專利名稱：用于在焊接操作過程中改變焊接處理的方法和用于在焊接操作之前施加熱量的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于在焊接操作過程中改變焊接處理的方法，其中在熔融焊絲和工件之間的短路過程中執(zhí)行從所進行的焊接處理改變到隨后的焊接處理。此外，本發(fā)明還涉及一種用于在焊接操作之前施加熱量的方法。
背景技術：
WO 2006/089322描述了一種用于控制和/或調(diào)控在點燃電弧之后執(zhí)行冷金屬過渡(CMT)焊接處理的焊接裝置和/或焊接電流源，其中焊絲朝向工件移動直到焊絲接觸工件為止，然后在觸發(fā)短路之后的短路階段過程中將移動方向反置(反向)，并且將焊絲從工件移動開直到短路斷開為止。為了控制施加到工件中的熱量和/或附加材料的引入，在至少一些短路階段過程中將改變焊接電流和/或焊接電壓的極性，且將焊接電流和/或焊接電壓的幅度設置成規(guī)定值，以防止焊絲和/或短路橋熔化，同時確保在將焊絲從工件移除時再次可靠地點燃電弧。因此，在“負CMT處理”和“正CMT處理”之間進行改變。與此相關的缺點是在極性反置過程中觀察不到任何干擾。因而，極性的反置可以通過高功率進行，因為觀察不到因為(由焊接電流電路的長度引起的)電感引起的電流變化的持續(xù)時間。這尤其將引起短路的不穩(wěn)定性。而且，焊接池中的波動可能導致在改變處理過程中短路斷開，從而導致熱量施加以及焊接飛濺不受控制。在改變過程中極性反置的方向也未觀察到。這些干擾是降低處理穩(wěn)定性的主要因素。通常，從現(xiàn)有技術中還公知所謂的“熱啟動”，該熱啟動包括在焊接處理之前向工件中施加熱量。這里的缺陷是該“熱啟動”使用噴射電弧進行。結果，所施加的熱量將過高， 特別是在兩個薄的金屬片之間的間隙必須被橋接的情況下，從而導致材料熔化。這是因為噴射電弧需要高功率，從而基本上只能調(diào)整熱啟動的持續(xù)時間。因此，在短時間段上向工件施加大量的能量和/或熱量，且并不針對所述材料修改所述熱量施加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是創(chuàng)造出像以上列舉出的那些方法的用于具有高處理穩(wěn)定性的焊接處理的方法，使得能夠進行低且靈活的可調(diào)節(jié)的熱量施加以及同時提供高熔敷率和小變形。公知方法的缺點應該能夠減少或消除。本發(fā)明的目的通過上述用于在焊接操作過程中改變焊接處理的方法實現(xiàn)，其中， 在檢測到所進行的焊接處理的短路時，所述焊絲依然在移動方向上前進規(guī)定的持續(xù)時間， 并根據(jù)所述隨后的焊接處理的焊接電流的閾值而隨后停止，于是在達到所述焊接電流的所述閾值時，所述焊絲在相反方向上移動以便所述啟動所述隨后的焊接處理。這里，優(yōu)點在于，在焊接處理的改變的持續(xù)時間過程中，短路不會由于焊接池內(nèi)的波動以及液滴尺寸大小而斷開，這是因為在檢測到短路時焊絲進一步向焊接池內(nèi)移動。另一個優(yōu)點是，所述改變并不與依賴于焊接電流電路的長度，這是因為觀察到了由于電感引起的電流改變的持續(xù)時間，從而高處理穩(wěn)定性不會被所述改變中斷。術語焊接電流電路用來表示由電源、線路和工件形成的電路。另一個優(yōu)點在于，確保了在短路中焊接處理的可靠改變，因為只要電流改變沒有完成就不開始到隨后的焊接處理的改變和/或短路的斷開。這樣，至少在電流改變的持續(xù)時間過程中將維持所述短路。而且，有利的是，與從現(xiàn)有技術中公知的情況相比，能夠以更高的處理穩(wěn)定性橋接更大的間隙，特別是在加工薄的金屬片時。這是因為當與公知的 CMT處理相比時以同等低的熱量施加實現(xiàn)了更高的熔敷率并且/或者以同等的熔敷率實現(xiàn)了甚至更低的熱量施加，因此通過焊接操作可以橋接具有例如連續(xù)增加和/或減少的寬度的間隙。而且，不同的焊接處理導致熱量施加和/或熔敷率的靈活設置。優(yōu)選通過達到所進行的焊接處理的焊接電流的閾值來執(zhí)行焊接處理的所述改變。 由此，可以在低性能下執(zhí)行極性的反置，因為所述反置在規(guī)定的閾值處進行。結果，可以使用節(jié)省成本的硬件。另一個優(yōu)點是在具有相反極性的兩個焊接處理之間交替，這是因為由于這種交替而必須被覆蓋的大電流差取決于在短路中的焊接電流的電感，因為在該時間過程中維持短路。焊接處理和極性的改變還以有利方式在一定短路中執(zhí)行。