成焊 丝334在两个维度342、344中弯曲）可构成如上所述的运动控制组件62的至少一部分。
[0094] 虽然如上所述的实施例论述了利用自耗电极（例如，金属芯焊丝、药芯焊丝、实心 焊丝或者管状焊丝）的焊接工艺，但是利用非自耗电极(例如，钨电极）的焊炬也可移动和/ 或旋转。如同自耗电极一样，根据运动图案的非消耗电极的运动可移动电弧。移动的电弧影 响过渡到工件的热量的量。在一些实施例中，非自耗电极的径向运动可改善焊道到接头的 侧壁中的融合。如可理解的，可利用自动化系统在移动和/或旋转非自耗电极时将填充材料 进给到接头中。
[0095] 虽然本文已经图示及描述了本发明的仅某些特征结构，但是本领域内的技术人员 自此将可进行许多改进和变化。因此，可理解所附权利要求书旨在涵盖所有这类落入本发 明的真正精神范围内的修改及变化。
【主权项】
1. 一种焊接方法，所述方法包括： 从焊炬轴向地进给焊接电极； 当从所述焊炬进给所述焊接电极时，通过所述焊炬中的运动控制组件相对于所述焊炬 的中心轴以期望的图案径向地移动所述焊接电极； 从控制电路传送与所述焊接电极相对于焊接接头或者焊接熔池的位置相对应的信号； 使所述焊炬或者工件前进以建立焊缝；以及 在所述期望的图案的第一循环期间将材料从所述焊接电极过渡到所述焊接熔池的区 域中的第一位置，其中至少部分地基于所述信号来控制所述第一位置。2. 根据权利要求1所述的焊接方法，其中所述期望的图案包括圆形、椭圆形、之字形、8 字形、横向往复线、新月形、三角形、正方形、长方形、非线性图案、不对称图案、间歇，或者它 们的任意组合。3. 根据权利要求1所述的焊接方法，其中径向地移动所述焊接电极包括按照所述期望 的图案以在约5Hz和约200Hz之间的径向运动速率下移动所述焊接电极。4. 根据权利要求3所述的焊接方法，包括:控制供应到所述焊接电极的电流以与所述期 望的图案内的所述焊接电极的径向位置相协调。5. 根据权利要求1所述的焊接方法，其中经由短路过渡将来自所述焊接电极的所述材 料过渡到所述工件。6. 根据权利要求5所述的焊接方法，包括:控制供应到所述焊接电极的电流以在开始短 路之前和脱离所述短路之前减小电流。7. 根据权利要求6所述的焊接方法，包括:控制供应到所述电极的所述电流以在脱离所 述短路之后增大所述电流。8. 根据权利要求1所述的焊接方法，其中经由脉冲滴状过渡将来自所述焊接电极的所 述材料过渡到所述工件。9. 根据权利要求1所述的焊接方法，其中经由喷射过渡将来自所述焊接电极的所述材 料过渡到所述工件。10. 根据权利要求1所述的焊接方法，其中经由熔滴过渡将来自所述焊接电极的所述材 料过渡到所述工件。11. 根据权利要求1所述的焊接方法，其中通过所述焊接电极的所述径向运动的离心力 的辅助，经由脉冲、喷射或者熔滴过渡将来自所述焊接电极的所述材料过渡到所述工件。12. 根据权利要求1所述的焊接方法，包括:在所述期望的图案的所述第一循环期间，将 来自所述焊接电极的材料过渡到在所述焊接熔池的外周位置处的第二位置。13. 根据权利要求1所述的焊接方法，其中所述第一位置包括所述焊接熔池、所述工件 的侧壁、所述焊缝、接头焊根、所述工件上的间隙，或者它们的任意组合。14. 根据权利要求1所述的焊接方法，包括:相比于过渡到所述焊接熔池的前部，将更多 的来自所述焊接电极的材料过渡到所述焊接熔池的侧面、中部或者后部中。15. 根据权利要求1所述的焊接方法，其中所述焊炬安装至焊接机器人或者机械化的焊 炬操纵器上。16. 根据权利要求1所述的焊接方法，其中在金属极惰性气体保护(MIG)焊接工艺、气体 保护金属极电弧焊接(GMAW)工艺、脉冲熔化极气体保护焊接(GMAW-P)、熔化极活性气体保 护(MAG)工艺、药芯焊丝电弧焊(FCAW)工艺、金属芯电弧焊(MCAW)工艺，或者埋弧焊接(SAW) 工艺中从所述焊接电极过渡所述材料。17. 根据权利要求1所述的焊接方法，其中经由过渡工艺从所述焊接电极过渡所述材 料，所述过渡工艺包括交流电（AC)、脉冲工艺、喷射工艺、熔滴工艺、短路工艺、受控短路 (CSC)工艺、埋弧工艺、潜弧工艺、热丝工艺、轴向短路清除工艺、径向短路清除工艺，或者它 们的任意组合。18. 根据权利要求1所述的焊接方法，包括:按照所述期望的图案轴向地移动所述焊接 电极。19. 