[发明专利]从电压和电流反馈提取电弧长度的系统和方法

说明书

背景技术

本发明总体上涉及焊接系统，并且更具体地讲，涉及控制气体保护金属极弧焊(GMAW)的焊接系统，也称为，金属极惰性气体保护(MIG)焊接系统。

电弧焊接系统通常包括电源，电源将电流施加到电极上以使电弧穿过电极与工件之间，从而加热电极和工件以建立焊点。在许多系统中，例如，气体保护金属极弧焊系统(GMAW)中，电极由通过焊炬进给的焊丝构成。由于通过电弧加热电极，电极熔化并结合在工件的熔化金属上以形成焊点。

先进形式的MIG焊接基于在焊接电源中脉冲功率的产生，这可以称为脉冲气体保护金属极弧焊(GMAW-P)。也就是说，可以实现各种脉冲体系，其中通过由电源控制电路命令电流脉冲和/或电压脉冲以调节来自焊丝的金属熔滴的形成和沉积、维持熔池所需的加热和冷却分布以及控制焊丝与熔池之间的短路等。

通过控制将电压和电流供应到电极，GMAW系统可以控制通过电弧熔化并沉积电极的方式。控制电极与工件之间的电弧长度可以影响施加的能量和/或如何通过电弧沉积电极。一些GMAW系统可以尝试通过控制供应到焊炬的焊接电压来维持恒定的电弧长度。然而，跨电弧长度的电弧电压可能仅仅是焊炬与工件之间的焊接电压的一部分。

发明内容

以下概述了与最初要求保护的发明的范围相同的某些实施例。这些实施例并非旨在限制要求保护的发明的范围，而是这些实施例仅仅旨在提供本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可以包含类似于或不同于以下阐述的实施例的各种形式。

在第一实施例中，一种控制焊接系统的方法包括：以一电流斜变率控制供应到电极的焊接电流；并且至少部分地基于受控制的焊接电流和变化的焊接电压确定电弧长度。所述电弧长度包括所述电极与工件之间的距离，并且所述电弧电压包括所述电极与所述工件之间的电压。

在另一个实施例中，一种焊接系统包括：功率转换电路，其被配置成提供脉冲焊接波形到焊炬；一个或多个传感器；以及与所述一个或多个传感器连接的处理电路。所述脉冲焊接波形包括峰值部分，所述峰值部分包括斜升部分或斜降部分。所述一个或多个传感器被配置成感测施加在所述焊炬内的电极上的脉冲焊接波形的焊接电压和所述脉冲焊接波形的焊接电流。所述处理电路被配置成至少部分地基于在所述斜升部分或所述斜降部分期间所述焊接电流的变化以及焊接电压的变化确定电弧长度。所述电弧长度包括所述电极与工件之间的距离。

在另一个实施例中，一种控制焊接系统的方法包括：感测脉冲焊接波形的变化的焊接电流和变化的电压；至少部分地基于所述变化的电流和所述变化的电压确定电极的电阻；至少部分地基于焊接电压、所述电阻和降电落压确定电弧电压；并且至少部分地基于所述电弧长度与所述电弧电压之间的函数关系在所述脉冲焊接波形期间控制电弧长度。所述电弧长度包括所述电极与工件之间的距离。

附图说明

当结合附图阅读以下详细说明时，会明白本发明的这些和其他特征、方面和优点，附图中相似的附图标记代表在整个附图中相似的部件，其中：

图1是图示了根据本技术的一些方面用于执行焊接操作的与送丝机连接的电源的GMAW系统的实施例；

图2是图1所示类型的焊接电源的控制电路部件的实施例；

图3是沿着图1的GMAW系统的线3-3截取的电极与工件之间的焊接电弧的实施例；

图4是GMAW系统的电压和电流波形的实施例；

图5是GMAW系统的脉冲波形的变化部分的采样的电压和电流的图示；

图6是根据实施例的电弧长度与λ之间的关系的图示；

图7是图示了根据实施例的用于获得与电弧长度和λ有关的数据组的方法的流程图；以及

图8是用于确定并控制脉冲波形的电弧长度的方法的流程图。

具体实施方式

以下将描述本发明的一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的精确描述，本说明书中不会描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在研发任何这种实际实施方式时，例如在任何工程或设计项目中，必须作出众多专门针对实施方式的决定来达到开发者的具体目的，例如，遵循系统相关的和商业相关的约束条件，这可能因实施方式的不同而改变。此外，应当理解，这种研发努力可能很复杂且费时，但是对于从本公开受益的普通技术人员而言，这可能是设计、制造和生产的例行任务。

在介绍本发明的各种实施例的时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在表示有一个或多个要素的意思。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包括性的，并且表示还可以具有除列举的要素以外的附加要素。