球与工件熔湿的 热量的量。控制期望的图案160的轴向部分使得控制电路28能够控制在何处将热量施加到 接头58中的工件14上。在一些实施例中，控制期望的图案160的轴向部分使得控制电路28能 够调节将球过渡到其中的焊接熔池74的区域211。举例来说，调节电极44与焊接熔池74或者 工件14的侧壁的距离来调节一旦脱离后，脱离后的球在切线方向204上可行进的距离。 [0069]在一些实施例中，控制电路28至少部分地基于电极在期望的图案中的位置来调节 极性和/或过渡工艺。控制焊接工艺期间的极性和/或过渡工艺可改变施加到工件和电极的 热量分布。此外，控制焊接工艺期间的极性和/或过渡工艺可控制溅出物的量，所形成球的 大小，或者所形成球的数量，或者它们的任意组合。举例来说，控制电路28可将在位置174处 对工件14a的过渡工艺控制为脉冲或者脉冲喷射过渡工艺，并且将在位置176处对工件14a 的过渡工艺控制为短路过渡工艺(例如，RMD?)。跨过接头58,控制电路28可以将在位置178 处对工件14b的过渡工艺控制为受控短路(CSC)过渡工艺，工件14b可比工件14a更薄和/或 具有更低的熔点。可被利用的过渡工艺可包括但不限于:脉冲过渡工艺、喷射过渡工艺、熔 滴过渡工艺、短路过渡工艺(例如，RMD?)、具有电极收缩的受控短路(CSC)过渡工艺、埋弧过 渡工艺、潜弧过渡工艺、热丝过渡工艺、轴向短路清除过渡工艺、径向短路清除过渡工艺、或 者交流电过渡工艺，或者它们的任意组合。在径向短路清除过渡工艺中，电极从径向方向与 焊接熔池形成和/或脱离短路。也就是说，电极可在径向方向上移动进出焊接熔池，例如经 由按照期望的图案的径向运动。在轴向短路清除过渡工艺中，电极从轴向方向与焊接熔池 形成和/或脱离短路。也就是说，电极可在轴向方向上移动进出焊接熔池。如可理解的，电极 在轴向方向上的运动可包括但不限于:焊炬的轴向运动，将电极通过焊炬进给到焊接熔池， 或者从焊接熔池收缩电极，或者它们的任意组合。
[0070] 控制电路28可以在以短路焊接工艺(例如，经调节的金属沉积(RMD?))操作期间沿 着径向方向移动电极44。图13提供了其中当电极44沿着运动图案(例如，圆形图案74)移动 并且焊炬24在方向228行进时，电极44经由径向短路过渡工艺将材料过渡到焊接熔池74的 一系列图示。图13是焊接熔池74沿着焊缝的纵向轴线的横截面。在位置A中，当控制电路28 通过电极44建立电弧以在电极44的端头处形成球232时，电极44沿着焊炬24的轴线230铺 放。在位置B中，控制电路28控制运动控制组件62以在方向234中朝向工件14和焊接熔池74 移动电极44和所附着的球232。如下文所论述，在预期到电极44和焊接熔池74之间的短路， 在一些实施例中控制电路28控制电力转换电路26以减少供应到电极44的电流。在位置C中， 控制电路28继续控制运动控制组件62以朝向工件14径向地移动电极44，以使得所附着的球 232与焊接熔池74交界(例如，熔合、熔融、熔湿、接触），从而在电极44和工件14之间形成短 路。在位置C中，球232可开始从电极44脱离到焊接熔池74中。当控制电路28已经控制运动控 制组件62将电极44移动到与轴线230相距距离236的位置D处时，球232可以继续从电极44脱 离并且与焊接熔池74融合。距离236可以是运动图案的半径。
[0071] 从位置D处，控制电路28控制运动控制组件62以在与焊接熔池74相反的方向238中 径向地移动电极44,从而清除短路。在一些实施例中，在位置E处控制电路28以低电流水平 根据电弧电压感测电弧电压传感电极44与焊接熔池74的分离。在位置F中，控制电路28控制 运动控制组件62和电力转换电路26以当电极再次沿着接头58的轴线230铺放时在电极44上 形成另一个球232。在位置G中，电极44从运动轴线232被移动距离236。控制电路28可控制运 动控制组件62以当电极44以径向运动速率循环通过运动图案与此同时形成焊道72时重复 位置A到G。
