CN100503123C - 用于控制和/或调节焊接设备的方法以及焊接设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及控制和/或调节焊接设备(1)的方法，其中所述焊接设备(1)包括焊丝(13)，在引燃电弧(15)以后，进行冷金属过渡焊接工艺；还涉及用来实施所述方法的焊接设备(1)。为了建立用来控制工件热输入和/或额外材料引入的各种可能性，在至少一些短路阶段(33)，改变焊接电流I和/或焊接电压U的极性。将焊接电流I和/或焊接电压U的幅值设定为限定值，从而防止焊丝(13)熔融或产生短路连接，而且在短路阶段(33)的结束或者在电弧阶段(36)的开始处，仅借助焊接电流I和/或焊接电压U而不使用辅助电压源来重新引燃电弧(15)，就能够在提升焊丝(13)离开工件(16)时，安全地重新引燃电弧(15)。

Description

用于控制和/或调节焊接设备的方法以及焊接设备
技术领域
本发明涉及分别借助熔化电极和焊丝来分别控制和/或调节焊接设备和焊接电流源的方法，其中在引燃电弧后，实施冷金属过渡(CMT)焊接工艺，在该工艺中，朝向工件的方向输送焊丝，直到焊丝接触工件，接着，在形成短路后，在短路阶段，逆转焊丝的输送方向且使焊丝离开焊接件，直到断开短路，其中调节用于焊接电流和/或焊接电压的电流，使得在电弧阶段，发生焊丝熔化，即形成熔滴。
而且，本发明涉及焊接设备，其包括焊接电流源、控制装置和焊枪，所述焊接设备进一步包括输入和/或输出装置和/或远程控制器，用来调节不同的焊接参数并且用来调节和选择至少一个用于热平衡或者向待处理工件的热输入的参数。
背景技术
用来控制焊接电流源的方法从EP1384546A2中获悉，其中焊接电流的波形包括至少一个电弧和/或ARC部分和短路部分。在焊接工艺中，通过向前移动焊丝直到其接触工件而引入短路阶段，且通过向后拉动焊丝而引入电弧阶段。在提升焊丝离开工件而形成电弧之前，在短路阶段，施加焊丝的短路部分。在这种情况下，短路部分在焊接电流周期内具有电流最大值，使得在短路阶段，高电流流经焊丝和工件。在形成电弧的情况下，向后拉动电极时，施加数值较低的焊接电流的ARC部分。因此，焊接电流的波形与焊丝的向后运动相协调，其中焊接电流的波形具有几个不同的相位。
在该文献中，劣势是所有可能的焊接方法都被指出了，但是没有以任何方式描述怎样移动焊丝来使用这些焊接方法。
而且，作为现有技术一部分的焊接电流源从EP1384547A2中已知。用来输送焊丝的方法和装置从EP1384548A1已知。焊丝输送装置从EP1384549A2中已知。
利用从现有技术中已知的方法和装置，已经证明只能以有限的程度控制和调节焊接工艺的热输入是不利的。在工件焊点区域内存在显著的热输入，因为焊接电流必须在焊接工艺期间的每个时间点保持在特定的水平，使得电弧不会熄灭。工件在焊点区域被所施加的强电流剧烈地加热，这对焊接接头产生了负面影响，特别是在短路阶段，因为在该阶段，施加了数值更高的焊接电流的短路部分。因此在已知方法中在焊接过程中控制热输入特别是热量减少的可能性受到限制。这导致以下缺点：仅能较差地焊接或者根本不能焊接薄金属板，例如厚度在几个毫米或者丝米范围内的金属板，和/或低熔点材料，例如铝合金。
发明内容
本发明的目的在于提供一种控制和/或调节焊接工艺和焊接电流源的方法，该方法允许以更多的可能性来控制工件的热输入和填料的引入，且该方法扩展了焊接工艺和焊接设备的应用领域，其中可以以更为灵活的方式设计焊接工艺。特别是，在焊接工艺中产生的热能得以减少。
进一步的目的在于提供上述焊接设备，利用该设备，能够灵活地实施工件的热输入和填料的引入，因此应用领域得以扩展。
关于上述方法，本发明的目的是通过以下方式实现的：在焊接工艺的至少一些短路阶段，将焊接电流I和/或焊接电压U的极性调节到限定值，从而分别防止焊丝和短路桥的熔断，而且在短路阶段的结束或者电弧阶段的开始处，当提升焊丝使其离开工件时，仅借助焊接电流I和/或焊接电压U而不需要任何辅助电压来重新引燃电弧，就能够安全地重新引燃电弧。在这种情况下，有利的是通过改变焊接电流I的极性，特别是在恒定的焊接电流水平下改变焊接电流I的极性，能够控制待焊接工件的热输入，和/或待引入熔池的填料量。特别是，根据需要，热输入可以减小到最小值，从而可以焊接或者钎焊薄壁工件，例如薄金属板和/或低熔点材料，或者金属合金，例如铝。这可能要归功于填料向工件的基本上无电流的转移，这种转移发生在电流极性逆转的时间点。进一步的优势在于，电流极性逆转与焊丝运动相配合。在短路阶段，即在焊丝接触工件时，焊接电流的极性改变，由此，不需要额外的辅助电压源用来重新引燃电弧，而在电弧燃烧阶段发生极性逆转则需要额外的辅助电压源。只要保护气体柱不被离子化，即在短路阶段不存在电弧，上述情况就是可能的，其中当焊丝被提起时，电弧被焊接电流引燃，通过焊接电流和/或焊接电压的特殊波形，该电流被调节和/或限制到限定的水平。由于不需要辅助电压源，因此能够制造低成本和结构简单的焊接设备。
