CN103237623B - 用于焊接的焊接设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双焊丝焊接设备（1）和一种用于操作这样的设备的方法，所述双焊丝焊接设备（1）包括用于将第一消耗性电极（4）朝着焊接熔池（6）导向且将焊接电流传送至所述第一消耗性电极（4）的第一导电管（2）、用于将第二消耗性电极（12）朝着所述焊接熔池（6）导向且将焊接电流传送至所述第二消耗性电极（12）的第二导电管（10）和连接至所述第一和第二导电管（2、10）以用来将相同电势提供至所述两个消耗性电极（4、12）的单个电源（16）。

Description

用于焊接的焊接设备和方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的焊接设备和一种根据权利要求19的前序部分所述的焊接方法。尤其，本发明涉及一种用于执行双焊丝焊接的焊接设备，其中至少两个消耗性电极连接至单个电源。至少两个消耗性电极连接至将相同电势提供至所述至少两个消耗性电极的输出。本发明还涉及一种用于这样的双焊丝焊接设备的双焊丝焊接方法。

发明背景

正持续开发用于在维持或改善的焊接质量下实现更高沉积速率的焊接方法和焊接设备。一种增加沉积速率的方法是在单个焊接熔池中使用单个焊接工艺中操作的多个电极。单个焊接熔池中的多个焊接电极的使用要求电极被定位成紧密接近于彼此。但是，电极的紧密配置导致由每个电极产生的磁场之间的相互作用。这导致失真的焊接结果。

用于在单个焊接工艺中使用多个焊接电极的两个不同方法是已知的、串联和双焊接。

在串联焊接中，经由单独电源对每个电极供电。因为促进电源供应器至每个电极的控制，所以在许多应用中，串联焊接是有利的。在串联焊接中，可以通过将相移焊接电流供应至电极来减少电极之间的磁干扰。这可以通过常规的Scott耦接电源或通过复杂电源（诸如，例如高频率变流器）的使用来完成。

因为串联焊接要求两个单独电源的存在，所以串联焊接设备趋向于较昂贵且体积较大。因此，对于一些应用（诸如，受限空间中的焊接），双焊接可以是更好的或只是可行性解决方案。

相比之下，在双焊接中，单独电源用于将焊接电流馈送至电极。

双焊接方法的优点是对于给定量电力输入，可增加沉积速率。在双焊接方法中，多于一个电极的使用允许电极直径的减少，这继而增加每个电极的电流密度。增加的电流密度允许电极的增加的预热，因此可以在至焊接熔池的较小传热下维持较高沉积速率。

在（诸如，例如）DE2107617中公开的早期双机器中，通过配置将被应用的馈电电流整流来实现双焊接工艺使得对一个弧供应正半波电流且对另一个弧供应负半波电流。这样的配置导致电极之间的剧烈的相互作用。为了减少关于相互作用的问题，电极必须被定位成彼此相隔较大距离，这导致难以允许两个电极在相同焊接熔池中操作。如果发生针对每个电极的焊接工艺的分开，那么将使焊接工艺退化。

为了允许电极的更紧密的定位以确保两个电极可以在相同焊接熔池中操作，已建议通过确保两个焊丝呈现相同电势的共同导电接触元件供应双焊丝。这个类型的双焊丝焊接配置的实例公开于US5155330中。

即使通过共同导电接触元件馈送消耗性电极以确保两个焊丝呈现相同电势的双焊接方法已被证明有利于气体保护金属极弧焊方法和潜弧焊接方法两者，但是可期望进一步改善以改善焊接质量以及增加焊接工艺中的沉积速率。

发明概要

因此，本发明的一个目的是提供一种双焊丝焊接设备，其中至少两个消耗性电极连接至提供相同电势的单个输出，所述双焊丝焊接设备使得能够改进焊接质量且增加沉积速率。这个目的通过根据权利要求1所述的双焊丝焊接设备实现。

本发明的另一个目的是提供一种双焊丝焊接方法，其中至少两个消耗性电极连接至提供相同电势的单个输出，所述双焊丝焊接方法使得能够改进焊接质量且增加沉积速率。这个目的通过根据权利要求19所述的双焊丝焊接方法实现。

本发明的双焊丝焊接设备包括用于将第一消耗性电极朝着焊接熔池导向且将焊接电流传送至所述第一消耗性电极的第一导电管，用于将第二消耗性电极朝着所述焊接熔池导向且将焊接电流传送至所述第二消耗性电极的第二导电管。双焊丝焊接设备可以包括用于使得双焊接具有多个两个消耗性电极的多于两个导电管。第一和第二导电管可以作为导电嘴中的两个平行导管形成于单个导电嘴中，其中使消耗性电极强制通过以实现电源与消耗性电极之间的接触。更好的平行导电管的配置可以布置于单个导电嘴中或者布置于单独导电嘴中。单个导电嘴中具有多于一个导电管的配置有利于近距离下的消耗性电极的平行配置，而用于容纳导电管的单独导电嘴的使用有利于在相对于彼此的角下的导电管的配置。

