[发明专利]用于减少脉冲弧焊工艺中的飞溅的方法和系统

说明书

本美国专利申请要求2010年10月22日递交的美国临时专利申请序列号No.61/405,895的优先权和权益，该美国临时专利申请序列号No.61/405,895通过引用被整体并入本文。

本美国专利申请要求2010年11月12日递交的美国临时专利申请序列号No.61/413,007的优先权和权益，该美国临时专利申请序列号No.61/413,007通过引用被整体并入本文。

于2007年12月4日被授权的美国专利No.7,304,269的优选实施方案部分和附图通过引用被并入本文。

技术领域

特定的实施方案涉及脉冲电弧焊接设备和工艺。更具体地，特定的实施方案涉及在脉冲电弧焊接工艺期间对焊接焊条和工件之间形成的短接电路进行预计(anticipating)或者通过减少短路时间期间的输出电流来对该短接电路做出反应以减少飞溅(spatter)。

背景技术

在电弧焊接中，常见的焊接工艺为主要是在利用外保护气的情况下使用实心丝焊条的脉冲焊接。MIG焊接使用间隔的脉冲，该间隔的脉冲首先熔化推进的丝焊条的端部并且然后通过电弧使得熔融金属从焊丝的端部到达工件。在脉冲焊接工艺的每个脉冲周期期间转移(transfer)熔融金属的球状团。在特定脉冲周期期间，特别是在焊接焊条非常靠近工件操作的应用中，熔融金属在从推进的丝焊条被完全释放前与工件接触。这在推进的丝焊条和工件之间创建短接电路(又称短路)。符合期望的是，快速消除或清除短路来获得与适当的脉冲焊接相关联的一致性(consistency)。然而，清除短路将会导致生成不期望的飞溅。这样的飞溅导致焊接工艺的低效率并且可能会导致飞溅超过工件的熔融金属，该熔融金属随后可能不得不使用例如磨具来被移除。

通过将这样的途径与如参照附图在本申请其余内容中阐述的本发明的实施方案进行比较，本领域技术人员将清楚常规的、传统的以及已提出的途径的其他限制和缺点。

发明内容

本发明的实施方案包括用于减少脉冲电弧焊接工艺期间的飞溅的电弧焊接系统和方法。在焊接操作期间，通过减少在焊接焊条和工件之间出现短路的时间期间的焊接输出电流来减少飞溅。在一个实施方案中，包括电气开关和阻抗路径的开关模块被并入电弧焊接系统的电源的焊接电流回路。在脉冲焊接操作的非短路情况期间，电气开关被闭合或处于工作中(on)，允许焊接电流通过开关经历最小阻抗来自由回到电源。然而，当在焊接工艺期间短路被预计或发生时，电气开关被断开或打开，迫使焊接电流不得不流经开关模块的阻抗路径，导致焊接电流的水平低于否则的情形。在短路间隔(short interval)期间生成的低电流在短路被清除时导致创建更少的飞溅。脉冲周期期间短路出现的时间可以被追踪，并且与对应于预计的短路的时间间隔交叠(overlap)的消隐间隔(blanking interval)可以被这样施加，以致在消隐间隔期间开关被断开。

从以下的说明、附图和权利要求书将更完整地理解要求保护的本发明的这些和其他特点和实施方案，以及本发明的图示说明的实施方案的细节。

附图说明

图1图示说明在焊接电流回路中包括开关模块的电弧焊接系统的示例性实施方案的框图；

图2图示说明图1的系统的部分的示例性实施方案的示意图，包括焊接电流回路中的开关模块；

图3图示说明图1和图2的开关模块的示例性实施方案的示意图；

图4图示说明用于使用图1的系统防止脉冲电弧焊接工艺中的飞溅的方法的第一示例性实施方案的流程；

图5图示说明根据图4的方法由未使用图1-3的开关模块的常规脉冲电弧焊接机产生的常规脉冲输出电流波形的实施例；

图6图示说明在具有系绳状连接部分(tethered connection)的自由飞行(free-flight)转移过程中使用高速视频技术发现的进发(exploding)飞溅工艺；

图7图示说明根据图4的方法由使用图1-3的开关模块的图1的脉冲电弧焊接机产生的脉冲输出电流波形的实施例；

图8图示说明用于使用图1的系统防止脉冲电弧焊接工艺中的飞溅的方法的另一示例性实施例的流程；以及

图9图示说明根据图8的方法由使用图1-3的开关模块的图1的脉冲电弧焊接机产生的脉冲输出电流波形的实施例。

具体实施方式