用于选择焊接参数的系统和方法
【专利说明】用于选择焊接参数的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年11月4日提交的题为“用于选择焊接参数的系统和方法”的序列号为61/899,695的美国临时专利申请以及于2013年11月5日提交的题为“用于选择焊接参数的系统和方法”的序列号为61 /900，198的美国临时专利申请的优先权和权益，两份申请的全部内容为了所有目的通过引用的方式并入本申请中。
【背景技术】
[0003]本发明总体上涉及焊接系统，更具体地讲，涉及用于选择焊接系统的参数的系统。
[0004]已经开发了一系列的技术来通过焊接操作连接工件。这些技术包括不同的工艺和材料，最先进的工艺涉及在易耗电极或非易耗电极与工件之间形成的电弧。使用非消耗电极的焊接工艺可以包括钨极惰性气体(TIG)焊接工艺，其采用独立于填充材料的非消耗钨电极。这些工艺通常按以下类别分组:恒电流工艺、恒电压工艺、脉冲工艺等。然而，这些工艺之间的进一步划分相同，特别是在消耗电极以增加填充金属到焊缝的工艺中。选择的工艺与填充材料及其形式高度关联，其中某些工艺利用特定类型的电极。例如，某些类型的金属极惰性气体(MIG)焊接工艺(形成较大的组的一部分)有时候指的是气体保护金属极弧焊(GMAff) ο
[0005]在GMAW焊接中，焊丝形式的电极通过前进的熔池、被电极焊丝与工件之间的电弧的热量熔化而被消耗掉。焊丝从线轴通过焊炬连续进给，焊丝在焊炬处被供电以形成电弧。在这些工艺中使用的电极配置通常指的是实心焊丝、药芯焊丝或金属芯焊丝之一。认为每种类型与其他类型相比都有不同的优点和缺点，并且可能需要仔细调节焊接工艺和焊接设置以优化它们的性能。例如，比其他类型的焊丝略便宜的实心焊丝通常与可能较贵的惰性保护气体一起使用。药芯焊丝可以不需要单独的保护气体供给，但是比实心焊丝更贵。金属芯焊丝则需要保护气体，但是保护气体可被调节以混合有时候比实心焊丝所需的保护气体略便宜的保护气体。自动保护金属极电弧焊(SMAW)利用涂有或填充有在电弧燃烧时产生保护气体的一种或多种化合物的电极。焊接应用的性能和成本可以取决于焊接工艺和采用的焊接设置。遗憾的是，使用者对焊接工艺和用于特定应用的焊接设置的选择会很复杂。
【发明内容】
[0006]所述的焊接界面可以提高使用者与焊接系统的协同。焊接界面从使用者接收所需的焊缝的输入参数(例如，物理特性)，并且建议用于产生所需的焊缝的焊接工艺和焊接变量(例如，电气参数)。焊接界面可以与焊接系统的组件(例如，电源、送丝机、焊炬)或者与和焊接系统连接(例如，有线或无线连接)的单独的组件一体化。焊接界面可以利用来自查找表、神经网络、焊接程序系统、数据库或它们的任意组合的数据来建议焊接工艺和焊接变量。使用者可以利用焊接界面来模拟焊接工艺和焊接变量对模拟的焊缝的效果。使用者可以在产生焊缝之前修改输入参数和/或焊接变量，并且使用者可以在观察产生的焊缝的结果之后修改焊接变量以改善用于后续焊接应用的建议的焊接工艺和焊接变量。
【附图说明】
[0007]当结合附图阅读以下详细说明时，本发明的这些和其他特征、方面和优点将会变得更好理解，附图中相同的附图标记在整个附图中代表相同的零件，其中:
[0008]图1是根据本公开的实施例的焊接系统和焊接界面的实施例；
[0009]图2是根据本公开的实施例的焊接系统的焊接界面的实施例；
[0010]图3是示出了电极的实施例相对于焊接系统的工件的运动的示意图；以及
[0011]图4是根据本公开的实施例的用于利用焊接界面和焊接系统的方法的实施例。
【具体实施方式】
[0012]以下将描述本发明的一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简明描述，本说明书中不会描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在开发任何这种实际实施方式中，如同在任何工程或设计项目中，必须作出许多实施方式专用的决定来获得开发者的具体目的，例如，符合系统相关的和商业相关的约束，这可能因实施方式的不同而异。此外，应当理解，这种开发努力可能很复杂且费时，但是对于从本发明受益的普通技术人员而言，这可能是设计、制备和制造的日常任务。