针对单独导电嘴，预期导电嘴并不形成为包含所有导电管的单片导电结构。相反，提供每个容纳单个导电管的多个单独导电嘴。假若使用单独导电嘴，那么其被电连接以当连接至单个电源时使得所有消耗性电极呈现相同电势。电连接可以在导电嘴，在电源或导电嘴与电源之间的任何地方提供。

单个电源连接至所述第一和第二导电管。这可以通过适当的导体（诸如电缆）连接电源供应器与导电管来实现。因此，焊接电流将经由导电管从电源分布至各自消耗性电极。

根据本发明，双焊丝焊接设备还包括用于将冷焊丝馈送至由第一和第二消耗性电极产生的弧形成的焊接熔池中的馈送配置。

冷焊丝至焊接熔池中的引入将实现焊接熔池的冷却以便在期望的温度下维持焊接熔池。焊接熔池温度的降低可能导致合金添加剂在较小程度下在直接受来自消耗性电极的弧的影响的地区中蒸发。这导致对焊接合金的组合物的改善型控制，其导致改善的焊接。为了由冷焊丝降低焊接熔池中的峰值温度以及维持较高沉积速率，更好的是将冷焊丝引入于弧附近，更好地在来自至少一个消耗性焊丝的弧中。此外，冷焊丝至焊接熔池中的馈送可能导致沉积速率增加20%以上，在最优化的焊接参数下期望增加几乎50%的生产率。本发明允许较高沉积速率而不会增加焊接速度。方便的是，尤其针对较大工件（诸如轧管机）的焊接，本发明允许改装现有的焊接系统。

根据本发明，用于所述冷焊丝的馈送配置被配置用来将所述冷焊丝基本上正交地馈送至所述焊接熔池中。已发现冷电极的倾斜引入（即，当冷焊丝相对于焊接熔池的表面法线以一角馈送至焊接熔池时）可导致具有退化的焊接结果的焊接工艺上的变化。据认为工件的高度上的变化对冷焊丝将进入关于消耗性电极的延伸部分的焊接熔池的地方有影响。这样的变化将对冷焊丝的熔化速率有影响并且还对焊接熔池中的峰值温度有影响。通过配置冷焊丝使得其基本上正交地引入至焊接熔池，完成更稳定的焊接工艺。通过正交地进入焊接熔池，预期在静止无扰动状态下的焊接熔池的上表面的法线。应理解，在焊接期间，焊接熔池将暴露于震动下。但是，静止无扰动状态下的焊接熔池的上表面将基本上在冷焊丝至焊接熔池中之引入点形成平面，所述平面将从消耗性电极尖端至焊接熔池的最近点的矢量来作为法线。在弧焊中，弧存在于电极尖端与工件之间。工件处的弧的接触点将以随机方式移动。但是，通常假设弧存在于从消耗性电极尖端至工件的锥形物内。锥形物的开度角可以因焊接情况的不同而变化。但是，正常开度角可以是约30°。因为这个原因，更好的是定位冷焊丝使得其在轴向距离小于从消耗性电极的尖端测量的消耗性电极的L*cos15°下以基本上正交于焊接熔池的方向进入焊接熔池。

更好的是将冷焊丝布置于两个消耗性焊丝之间。消耗性焊丝可以更好地安装于轴向距离处，所述轴向距离小于焊接熔池的表面处测量的弧的锥形物直径。针对这个配置，冷焊丝将引入于由两个消耗性电极的锥形物界定的弧区域的外部分中，这已被证明有利于焊接结果。

在更好的实施方案中，馈送配置被配置来相对于表面法线以小于5°（仍更好地小于2°）的角将所述冷焊丝馈送至所述焊接熔池中。这对应于具有更好地小于10°（仍更好地小于4°）的开度角的锥形物。

在更好的实施方案中，消耗性电极以及冷焊丝被平行地配置且被配置来在基本上正交于焊接熔池的表面的方向上朝着焊接熔池馈送。

双焊丝焊接配置可以有利地包括电弧焊焊头，其包括接触装置和馈送部分，所述接触装置涵盖电极总成，所述电极总成包括布置于导电嘴中的至少两个消耗性持续馈送焊丝电极。为冷焊丝的电绝缘提供电绝缘管道使得所述冷焊丝与接触装置中的电极总成中的消耗性电极电绝缘。

电绝缘管道包括焊丝馈送器和焊丝矫直单元中的绝缘部分以及馈送器和矫直单元外部的导管。管道可以由沿着冷焊丝从焊丝容器（诸如焊丝绕线筒）至接近于将被焊接的工件的接触装置的大量电绝缘段组成。更好的是，针对潜弧焊采用电弧焊头。潜弧焊可以被操作为全机械化或自动化工艺，视情况可以是半自动化。典型的焊接参数是电流，弧电压和行进速度，其全部可以影响来自消耗性电极和冷焊丝的沉积焊接金属的焊缝形状、穿透深度和化学组合物。