在一個有利方式中，依賴于用于焊接處理的特性曲線對存儲焊接電流的閾值和持續(xù)時間的測量將導致自動地為用戶設置參數(shù)值。本發(fā)明的目的通過上述用于在焊接操作過程中改變焊接處理的方法實現(xiàn)，其中所述改變在短路焊接處理和脈沖焊接處理之間進行，并且在改變階段中根據(jù)所進行的焊接處理修改所述焊絲的頂端以用于隨后的焊接處理。由此，焊絲頂端將被完美地準備好(液滴尺寸大小、導熱性和電弧長度)用于隨后的焊接處理，以保證高處理穩(wěn)定性。另一優(yōu)點是在焊絲的頂端處基本總是存在液滴，從而焊絲的頂端將永遠不會冷卻。該液滴根據(jù)完成的以及隨后的焊接過程通過電流/時間曲線來形成。因而，該電流/時間曲線還調(diào)控所述熱量施加。通過在改變階段過程中依賴于隨后的焊接處理來定位焊絲，可以設置用于脈沖焊接處理的正確電弧長度，并且可以生成用于短路焊接處理的短路。另一優(yōu)點是所述改變階段結合有極性反置過程，從而可以同時改變處理和極性。通過在極性反置之后在所述改變階段過程中測量形成在焊絲的頂端處的液滴(該液滴在所述修改之后立即通過脈沖焊接處理的脈沖分離)，以有利的方式實現(xiàn)了在所述改變階段中發(fā)生第一循環(huán)的接地電流階段，因而能夠進行快速改變。從一開始就具有高處理穩(wěn)定性也是有利的。如果在改變到脈沖焊接處理之后至少一個參數(shù)從初始值變化到最終值，可以使用在隨后的脈沖焊接處理中對脈沖參數(shù)進行的有充分針對性的修改來抵消焊絲頂端的所更改的溫度曲線，以便建立平衡的能量狀態(tài)。該參數(shù)例如可以是脈沖焊接處理的焊接電流、脈沖寬度、脈沖頻率或焊絲饋送速度。在用于反置極性的過程之前的改變階段中，可以改變焊絲的饋送速度，以便形成用于短路焊接處理的短路，并且可以修改所述焊接電流以形成液滴，由此修改用于短路焊接處理的焊絲頂端并形成短路，從而能夠?qū)O性反置。另外，本發(fā)明的目的通過上述用于在焊接操作之前施加熱量的方法實現(xiàn)，其中在開始焊接操作之前，執(zhí)行起動階段，在所述起動階段中，通過至少一個焊接處理的可調(diào)節(jié)數(shù)量的循環(huán)來調(diào)控向工件施加的熱量。這里，有利之處在于，材料在焊接處理之前就被完美地預加熱，這是因為熱量施加能夠借助于循環(huán)的數(shù)量而得以精確地控制并且/或者熱量施加能夠得到調(diào)節(jié)而精確地適合于所述材料。因而，在延長的時間段上向工件施加很少的能量和/或熱量?？梢詾榇耸褂貌煌瑯O性或不同焊接處理的循環(huán)。當在不同焊接處理的循環(huán)之間改變時，優(yōu)選執(zhí)行如上所述列舉的用于改變焊接處理的方法。從已經(jīng)描述的優(yōu)點還可以理解由此得到的更多優(yōu)點。


通過所附示意圖更詳細地描述本發(fā)明，其中包含在整個說明書中的公開內(nèi)容以類似方式通過相同附圖標記參考相同部件。而且，來自所示的示例性實施方式的單個特征也可以構成根據(jù)本發(fā)明的個別方案。在附圖中
圖1示出了焊接裝置的示意圖2示出了在包括短路焊接處理和脈沖焊接處理的焊接操作中焊絲的焊接電流和移動速度的示意性時間歷程，該時間歷程包括根據(jù)本發(fā)明的改變階段和極性反置過程，其中在脈沖焊接處理過程中改變了脈沖寬度；
圖3示出了在包括兩個短路焊接處理的焊接操作中焊絲的焊接電流和移動速度的示意性時間歷程，該時間歷程包括根據(jù)本發(fā)明的極性反置過程；
圖如和圖4b以詳細視圖示出了在極性反置過程中焊絲的焊接電流和移動速度的示意性時間歷程；
圖5示出了在包括短路焊接處理和脈沖焊接處理的焊接操作中焊絲的焊接電流和移動速度的示意性時間歷程，該時間歷程包括根據(jù)本發(fā)明的改變階段和極性反置過程，其中在脈沖焊接處理過程中改變了焊接電流的安培數(shù)；
圖6示出了在包括短路焊接處理和脈沖焊接處理的焊接操作中焊絲的焊接電流和移動速度的示意性時間歷程，該時間歷程包括根據(jù)本發(fā)明的改變階段和極性反置過程，其中在脈沖焊接處理過程中改變了脈沖頻率；
圖7示出了在包括短路焊接處理和脈沖焊接處理的焊接操作中焊絲的焊接電流和移動速度的示意性時間歷程，該時間歷程包括根據(jù)本發(fā)明的改變階段和脈沖焊接過程，其中在該脈沖焊接處理過程中改變了移動速度；
圖8示出了包括根據(jù)本發(fā)明的起動階段的焊接操作的焊接電流的示意性時間歷程； 圖9示出了包括根據(jù)本發(fā)明的起動階段的焊接操作的焊接電流的另一個示意性時間歷程。