根据权利要求18所述的焊接方法，包括:远离所述工件轴向地收缩所述焊接电极。20. 根据权利要求18所述的焊接方法，其中所述焊接电极的轴向位置是所述焊接电极 的端头相对于所述焊接熔池的位置的函数。21. 根据权利要求18所述的焊接方法，其中：轴向地移动所述焊接电极包括按照所述期 望的图案以在约1Hz至约200Hz之间的轴向运动速率下移动所述焊接电极。22. 根据权利要求21所述的焊接方法，包括:至少部分地基于所述焊接电极的轴向或者 径向位置来控制供应至所述焊接电极的电流。23. 根据权利要求22所述的焊接方法，其中所述焊接电极的所述轴向位置与所述焊接 电极的所述径向位置同步。24. 根据权利要求18所述的焊接方法，其中：在所述焊接电极的所述径向运动的离心力 结合当所述焊接电极的所述轴向运动在前进运动方向上或者从前进运动到反向运动的反 向方向上减慢时的液态金属在所述焊接电极末端处的机械惯性的辅助下，经由脉冲、喷射 或者熔滴过渡，将来自所述焊接电极的所述材料过渡到所述工件。25. 根据权利要求1所述的焊接方法，其中经由协调的轴向和径向运动所述期望的图案 为三维的。26. 根据权利要求1所述的焊接方法，包括:在所述第一循环期间调节所述焊接电极的 运动速率。27. 根据权利要求1所述的焊接方法，包括： 检测所述工件的装配状况；以及 至少部分地基于所检测到的装配状况，改变以下项中至少一者：所述期望的图案的几 何形状、所述焊接电极在所述期望的图案中的径向运动速率、过渡工艺、所述焊接电极的轴 向位置、焊接电源输出、行进速度、焊炬角度、行进角度、极性，或者它们的任意组合。28. 根据权利要求27所述的焊接方法，包括:检测槽式接头的高低状况。29. 根据权利要求27所述的焊接方法，其中：所检测到的装配状况包括槽式接头或者对 接接头的间隙。30. 根据权利要求27所述的焊接方法，其中：所述信号至少部分地基于以下项：来自径 向运动控制器的电极径向位置数据，来自轴向运动控制器的电极轴向运动数据，或者来自 机械人控制器的焊炬角度数据、行进角度数据或焊炬偏移数据。31. 根据权利要求27所述的焊接方法，包括:在过渡来自所述焊接电极的所述材料之前 执行接触感测校准程序。32. 根据权利要求1所述的焊接方法，其中所述信号是基于所述焊接电极相对于所述焊 接接头或者所述焊接熔池的径向位置测量的，并且其中所述焊接方法包括使用所述信号用 于焊缝跟踪、热输入控制、导电嘴到工件距离(CTWD)控制，以及标称的电弧长度控制。33. -种焊接方法，所述方法包括： 从焊炬轴向地进给焊接电极； 当从所述焊炬进给所述焊接电极时，通过所述焊炬中的运动控制组件相对于所述焊炬 的中心轴以期望的运动图案径向地移动所述焊接电极； 从控制电路传送与所述焊接电极在所述期望的运动图案中的位置相对应的信号； 使所述焊炬或者工件前进以建立焊缝；以及 至少部分地基于所述信号来控制施加到所述工件和焊接熔池的区域中的至少一者的 热量图案。34. 根据权利要求33所述的焊接方法，其中所述期望的运动图案包括圆形、椭圆形、之 字形、8字形、横向往复线、新月形、三角形、正方形、长方形、非线性图案、不对称图案、间歇， 或者它们的任意组合。35. 根据权利要求33所述的焊接方法，其中径向地移动所述焊接电极包括按照所述期 望的运动图案以在约5Hz至约200Hz之间的径向运动速率下移动所述焊接电极。36. 根据权利要求33所述的焊接方法，包括:控制供应至所述焊接电极的电流。37. 根据权利要求33所述的焊接方法，包括:在所述期望的运动图案的第一循环期间增 大施加至所述焊接熔池的外周缘处的第一位置和第二位置的热量，其中所述第一位置包括 所述工件的第一侧壁，并且所述第二位置包括所述工件的与所述第一侧壁相对的第二侧 壁。38. 根据权利要求37所述的焊接方法，包括:增大施加至所述焊接熔池的外周缘处的第 三位置的热量，其中所述第三位置包括所述焊接熔池的一部分。39. 根据权利要求33所述的焊接方法，包括:沿着焊接路径施加附加热量至所述焊接熔 池前方的位置，以预热焊接接头的焊根，从而确保所述焊接接头的所述焊根处的焊缝熔深。40. 根据权利要求33所述的焊接方法，包括:施加附加热量至t形圆角接头的水平构件 上的位置，以促进熔湿并且防止所述水平构件上翻转的焊道分布。41. 