焊头还可以用于气体保护金属极弧焊。结果，用于将气体馈送至气体嘴的气体嘴和气体导管将包括于焊头中。

有利地，焊头是紧凑的且允许相较于焊头的电极总成中的消耗性电极的至少一个冷焊丝的独立操纵。电极以及冷焊丝可以由所谓的“柱和臂架”配置上的后置焊丝绕线筒供应。柱和臂架是承载焊头的轨移动操纵器。柱和臂架用于将焊头定位至焊接坡口。柱和臂架还可以被设计成承载弧焊系统的技术中所知的焊接设备，诸如电源、焊剂处理设备和线圈。更好的是，冷焊丝可以馈送通过陶瓷管内部的弹簧加压的接触装置。两个或更多个消耗性电极和冷焊丝电极可以具有单独焊丝馈送器来实现这个非协作设置，并相较于协作设置，提供更宽的焊接参数窗。

根据本发明的有利实施方案，电绝缘管道可以包括接触装置中的电绝缘焊丝导管。绝缘焊丝导管可以是布置于接触装置中的陶瓷导管。陶瓷管可以插入于接触装置中或部分接触装置可以被处理（例如，氧化）以形成针对电绝缘的足够厚度的氧化物。

根据本发明的有利实施方案，电绝缘管道可以包括用于矫直一个或多个消耗性电极和冷焊丝的焊丝矫直单元中的电绝缘部分。消耗性电极和冷焊丝可以在相同的焊丝矫直装置中操纵。

根据本发明的有利实施方案，可以为与电极总成的消耗性电极的焊丝矫直单元分开的冷焊丝提供单独焊丝矫直单元。有利的是，可以独立于消耗性电极操纵冷焊丝。

根据本发明的有利实施方案，电绝缘管道可以包括用于将消耗性电极和冷焊丝朝着工件馈送的焊丝馈送单元中的电绝缘部分。消耗性电极和冷焊丝可以在相同的焊丝馈送装置中操纵。

根据本发明的有利实施方案，可以为与电极总成的消耗性电极的焊丝馈送单元分开的冷焊丝提供单独焊丝矫直单元。有利的是，可以独立于消耗性电极操纵冷焊丝。

根据本发明的有利实施方案，可以为与电极总成的消耗性电极的速度控制单元分开的冷焊丝提供单独速度控制单元。有利的是，可以独立于消耗性电极操纵冷焊丝。

有利地，可以独立于接触装置中的消耗性电极馈送冷焊丝。这允许焊接工艺的舒适控制。可以独立于接触装置中的消耗性电极在不同速度下，尤其在可变速度下和/或在不同直径下馈送冷焊丝电极。

根据本发明的有利实施方案，电绝缘管道中的冷焊丝可以相对于工件上的焊接方向以相继顺序布置于首和尾消耗性电极之间。冷焊丝的顺序可以用于调整焊接沉积速率。这样的对称配置可以产生非常高的沉积速率。可以取决于焊接需求选择冷焊丝的相继顺序。

根据本发明的有利实施方案，电绝缘管道中的冷焊丝可以相对于工件上的焊接方向布置于电极总成的消耗性电极的上游。取决于焊接需求，可以选择冷焊丝的相继顺序。相较于其它电极，可以使最外面消耗性电极倾斜至期望的角。非对称配置尤其允许以直接方式调整这样的角。

根据本发明的有利实施方案，电绝缘管道中的冷焊丝可以相对于工件上的焊接方向布置于电极总成的其它电极的下游。可以取决于焊接需求选择冷焊丝的相继顺序。

根据本发明的有利实施方案，用于消耗性电极的馈送单元和/或矫直单元可以提供用于通过馈送单元导向冷焊丝的馈通。有利地，冷焊丝可以通过焊丝矫直单元或焊丝馈送单元穿过馈通而不会与这些单元或消耗性电极相互作用。可以独立于相同焊头的相同接触装置中的消耗性电极操纵冷焊丝。

根据本发明的另一方面，提议焊头总成包括至少两个电弧焊焊头，其至少一个包括接触装置和馈送部分，所述接触装置涵盖电极总成，其中电极总成包括布置于接触装置中的至少两个消耗性持续馈送焊丝电极。为至少一个冷焊丝的电绝缘提供电绝缘管道使得冷焊丝与电极总成的消耗性电极电绝缘。有利地，对于对工件的减少的热影响下的非常高的沉积速率，这样的焊头总成是强大的工具。因此，可以改善焊接质量。

根据本发明的有利实施方案，在第二焊头之前以相继顺序配置第一焊头使得在焊接操作期间沿着焊接方向以相继顺序对准每个焊头的电极总成。当设计这样的焊头总成时，根据本发明的焊头允许较大的自由度。

根据本发明的有利实施方案，相对于每个电极总成中的消耗性电极，针对每个焊头，每个电极总成中的冷焊丝的顺序可以是相同的。当设计这样的焊头总成时，根据本发明的焊头允许较大的自由度。

根据本发明的有利实施方案，可以相对于焊头配置的另一电极总成中的冷焊丝的顺序使电极总成中的冷焊丝的顺序反向。当设计这样的焊头总成时，根据本发明的焊头允许较大的自由度。