具體實施例方式首先，應注意使用相同的附圖標記表示示例性實施方式的相同部件。圖1示出了用于許多不同處理和/或操作(MIG/MAG焊接和/或TIG焊接或電極焊接、雙絲/串聯(lián)焊接操作、等離子體操作或銅焊和錫焊操作等)的焊接裝置1和/或焊接設備。焊接裝置1包括其中布置有電源元件3的電源2、控制單元4以及其他沒有示出的元件和導線，例如開關部件、控制閥等?？刂茊卧?可以連接至在氣體儲存器6和(焊接)焊炬7 之間布置在用于氣體5 (特別是諸如C02、氦氣或氬氣等保護氣體)的供給線路中的控制閥。另外，控制單元4還可以用于控制MIG/MAG焊接共用的焊絲饋送單元8，且附加材料和/或焊絲9借助于供給線路從供給輥10和/或線卷供給到焊炬7的區(qū)域。當然，如從現(xiàn)有技術中公知的那樣，可以將焊絲饋送單元8集成在焊接裝置1中，特別是集成在電源2 的殼體11內(nèi)，而不是如圖1中所示位于推車12上的附加裝置。這被稱為緊湊型焊接裝置 1。這里，還可以將焊絲饋送單元8直接放置在焊接裝置1的頂部上，即電源2的殼體11形成在頂表面上，以便接收焊絲饋送單元8，從而可以將推車12省去。焊絲饋送單元8還可以在焊炬7外部將焊絲9和/或附加材料供給到處理現(xiàn)場，在這種情況下，如通常在TIG焊接中那樣，優(yōu)選將非熔化電極布置在焊炬7內(nèi)。在待焊接工件14借助于沒有示出的用于另一電勢的另一焊接線路(尤其是返回導線)連接至電源2的情況下，用于在電極和/或焊絲9與優(yōu)選由一個或更多個部分構成的工件14之間產(chǎn)生電弧13 (特別是工作電弧)的電流通過沒有示出的焊接線路從電源2的電源元件3供給焊炬7，特別是電極和/或焊絲9，從而通過所產(chǎn)生的電弧13和/或等離子束產(chǎn)生用于處理的電路。當使用具有內(nèi)部電弧13的焊炬時，沒有示出的兩個焊接線路都通到所述焊炬，從而可以與使用等離子體焊炬的情況一樣，能夠在焊炬內(nèi)建立適當?shù)碾娐?。為了冷卻焊炬7，可以通過冷卻裝置15和可能的中間部件諸如流量控制器將焊炬 7連接至具有液位指示器17的液體箱特別是水箱16，其中用于位于水箱16內(nèi)的液體的冷卻裝置15特別是液體泵將在起動焊炬7時啟動，以便執(zhí)行焊炬7的冷卻。如在圖示的示例性實施方式中所示，在將電源2放置在推車12上之前將冷卻裝置15定位在推車12上。該焊接設備的各個部件，即電源2、焊絲饋送單元8和冷卻裝置15形成為使得它們具有各自的凸起和/或凹部，從而它們能夠安全地堆疊或放置在彼此之上。焊接裝置1特別是電源2進一步包括輸入和/或輸出裝置18，所述輸入和/或輸出裝置18用于設置和/或獲取和顯示焊接裝置1的所有各種焊接參數(shù)、操作模式或焊接程序。已經(jīng)由輸入和/或輸出裝置18設置的焊接參數(shù)、操作模式或焊接程序傳送至控制單元 4，該控制單元4然后啟動焊接設備和/或焊接裝置1的各個部件并且/或者定義用于調(diào)控或控制的對應設定點。這里，當使用適當?shù)暮妇?時也可以借助于焊炬7進行各種設置過程，在這種情況下，焊炬7配備有焊炬輸入和/或輸出裝置18。在這種情況下，焊炬7優(yōu)選通過數(shù)據(jù)總線特別是串行數(shù)據(jù)總線連接至焊接裝置1特別是電源2或焊絲饋送單元8。為了啟動焊接處理，焊炬7通常包括沒有示出的啟動開關，因此可以通過致動所述啟動開關而點燃電弧13。為了防止用戶受到電弧13的強大的熱輻射，焊炬7可以配備有熱防護罩 20。而且，在所示的示例性實施方式中，焊炬7通過軟管套21連接至焊接裝置1和/ 或焊接設備，所述軟管套21通過防壓曲裝置22附接至焊炬7。在軟管套21中，各個線路諸如供給線路和/或用于焊絲9、氣體5、冷卻回路、數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊木€路從焊接裝置1布置到焊炬7，同時反饋導線優(yōu)選分別地連接至電源2。軟管套21通過沒有示出的聯(lián)接裝置連接至電源2或焊絲饋送單元8，而軟管套21內(nèi)的各個線路通過防壓曲裝置附接至焊炬7或焊炬7內(nèi)。為了確保軟膏套21的適當應力釋放，軟管套21可以通過沒有示出的應力釋放裝置連接至電源2的殼體11或焊絲饋送單元8。通常，應注意的是，對于不同的焊接操作和/或焊接裝置1，諸如TIG裝置或MIG/ MAG裝置或等離子裝置，并不是以上提到的所有部件都必須使用和/或結合。例如，焊炬7 可以形成為空氣冷卻的焊炬7，從而例如冷卻裝置15可以省去。因而，可以說，焊接裝置1 由至少電源2、焊絲饋送單元8和冷卻裝置15形成，其中這些部件還可以布置在共用的殼體11中。