涉及调节电极的伸出端的焓的材料加工方法和系统的制作方法
【专利说明】溃及调节电极的伸出端的絵的材料加工方法和系统
【背景技术】
[0001] 本发明总体上设及焊接机，并且更具体而言设及一种被配置成在执行材料加工操 作之前对电极材料进行预热操作的焊接机。
[0002] 各式各样的材料加工系统和材料加工控制方式已经被实施用于各种用途。在连续 材料加工操作中，气体保护金属极弧焊(GMW)技术、和被称为惰性气体保护焊(MIG)技术的 特殊类通过使由惰性气体保护的材料加工焊丝从材料加工焊炬开始进给而能够形成连续 的焊道。向材料加工焊丝施加电力并且电路穿过工件完成，W维持使焊丝和工件烙化从而 形成所需焊缝的电弧。在相关技术中，可W在没有保护气的情况下使用药忍焊丝。
[0003] 高级形式的MIG材料加工基于材料加工电源中脉冲电力的生成。即，可W实施各种 脉冲方式，其中，电流和/或电压脉冲由电源控制电路命令W调节来自材料加工焊丝的金属 烙滴的形成和沉积，从而维持焊池所需的加热和冷却曲线，控制焊丝与焊池之间的短路等 等。然而，存在并且常使用提供不是脉冲的电力的其他材料加工方式。各种方式可W依赖于 "电极正"或"电极负"极性，并且本公开可W与所有运些中的任何内容相关。
[0004] 在一些金属材料加工应用中，可W通过所谓的"热焊丝"工艺来制作接头。在运些 工艺中，电极材料被加热，并且在材料与工件之间通常不形成电弧。然后，利用热源来使材 料烙化和烙融。运种热源可W包括(例如)激光、电子束、GMAW热源等等。
[0005] 虽然在许多应用中非常有效，但传统控制方法对于热焊丝工艺而言并不适当。例 如，传统调节方案（"恒定电流"或乂 C"、和"恒电压"或乂 V")不能保持所需的电极丝溫度，因 为控制反馈变量不一定与洽直接相关联。具体而言，在稳态下运行的热焊丝工艺中，增加电 极伸出长度将会增加到系统的那个区域上下降的电压。在CV控制方案中，机器将会通过减 小电流做出反应W保持所设定的电压。运降低了焊丝末端处的洽。使用CC方案，电源保持所 设定的电流同时能够使电压浮动。如果增加电极伸出长度，焊丝洽将增加。
[0006] 因此，需要能够直接控制关键工艺参数的专业热焊丝策略。
【发明内容】
[0007] 本公开设及被设计成响应于运种需要的方法和系统。根据某些方面，一种材料加 工方法包括:使电极前进至工件W开始材料加工操作;并且在材料加工操作过程中调节电 极的伸出端的洽。
[000引根据本公开的另一方面，一种材料加工方法包括:使电极前进至工件W开始材料 加工操作；并且在材料加工操作过程中调节施加于电极的电流W调节电极的伸出端的洽 和/或溫度。
[0009]本公开还提供了一种材料加工系统，该材料加工系统包括:电源，该电源被配置成 为材料加工提供电力；丝电极进给器，该丝电极进给器被配置成在材料加工操作过程中使 丝电极前进；W及控制系统，该控制系统被配置成在材料加工操作过程中调节电极的伸出 端的洽。
【附图说明】
[0010] 当参照附图阅读W下详细说明时，将会更好地理解本发明的运些和其他特征、方 面和优势，其中，贯穿附图，相同的符号表示相同的零件，在附图中：
[0011] 图1是示例性材料加工系统的图解表示，图示了电源联接至焊丝进给器W用于进 行材料加工操作，其中，在焊接开始之前加热电极；
[0012]图視图1中所示的类型的材料力旺电源的示例性控制电路部件的图解表示；
[OOK]图3是图示了一个过程中的示例性步骤的流程图，其中，在材料力旺过程中控制电 极的洽和/或溫度；
[0014] 图4是材料加工过程中的电极的详细视图，其中根据本公开进行控制;并且
[0015] 图5和图6是在所公开的控制过程中所依赖的某些关系的图示。