根据本发明的有利实施方案，对每个冷焊丝提供与电极总成的消耗性电极的焊丝矫直单元和/或馈送单元分开的焊丝矫直单元/和或焊丝馈送单元。可以独立于消耗性电极且独立地在每个焊头中操纵冷焊丝，因此在调适用于由将被焊接的工件的材料和/或几何和/或环境条件规定的特定焊接需求的焊接参数方面给出较大的自由度。

根据本发明的另一方面，提议一种用于电弧焊头和/或焊头总成的电弧焊接触装置，其包括：装置主体；和电绝缘部分，其用于以电绝缘方式使得冷焊丝导向通过接触装置；和至少两个管道，其用于与装置主体电接触的至少两个消耗性电极。有利地，提供一个或更多个冷焊丝可以与两个或更多个消耗性电极一起采用的接触装置。可以提供在焊接期间在弧中消耗的两个或更多个消耗性电极，然而冷焊丝并不由弧消耗，而是预期在焊接期间在焊池中熔化。可以使用具有独立于接触装置中的消耗性电极选择的不同直径的冷焊丝。

根据本发明的有利实施方案，电绝缘部分可以包括电绝缘管。电绝缘管易于插入装置主体中。方便的是，管可以由提供优越的电绝缘以及良好的耐热性的陶瓷制成。

根据本发明的有利实施方案，装置主体可以由主要部分和可以附接至主要部分的可移除部分组成。易于实现或改变呈期望的相继顺序的消耗性电极和冷焊丝的配置。

根据本发明的有利实施方案，可以在具有用来接纳用于冷焊丝的电绝缘部分和用于其它电极的管道的凹进部分的装置主体的一端提供尖端。有利地，用于消耗性电极和电绝缘部分的凹进部分可以定义方式布置于尖端的槽中且在操作期间固定地保持。

根据本发明的有利实施方案，电绝缘部分可以布置于用于消耗性电极的管道之间的对称位置中。有利地，用于导向冷焊丝的电绝缘部分布置于消耗性电极的两个管道之间。这样的对称配置在焊剂期间提供高沉积速率。

根据本发明的有利实施方案，电绝缘部分可以布置于关于用于装置主体中的消耗性电极的管道的偏心位置中。

根据本发明的另一方面，提供用于在工件中产生焊池的电弧焊系统，其包括根据上文描述的任何一个特征的至少一个焊头或至少一个焊头总成。可以提供允许焊接参数和条件的简单调整的高度通用的系统。

显然，可以在根据本发明的焊接设备中使用多于两个消耗性电极和/或多于一个冷焊丝。多于两个消耗性电极和/或多于一个冷焊丝可以布置于相同焊头中。

针对冷焊丝，预期馈送至焊接熔池中的伸长型金属结构。冷焊丝可以具有任何截面，诸如卵形、圆形、椭圆形、矩形、正方形、三角形或任何其它适当的形状。消耗性电极可以相同方式具有任何截面，诸如卵形、圆形、椭圆形、矩形、正方形、三角形或任何其它适当的形状。

本发明还涉及一种双焊丝焊接方法，其包括：

-通过第一导电管将第一消耗性电极朝着焊接区域导向，

-通过第一导电管将第二消耗性电极朝着焊接区域导向，

-经由所述第一和第二导电管将焊接电流从连接至第一和第二消耗性电极的单个电源传送至第一和第二消耗性电极以维持分别用于焊接熔池的产生的第一和第二弧，其中所述单个电源在所述第一和第二导电管处提供相同电势。根据本发明，冷焊丝基本上正交地馈送至所述焊接熔池中。

在本发明的一个实施方案中，方法包括将保护性气体流朝着对于所述第一和第二消耗性电极共同的焊接区域引导，其中在保护性气体流下分别由所述第一和第二弧维持焊接熔池。

方法还应用于潜弧焊中。

附图简述

可以从实施方案的以下详细描述更好地理解本发明连同上文提及和其它目的与优点，但是其并不限于实施方案，其中示意性地示出：

图1是根据本发明的双焊丝焊接设备；

图1a是具有指示用于将冷焊丝馈送至焊接熔池的方向的坐标系的焊接熔池；

图2是用于潜弧焊的根据本发明的弧焊焊头的实例实施方案的第一图；

图3是逆时针方向转动90°的图1的弧焊焊头；

图4是透视图或图1的弧焊头；

图5a至图5e是具有剖视图（图5a、图5e）和侧视图（图5b、图5d）和正视图（图5c）的用于两个消耗性电极和一个冷焊丝的接触装置的不同图；

图6是弧焊焊头的实例实施方案的侧视图；

图7a至图7c是包括两个电极的第一电极总成（图7a），包括两个消耗性电极（其中冷焊丝是中心电极）的第二电极总成（图7b）和包括两个消耗性电极（其中冷焊丝在电极总成的外部）的第三电极总成（图7c）中的冷焊丝和消耗性电极的配置；和

图8a至图8c是两个弧焊焊头的配置，每个弧焊焊头包括每个焊头中包括两个电极的第一电极总成（图8a），每个焊头中包括两个消耗性电极和冷焊丝（其中冷焊丝是中心电极）的第二电极总成（图8b）和每个焊头中包括两个消耗性电极和冷焊丝（其中冷焊丝在电极总成的外部）的第三电极总成（图8c）中的冷焊丝和消耗性电极。

