送丝器14、气体供应系统16和焊炬18。所述焊接功率单元13通常将功率供应给焊接系统10，并且可以通过电缆束20联接到送丝器14以及使用具有夹钳26的铅包电缆24联接到工件22。在所示的实施例中，送丝器14通过电缆束28联接到焊炬18，以便在焊接系统10的操作期间将可消耗的、管状焊丝12(例如，焊接电极)和功率供应到焊炬18。在另一个实施例中，焊接功率单元13可以联接到焊炬18并且将功率直接供应到焊炬18。
[0019]焊接功率单元13通常可以包括功率转换电路，该功率转换电路从交流电源30 (例如，AC电网、发动机/发电机组或者其组合)接收输入功率、调节输入功率并且通过电缆20提供DC或AC输出功率。因此，根据焊接系统10的需求，焊接功率单元13可以对送丝器14供电，送丝器14又对焊炬18供电。如虚线31所示，焊接功率单元13可以对气体供应系统16供电。例如，焊接功率单元13可以通过沿电缆20提供的输出功率(例如，焊接功率)对气体供应系统16供电。额外地或者替代地，电源30可以直接对气体供应系统16供电。在夹钳26中终止的来自焊接功率单元13的铅包电缆24将焊接功率单元13联接到工件22，以便在焊接点形成期间关闭焊接功率单元13、工件22以及焊炬18之间的电路。焊接功率单元13可以包括能够将AC输入功率转换为直流电极正(DCEP)输出、直流电极负(DCEN)输出、DC可变极性或可变平衡(例如，平衡的或者不平衡的)AC输出的电路元件(例如，变压器、整流器、交换器等等)，如由焊接系统10的需求所指示。
[0020]送丝器14还包括用于在控制器36的控制下将管状焊丝12馈送到焊炬18并且由此馈送到焊接应用的部件。例如，在某些实施例中，可以将管状焊丝12的一个或多个丝源(例如，丝轴38)容纳在送丝器14中。送丝器驱动单元40可以从轴38解开管状焊丝12并且逐步地将管状焊丝12馈送到焊炬18。为此目的，送丝器驱动单元40可以包括以适于建立适当的焊丝馈送的方式配置的部件，诸如电路、电机、滚轴等。例如，在一个实施例中，送丝器驱动单元40可以包括与馈送滚轴啮合以将丝从送丝器14朝向焊炬18推动的馈送电机。额外地，来自焊接功率单元13的功率可以应用于焊丝