[发明专利]具有集成开关的用于受控短路焊接过程的系统和方法

说明书

公开了一种焊接型系统的系统和方法，该焊接型系统包括被配置用于产生用于电弧焊接过程的输出功率的焊接型功率源。双向送丝器用于使电极丝前进到工件或从工件缩回。一个或多个传感器测量一个或多个焊接过程参数。并且开关被设置用于断开电极丝与工件之间的电弧电流的替代性电流路径。例如，开关响应于一个或多个焊接过程参数超过与短路清除事件相对应的第一阈值而闭合，以重新引导该电弧电流的全部或一部分以使其流过替代性电流路径。

相关申请的交叉引用

本申请是2019年1月24日提交的名称为“Systems and Methods with IntegratedSwitch for Controlled Short Circuit Welding Processes(具有集成开关的用于受控短路焊接过程的系统和方法)”的美国临时专利申请号62/796,342的非临时专利申请，该美国临时专利申请通过援引以其全文并入本文。

背景技术

焊接是在所有行业中变得越来越普遍的工艺。用于结合过程(诸如焊接、钎焊、胶接和/或其他结合操作)的常规系统和方法需要在设备上进行大量投资，诸如加工、显示、实施工件、焊接工具、传感器和/或其他设备。

常规的短路气体金属电弧焊(GMAW)也称为金属惰性气体(MIG)焊接，是一种在要焊接的电极与金属零件之间形成电弧的焊接过程。电弧产生使金属零件熔化的热量。熔化的金属零件冷却之后，金属零件会接合并形成焊接件。可以测量电气和/或物理参数，并且可以在焊接操作期间将这些测量的结果作为过程反馈和系统反馈提供给焊工和/或控制系统和控制电路。焊工和/或控制系统和控制电路可以在焊接时使用该反馈信息实时地调节焊接参数，从而使得焊接过程得到改善。

尽管在某些情况下可以使此类过程自动化，但是大量的应用对于手动焊接操作仍继续存在，其成功很大程度上取决于焊接操作者(有时被称为焊工)对焊枪或焊炬的正确使用。例如，不合适的焊炬角度(工件角度和行进角度)、接触末端到工件的距离、行进速度和指向是可能决定焊接质量的参数。然而，即使是经验丰富的焊工，在整个焊接过程中也常常难以监测和维持这些参数。在这方面，焊工可从提供对短路焊接过程的控制的系统和方法中获益，从而得到改善的焊接质量和改善的焊接接头。

发明内容

本公开涉及用于受控短路焊接过程的系统和方法，如基本上由至少一个附图展示和/或结合至少一个附图描述的并且如权利要求所阐述的。特别地，所公开的受控短路焊接系统和方法采用集成开关以便提供用于电极丝与工件之间的电弧电流的替代性电流路径。开关被配置用于响应于一个或多个焊接过程参数超过与短路清除事件相对应的第一阈值而闭合，以重新引导电弧电流的全部或一部分以使其流过替代性电流路径。

通过以下描述和附图，将更加充分地理解本公开的这些和其他优点、方面和新颖特征以及本公开的所展示示例的细节。

附图说明

图1展示了根据本公开的各方面的采用受控短路焊接过程的焊接型系统。

图2是根据本公开的各方面的示例焊接型系统的框图。

图3展示了根据本公开的各方面的短路焊接过程的各个阶段。

图4A和图4B分别展示了根据本公开的各方面的短路焊接过程的电压特性曲线和电流特性曲线。

图5A和图5B分别展示了根据本公开的各方面的在短路事件清除之前短路焊接过程的电压特性曲线和电流特性曲线。

图6A和图6B分别展示了根据本公开的各方面的在短路事件开始之前短路焊接过程的电压特性曲线和电流特性曲线。

图7展示了根据本公开的各方面的用于预测短路事件或检测短路事件、并且然后激活集成开关的示例方法。

图8展示了根据本公开的各方面的用于预测短路事件、并且然后激活次级开关的示例方法。