[发明专利]提供影响到焊缝的热量输入的调制方案的系统和方法

说明书

本美国专利申请要求2012年11月9日递交的美国临时专利申请序列No.61/724,666的优先权和权益，所述美国临时专利申请序列No.61/724,666的全部内容通过引用被并入本文。

发明领域

本发明的某些实施方案涉及电弧焊接，就是说，涉及根据权利要求1、2、4和6的电弧焊接系统。更特别地，本发明的某些实施方案涉及提供一个或更多个焊接参数的调制以影响到焊缝的热量输入的系统和方法。

技术背景

某些现有技术的焊接系统使用有限的技术和/或依赖于焊接操作者来获得焊缝的所期望的焊道外观。结果，一致地获得所期望的焊道外观的能力可能是受限的并且可能需要焊工的大量训练和经验。

通过将常规的、传统的以及已提出的手段与如在本申请的其余部分中参照附图所阐述的本发明的实施方案相比，对本领域技术人员来说这样的系统和方法的进一步的局限性和缺点将会变得明显。

发明内容

目标是克服前述的限制和缺点。该问题通过根据权利要求1、2、4和6的用于在可消耗的焊接电极和焊接工件之间产生电弧的电弧焊接系统来解决。电弧焊接系统的优选实施方案是从属权利要求的主题。在某些焊接应用(例如，铝的MIG焊)中，调制到焊缝的热量输入以影响焊道的外观可能是合乎期望的。例如，焊道的堆叠的硬币外观在本领域是众所周知的，并且可以提供增强的冶金特征，如，举例来说，降低的孔隙度和提高的颗粒结构。然而，创建这样的堆叠的硬币外观的能力不总是简单直接的，并且可能需要焊工更多的技巧和经验。提供保护气体混合物和/或一个或更多个焊接参数的调制以影响到焊缝的热量输入并且因此影响焊道外观(例如，堆叠的硬币外观)的系统和方法被公开。例如，两种或更多种保护气体的混合比可以被调制来获得所期望的焊道外观。

在本发明的一个实施方案中，用于在可消耗的焊接电极和焊接工件之间产生电弧的电弧焊接系统被提供。所述电弧焊接系统包括焊接电源、两个或更多个保护气体源以及气体混合装置，所述气体混合装置被可操作地连接到所述两个或更多个保护气体源和所述焊接电源。所述气体混合装置被配置来混合来自所述两个或更多个保护气体源的保护气体，以获得如由所述焊接电源要求的混合比。所述焊接电源被配置来要求所述气体混合装置以调制频率调制所述混合比，以在焊接工艺期间在时间上(temporally)影响由所述电弧焊接系统产生的到焊缝的热量输入。在时间上影响到焊缝的热量输入可以包括在第一热量输入状态和第二热量输入状态之间循环，所述第二热量输入状态比所述第一热量输入状态提供更多的热量。所述保护气体可以包括氩、氦、二氧化碳、氢、氧和氮中的至少两种。所述焊接工艺可以是例如使用氩和氦的铝或铝合金气体保护金属极弧焊(GMAW)工艺。

在本发明的一个实施方案中，用于在可消耗的焊接电极和焊接工件之间产生电弧的电弧焊接系统被提供。所述电弧焊接系统包括焊接电源、两个或更多个保护气体源以及气体混合装置，所述气体混合装置被可操作地连接到所述两个或更多个保护气体源和所述焊接电源。所述气体混合装置被配置来混合来自所述两个或更多个保护气体源的保护气体，以获得如由所述焊接电源要求的混合比。所述焊接电源被配置来要求所述气体混合装置以相关的(correlated)方式调制所述混合比和焊接参数，以在焊接工艺期间在时间上影响由所述电弧焊接系统产生的到焊缝的热量输入。所述焊接参数可以包括循环的焊接输出电流波形的电极负部分、循环的焊接输出电流波形的电极正部分、所述可消耗的焊接电极的焊丝送进速度或者焊接输出电流波形类型中的一个。在时间上影响到焊缝的热量输入可以包括在第一热量输入状态和第二热量输入状态之间循环，所述第二热量输入状态比所述第一热量输入状态提供更多的热量。所述保护气体可以包括氩、氦、二氧化碳、氢、氧和氮中的至少两种。所述焊接工艺可以是例如铝或铝合金气体保护金属极弧焊(GMAW)工艺。所述混合比的调制的频率可以随着所述焊丝送进速度的增加而增加。