具体实施方式

在图中，相同或类似元件由相同参考数字所指。图只为示意性表示，且并不预期描绘本发明的特定参数。而且，预期图只描述本发明的典型实施方案且因此应不被认作限制本发明的范畴。

图1示出了根据本发明的双焊丝焊接设备1的示意图。双焊丝焊接设备包括用于将第一消耗性电极4朝着焊接熔池6导向的第一导电管2。第一导电管2以常规方式布置于导电嘴8中。在导电管2处，焊接电流传送至第一消耗性电极4。进一步来说，第二导电管10布置于双焊丝焊接设备1中以用来将第二消耗性电极12朝着焊接熔池6导向。第二导电管10以常规方式布置于导电嘴14中。第一和第二导电嘴可以布置于单个主体中，所述单个主体可以由部件聚集或呈单独主体。在第二导电管10中，焊接电流传送至第二消耗性电极12。

单个电源16连接至包括导电嘴8、14且容纳第一和第二导电管2、10的接触装置18。接触装置18可以包括用于两个导电嘴的单独接触装置18a、18b或共同接触装置。单个电源16将相同电势提供至第一和第二消耗性电极4、12。电源可以具有可操作用于双焊丝焊接的任何常规类型，诸如焊接变流器、焊接变压器、整流器、晶闸管可控整流器或变流器。

双焊丝焊接设备1还包括用于将冷焊丝22馈送至焊接熔池6中的馈送配置20。馈送配置包括与第一和第二导电嘴电绝缘的管22。冷焊丝经由管22馈送。当焊接时，弧存在于第一和第二消耗性电极4、12处，但是并不存在于冷焊丝22处。通过将冷焊丝引入至焊接熔池6中使冷焊丝熔化。适当地，冷焊丝并不连接至任何电源且因此通常呈现接地电势。但是，可以将冷焊丝连接至电源以用于预热冷焊丝。但是，为了在冷焊丝与工件之间产生弧，冷焊丝将不连接至电源。管22可为与第一和第二导电嘴隔离的金属管或如在下文描述的适于根据本发明的双焊接设备的焊头的实施方案中为陶瓷管。

用于所述冷焊丝的馈送配置20被配置来将所述冷焊丝22基本上正交地馈送至所述焊接熔池中。在图1A中示出了包括参考坐标系26的焊接熔池6的示意图。参考坐标系26指示焊接方向x，所述焊接方向x是焊头相对于其中产生焊缝的工件28移动的方向。参考坐标系26还包括横向方向y。焊接方向和横向方向形成与焊接熔池的上表面30共面的平面xy。已知可以在焊接期间稍微搅动焊接熔池。冷焊丝的引入点32处的上表面将被认为是静止无扰动状态下的引入点32处的焊接熔池的上表面30。

静止无扰动状态下的焊接熔池的这个上表面30将在冷焊丝至焊接熔池中的引入点32处形成平面xy，所述平面xy垂直于从消耗性电极的尖端34至焊接熔池的最近点36的矢量38。参考坐标系26包括第三方向z，其正交于平面xy。这里示出了表示冷焊丝至焊接熔池中的引入方向的矢量c。矢量c应基本上正交于平面xy。与方向z的完全共对准会更好，但是引入方向与方向z的一些偏差是可接受的。与完全对准的偏差由角α指示。在本发明的实施方案中，馈送配置被配置来相对于表面法线以小于15°（更好地小于5°，仍更好地小于2°）的角将所述冷焊丝馈送至所述焊接熔池中。这对应于具有小于30°（更好地小于10°，仍更好地小于4°）的开度角的锥形物。

在弧焊中，弧存在于电极的尖端与工件之间。弧40示出于图1中。工件处弧的接触可以随机方式移动。但是，通常假设弧存在于从消耗性电极34至焊接熔池的锥形物42内。锥形物42的开度角β可以因焊接情况不同而变化。但是，正常开度角β是约30°。因为这个原因，更好的是定位冷焊丝22使得其在轴向距离D小于从消耗性电极的尖端34测量的消耗性电极的L*cotan(β/2)下以基本上正交于焊接熔池的方向进入焊接熔池。这里L是弧长度，即，从电极尖端至焊接熔池的最近点36的距离。

更好的是将冷焊丝22布置于两个消耗性焊丝之间。消耗性焊丝可以更好地安装于轴向距离A处，所述轴向距离A小于焊接熔池6的表面30处测量的锥形物直径d。针对这个配置，冷焊丝将引入于由两个消耗性电极的锥形物42界定的弧区域的外部分e中，这已被证明有利于焊接结果。

焊接设备可以包括用于调整所述第一和第二导电管的各自尖端之间的间距的导电管间距机构。焊接设备还可以包括用于调整所述第一和第二导电管的各自长度轴之间的倾角的导电管倾斜机构。