【具体实施方式】
[0016] 现在转到附图，并且首先参照图1，示例性材料加工系统被图示为包括经由导线或 导管14相互联接的电源10和焊丝进给器12。在所图示的实施例中，电源10与焊丝进给器12 分开，运样使得该焊丝送丝装置可W在距离电源某一距离处被定位在材料加工位置附近。 然而，应理解，在一些实施方式中，焊丝进给器可W与电源成为一体。在运类情况下，导管14 在系统内部。在焊丝进给器与电源分开的实施例中，端子通常设置在电源上和焊丝进给器 上，从而导线或导管能够联接至系统，W便电力和气体从电源被提供给焊丝进给器，并且能 够在两个设备之间交换数据。
[0017] 该系统被设计成向材料加工焊炬16提供焊丝、电力，并且在一些实施例中，提供保 护气。如本领域的技术人员将领会的，材料加工焊炬可W具有许多不同的类型，并且通常能 够使材料加工焊丝和气体进给至与工件18相邻的位置，在该位置，将形成焊缝或覆层W接 合或覆盖两件或更多件金属。第二导线通常穿过此材料加工工件W便在电源与工件之间完 成电气电路。
[0018] 该系统被设计成能够由操作员特别是经由设置在电源上的操作员界面20选择数 据设置。该操作员界面通常将会并入电源的前面板中，并且能够选择设置，如焊接工艺、待 使用的焊丝类型、电压和电流设置等等。具体而言，该系统被设计成能够用各种材料进行材 料加工，包括钢、不诱钢、儀基合金或通过焊炬的其他材料加工焊丝。运些焊接设置被传达 至电源内的控制电路22。
[0019] W下更详细描述的控制电路操作用于控制施加于材料加工焊丝的材料加工电流 W便实施所需的材料加工操作。在某些目前设想到的实施例中，例如，该控制电路可W被适 配成调节材料加工电极的加热并且用于在材料加工过程中保持电极的洽和/或溫度。如W 下更全面描述的，运种加热可W通过改变操作参数来加 W控制，如，例如通过材料加工电缆 和焊炬施加于电极的电流和/或焊丝进给速度。
[0020] 因此，该控制电路联接至电力转换电路24。运个电力转换电路被适配成产生输出 电力，如将会最终施加于焊炬处的材料加工焊丝的脉冲和非脉冲波形。可W采用各种电力 转换电路，包括斩波器、升压电路、降压电路、逆变器、转换器等等。运种电路的配置可W是 其本身领域内普遍已知的类型。电力转换电路24如箭头26所指示联接至电气电源。尽管可 w使用其他电源，如发动机驱动的发电机、蓄电池、燃料电池或其他替代源生成的电力，但 施加于电力转换电路24的电力可W源自于电网。最后，图1中图示的电源包括被设计成能够 使控制电路22与焊丝进给器12交换信号的接口电路28。
[0021] 焊丝进给器12包括联接至接口电路28的互补接口电路30。在一些实施例中，多引 脚接口可W设置在部件和在接口电路之间延伸的多导线电缆两者上，从而使如焊丝进给速 度、工艺、所选择的电流、电压或功率级等信息能够在电源10、焊丝进给器12任一者或两者 上被设定。
[0022] 焊丝进给器12还包括联接至接口电路30的控制电路32。如W下更全面描述的，控 制电路32能够根据操作员的选择来控制焊丝进给速度，并且准许经由接口电路将运些设置 回馈给电源。控制电路32联接至焊丝进给器上的操作员界面34,该操作员界面能够选择一 个或多个材料加工参数，特别是焊丝进给速度。该操作员界面还能够选择如工艺、所用的焊 丝类型等参数。控制电路32还可W联接至对至焊炬的保护气的流动进行调节的气体控制装 设阀口 36。一般而言，在材料加工时提供运种气体，并且在焊接之前立即开始其流动并且在 焊接之后持续片刻。应用于气体控制装设阀口 36的气体通常W加压瓶的形式提供，如参考 数字38所表示。
[0023] 焊丝进给器12包括用于在控制电路