而且，還可以布置和/或包括其他零件和/或部件，諸如焊絲饋送單元8上的拖拽保護裝置13或支架15上的用于氣體儲存器6的可選的托架M等。被設計成用于所謂的AC焊接操作的焊接裝置1進一步包括逆變器模塊37。這使得能夠改變焊接電流I的極性。逆變器模塊37可以集成在殼體11內(nèi)，或者可以具有其自身的殼體。如果逆變器模塊具有其自身的殼體，則逆變器模塊的殼體優(yōu)選布置在冷卻裝置15和殼體11之間。因而，這種焊接裝置1被設計成用于執(zhí)行不同的焊接處理。這意味著在焊接操作過程中可能組合至少兩個焊接處理，例如，以具有正極性的焊接處理和具有負極性的焊接處理周期性地交替的方式進行，其中執(zhí)行每個焊接處理的至少一個循環(huán)。在這種情況下，在短路時完成焊接處理的改變。根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在設置成，焊絲9指向焊接池內(nèi)，在改變階段30過程中修改焊絲9 的頂端，脈沖焊接處理26的至少一個參數(shù)從初始值改變至最終值并且/或者在焊接處理之前執(zhí)行起動階段31。這樣，對薄金屬片來說可以實現(xiàn)同時獲得低熱量施加和高熔敷率。為此，焊接處理的改變與焊絲9的前后運動相關聯(lián)。下面一起參照圖2至圖9描述本發(fā)明。為了提供一個概述，在圖2和圖3中示出了采用本發(fā)明或個別發(fā)明的至少一部分的兩個處理變型。圖2示出了脈沖焊接處理沈或噴射電弧焊接處理與負CMT處理27 (短路焊接處理)的組合，而圖3示出了正CMT處理28 (短路焊接處理)與負CMT處理27即兩個短路焊接處理的組合?；旧?，脈沖焊接處理沈和正CMT處理28具有正極性，而負CMT處理27展示出電流I的負極性。在各自極性改變的情況下，焊絲9的極性也改變。在處理時，正極性負責向工件14施加熱量，且對作用在工件14的表面上的電弧13具有附加清潔作用。而且，出現(xiàn)被稱為箍縮力的力，從而在例如脈沖焊接處理沈時導致液滴分離。相反， 負極性負責相對于熱量施加的熔敷率的程度。因而，焊絲9的頂端的液體可能顯著增大，因為由于合流線的低密度而基本上不會產(chǎn)生任何使液滴自動分離的箍縮力。因而，根據(jù)圖2，脈沖焊接處理沈和負CMT處理27優(yōu)選周期性地交替，其中示出了焊接電流I以及焊絲9的移動速度vd的一部分歷程。因而，焊接處理和極性始終在短路時一起改變。為了在足夠高的處理穩(wěn)定性和所需熱量施加的情況下完成這一改變，該改變通過極性反置過程四和改變階段30進行。其具體原因是焊接處理一從脈動到短路一和極性均改變。在極性反置過程四中，焊絲9優(yōu)選指向焊接池內(nèi)，而在改變階段30中，修改焊絲9的頂端。如果合適的話，可以將脈沖焊接處理沈的參數(shù)從初始值改變至最終值，并且可以在焊接處理之前執(zhí)行起動階段31。根據(jù)圖3，正CMT處理28和負CMT處理27優(yōu)選周期性地交替，其中示出了焊接電流I和焊絲9的移動速度vd的一部分歷程。同樣，焊接處理和極性都改變。然而，這里不需要改變階段30，因為所述改變在具有相反極性的兩個短路焊接處理之間發(fā)生。如上所述， 焊絲9在極性反置過程四中優(yōu)選指向焊接池內(nèi)，并且/或者焊絲9的移動停止。如果合適的話，這里也可以在焊接處理之前執(zhí)行起動階段31。基本上，可以說用于圖2和圖3的所需設置存儲在焊接裝置1中。這意味這，如果焊工選擇了所謂的特性曲線并且在該特性曲線上放置工作點，則自動地執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。當然，焊工也可以調(diào)節(jié)每個個別焊接處理的循環(huán)數(shù)量以適合于熱量施加，從而可以以靈活方式設置所需要的熱量施加。最好根據(jù)附圖，在短路過程中通過向回移動焊絲9即從工件14將焊絲9移開來改變焊絲9的移動速度vd的方向。下面將詳細描述本發(fā)明的各個部件。各個焊接處理將不再詳細描述，因為它們在現(xiàn)有技術中是公知的。圖如和圖4b詳細地示出了如何執(zhí)行極性反置過程四或極性改變。一直到時間點tl，執(zhí)行具有從現(xiàn)有技術中公知的正極性的焊接處理一諸如正CMT處理觀或脈沖焊接處理沈，且在時間點tl在焊絲9和工件14之間檢測到短路。根據(jù)本發(fā)明，從該時間點tl 開始，焊絲9將進一步移動規(guī)定持續(xù)時間32 (例如在一直到大約Ims的范圍內(nèi))，從而焊絲更深地浸沒在焊接池中。