图2至图4描述用于潜弧焊的根据本发明的电弧焊焊头100的实例实施方案的不同图，所述图被组合地描述。

沿着电弧焊焊头100的纵向延伸部分，所述电弧焊焊头100在其下端包括接触装置160，在焊接期间，所述接触装置160紧密接近于将被焊接的工件。接触装置160保持焊头100的电极总成170的电极172、176和冷焊丝174（图3、图4）。电极172、176和冷焊丝174通过在焊接操作期间面向工件的接触装置160的下端处的出口162离开接触装置160。电极172、176和冷焊丝174可以从各自容器（诸如线圈（未示出））朝着弧焊头100馈送。

举例而言，电极总成170包括布置于接触装置160中的两个易熔持续馈送消耗性焊丝电极172、176和冷焊丝174。接触装置160包括用于冷焊丝174的电绝缘部分166。沿着焊头延伸部分只示出了冷焊丝174。消耗性电极172、176仅在接触装置160中示出。消耗性电极172、176被配置成更好地作为双焊丝电极配置被平行馈送的所谓双焊丝。电绝缘部分166更好的是（例如）由耐热材料（诸如陶瓷）制成的额外绝缘焊丝导管。

在接触装置160上，配置将电极和冷焊丝朝着接触装置160馈送的馈送装置150。通常，馈送单元150包括朝着接触装置160移动焊丝电极172、176（为了清楚的原因，在这个部分中未示出）的槽轮。馈送单元150包括用于使冷焊丝174馈送通过的电绝缘部分156。电绝缘部分156可以由具有用于电绝缘冷焊丝174的额外绝缘槽的馈送轮组成。电绝缘冷焊丝174可以自由地穿过焊丝馈送单元150。馈送轮由驱动单元152（例如，电动机）驱动。

除了焊丝馈送单元150之外，配置经由用于潜弧焊的喷嘴（未示出）将颗粒状焊剂馈送至接触装置160的焊剂漏斗114。除了驱动单元152之外，焊丝馈送单元150包括具有驱动轴的齿轮。在齿轮的驱动轴上，配置可以由另一轮（未示出）加压的馈送轮154（图6）。馈送轮154在接触装置160的方向上向前驱动电极。

在焊丝馈送单元150上，焊丝矫直单元140被配置用来矫直消耗性电极172、176。焊丝矫直单元140的最前面位置中描述的两个滚筒（未参考参考数字）用于将压力施加于一个接一个垂直布置于焊丝矫直装置的后部分中的三个固定轮上。滚筒施加于轮上的压力可经由焊丝矫直单元140的外部的把手调整。滚筒对三个轮的压力用于矫直焊丝。焊丝矫直单元140包括冷焊丝174可以自由地穿过焊丝矫直单元140所利用的电绝缘部分146。

在焊丝矫直单元140上，安置用于将冷焊丝174朝着接触装置160馈送的单独焊丝馈送单元130。在焊丝馈送单元130上，配置驱动焊丝馈送单元130的馈送轮的驱动单元132（例如，电动机）。除了驱动单元132之外，焊丝馈送单元130包括具有驱动轴的齿轮。在齿轮的驱动轴上，配置可以由另一轮（未示出）加压的馈送轮134（图6）。馈送轮134在接触装置160的方向上向前驱动冷焊丝。

在焊丝馈送单元130上，配置用于矫直冷焊丝174的单独焊丝矫直单元120。因此，沿着焊头100的纵向延伸部分，提供用于将冷焊丝174从焊丝容器（诸如焊丝绕线筒）（未示出）导向至导电喷嘴的电绝缘管道180。在馈送单元150与130之间且在焊丝矫直单元120上，配置接纳冷焊丝174的电绝缘焊丝导管。

尤其，电绝缘管道180由焊丝矫直单元140的电绝缘部分146，用于消耗性电极172、176的焊丝馈送单元150的电绝缘部分156和接触装置160的电绝缘部分166以及单元130、140、150、160之间和用于冷焊丝174的焊丝矫直单元120上的电绝缘焊丝导管。

图5a至图5e描述组合描述的接触装置160的不同图。接触装置160涵盖包括用于接纳消耗性电极和冷焊丝（未示出）的管道的装置主体161，其中电绝缘部分166是其中一个导管。

举例而言，装置主体161由纵向方向上分开的两个部分161a、161b制成，其中可移除部分161b附接至主要部分161a。主要部分161a具有圆柱形上部分和相对于通过中间的切口略微凹进的下部分（图5a、图5e）。可移除部分161b通过螺丝附接至主要部分161a的凹进部分。

或者，装置主体161可以是具有针对消耗性电极和冷焊丝的通道钻孔通过的一个或多个孔的单片金属主体，而非多片。

当部分161a和161b彼此附接时，在可移除部分161b与主要部分161b之间保持少许自由距离。距离允许使用针对接触装置160中的消耗性电极不同的焊丝直径。因为电绝缘部分166中分开导向冷焊丝，所以可以独立于装置主体161中的其它电极的直径选择冷焊丝的直径。

装置主体161的部分161a、161b封围由两个部分163a、163b组成的尖端163，其中部分163a附接至主要部分161a且部分163b附接至装置主体161的可移除部分161b。尖端163的部分163a、163b可以通过插入于主要部分161a和可移除部分161b中提供的各自钻孔164a、164b中的螺丝分别附接至主要部分161a和可移除部分161b。