由于权利要求2的方案，通过焊丝的熔化安全地形成熔滴。而且，填料的熔断体积，即熔滴尺寸可以根据需要由电弧阶段施加的电流强度来有利地确定。
权利要求3的方案也是具有优势的，因为用于形成熔滴的填料量也会因此受到影响。例如，借助在随后的电弧燃烧阶段在短路阶段期间所施加的较大电流，由相同的电弧电流形成更大的熔滴，从而可以在随后的短路阶段将更大量的填料引入熔池。在使用具有高电阻率的填料时这种影响特别强。
权利要求4的方案允许通过直接接触工件且同时施加低电流和/或不施加电流而可靠地分离熔滴，因此避免了形成飞溅。
权利要求5和6的方案也是具有优势的，因为可以由此以许多不同方式改变和控制热输入和/或引入的填料量，从而所述焊接工艺可以用于最为不同的焊接接头和材料组合以及材料厚度。
根据权利要求7的特征的方法也是具有优势的，因为周期性重现的焊接电流波形控制起来不费力，且利用该焊接工艺可以在许多情况下生产质量连续恒定的焊接接头。
权利要求8的方案是具有优势的，因为在偶然发生干扰和/或仅不时发生干扰和/或外部影响的情况下，通过不规则地逆转焊接电流的极性，可以额外导致焊接工艺的调节变得灵活，且可以提高焊接工艺的适应性。例如，根据需要，控制装置可以确定焊接电流极性的逆转，以防不能保持当前检测的用于焊接工艺的所需值。
由于权利要求9所述的方案，有利地实现了焊接工艺的自动的和独立的参数化。
权利要求10的方案也是具有优势的，因为基于手动调节的用户设置可以独立地调节焊接电流的波形，且由此可以保证焊接设备使用简单且其用户友好性显著提高。
权利要求11的方案是具有优势的，因为这些方案也允许通过外部控制来逆转焊接电流的极性。
权利要求12的方案也是具有优势的，因为对于不同的极性，可以由控制装置分别调节或限定用于焊丝馈送速率的不同预设值以及由这些值限定的工艺参数，诸如填料的熔断率，，从而达到显著提高的工艺稳定性，且焊接工艺可以以更为多变的方式进行。
而且，权利要求13和14的方案也是具有优势的，因为这些方案允许在电弧阶段改变焊接电流的极性，从而可以调整参数以更好地适应焊接任务。因此，对于不同的应用场合，可以更为精确地优化焊接工艺。
权利要求15和16的方案是具有优势的，因为实现了改善的间隙桥接能力和/或更好的焊接熔深，由此，特别是，能够补偿待焊接工件的公差。
本发明的目的由上述焊接设备来实现，其中控制器件与输入和/或输出装置和/或远程控制器相关联，所述控制器件被设计用来基于至少一个被调节或被选择的、用于热平衡或者热输入的参数而限定焊接电流I和/或焊接电压U发生极性改变的时间点。所述焊接设备具有以下优势：利用具有上述设计的控制器件，通过根据所述时间点确定焊接电流的极性，能够非常精确和非常独立地调节热能的输入和/或填料的引入以适应当前的焊接情况。焊接电流的依赖调节的极性变化的其他优势可以从以上和以下描述中得知。
在权利要求18至20中，描述了焊接设备的有利设计，例如，凭借能进行软件升级的能力，利用该设备，焊接工艺可以整体得到改善并且可以将焊接设备的结构设计得简单并且易于维护。
附图说明
下面将参考示意性附图对本发明进行更为详细的解释。其中：
图1示出了焊接设备或者焊接装置的示意图；
图2示出了焊接电压和焊接电流随时间的变化，以及在根据本发明焊接工艺的实施例中焊丝的运动曲线图；
图3示出了焊接电流随时间的变化，以及在根据本发明焊接工艺的第二实施例中焊丝的运动曲线图；
图4示出了焊接电流随时间的变化，以及在根据本发明焊接工艺的第三实施例中焊丝的运动曲线图；
图5示出了焊接电流随时间的变化，以及在根据本发明焊接工艺的第四实施例中焊丝的运动曲线图；
图6示出了焊接电流随时间的变化，以及在根据本发明焊接工艺的第五实施例中焊丝的运动曲线图以及用于焊丝馈送速率的控制信号随时间变化的示意曲线图。
具体实施方式
在图1中，示出了焊接设备1或者焊接装置，用于使用熔化焊接电极的最为不同的工艺和方法，诸如MIG/MAG焊接或者电弧焊接方法、双丝/串列多弧焊接方法或者钎焊方法等，所述电极分别特别是焊丝和填料。