這通過在例如從大約20米/分鐘至40米/分鐘的范圍內(nèi)的移動速度vd進行，從而使得附著有液滴的焊絲9的頂端浸沒在焊接池內(nèi)一直到規(guī)定長度。在該過程中，工件14的在焊接池下面的材料未被接觸到，以便避免斷續(xù)(stuttering)并確保處理穩(wěn)定性。因而，該持續(xù)時間32包括由用于焊絲9的饋送器的馬達引起的延遲。因此，持續(xù)時間32內(nèi)的水平進度對應于進一步移動，而陡坡對應于延遲的移動速度vd。這確保了在時間點t2即持續(xù)時間32已經(jīng)終止時焊絲9的移動停止。然而，這也意味著安全地提供了用于極性反置過程四的短路。在極性反置過程四中，焊接電流I的極性必須相應地改變。如圖所示，極性從正極性反置為負極性，諸如負CMT處理27。該電流改變速度受到由焊接電流電路的可變長度產(chǎn)生的電感的影響。因此，極性反置過程四的持續(xù)時間發(fā)生變化。 首先，在時間點tl和時間點t3之間，焊接電流I在短路中降低至閾值33。相應地，該閾值
33(例如在從大約30A至170A的范圍內(nèi))以如下方式限定可以通過逆變器模塊37的硬件進行極性改變。因而，如果在時間點tl焊接電流I高于閾值33，則焊接電流I必須降低至閾值33，如能夠在時間點t3所看到的那樣。該降低的持續(xù)時間取決于焊接電流電路的電感。基本上，在時間點t3的極性改變通過逆變器模塊37完成。在極性已經(jīng)改變之后，電流 I在時間點t3和時間點t4之間依賴于焊接電流電路上升至閾值34。因此，根據(jù)圖如，焊絲 9的移動速度vd保持停止在時間點t3和時間點t4之間，從而保持短路不受影響。該閾值
34(例如在大約120A的范圍內(nèi))以如下方式依賴于特性曲線來限定輝絲9的頂端被適當?shù)仡A加熱，并且可以開始短路的斷開。這主要取決于隨后焊接處理的執(zhí)行區(qū)域以及工件14 的材料。因而，根據(jù)圖如，等待到達閾值34，直到由焊絲9的反向運動啟動了短路的斷開為止。然后，通過斷開所述短路開始隨后的焊接處理。這意味著，在極性反置過程四之前，即在極性已經(jīng)改變和/或電流改變已經(jīng)執(zhí)行之前，不能像在時間點t4那樣開始短路的斷開。 這樣，在從時間點tl到時間點t4的極性反置過程四中確保短路。根據(jù)圖4a，這是通過在時間點tl和時間點t2之間將焊絲9指向焊接池內(nèi)，并且使焊絲9的移動從時間點t2到時間點t4停止而實現(xiàn)的。在時間點t4，通過使焊絲9向回移動即從工件14移開而相應地開始短路的斷開，并且之后點焊相對應的電弧13。因而，可以執(zhí)行在極性反置過程四之后計劃好的隨后焊接處理。根據(jù)圖如，焊絲9的移動從時間點t2到時間點t4停止。以類似的方式，根據(jù)圖4b
9當時間點t2和時間點t4 一致(相同)時這是不需要的。在這種情況下，焊絲9的移動方向反置，而不使焊絲停止較長時間段。然而，可能會注意到，在時間點t2進行檢查焊接電流是否達到閾值33和閾值34和/或更低。如果情況如此，則移動方向基本上在時間點t2 (圖 4b)反置。如果情況不是這樣，則焊絲9的移動停止，并且裝置等待到達閾值33和34 (圖 4a)0這可以概括為焊絲9根據(jù)閾值34而停止。也就是說，或者直到達到閾值34，或者直到焊絲9的移動方向反置。根據(jù)本發(fā)明以及根據(jù)圖如和圖4b，焊絲9在時間點tl和時間點t2之間被浸沒在焊接池中。因而，這些時間點之間的時間間隔以及移動速度vd確定了焊絲浸沒多深。浸沒深度主要取決于工件14的材料和材料厚度、要求或期望的焊縫、焊接池的粘度、以及在極性反置過程四之前已經(jīng)執(zhí)行的焊接處理的極性和執(zhí)行區(qū)域(特別是取決于于此的焊接池的振動)。這樣，浸沒深度相應地與特性曲線同步并被修改而適合于熱量施加。這里，極性影響焊絲9的頂端處的液滴的尺寸大小。在浸沒過程中，該液滴由于表面張力而分離，并且為了執(zhí)行理想的極性反置過程四該短路絕不能斷開。結果，浸沒深度基本被修改以適合于在極性反置過程四之前執(zhí)行的焊接處理。然而，當僅僅在短路時改變焊接處理即極性保持相同時也可以包含該極性反置過程29。在這種情況下，焊絲9基本上更深地浸沒在焊接池中并且/或者焊絲9的移動停止， 從而在改變焊接處理時確?？煽康亩搪?。例如，這可以在從脈沖焊接處理沈改變到正CMT 處理觀時使用。當然，該極性反置過程四也可以在相反方向上執(zhí)行?