根据权利要求40所述的焊接方法，其中将较低量的附加热量施加至所述t形圆角接 头的垂直构件上的位置，以避免源自电弧气刨效应的咬边，并且将来自所述焊接电极的增 大量的材料过渡到所述垂直构件上的所述位置，以覆盖或者替代由所述电弧去除的工件金 属。42. -种焊接方法，所述方法包括： 在焊接电极和工件之间建立电弧； 从焊炬进给所述焊接电极，与此同时通过所述焊炬中的运动控制组件在约5Hz至约 200Hz之间的径向运动速率下以期望的图案相对于所述焊炬的中心轴移动所述焊接电极； 使所述焊炬或者所述工件前进以建立焊缝； 经由监测焊接电流变化、焊接电压变化、电弧电压变化或导电嘴到工件距离变化来检 测所述工件的装配状况；以及 当维持所述电弧时，至少部分地基于所述焊接电极在所述期望的图案中的位置和所检 测到的装配状况来控制一个或多个焊接参数，其中所述一个或多个焊接参数包括以下各项 中的至少一个:在所述期望的图案中所述焊接电极的所述径向运动，施加到所述焊接电极 的焊接电力的参数，焊炬行进速度、焊炬行进角度，以及焊炬角度。43. 根据权利要求42所述的焊接方法，其中控制所述一个或多个焊接参数包括将来自 所述焊接电极的材料过渡到所述焊接熔池的特定的外周位置处的位置，以补充被所述电弧 熔融掉的基体金属。44. 根据权利要求42所述的焊接方法，包括:至少部分地基于来自编码器、线性差动变 压器(LVDT)或者所述运动控制组件中的命令脉冲步骤的信号，来确定所述焊接电极在所述 期望的图案中的位置。45. -种焊接系统，所述焊接系统包括： 焊炬，所述焊炬配置成接收焊接电力和焊丝； 焊丝运动控制组件，所述焊丝运动控制组件与所述焊炬相关联并且配置成移动所述焊 丝，以便所述焊丝朝向工件前进以建立焊缝，其中所述焊丝运动控制组件配置成以期望的 图案相对于所述焊炬的中心轴径向地移动所述焊丝；以及 控制电路，所述控制电路配置成改变到所述焊丝的所述焊接电力并且控制来自所述焊 丝的材料到焊接熔池的外周缘处的第一位置的过渡。46. 根据权利要求45所述的焊接系统，其中所述焊丝运动控制组件包括电动机、一个或 多个螺线管、一个或多个磁体、一个或多个线性致动器、一个或多个线性电动机、一个或多 个行星齿轮、一个或多个压电致动器，或者它们的任意组合。47. 根据权利要求45所述的焊接系统，其中所述期望的图案包括圆形、椭圆形、之字形、 8字形、横向往复线、新月形、三角形、正方形、长方形、非线性图案、不对称图案、间歇，或者 它们的任意组合。48. 根据权利要求45所述的焊接系统，其中所述控制电路包括电源供应器和送丝装置 中的至少一个的电路。49. 根据权利要求45所述的焊接系统，其中所述焊丝运动控制组件配置成按照所述期 望的图案以在约5Hz至约200Hz之间的径向运动速率下径向地移动所述焊接电极。50. 根据权利要求45所述的焊接系统，其中所述焊丝运动控制组件包括编码器或者线 性差动变压器(LVDT)。51. 根据权利要求45所述的焊接系统，其中所述焊丝运动控制组件配置成以所述期望 的图案轴向地移动所述焊丝。52. 根据权利要求51所述的焊接系统，其中所述焊丝轴向运动速率在约5Hz至200Hz之 间。53. 根据权利要求45所述的焊接系统，包括:耦接到所述焊炬并且至少部分地由所述控 制电路控制的焊接机器人或者机械化焊炬操纵器。
【专利摘要】一种焊接方法包括：从焊炬轴向地进给焊接电极，通过焊炬中的运动控制组件相对于焊炬的中心轴来以期望的图案径向地移动焊接电极，从控制电路传送与焊接电极相对于焊接接头或者焊接熔池的位置相对应的信号，使焊炬或者工件前进以建立焊缝，以及将材料从焊接电极过渡到焊接熔池区域中的第一位置。当从焊炬进给焊接电极时焊接电极径向地移动，在期望的图案的第一循环期间将来自焊接电极的材料过渡到第一位置，并且至少部分地基于所述信号控制所述第一位置。
【IPC分类】B23K9/02, B23K9/095
【公开号】CN105555456
【申请号】CN201480050891
【发明人】克里斯托弗·徐, 理查德·马丁·哈奇森, 凯文·迈克尔·斯科特, 凯文·帕加诺, 詹姆斯·李·于克尔
【申请人】伊利诺斯工具制品有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年9月11日
【公告号】CA2918856A1, EP3046712A1, US20150076119, WO2015038711A1