焊接设备1包括电流源2，电流源2包括动力元件3、控制装置4和开关元件5，开关元件5与动力元件3和/或控制装置4相关联。所述开关元件5和/或控制装置4与控制阀6连接，控制阀6布置在用于气体8的供应线7上，分别位于气体储存器9和焊枪10或者燃烧器之间，所述气体8特别是保护性气体，例如CO2、氦气或者氩气等。
另外，送丝装置11可以进一步经由控制装置4激活，所述送丝装置对于MIG/MAG焊接是特别常用的，其中填料和/或焊丝13从馈送鼓轮14或者焊丝卷经由供应线12供应到焊枪10的区域。当然，正如现有技术中已知的，可以将送丝装置11集成在焊接设备1中，特别是集成在基础壳体内，而不是设计成附属装置，如图1所示。
也可以用送丝装置11将焊丝13和/或填料送出焊枪10之外，到达处理地点。而且，送丝装置11可以包括不同的驱动单元，其中驱动单元例如可以布置在焊丝出口区域，特别是布置在焊枪10内和/或工件上的焊点的焊丝出口区域，而另外的驱动单元可以位于馈送鼓轮14的区域。焊丝绞车可以设置在驱动单元之间，该绞车任选接收焊丝13的可变长度节段，特别是当焊丝13将要被输送回去的时候。
用来在电极和工件16之间建立电弧15特别是工作电弧的焊接电流从电流源2的动力元件3经由焊接线17供应到焊枪10，特别是供应到电极，其中所述的由几个部件特别形成的待焊接工件16也经由另外的焊接线18连接到焊接设备1，特别是连接到电流源2，这样，可以经由电弧15建立用于焊接工艺的电路。
为了冷却焊枪10，可以经由冷却回路19将焊枪10连接到储液器，特别是储水器21，其中流量控制器20设置在焊枪10和储液器之间，由此当焊枪10工作时，冷却回路19特别是用于储水器21所容纳的液体的液体泵被起动，因此可以对焊枪10进行冷却。
焊接设备1还可以包括输入和/或输出装置22，能够经由该装置来设定和调用焊接设备1的最为不同的焊接参数、操作模式或者焊接程序。在这种情况下，经由输入和/或输出装置22设定的焊接参数、操作模式或者焊接程序可以传递到控制装置4，此后，焊接装置或者焊接设备1的各个组件分别被激活，且由所述控制装置4来预定实施调节或者控制所需的相应值。
此外，在图示的示例性实施方案中，焊枪10经由软管封装23分别与焊接设备1或者焊接装置连接。在软管封装23中，布置有焊接设备1到焊枪10的各个线路。软管封装23经由耦合装置24与焊枪10连接，而软管封装23内的各个线路经由凹连接器和/或插入式连接件与焊接设备1的各个触点连接。为了保证软管封装23具有适当的应变缓解作用，该软管封装23经由应变缓解装置25与壳体26连接，特别是与焊接设备1的基础壳体连接。当然，可以使用耦合装置24将软管封装23连接到焊接设备1。
基本上，必须说明，并不是必须使用和采用上述的全部组件分别用于不同的焊接方法或者焊接设备1，诸如例如MIG/MAG装置。例如，也可以设计作为空气冷却焊枪10的焊枪10。
在图2中，本发明的焊接工艺的示例性实施方案通过曲线图27至29示意性地示出。曲线图27示出了焊接电压U随时间的变化，曲线图28示出了焊接电流I随时间的变化，而曲线图29示出了焊丝13出口侧端部相对于工件16的运动和位置。所示关系曲线示出了用熔化电极和/或焊丝13来控制和/或调节焊接设备1和/或焊接电流源2的方法。在这种情况下，工件16和焊丝13的熔化通过电离的等离子束和/或电弧15来实现，所述电弧在焊丝13和工件16上的电反极之间建立。
电弧15的引燃可以通过任何方法进行，例如通过现有技术中的提升起弧原理，其中在引燃阶段31将开路电压施加到焊丝13上，然后使焊丝13向前移动直到其接触工件16，此后在短路阶段通过逆转焊丝13的输送方向而将短路断开，且经由送回焊丝的路径建立电弧，直到焊丝输送方向发生新的逆转，使得焊丝13沿工件16的方向运动。在一个或者几个时期中的引燃阶段31，电流I受到限制使得焊丝13不会发生熔化。在另一可能的实施方案的变体中，电弧15的第一次引燃可以经由高频电压信号来实现，这就是所谓的高频引燃。
在引燃电弧15以后，在焊接工艺正常进行之前，也可以进行在限定时间内能量输入增大的第一个短工艺阶段31b，接着可以进行通过循环实施焊接工艺阶段而建立的焊接工艺。通过实施所述能量输入增大的短工艺阶段31b，实现了电弧15的稳定。另外，通过引燃过程加热焊丝13，因此后续焊接工艺可以利用预热的焊丝13来启动，从而显著改善焊接质量。