尖端163可以具有比具有主要是圆柱形形状的装置主体161的剩余部分小的直径。电绝缘部分166延伸到接触装置166的纵向延伸部分的各处且在接触装置160的尖端163的出口162处为冷焊丝（未示出）提供出口169。

如可在图5a和图5e中呈现的剖视图中所见，装置主体161具有内部段167，其中电绝缘部分166布置于中心位置中而为冷焊丝（未示出）提供电绝缘部分。电绝缘部分166更好的是绝缘管，诸如陶瓷管。在中心电绝缘部分166的两侧上，为预期在焊接期间由弧消耗的消耗性电极（未示出）提供管道168a、168b。管道168a、168b包括尖端部分163a、163b中的对应的槽部分。当可移除部分161b附接至装置主体161的主要部分161a时，槽部分形成用于消耗性电极的封围物。

在装置主体161的外部，配置通过弹簧元件（诸如，例如盘形弹簧）提供事实上独立于消耗性电极的实际直径的部分161a、161b的接触压力而将装置主体的部分161a、161b保持在一起的螺栓165。

电接触件可以在布置于装置主体161的主要部分161a中的接触部分164c中附接至接触装置160。连接至电源的焊丝可以连接至接触部分164c以用来将电压和电流传送接触装置160使得可以在与装置主体161紧密电接触的消耗性电极处形成弧。

在电绝缘部分166中，冷焊丝可以穿过接触装置160而不会接触其它电极（未示出）。

图6是事实上与图2至图4中所示的布局相同的弧焊焊头100的实例实施方案的侧视图。为了避免不必要的重复，指的是用于相似元件的详细描述的这些图。在焊丝矫直单元140上，为双电极提供两个导管142、144。导管142、144被交叉地配置至焊头100的纵向延伸部分。在用于冷焊丝电极（未示出）的焊丝馈送单元130和消耗性电极（未示出）的焊丝矫直单元140之间，配置用于冷焊丝（未示出）的导管182。可以对驱动单元132、152装备用于电极的速度控制的脉冲传感器。接近于接触装置160处，配置用于焊剂漏斗114（图2至图4）的喷嘴116，喷嘴116固定至配置成平行于接触装置160的纵向轴的杆116。

图7a至图7c显示相对于焊接方向20的电极总成170中的电极配置。

图7a示出了具有电绝缘冷焊丝174和非绝缘消耗性电极的电极总成170的第一变形。如由本发明所建议，这个焊头必须与进一步焊头组合以包括至少两个消耗性电极。电极总成170的第二变形示出于包括两个消耗性电极172、176和冷焊丝（其中冷焊丝174位于中心）的图7b中。图7c中显示包括两个消耗性电极172、176和冷焊丝（其中冷焊丝174在电极总成的外部）的电极总成170的第三变形。

图8a至图8c示出了包括两个弧焊焊头100a、100b的焊头总成200的配置。每个焊头100a、100b包括具有冷焊丝174a、174b和一个或多个消耗性电极172a、172b的电极总成170a、170b。在图8a中所示的焊头总成200的第一变形中，每个焊头100a、100b包括每个焊头100a、100b中的两个电极172a、172b和两个冷焊丝174a、174b。冷焊丝174a、174b是焊头总成200中的最外面电极。

第二变形示出于图8b中，其中每个焊头100a、100b包括具有三个电极172a、176a、172b、176b和两个冷焊丝174a、174b的电极总成170a、170b，其中冷焊丝174a、174b在两个消耗性电极172a、176a、172b、176b之间的中间配置为每个焊头100a、100b的中心电极。

图8c示出了具有每个焊头100a、100b中的两个消耗性电极172a、176a、172b、176b和两个冷焊丝174a、174b（其中冷焊丝174a、174b在焊头总成200的外部）的第三变形。

Claims (23)

1.一种双焊丝焊接设备(1)，其包括用于将第一消耗性电极(4；172)朝着焊接熔池(6)导向且将焊接电流传送至所述第一消耗性电极(4；172)的第一导电管(2)、用于将第二消耗性电极(12；176)朝着所述焊接熔池(6)导向且将焊接电流传送至所述第二消耗性电极(12；176)的第二导电管(10)和连接至所述第一导电管(2)和第二导电管(10)以用来将相同电势提供至所述第一消耗性电极(4；172)和第二消耗性电极(12；176)的单个电源(16)，其特征是所述双焊丝焊接设备(1)还包括用于将冷焊丝(22；174)馈送至所述焊接熔池中的馈送配置(20)，所述馈送配置(20)被配置来将所述冷焊丝(22；174)基本上正交地馈送至所述焊接熔池(6)中，用于所述第一消耗性电极(4；172)和第二消耗性电极(12；176)的馈送单元(150)和/或矫直单元(140)提供用于通过所述馈送单元(150)导向所述冷焊丝(22；174)的馈通。

