[发明专利]混合射出式和流式脉冲焊接

说明书

一种电弧焊接或增材制造系统，包括：焊丝给送器；焊炬；焊丝电极，该焊丝电极由该焊丝给送器驱动穿过该焊炬；以及电弧产生供电装置，该电弧产生供电装置操作性地连接到该焊炬以在熔敷操作期间将脉冲波形递送到该焊丝电极。该脉冲波形包括一系列电流脉冲和交错的基值电流部分，使得每个电流脉冲通过先前基值电流部分与先前电流脉冲分开并且通过后续基值电流部分与后续电流脉冲分开。在每个电流脉冲期间，在该后续基值电流部分出现之前，从该焊丝电极的端头射出熔融液滴，后面接着是熔融金属背离该焊丝电极的该端头的轴向喷射。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年12月23日提交的美国临时专利申请序列号63/129,810的优先权，该美国临时专利申请的披露内容通过引用并入本文。

发明背景

技术领域

本发明涉及经由喷射过渡使熔融金属从焊丝电极过渡到工件的电弧焊接操作。

背景技术

重型制造焊接(比如焊接板以及大于0.25英寸厚的其他工件)涉及大的焊接熔池以及缓慢的焊炬行进速度。提高的生产率是通过更高的熔敷率或在常规熔敷率下制作更大焊件的提高的便利性来衡量的。通常，实心焊丝气体保护金属电弧焊接(GMAW)用于重型制造。当焊接熔池尺寸较大(在重型制造中是常见的)但电弧锥直径集中时，熔池将变得不稳定并且将尝试“吞噬”电弧且趋于晃荡。

可以使用实心焊丝和混合保护气体执行半自动GMAW焊接操作，其可接受的结果高达16lb/hr(磅/小时)。在超过16lb/hr的情况下，由于电弧/熔池不稳定性，可能会产生不可接受的飞溅量。为了增大电弧锥的尺寸以改善熔池控制，较大焊丝是优选的。操作员通常会操纵电弧(例如，以某种方式穿行)以控制更大的熔池。金属芯焊丝和药芯焊丝可以用于进一步增加熔敷率和熔池控制，但这些替代方案导致较高的发烟速率，并且在药芯电弧焊接(FCAW)的情况下产生稍后必须切碎的熔渣。将令人期望的是以等于或超过16lb/hr的熔敷率稳定执行实心焊丝GMAW焊接同时使电弧/熔池不稳定性和飞溅减至最低程度。

发明内容

下面的发明内容呈现了简化的概述，以提供对本文所讨论的设备、系统和/或方法的一些方面的基本理解。本发明内容不是对本文所讨论的设备、系统和/或方法的广泛综述。并不旨在指出关键的元件或划定这类设备、系统和/或方法的范围。唯一的目的是以简化的形式呈现一些概念，作为稍后呈现的更详细说明的序言。

根据本发明的一个方面，提供了一种电弧焊接或增材制造系统。该电弧焊接或增材制造系统包括：焊丝给送器；焊炬；焊丝电极，该焊丝电极由该焊丝给送器驱动穿过该焊炬；以及电弧产生供电装置，该电弧产生供电装置操作性地连接到该焊炬以在熔敷操作期间将脉冲波形递送到该焊丝电极。该脉冲波形包括一系列电流脉冲和交错的基值电流部分，使得每个电流脉冲通过先前基值电流部分与先前电流脉冲分开并且通过后续基值电流部分与后续电流脉冲分开。在每个电流脉冲期间，在该后续基值电流部分出现之前，从该焊丝电极的端头射出熔融液滴，后面接着是熔融金属背离该焊丝电极的该端头的轴向喷射。

根据本发明的另一方面，提供了一种电弧焊接或增材制造系统。该电弧焊接或增材制造系统包括：焊丝给送器；焊炬；焊丝电极，该焊丝电极由该焊丝给送器驱动穿过该焊炬；以及电弧产生供电装置，该电弧产生供电装置操作性地连接到该焊炬以在熔敷操作期间将脉冲波形递送到该焊丝电极。该脉冲波形包括一系列电流脉冲和交错的基值电流部分，使得每个电流脉冲通过先前基值电流部分与先前电流脉冲分开并且通过后续基值电流部分与后续电流脉冲分开。在每个电流脉冲期间，在该后续基值电流部分出现之前，从该焊丝电极的端头射出熔融液滴，后面接着是熔融金属背离该焊丝电极的该端头的流式喷射和旋转喷射中的一者或两者。