引燃阶段31和/或工艺阶段31b以后，焊接工艺正常进行，其中根据本发明，实施冷金属过渡(CMT)焊接工艺。在CMT工艺中，沿工件16的方向输送焊丝13，直到焊丝13接触工件16，此后在时间点32形成短路之后，短路阶段33开始，在该阶段，将焊丝输送方向逆转。在短路阶段33，使焊丝13从工件16离开，直到断开短路，即形成电弧15，和/或直到到达限定的距离34和/或经过限定的时间，此后，在时间点35，这里称为电弧阶段36的工艺阶段开始。在电弧阶段36，焊丝13熔化，从而在焊丝端部形成熔滴。在上死点37处，将焊丝13的运动方向再一次逆转，此后焊丝沿工件16的方向运动。在电弧阶段36调节焊接电流I和/或焊接电压U，使得焊丝13熔化，即形成熔滴，但不让焊丝13熔断。
焊丝13在焊接过程中以振荡方式运动。送丝装置11基本上被计时，使得在短路阶段33，负信号和/或焊丝13被送回，在此过程中建立电弧15，且使得在电弧阶段36，沿工件16的方向向前输送正信号和/或焊丝13，在此过程中焊丝13被加热和/或熔化形成熔滴(参考图6中的曲线图20)。但是，焊丝13运动方向的时间控制不是必须与电弧阶段36和/或短路阶段33的发生相关联，因为例如在焊丝13向后运动的过程中，可以通过调节焊接循环中的电流水平而由特定的能量输入产生电弧阶段36。即当已经存在电弧15时，仍然可以将焊丝13从工件16移开，直到到达限定的时间点和/或距离。例如，送丝装置11利用30-100Hz，特别是约50-70Hz的焊丝13的振荡频率激活。
在到达死点37后，使焊丝13向前运动，直到其接触工件16，特别是熔池。由于焊丝13上的熔滴的表面张力和/或其他已知的作用在液体熔滴上的物理作用，所述熔滴与焊丝13分离并且被工件16束缚，该情况的发生不伴随焊接飞溅或者其他现象，因为不存在熔滴的下落运动。此后，再次开始短路阶段33，其中焊丝13向后运动有利于熔滴分离。可以在短路阶段33中增大焊接电流I，特别是脉冲式增大焊接电流I，用来支持熔滴分离。在所示的示例性实施方案中，在CMT工艺持续期间，短路阶段33和电弧阶段36彼此周期性地交替。
在此没有给出有关CMT工艺方法的更为详细的信息，因为该工艺对于焊丝13和/或工件16极性不变的焊接工艺来说，是现有技术中已知的。
根据本发明，为了更有可能地影响焊接工艺，现在提出的是在全部或者某些短路阶段33，改变电流的极性，特别是改变电流I和电压U的极性，其中为电流I设定限定的幅值，从而防止焊丝13和/或短路桥熔断，但是当提升焊丝13离开工件16时，可以安全地再次引燃电弧15。
从图2中可以看出，焊接电流I具有极性周期性变化的波形和/或脉冲序列，其中在常规焊接工艺中，极性在焊接电流I的每半个周期40、41就发生改变。电流I为正极性的周期时间40基本上相应于电流I为负极性的周期时间41。
可替代地，焊接电流I可以包括一个至少暂时非周期性变化的极性。在这种情况下，电流I为正极性和负极性的时间量40、41在特定的周期是不相同的，这一点将在图5的描述中给予更为详细的解释。
当超过时间点32时，电压U和/或电流I升高到第一水平，该水平保证安全地再次引燃电弧15。任选地，该水平可以限定为工作水平，其在整个短路阶段33和电弧阶段36期间保持恒定。但是，优选地，焊接电流的正或负周期和/或周期节段包括第一部分，基础电流38；和至少一个其他部分，工作电流39，如曲线图28中所示。在所示的示例性实施方案中，基础电流38和工作电流39是恒定的。基础电流38和/或工作电流39可以跟随时间改变。特别是基础电流38可以在适当的时候增大，和/或工作电流39可以在适当的时候减小。
较之工作电流39而言，基础电流38优选相对较小，其中所述工作电流39可以比基础电流38高例如1.5倍到10倍，特别是4倍到8倍。基础电流38例如可以是5A到50A，特别是约10A到30A，而工作电流39例如可以是50A到500A。
根据本发明，在电极和/或焊丝13和工件16上施加极性，所述极性至少暂时发生变化或者改变为第一极性，并且下面将所述极性称为焊接电流I的负部分，在图中表示为焊接电流I的负周期41，下面将所述第一极性称为焊接电流I的正部分，在图中表示为正周期40。通过交替施加焊接电流I的正部分和负部分，电流I的负部分允许以多种可能对焊接工艺进行控制和/或调节。在焊接工艺中，焊接电流I的负部分形成额外的影响因素，使得当相应地调节在工件16和电极和/或焊丝13上施加焊接电流I的正极性和负极性的周期和性质时，能够非常精确地和用户特定地确定能量平衡。在这种情况下，对电能供应的这一控制由控制装置4来实施。