2.根据权利要求1所述的焊接设备(1)，其特征是所述馈送配置(20)被配置来相对于表面法线以小于5°的角将所述冷焊丝(22)馈送至所述焊接熔池中。

3.根据权利要求1所述的焊接设备(1)，其特征是所述第一导电管(2)和第二导电管(10)形成于单独导电嘴中。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的焊接设备(1)，其特征是所述第一导电管(2)和第二导电管(10)经由对于所述第一导电管(2)和第二导电管(10)单独的第一接触装置(18a)和第二接触装置(18b)连接至所述单个电源(16)。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的焊接设备(1)，其特征是所述焊接设备还包括用于调整所述第一和第二导电管的各自尖端之间的间距的导电管间距机构。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的焊接设备(1)，其特征是所述焊接设备还包括用于调整所述第一导电管和第二导电管的各自长度轴之间的倾角的导电管倾斜机构。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的焊接设备(1)，其特征是为所述冷焊丝(174)的电绝缘提供电绝缘管道(180)以与容纳所述第一导电管和第二导电管与所述电绝缘管道的电极总成中的所述第一导电管和第二导电管电绝缘。

8.根据权利要求7所述的焊接设备(1)，其特征是所述电绝缘管道(180)是陶瓷管。

9.根据权利要求7所述的焊接设备(1)，其特征是所述电绝缘管道(180)包括用于矫直一个或多个所述消耗性电极和冷焊丝的焊丝矫直单元中的电绝缘部分(146)。

10.根据权利要求7所述的焊接设备(1)，其特征是为与所述电极总成(170)的所述第一消耗性电极(172)和第二消耗性电极(176)的焊丝矫直单元(140)分开的所述冷焊丝(174)提供单独焊丝矫直单元(120)。

11.根据权利要求7所述的焊接设备(1)，其特征是所述电绝缘管道(180)包括用于将一个或多个电极和冷焊丝(174)朝着工件馈送的焊丝馈送单元(130、150)中的电绝缘部分(156)。

12.根据权利要求7所述的焊接设备(1)，其特征是为与所述第一消耗性电极(172)和第二消耗性电极(176)的焊丝馈送单元(150)分开的所述冷焊丝(174)提供单独焊丝馈送单元(130)。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的焊接设备(1)，其特征是为与所述第一消耗性电极(172)和第二消耗性电极(176)的速度控制单元(152)分开的所述冷焊丝(174)提供单独速度控制单元(132)。

14.根据权利要求7所述的焊接设备(1)，其特征是所述电绝缘管道(180)中的所述冷焊丝(174)相对于工件上的焊接方向以相继顺序布置于所述第一和第二消耗性电极之间。

15.根据权利要求1至3中任一项所述的焊接设备(1)，其特征是所述冷焊丝(174)相对于工件上的焊接方向布置于所述第一和第二消耗性电极的上游。

16.根据权利要求7所述的焊接设备(1)，其特征是所述冷焊丝(174)相对于工件上的焊接方向布置于所述电极总成(170)的所述第一消耗性电极(172)和第二消耗性电极(176)的下游。

17.根据权利要求1至3中任一项所述的焊接设备(1)，其特征是所述焊接设备是包括用于将保护性气体流朝着对于所述第一和第二电极共同的焊接区域引导的气体嘴的气体保护金属极弧焊设备。

18.根据权利要求8所述的焊接设备(1)，其特征是所述电绝缘管道(180)包括用于矫直一个或多个所述消耗性电极和冷焊丝的焊丝矫直单元中的电绝缘部分(146)。

19.根据权利要求8所述的焊接设备(1)，其特征是为与所述电极总成(170)的所述第一消耗性电极(172)和第二消耗性电极(176)的焊丝矫直单元(140)分开的所述冷焊丝(174)提供单独焊丝矫直单元(120)。

20.根据权利要求8所述的焊接设备(1)，其特征是所述电绝缘管道(180)包括用于将一个或多个消耗性电极和冷焊丝(174)朝着工件馈送的焊丝馈送单元中的电绝缘部分(156)。

21.根据权利要求8所述的焊接设备(1)，其特征是为与所述第一消耗性电极(172)和第二消耗性电极(176)的焊丝馈送单元(150)分开的所述冷焊丝(174)提供单独焊丝馈送单元(130)。

22.一种双焊丝焊接方法，其包括：

-通过第一导电管将第一消耗性电极朝着焊接区域导向，

-通过第二导电管将第二消耗性电极朝着所述焊接区域导向，

-经由所述第一和第二导电管将焊接电流从连接至第一和第二消耗性电极的单个电源传送至所述第一和第二消耗性电极以维持分别用于焊接熔池的产生的第一和第二弧，其中所述单个电源在所述第一和第二导电管处提供相同电势，其特征是冷焊丝基本上正交地馈送至所述焊接熔池中，用于所述第一和第二消耗性电极的馈送单元和/或矫直单元提供用于通过所述馈送单元导向所述冷焊丝的馈通。

23.根据权利要求22所述的用于焊接的方法，其还包括：

-将保护性气体流朝着对于所述第一和第二电极共同的所述焊接区域引导，其中在所述保护性气体流下分别由所述第一和第二弧维持焊接熔池。