[发明专利]涉及调节电极的伸出端的焓的材料加工方法和系统

说明书

一种材料加工系统，包括电源(10)和使用于材料加工操作的丝电极进给的焊丝进给器(12)。电极尖端区域的焓和/或温度经由闭环控制保持基本上恒定。该控制可以基于对施加于电极的电流的调节。对电流的控制可以基于电极伸出长度误差。也可以控制焊丝进给速度以帮助在电极尖端附近保持基本上恒定的焓和/或温度。

背景技术

本发明总体上涉及焊接机，并且更具体而言涉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。

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(GMAW)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，以维持使焊丝和工件熔化从而形成所需焊缝的电弧。在相关技术中，可以在没有保护气的情况下使用药芯焊丝。

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，可以实施各种脉冲方式，其中，电流和/或电压脉冲由电源控制电路命令以调节来自材料加工焊丝的金属熔滴的形成和沉积，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。各种方式可以依赖于“电极正”或“电极负”极性，并且本公开可以与所有这些中的任何内容相关。

在一些金属材料加工应用中，可以通过所谓的“热焊丝”工艺来制作接头。在这些工艺中，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，利用热源来使材料熔化和熔融。这种热源可以包括(例如)激光、电子束、GMAW热源等等。

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“CC”、和“恒电压”或“CV”)不能保持所需的电极丝温度，因为控制反馈变量不一定与焓直接相关联。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以保持所设定的电压。这降低了焊丝末端处的焓。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，焊丝焓将增加。

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

本公开涉及被设计成响应于这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：使电极前进至工件以开始材料加工操作；并且在材料加工操作过程中调节电极的伸出端的焓。

根据本公开的另一方面，一种材料加工方法包括：使电极前进至工件以开始材料加工操作；并且在材料加工操作过程中调节施加于电极的电流以调节电极的伸出端的焓和/或温度。

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；电极丝进给器，该电极丝进给器被配置成在材料加工操作过程中使电极丝前进；以及控制系统，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焓。

附图说明

当参照附图阅读以下详细说明时，将会更好地理解本发明的这些和其他特征、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：

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以用于进行材料加工操作，其中，在焊接开始之前加热电极；

图2是图1中所示的类型的材料加工电源的示例性控制电路部件的图解表示；

图3是图示了一个过程中的示例性步骤的流程图，其中，在材料加工过程中控制电极的焓和/或温度；

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

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。