由于焊接电流I的极性根据需要发生改变，所以较之极性不变的焊接工艺而言，工件16上的热影响区的温度显著降低。一方面，这是通过在时间点32理想地无电流地转移填料而实现的，从而在熔滴分离时刻，可以发生热影响部件的冷却，特别是熔池和填料的冷却。较之现有技术中已知的CMT工艺，在本发明的焊接工艺中，热输入可以以优选的方式减少，因为在负极电弧阶段36焊接电流I在恒定的熔断体积下减小。通过减少进入工件16的热输入，即使更薄的壁厚和熔融温度更低的材料也能够被焊接。
如果现在将焊接电流I的正极性施加在焊丝13上，则较之施加负极性的情况而言，电极更高程度地被加热。这种已知的效应导致较之使用焊丝13负极性的情况而言，使用焊丝13正极性的情况下，更大体积的材料在焊丝13上熔化。对于工件16的正极性，更多的热能输入到工件16上的焊点区域，从而较之相反极性而言，工件上的热影响区扩大和/或工件16的熔深增大。本发明的方法通过根据需要或者电流源2设定的调节值来控制极性的改变，从而能具体使用这些效应。
根据图2所示的实施方案的变体，在包括短路阶段33和电弧阶段36的正周期40以后，接下来是同样包括短路阶段33和电弧阶段36的负周期41，所述正周期和负周期以这样的顺序彼此周期性地跟随。
在具有优势的实施方案变体中，在电弧阶段36，改变焊接电流I，特别是增大焊接电流I，从而焊丝13形成熔滴和/或熔化。在这种情况下，焊接电流I增大到上述工作电流39，优选由短路阶段33施加的焊接电流38而增大。而且，焊接电流I在焊丝13的短路阶段33之前减小到更小的值，正如示意性地图示的那样，和/或减小到零，从而当电极和/或焊丝13和工件16之间的距离减小时，实现最小的电弧压力。因此，就可能实现从电弧阶段36到短路阶段33的无飞溅过渡。
图3示出了进一步的方法变体，其中焊接电流I在短路阶段33随时间发生变化。曲线图28示出了焊接电流I随时间的变化，而曲线图29图示了焊丝13的运动和位置随时间的变化。在以下，焊接电压U随时间的变化并未示出，以保证示于曲线图29中的焊接电流I的曲线变化，因为所述电压可能具有变化的和/或不同的波形。
施加于短路阶段33的基础电流38例如是从时间点32恒定增大的，从而在短路阶段33，焊丝13已经显著地得到预热或者根据需要而熔化。因此填料的熔断率可以增大。例如，因此工件16上待连接的部件之间更宽的间隙可以被填料填充和桥接，这对于利用对头焊接来连接间隙宽度较大和/或不规则的两个部件是特别具有优势的。
焊接电流I在短路阶段33的增大可以是恒定的(实线)，例如在斜坡函数或者阶跃函数(虚线)以后。
焊丝13的馈送速率也可以在不同的工艺阶段限定为预定的恒定值或者是可变调节的。馈送速率可以依赖于不同的工艺参数，其中调节送丝装置11优选由控制装置4自动进行。例如，在短路阶段33和/或电弧阶段36，焊接电流I越高，则馈送速率越高。当焊接电流I改变时，馈送速率优选以相应的方式适配，从而可以保持电流源2和/或控制装置4上预设的所需值。
在图4中，图示了进一步的方法变体。这里，焊接电流I的极性变化仅在焊接工艺的几个短路阶段33发生，优选在经过预定次数的、焊接电流极性相同的短路阶段33和电弧阶段36之后发生。短路阶段33和电弧阶段36形成周期40。如图所示，焊接电流I在两个连续的周期40内保持相同极性，此后焊接电流I发生极性改变。然后经过预定次数的周期40以后，焊接电流I的极性再次改变。在示例性实施方案中，在焊接工艺期间，正周期40的次数基本上成比例地相应于负周期41的次数。
在图5中，示出了进一步的方法变体，其中焊接电流I的极性改变在经过由控制装置4限定的多个周期40之后发生。在这种情况下，正周期40的次数不相应于负周期41的次数，在焊接工艺中例如存在成比例地更多的正周期40。负周期41仍旧影响焊接工艺，原因是负极位于焊丝13上或者工件16上，导致输入的热量较少且受影响的元件上的热能减少。热平衡可以受到负周期41的决定性影响。负周期41的波形可以相应于相反的正周期40，或者在负周期41期间，较之正周期40内的焊接电流I来说，焊接电流I的波形形状改变和/或次数改变，特别是更高或者更低。例如，在焊丝13为恒定熔断率时，可以选择更低的焊接电流I，从而由于较低的焊接电流I，导致较少的热能输入到工件16。