，F(xiàn)在參照圖2和圖5至圖7，將詳細地描述改變階段30以及脈沖焊接處理沈的參數(shù)從初始值到終止值的改變。關于這一點，改變階段30基本上用于將脈沖焊接處理沈與短路焊接處理諸如負CMT處理27或正CMT處理28組合。因而，改變階段30結合至極性反置過程四，使得在極性反置過程四中，焊絲9指向焊接池內(nèi)并且/或者如果適當?shù)脑捒梢酝Ｖ购附z9的移動，以在改變階段30調(diào)節(jié)焊絲9的頂端。在圖如和圖4b的描述中將發(fā)現(xiàn)如何停止焊絲9的移動以及如何將焊絲9浸沒在焊接池中的描述。焊絲9的頂端的修改是必須的，因為脈沖和短路之間的焊接處理以及極性均改變。具體地說，焊絲9的頂端處的液滴、熱量施加以及/或者電弧長度都受到調(diào)節(jié)。由于焊接處理通常周期性地切換，因此根據(jù)所進行的焊接處理以及隨后的焊接處理為了執(zhí)行所需的改變需要兩個改變階段30。這意味著，改變階段30基本也將脈沖焊接處理沈與短路焊接處理分離。在極性反置過程之后，需要從短路焊接過程到脈沖焊接過程沈的第一改變階段30a。該第一改變階段30a基本上在極性反置過程四的時間點t4開始，即以電弧13開始。在極性反置過程四之前需要從脈沖焊接處理26到短路焊接處理的第二改變階段30b。在第二改變階段30b結束時，適當?shù)貑佣搪罚覙O性反置過程四以所述短路開始。根據(jù)圖2，這意味著，從負CMT處理27到脈沖焊接處理沈的改變發(fā)生在第一改變階段30a。在負CMT處理27中，電弧13以非常牢固方式包圍焊絲頂端，從而導致焊絲頂端極大地加熱。如果此時在短路中發(fā)生到脈沖焊接處理沈的改變，并且沒有改變階段30，起初有比所需多得多的能量可用于液滴的沒有短路的分離。這將導致焊接飛濺物與液滴一起分離。為了避免這種情況，第一改變階段30a在極性反置過程四之后跟隨進行?；旧?， 其包括從負CMT處理27從極大加熱的焊絲頂端形成液滴的電流脈沖。附加地，在該改變階段30a，焊絲9從焊接池縮回和/或在焊接池外定位成足夠遠，以設置用于脈沖焊接處理沈的電弧長度。對于該修改來說，改變階段30需要適當?shù)某掷m(xù)時間，例如，該持續(xù)時間在大約 Ims至Ij 15ms的范圍內(nèi)。因而，將電流脈沖的安培數(shù)也修改為適合于該持續(xù)時間，使得所形成的液滴具有所需的尺寸大小。這里，該安培數(shù)例如在從大約20A到170A的范圍內(nèi)，且脈沖焊接處理沈的循環(huán)以高達大約500Hz的頻率重復，并且脈沖的安培數(shù)在大約200A到300A的范圍內(nèi)。液滴基本上由脈沖焊接處理26的脈沖分離，該脈沖焊接處理沈緊隨第一改變階段30a之后。 因而，第一改變階段30a基本上取代了脈沖焊接處理沈的第一循環(huán)的基本電流階段。如果第一改變階段30a的持續(xù)時間并不足以修改溫度，則如果合適的話也可以將脈沖焊接處理 26的至少一個參數(shù)從較低的初始值改變至較高的最終值。這意味著，在改變階段30之后的循環(huán)中，將進行脈沖的脈沖寬度(圖2)、脈沖和/或接地電流(圖5)的安培數(shù)、脈沖的頻率 (圖6)的逐步調(diào)節(jié)(從初始值開始)和/或焊絲9的移動速度vd的連續(xù)和/或逐步修改，直到達到對應的最終值。據(jù)此，將遞增地增加熱量施加。在第二改變階段30b中，進行從脈沖焊接處理沈到負CMT處理27的改變。在脈沖焊接處理26中，具體地說需要一定安培數(shù)的脈沖和脈沖寬度，以便根據(jù)脈沖的頻率借助于箍縮效應實現(xiàn)最佳液滴分離。在各種因素中，對此來說最重要的因素是焊絲9的移動速度vd的校正、焊絲9的直徑、保護氣體5和/或電弧長度。因而，這導致焊絲頂端的對于脈沖焊接處理26來說理想的溫度。現(xiàn)在，如果在脈沖焊接處理沈的規(guī)定數(shù)量的循環(huán)和/或步長大小之后發(fā)生到負CMT處理27的改變，需要為該焊接處理修改的溫度。該溫度適當?shù)氐陀谠诿}沖焊接處理沈過程中的溫度，并且在第二改變階段30b中設置，該第二改變階段 30b在極性反置過程四之前發(fā)生。在該第二改變階段30b，通過短路在焊接池中分離的液滴與電流脈沖一起形成。為了實現(xiàn)短路，在第二改變階段30b中也相應地改變焊絲9的移動速度vd，例如在高達四米/分鐘的范圍內(nèi)。如圖所示，該速度可以根據(jù)所進行的脈沖焊接處理沈的執(zhí)行區(qū)域與所述改變一即增加或減小一一起增加。