[0072]图14是供应到电极44以用于图13中示出的各个位置的电流波形242的曲线图240。 因而，在图14中示出的电流波形242可与常规电流-时间波形区分开，因为电流波形242示出 了供应到电极44的电流作为时间的函数，并且所述电流也作为径向运动图案中电极44的位 置的函数。还应当理解的是，在某些实施例中，电流波形242还可以是电极44的轴向运动的 函数，如本文所描述的。在位置A处，电流波形242在接近焊接熔池74之前处于高位值244。随 着电极44在位置B处靠近焊接熔池74，电流波形242下降以使得在位置C处，在电极44进入焊 接熔池74之前，电流波形242处于低位值246。当电极44在位置C(例如，当电极44开始与焊接 熔池74接触时)和位置D中时电流波形242处于低位值246,这两个位置对应于当在电极44和 工件14之间存在短路的时间。当电极44离开(例如，清除)焊接熔池74时，电流波形242在位 置E处处于低位值246。当电极44在位置F处时，控制电路控制电流波形242到高位值244，从 而形成另一个球232。当电极44进入和离开(例如，清除）焊接熔池74时控制电流波形242到 低位值246，则焊接熔池74可减少溅出物和/或可减少焊接缺陷。图15示出了圆形运动图案 248并且图16示出了横向接合运动图案250。在图13和图14中所描述的短路过渡工艺期间电 极44的相应位置示出于运动图案248和运动图案250中。在一些实施例中，可至少部分地基 于电极在期望的图案中的位置来改变电极44的极性。例如，电极44当在位置A、B和C时可具 有第一极性(例如，正极性或者负极性），电极在位置D处可反转极性，并且当在位置E、F和G 时具有相反的第二极性(例如，负极性或者正极性）。这使得极性(例如，零电压交越)在短路 期间能够反转。在一些实施例中，相较于改变其它位置处的极性，在位置D处改变极性可增 强对到电极或工件的热量输入的控制和/或可提供增强的交流电工艺稳定性。
[0073] 现在返回图14,应当指出的是，虽然示出了电流波形242,但是可以根据如图13所 示的相对于焊接熔池的不同（例如，外周)位置(例如，A、B、C、D、E、F和G)来修改焊接工艺的 其它参数。举例来说，可基于电极44的位置(例如，A、B、C、D、E、F以及G)来修改电压波形、送 丝速度、z位置(例如，电极沿着在图13中示出的轴线230的位置，举例来说，靠近或者远离焊 接熔池74)，以及关于焊接工艺的其它参数。换句话说，任何影响焊接工艺性能的参数可以 被自动调节，并且实际上与电极44的振荡同步，以便在焊接熔池74内的不同位置(在前沿或 后沿处，靠近壁，靠近中心线等等)处实现焊缝的不同的期望的特性(例如，通过电弧进行的 或多或少的熔深、或多或少的填充、或多或少的"挖掘"或者"气刨"或者碱熔，等等）。
[0074] 实际上，即使是根据图13至图16所示出和描述的位置(例如，A、B、C、D、E、F以及G) 也仅仅为示例性的并且并非旨在为限制性的。举例来说，虽然一般在图13中示出为适用于 对焊接头，但是其它类型的焊接接头(例如，T型接头、搭接接头、角接接头、边缘接头等等） 也可利用本文所描述的技术，并且随着电极44振荡，每种类型的焊接接头的焊接参数的变 化可以是不同的。因而，在图13中示出的位置(例如，A、B、C、D、E、F以及G)对于例如T形焊接 接头可以完全是不同的。作为实例，在其中T形圆角具有在约6mm至15mm之间的相对较大焊 脚长度的特定应用中，必须从电极44沉积相对大量的填充金属。因而，需要相对较高的电流 和高温，所述相对较高的电流和高温可形成在其它情况下倾向于气刨待焊接的板材的电弧 力。在这种情况下，可能较难以相对较高的速度和高焊接强度来形成美观的焊缝。通常，在 此情况下，需要更强的熔深组合更多的填充。更具体地说，所挖掘的孔隙需要回填。
[0075] 使用本文所描述的技术，挖掘阶段和填充阶段可分开并且相应地被控制以避免被 电弧咬边或者融掉未填充的基体金属。图22是正在丁字接头316上形成的焊缝314的示意 图。例如，当电极44紧挨着壁318(例如，类似于位置320)时，系统处于挖掘阶段，但是流体必 须回填孔隙。因而，当电极44靠近壁318时可减少热量。相反地，当电极44靠近焊根(例如，焊 道的背侧或前侧，类似于位置322)时可增大热量以使得焊根被融化。当在焊接熔池74的背 侦叭例如，后侧）中时，可施加更多的热量，而不会在侧壁318中热挖掘出沟槽。此种类型的控 制将填充(例如，熔化焊丝)和熔深(例如，加热、捕获焊根等等)分开。可在位置322处施加强 电流以熔化焊丝，并且此过程可在任一点处检测。