控制装置4能够不规则地或者根据需要确定焊接电流的极性改变。例如，如果焊丝13的熔断体积太大和/或如果输入工件16的热量太多，则控制装置4能够利用封闭环路中的相应传感器检测上述情况，于是改变焊接电流I的极性来降低温度。
未详细示出的进一步的方法变体是：焊接电流I的周期40、41较之不同极性的周期41、40具有更短或者更长的周期持续时间。例如，正周期40的周期持续时间比其中一个负周期41短。因此，在正周期40内产生的热能适应负周期41内产生的热能，由此当焊接电流I的极性改变时，能够在焊丝13上实现恒定的熔断体积。当然，还存在这样的可能性，即较之正周期40期间的电流I而言，在负周期41期间焊接电流I改变，特别是增大，使得在焊接电流I具有不同极性的情况下的热输入变化可以得到均衡。
在图6中示出了进一步的方法变体。这里，焊接电流I的极性在周期40、41期间至少改变两次。例如，焊接电流I的第一次极性变化发生在短路阶段33而第二次极性变化发生在电弧阶段36。当焊丝13在短路阶段33向后运动时，焊接电流I的负极性例如施加到焊丝13上，其中在时间点35，焊接电流I的极性改变，且在电弧阶段36，焊接电流I的正极性施加到焊丝上。
这种方法是具有优势的，因为在短路阶段33，焊丝13上产生较少的热能，且在电弧阶段36焊丝13的正极性可以实现高的填料熔断率，并且工件16的负极性可以实现将较少的热量输入到工件16。如果需要，焊丝13和/或工件16的极性当然可以颠倒过来，从而任选地以积极的方式影响特殊的焊接工艺。
通常，对于图2至6所示的实施方案变体，应该注意，可以根据以下参数在周期内确定焊接电流I的适时控制的极性变化，所述参数例如是热输入参数、焊接电流I参数、焊接电压U参数、材料引入和/或材料填充参数、工件16上的焊接间隙参数等。为此，可以将现有技术中已知的检测元件和/或传感器、调节元件、操作员设施和/或远程控制器、数据存储器、控制器件，例如软件和/或程序逻辑等分配给控制装置4，使得控制装置4能够在调节过程中相应地检测和确定所需值和/或校正变量。
例如，检测待焊接工件16的间隙，且根据间隙宽度和/或间隙深度，调节焊接电流I的大小和/或极性。而且，能够检测焊接熔深，特别是所谓的焊根深度，并且能够对焊接电流I的极性变化进行相应调节。
还能够通过检测工件16的温度和预设焊接设备1的限定热量输入从而自动调节焊接电流I的各个周期40、41的极性变化和/或次数和/或持续时间，用来调节热平衡。这里，将检测到的工件16的温度传递到焊接设备1的控制装置4，于是所述装置4确定是否将改变焊接电流I的极性和/或性质。
焊接设备1包括焊接电流源和/或电流源2、控制装置4和焊枪10。可以经由焊接设备上的输入和/或输出装置22或者经由远程控制器来调节不同的焊接参数。在焊接设备1的输入和/或输出装置22上和/或在远程控制器上可以选择至少一个用于热平衡或者待处理工件上的热输入的参数，和/或可以布置用于调节热平衡和/或待处理工件上的热输入的调节元件。
控制器件与输入和/或输出装置22或者远程控制器相关联，该控制器件被设计用来基于对热平衡和/或热输入的调节而限定焊接电流I极性改变的时间点。焊接电流的波形由控制器件基于用于热平衡和/或热输入的参数进行确定。
将被调节的参数传递到焊接设备1的控制装置4，此后所述装置控制和/或调节适当的焊接工艺。可以在所述输入和/或输出装置22上调节用于该焊接工艺的最为不同的参数，例如焊接电流I和/或焊接电压U和/或焊丝馈送速率V和/或用于热输入的焊接参数和/或待焊接工件16的材料和/或焊丝13的材料和/或待使用的焊接气体。
调节设定可以在显示器上显示。对于所示的输入和/或输出装置22，经由选择或调节器件来进行调节，所述选择或调节器件可以由按键、旋转型开关或者电位计形成。例如，焊丝13的厚度可以利用第一按键来调节，且相应的调节值可以显示在显示器上。利用按键的第二种布置，例如可以选择焊丝13的材料，且经调节的材料组合可以显示在另一个的显示器上。经由第三种按键组合，通过周期性或者非周期性地改变焊接电流的极性来调节焊接工艺的类型，且显示在又一个显示器上。
例如，焊丝运动的变化频率和/或焊接电流I的过零可以借助与上述参数成比例的参数，以直接或者间接的方式用户特定地进行调节。
工件16的热平衡和/或热输入也可以用这样的方式予以调节，用户设定常用的焊接工艺并且通过额外设定其他参数来确定热平衡，所述其他参数诸如热输入，其显示在显示器上并且可以借助按键选择。这里，用户可以通过以简单的方式在显示器上选择来确定是否应该提供低、中或者高的热输入，使得控制装置4进行适当的控制和/或调节。相应于各种的选择可能性的数据和/或计算模型存储在存储器内，从而允许自动确定。