因此，第二改變階段30b可以在建立起短路時終止，并且可以執(zhí)行根據(jù)圖如和圖4b的極性反置過程四。而且，第二改變階段30b需要一定量時間來修改焊絲9的溫度、移動速度等以用于負CMT處理27。基本上，焊接操作不會在改變焊接處理時被極性反置過程四和/或改變階段30 所中斷，因為是它們始終與短路相關聯(lián)。因此，在焊接操作過程中平均起來發(fā)生恒定的熱量施加和恒定的高熔敷率。實質(zhì)上，所描述的內(nèi)容也適合于正CMT處理28和脈沖焊接處理沈之間的周期性改變。主要區(qū)別在于，在第一改變階段30a之后，即在從主CMT處理觀改變到脈沖焊接處理沈期間，脈沖焊接處理的至少一個參數(shù)從較高的初始值改變成較低的最終值。因而，熱量施加得以減小。根據(jù)本發(fā)明，在焊接處理過程中同時實現(xiàn)了焊絲9的低的熱量施加和高的熔敷率。其先決條件在于用于預先加熱材料諸如鋁及其合金的預加熱區(qū)域。這在焊接處理開始時是最重要的，因為在此之前沒有進行任何焊接處理，因而沒有向材料和/或工件14進行任何熱量施加。在焊接處理開始時的熱量施加主要依賴于材料和待橋接的間隙，從而需要可調(diào)節(jié)的熱量施加。根據(jù)本發(fā)明，這通過在焊接處理之前的起動階段31中調(diào)控熱量施加來解決。為此，可以以靈活方式調(diào)節(jié)循環(huán)的數(shù)量。這里，所述循環(huán)優(yōu)選對應于脈沖焊接處理 26、負CMT焊接27和/或正CMT焊接處理28的循環(huán)，這些處理在焊接處理過程中因而也相組合。因此，熱量施加可以通過設定正循環(huán)和負循環(huán)之間的比來在起動階段31中調(diào)控。然而基本上，所述循環(huán)的比與焊接處理中的循環(huán)的比無關。關于熱量施加的調(diào)控，一個正極性 (正CMT處理28和/或脈沖焊接處理沈)循環(huán)比一個負極性(負CMT處理27)循環(huán)施加更多的熱量。因而，在焊接處理開始時也存在所需要的加熱區(qū)域，從而能夠進行最佳焊接處理。在圖8和圖9中示出了用于起動階段31的實施例。這里，可以看出，首先在點燃階段35點燃電弧13，然后在稱為熱起動階段36的階段中通過噴射電弧向工件快速地施加熱量，而在隨后的起動階段31中修改熱量施加以適應于焊接處理。因此，熱量施加將通過起動階段31以受控方式增加，從而工件14的任何材料都不會熔化掉，并且獲得了理想的焊接結果。該起動階段31可以包括規(guī)定數(shù)量的正循環(huán)(圖8)或交替的正循環(huán)和負循環(huán)(圖 9)。優(yōu)選地，起動階段31應該以具有與焊接處理的第一循環(huán)的極性相反極性的循環(huán)終止。 這樣，確保了基本上恒定的熱量施加。起動階段31的定義例如由焊工在焊接裝置1的控制面板上設置。同樣，用戶可以在該控制面板上選擇是否執(zhí)行熱起動階段36。因而，熱起動階段36僅僅當因為將要焊接的工件14而需要時才執(zhí)行。在起動階段31執(zhí)行規(guī)定數(shù)量的循環(huán)之后，以相對應的方式執(zhí)行焊接處理。為了進行焊接操作，用戶優(yōu)選選擇其中存儲了根據(jù)本發(fā)明的方法的特性曲線。相對應地，該特性曲線的所有參數(shù)都被修改以適合熱量施加及其執(zhí)行區(qū)域。然而，用戶當然還可以手動地設置根據(jù)本發(fā)明的方法或改變相關的存儲參數(shù)。以類似的方式，用戶可以設置循環(huán)的數(shù)量。例如，對于起動階段31來說可以使用十個循環(huán)，而焊接處理可以使用六十個循環(huán)，根據(jù)所述熱量施加，自動地選擇適當?shù)暮附犹幚?，從而獲得特別是所需的熱量施加和熔敷率。
權利要求
1.一種用于在焊接操作過程中改變焊接處理的方法，其中在熔融焊絲(9)和工件 (14)之間的短路過程中執(zhí)行從所進行的焊接處理改變到隨后的焊接處理，其特征在于，在檢測到所進行的焊接處理的短路時，所述焊絲(9)依然在移動方向上前進規(guī)定的持續(xù)時間 (32)，并根據(jù)所述隨后的焊接處理的焊接電流(I)的閾值(34)而隨后停止，于是在達到所述焊接電流(I)的所述閾值(34)時，所述焊絲(9)在相反方向上移動以便啟動所述隨后的焊接處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在達到所進行的焊接處理的焊接電流(I) 的閾值(33)時執(zhí)行所述改變。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述改變在具有相反極性的兩個焊接處理之間執(zhí)行。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述焊接電流(I)的所述閾值(34)以及所述持續(xù)時間(32)根據(jù)特性曲線而存儲用于所述焊接處理。