随后，在垂直壁318a处可发生脱离以填充 孔隙（例如，通过减少电弧电流，但是喷射液体，因为在熔融阶段期间已经形成了适量的液 体）。应指出的是，在垂直壁318a处往往发生咬边。在某些情况中，可在垂直壁318a处脱离出 两滴熔滴，而在底壁318b处仅脱离出一滴熔滴。当以更高的速度焊接时，焊道趋向于在底壁 318b上卷起。当电极44移动到底壁318b上的位置320b时可施加更多的热量，以使得可发生 更多的熔湿来防止焊道卷起。通常，当在焊道的前(前沿)侧处时需要具有足够的热量来捕 获焊根，并且需要具有相对较高疲劳强度的凹形熔化物(再次，通过影响熔滴分配），从而产 生相对较大的焊趾半径和优良的疲劳强度。
[0076] 通常，在某些实施例中，可将附加热量沿着焊接路径施加到焊接熔池前方的位置， 以便预热焊根并且确保焊根处的焊缝熔深。此外，在某些实施例中，可将附加的热量施加到 t形圆角接头的底壁318b(即，水平构件)上的位置320b处，以促进熔湿并且防止在底壁318b 上的翻转的焊道分布(roll-over bead profile)。此外，可施加较少量的附加热量到t形圆 角接头的垂直壁318a(即，垂直构件)上的位置320a，以避免由于电弧气刨效果造成的咬边， 并且将增多量的来自电极44的材料过渡到垂直壁318a上的位置320a以覆盖或者替代被电 弧去除的工件金属，并且由此避免垂直壁318a上的咬边。
[0077]此外，虽然在图14中示出为在振荡循环（例如，A到G)之间为周期性的（例如，相同 性质的重复），但是在其它实施例中，基于这些位置自动控制的焊接参数(例如，作为非限制 性实例的图14的电流波形242)可能不是以周期性方式重复的。更确切地说，在振荡循环的 任何给定位置之间可存在特定焊接参数的变化。例如，使用图14中示出的电流波形242,而 非在两个位置A处处于相同的电流，相较于A的第一个例子（即，在所示出的第一振荡循环期 间）处的电流，在A的第二个例子(即，在所示出的第二振荡循环期间）处的电流可略微减小。 振荡循环之间的此类变化可使得能够随着焊缝沿着焊接接头前进而自适应控制所产生的 焊接熔池74。
[0078]在一些实施例中，焊接熔池74上的力可在焊接熔池74中形成波纹，所述波纹至少 部分地为流体。焊接熔池74上的力包括但不限于:熔融球232的加入、电极44的运动、电弧、 保护气体、重力以及工件的运动。当电极44至少部分地基于径向运动速率而进出焊接熔池 74时，有节奏的波纹或者波浪可形成于焊接熔池74的表面239上。在一些实施例中，电极44 的运动可与焊接熔池74的有节奏的波纹同步，以使得电极44以有规律的时间间隔进出焊接 熔池74,从而以有规律的时间间隔形成短路。相应地，控制电路28可基于有规律的短路时间 间隔而非其它因素来控制短路过渡工艺中的电极44和电流波形242,从而预报或者预测何 时将发生短路。在一些实施例中，电极44相对于焊接熔池74的有节奏的运动可降低将材料 从电极44过渡到焊接熔池74中的重力、表面张力或者电收缩力中的一种或多种的效果。 [0079]控制电路28可将电极44的运动图案和/或径向运动速率与焊接参数同步，以使得 在运动图案的期望的位置处将期望的的焊接参数集合供应到电极44。焊接参数可包括但不 限于:供应到电极44的焊接电流，供应到电极44的焊接电压，送丝速度，行进速度，以及电极 44的径向运动速率。图17示出了控制电极44以使电极44的运动图案与期望的焊接参数同步 的方法251的一个实施例。控制电路28接收(方框252)运动图案，所述运动图案可包括圆形、 椭圆形、之字形，或者如上所述的其它运动图案。在一些实施例中，运动图案至少部分地基 于工件，接头装配，或者经由操作员界面的操作员输入。运动图案可以是电极相对于工件的 一系列位置Po-N。
[0080]控制电路28接收(方框254)对应于运动图案的每一位置的同步设置。同步设置可 包括但不限于:各个位置之间的径向运动速率(fo-N)，各个位置处的焊接电力（Ιο-Ν，ν〇-Ν)，以 及各个位置处的送丝速度。因此，控制电路28可使焊接参数与运动图案同步，以使得一组焊 接参数对应于一系列位置Ρο-ν中的每一个位置。在一些实施例中，可以经由耦接到运动控制 组件62的电动机66的编码器、耦接到接触元件60的位置传感器或者耦接到接触元件60的线 性差动变压器(LVDT)来确定电极44的位置。另外或者作为替代，可利