[0013]在介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词“一个(a)”、“一种(an)”、“所述(the)”和“所述(said)”旨在表示有一个或多个元件。术语“包括(comp rising)”、“包括(including)”和“具有(having)”旨在包括性的，并且表示还可以具有除列举的元件之外的附加元件。
[0014]本文所述的焊接系统的实施例可以包括焊接界面，该焊接界面接收输入参数(例如，物理特性、焊接参数)并且至少部分地基于接收的输入参数确定一种或多种焊接工艺以及用于实施一种或多种焊接工艺的焊接变量。焊接界面可以与焊机、自动化系统、电源、送丝机、焊炬、悬架式操作台、与焊接机连接(例如，有线或无线)的网络设备或它们的任意组合为一体的或分离。焊接界面可以直接从使用者接收焊接参数，并且/或者焊接界面可以根据导入到焊接界面的数据(例如，计算机辅助设计文件)来确定焊接参数。焊接界面可以基于各种因素确定焊接工艺和焊接参数，这些因素包括但不限于焊接应用的所需的特性(例如，质量、外观、强度)、使用者生产力、资本成本、生产费用或消耗品存货或它们的任意组入口 ο
[0015]现在转到附图，图1是根据本公开的实施例的焊接系统10和焊接界面11的实施例的视图。应当理解，尽管本文所述的焊接系统10被具体呈现为气体保护金属极弧焊(GMAW)系统10，但是焊接界面11也可以与其他电弧焊接工艺(例如，？04￥小04胃-6、6了4￥(116)、3八￥、SMAW)或其他焊接工艺(例如，摩擦搅拌焊、激光焊、混合焊)一起使用。在一些实施例中，焊接界面11可被利用以便于结合焊接工艺和能源到混合型工艺中，其中电弧焊接工艺与例如激光、感应加热装置、等离子体等能源结合。更具体地讲，如以下更详细地所述，焊接系统10中使用的设备和配件可以包括本文所述的焊接界面11。焊接系统10包括焊接电源装置12(即，焊接电源)、焊丝进给器14、供气系统16和焊炬18。焊接电源装置12—般供应电力到焊接系统10和其他各种配件，并且可以经由焊接电缆20与焊丝进给器14连接，以及使用具有夹钳26的引线电缆24与工件22连接。在图示的实施例中，焊丝进给器14经由焊接电缆28连接到焊炬18上，以便在焊接系统10的操作期间供应焊丝和电力到焊炬18。在另一个实施例中，焊接电源装置12可以连接到焊炬18，并且直接供应电力到焊炬。
[0016]在图1所示的实施例中，焊接电源装置12通常可以包括电力转换电路，该电力转换电路接收来自交流电源30 (例如，交流电力网、发动机/发电机组或它们的组合)的输入电力，调节输入电力，并且经由焊接电缆20提供直流或交流输出电力。如此，焊接电源装置12可以给焊丝进给器14供电，进而根据焊接系统10的要求给焊炬18供电。终止于夹钳26的引线电缆24将焊接电源装置12连接至工件22以闭合焊接电源装置12、工件22和焊炬18之间的电路。焊接电源装置12可以包括能如焊接系统10的要求所命令的那样(例如，基于焊接系统1执行的焊接工艺的类型等)将交流输入电力转换成直流电极接正(DCEP)输出、直流电极接负(DCEN)输出、可变电极、或可变平衡(例如，平衡或不平衡)交流输出的电路元件(例如，变压器、整流器、开关等)。
[0017]图示的焊接系统10包括供应保护气体或保护气体混合物到焊炬18的气体供应系统16。在图示的实施例中，气体供应系统16从焊接电源装置12经由作为焊接电缆20的一部分的气体导管32直接连接到焊炬18上。在另一个实施例中，气体供应系统16可以替代地连接到焊丝进给器14上，并且焊丝进给器14可以调控从气体供应系统