例如，可以将用于各个焊接工艺的数据，例如焊接电流I的AC波形、电流值、频率等，或者焊丝13的运动路径和/或振荡频率，存储在集成在焊接设备1中的存储器内，控制装置根据这些数据控制焊接方法。而且，控制器件可以以软件形式存储在优选可重写的存储器内，所述控制器件与输入和/输出装置22和/或远程控制器以彼此相互作用的方式耦合，且所述器件特别用于确定焊接电流I的极性变化和幅值。
因此，在焊接工艺之前，用户只需要进行很少的调节，此后控制装置4自动调节焊接工艺。详细地说，通过选择焊丝13和待焊接工件16的材料，确定工件16的热平衡和/或热输入。在这种情况下，相应的值可以存储在存储器内，用于最为不同的焊丝13和工件16的材料，从而根据所选择的材料，由控制装置4限定焊接工艺的交替出现阶段的关系。例如，对于使用铝的焊接工艺来说，需要输入工件16的热输入比使用钢的焊接工艺要少。因此，相对于钢而言，对于铝需要存储不同的值，使得较少量的能量输入到工件16。
当然，可以通过指示脉冲和/或周期40、41的次数或者通过预设或者限定持续时间或者由触发信号来触发焊接电流I的极性变化。
当然，可以将上述的各种调节可能性彼此组合和/或可以在焊接设备1上设置几种调节可能性。

Claims (26)

1.一种借助焊丝(13)分别控制和/或调节焊接设备(1)和焊接电流源(2)的方法，其中在引燃电弧(15)以后，实施冷金属过渡(CMT)焊接工艺，在该工艺期间，将焊丝(13)沿工件(16)的方向输送，直到焊丝(13)接触工件(16)，接着，在形成短路之后，在短路阶段(33)，使焊丝输送方向逆转且将焊丝(13)从工件(16)移开，直到断开短路，其中对焊接电流I和/或焊接电压U进行调节，使得焊丝(13)在电弧阶段(36)熔化，即形成熔滴，其特征在于，在至少一些短路阶段(33)，焊接电流I和/或焊接电压U的极性改变，其中将焊接电流I和/或焊接电压U的幅值调节到限定值，从而分别防止焊丝(13)和短路桥的熔断，而且在短路阶段(33)的结束或者在电弧阶段(36)的开始处，仅通过焊接电流I和/或焊接电压U而不需要任何辅助电压来重新引燃电弧(15)，就能够在提升焊丝(13)离开工件(16)时，安全地重新引燃电弧(15)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在电弧阶段(36)，改变焊接电流I，由此，焊丝(13)的端部形成熔滴和/或熔化。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在电弧阶段(36)，增大焊接电流I。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在短路阶段(33)，改变焊接电流I，其中在增大焊接电流I的过程中，将由焊丝(13)形成的填料引入到工件(16)的熔池中，且在减小焊接电流I的过程中，将较少量的填料引入到工件(16)的熔池中。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成短路以后，使焊丝输送方向逆转，且将焊丝(13)从工件(16)移开，直到到达可自由选择的或者预定的距离(34)。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在由一个短路阶段(33)和一个电弧阶段(36)形成的每个周期(40、41)以后，改变焊接电流I和/或焊接电压U的极性。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在几个周期(40、41)以后，改变焊接电流I和/或焊接电压U的极性，每一个所述周期均由一个短路阶段(33)和一个电弧阶段(36)形成。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在预定或者可调节次数的周期(40、41)以后，改变焊接电流I和/或焊接电压U的极性。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在可改变和/或变化次数的周期(40、41)以后，非周期性或不规则地改变焊接电流I和/或焊接电压U的极性。