[发明专利]热焊丝焊接电源供应器

说明书

本申请要求2012年8月10日递交的美国临时专利申请No.61/681,983的优先权，所述美国临时专利申请No.61/681,983的全部内容通过引用被并入本文。

发明领域

本发明涉及根据权利要求1的用于在钎焊(brazing)、熔敷(cladding)、堆焊(building up)、填充、熔覆(overlaying)、焊接以及接合(joining)应用中使用的系统，涉及根据权利要求9的低电压、低电感电源供应器，并且涉及根据权利要求11的钎焊、熔敷、堆焊、填充、熔覆、焊接以及接合至少一个工件的方法。某些实施方案涉及控制在热填充焊丝工艺中的加热电流，所述热填充焊丝工艺在钎焊、熔敷、堆焊、填充、表面硬化(hard-facing)熔覆、焊接以及接合应用中被使用。更特别地，某些实施方案涉及在用于钎焊、熔敷、堆焊、填充、表面硬化熔覆、接合以及焊接应用中的任一个的系统和方法中，被用来控制填充焊丝中的加热电流的电源供应器。

技术背景

传统的填充焊丝焊接方法(例如，气体保护钨极弧焊(GTAW)填充焊丝方法)可以提供增加的沉积率以及超过单独传统弧焊速度的焊接速度。在这样的焊接操作中，引导焊炬的填充焊丝可以由单独的电源来电阻加热(resistance-heated)。焊丝通过导电管被朝向工件送进并且延伸超过所述管。延伸部分是被电阻加热的，以有助于填充焊丝的熔化。钨电极可以被用于加热和熔化工件以形成熔池。电源提供电阻熔化(resistance-melt)填充焊丝所需的大部分能量。在某些情况下，焊丝送进可能会滑脱(slip)或出现故障(falter)，并且焊丝中的电流可能会导致在焊丝末端和工件之间产生电弧。这样的电弧的额外的热量可能会导致焊穿和飞溅，这不利地影响焊接质量。

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手段的进一步的局限性和缺点将会变得明显。

发明内容

目标是要克服前述的限制和缺点，尤其要避免焊穿和飞溅。该问题通过根据权利要求1的用于在钎焊、熔敷、堆焊、填充、熔覆、焊接以及接合应用中使用的系统，通过根据权利要求9的低电压、低电感电源供应器，以及通过根据权利要求11的钎焊、熔敷、堆焊、填充、熔覆、焊接以及接合至少一个工件的方法来解决。本发明的优选实施方案是从属权利要求的主题。本发明的实施方案涉及在用于钎焊、熔敷、堆焊、填充、表面硬化熔覆、接合以及焊接应用中的任一个的系统和方法中，被用来控制填充焊丝中的加热电流的低电压、低电感电源供应器。低电压、低电感电源供应器供应电流通过填充焊丝，以电阻加热至少填充焊丝的延伸部分。电源供应器被配置为具有40至70微亨利范围内的输出电感、20至50安培范围内的饱和电流以及小于或等于13伏特的开路电压。所述系统还包括高强度能量源和焊丝送进器，所述高强度能量源被配置来加热工件以创建熔池，所述焊丝送进器被配置来将填充焊丝送进到熔池。

本发明的实施方案进一步包括钎焊、熔敷、堆焊、填充、熔覆、焊接以及接合工件的方法。所述方法包括加热工件来创建熔池以及将填充焊丝送进到熔池。所述方法还包括供应电流通过填充焊丝，以电阻加热至少填充焊丝的延伸部分。电阻加热包括使用如上面所讨论的以及下面所进一步讨论的低电压、低电感电源供应器。所述方法的实施方案可以包括至少在使用低电压、低电感电源供应器将电阻加热应用到填充焊丝的同时将来自高强度能量源的能量施加到所述工件，以加热所述工件。根据优选实施方案，所述方法包括基于使用者输入来设置所述所期望的温度。进一步优选地，所述使用者输入是焊丝送进速度和填充焊丝类型中的至少一个。所述高强度能量源可以包括激光装置、等离子弧焊(PAW)装置、气体保护钨极弧焊(GTAW)装置、气体保护金属极弧焊(GMAW)装置、焊剂芯弧焊(FCAW)装置以及埋弧焊(SAW)装置中的至少一个。

从如下的说明书、权利要求书和附图，所要求保护的本发明的这些和其他特点以及图示说明的本发明的实施方案的细节将会被更加完整地理解。

附图简要说明

通过参照附图详细描述本发明的示例性实施方案，本发明的上述和/或其他方面将会更加明显，在所述附图中：

图1图示说明组合填充焊丝送进器和能量源系统的示例性实施方案的功能性示意方框图，所述系统用于钎焊、熔敷、堆焊、填充、表面硬化熔覆以及接合/焊接应用中的任一个；