5.一種用于在焊接操作過程中改變焊接處理的方法，其中在熔融焊絲(9)和工件(14) 之間的短路過程中執(zhí)行從所進行的焊接處理改變到隨后的焊接處理，其特征在于，所述改變在短路焊接處理和脈沖焊接處理(26)之間進行，并且在改變階段(30)中根據(jù)所進行的焊接處理修改所述焊絲(9)的頂端以用于所述隨后的焊接處理。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，在所述改變階段(30)中，所述焊絲(9)根據(jù)所述隨后的焊接處理來定位。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述改變階段(30)結合有極性反置過程(四)。
8.根據(jù)權利要求5至7中任一項所述的方法，其特征在于，在所述改變階段(30)中的所述極性反置過程(29)之后，在所述焊絲(9)的頂端處形成液滴，該液滴在所述修改之后立即通過所述脈沖焊接處理(26)的脈沖而分離。
9.根據(jù)權利要求5至8中任一項所述的方法，其特征在于，在改變至所述脈沖焊接處理 (26)之后，所述脈沖焊接處理(26)的至少一個參數(shù)從初始值改變到最終值。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，焊接電流(I)作為所述脈沖焊接處理 (26)的參數(shù)每個脈沖遞增地改變。
11.根據(jù)權利要求9或10所述的方法，其特征在于，脈沖寬度作為所述脈沖焊接處理 (26)的參數(shù)每個脈沖遞增地改變。
12.根據(jù)權利要求9至11中任一項所述的方法，其特征在于，脈沖頻率作為所述脈沖焊接處理(26)的參數(shù)每個脈沖遞增地改變。
13.根據(jù)權利要求9至12中任一項所述的方法，其特征在于，所述脈沖焊接處理(26) 的焊絲移動速度(vd)至少在一范圍內(nèi)每個脈沖連續(xù)地改變。
14.根據(jù)權利要求5至13中任一項所述的方法，其特征在于，在所述極性反置過程 (29)之前的所述改變階段(30)中，改變所述焊絲(9)的饋送速度，以便形成用于所述短路焊接處理的短路，并且修改所述焊接電流(I)以形成液滴。
15.一種在焊接操作之前施加熱量的方法，其特征在于，在開始焊接操作之前，執(zhí)行起動階段(31)，在所述起動階段中，通過至少一個焊接處理的可調(diào)節(jié)數(shù)量的循環(huán)來調(diào)控向工件(14)施加的熱量。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于，使用不同極性的循環(huán)。
17.根據(jù)權利要求15或16所述的方法，其特征在于，使用不同焊接處理的循環(huán)。
18.根據(jù)權利要求15至17中任一項所述的方法，其特征在于，當在不同焊接處理的循環(huán)之間改變時，執(zhí)行根據(jù)權利要求1所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在焊接操作過程中改變焊接處理的方法，其中在熔融焊絲和工件之間的短路過程中執(zhí)行從所進行的焊接處理改變到隨后的焊接處理，本發(fā)明還涉及一種用于在焊接操作之前施加熱量的方法。為了實現(xiàn)具有高處理穩(wěn)定性的焊接處理，本發(fā)明設置成，在檢測到所進行的焊接處理的短路時，所述焊絲(9)依然在移動方向上前進規(guī)定的持續(xù)時間(32)，并根據(jù)隨后的焊接處理的焊接電流(I)的閾值(34)而隨后停止，于是在達到所述焊接電流(I)的所述閾值(34)時，所述焊絲(9)在相反方向上移動以便啟動隨后的焊接處理。
文檔編號B23K9/095GK102458747SQ201080026539
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月14日 優(yōu)先權日2009年6月18日
發(fā)明者沃爾特·施蒂格爾鮑爾, 約爾格·卡滋梅爾, 約瑟夫·阿特爾斯梅爾, 維利·鮑曼 申請人:弗羅紐斯國際有限公司