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，基于至少一个焊接工艺参数，自动地确定焊接电流I和/或焊接电压U的极性改变的时间点，其中所述焊接工艺参数在焊接工艺之前已经被调节或者在焊接工艺期间已经被检测。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，基于焊接电流I、用于热输入的参数、工件(16)的材料、焊丝(13)的材料、所用的保护性气体和/或工件(16)上的焊接间隙，自动地确定焊接电流I和/或焊接电压U的极性改变的时间点。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述焊接设备(1)上手动选择和调节至少一个焊接参数，且特征在于，焊接电流I和/或焊接电压U相对于短路阶段(33)的极性改变时间点由控制装置(4)基于所述至少一个焊接参数而限定。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于预定周期或者由触发信号来触发焊接电流I和/或焊接电压U的极性改变。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于焊接电流I和/或焊接电压U的极性，改变和确定焊丝(13)的馈送速率V。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在由短路阶段(33)和电弧阶段(36)形成的周期(40、41)内，焊接电流I和/或焊接电压U的极性至少两次发生受控改变。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在电弧阶段(36)期间和在短路阶段(33)期间发生极性改变。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，基于焊接工艺参数，控制所述周期(40、41)内焊接电流I和/或焊接电压U的适时控制的极性改变。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，基于热输入参数、焊接电流I、焊接电压U或材料输入参数，控制所述周期(40、41)内焊接电流I和/或焊接电压U的适时控制的极性改变。
19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于在待焊接工件(16)之间所检测到的间隙的宽度和/或深度，调节焊接电流I和/或焊接电压U的幅值和/或极性。
20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于检测到的熔深的深度，调节焊接电流I和/或焊接电压U的幅值和/或极性。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，基于所谓的焊根深度，调节焊接电流I和/或焊接电压U的幅值和/或极性。
22.一种焊接设备(1)，包括焊接电流源(2)、控制装置(4)和焊枪(10)，进一步包括输入和/或输出装置(22)和/或远程控制器，用于调节不同的焊接参数并且用于调节和选择至少一个用于热平衡或者待焊接工件(16)的热输入的参数，其特征在于，控制器件与所述输入和/或输出装置(22)和/或所述远程控制器相关联，所述控制器件被设计用来基于至少一个被调节或者被选择的用于热平衡或热输入的参数，限定焊接电流I和/或焊接电压U发生极性改变的时间点。
23.如权利要求22所述的焊接设备(1)，其特征在于，布置至少一个选择或者调节器件，用于直接或者间接地调节正极性或者负极性焊接电流I和/或焊接电压U的周期(40、41)的次数或者持续时间或者调节焊接电流I和/或焊接电压U的幅值。
24.如权利要求22或者23所述的焊接设备(1)，其特征在于，设置存储器用来存储焊接参数设置。
25.如权利要求24所述的焊接设备(1)，其特征在于，设置存储器用来存储用于焊接电流I和/或焊接电压U的AC曲线形状和/或周期持续时间。
26.如权利要求22所述的焊接设备(1)，其特征在于，所述控制器件分别由软件和程序逻辑形成，所述软件和程序逻辑存储在所述控制装置(4)的数据存储器中，所述数据存储器与所述输入和/输出装置(22)连接，用来改变或者调用存储在所述存储器内的数据。
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