CN104540634A - 热焊丝焊接电源供应器 - Google Patents

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Abstract

一种低电压、低电感电源供应器(170)，所述低电压、低电感电源供应器(170)用于供应电流通过填充焊丝(140)，以电阻加热至少填充焊丝(140)的延伸部分。电源供应器(170)被配置为具有40至70微亨利范围内的输出电感、20至50安培范围内的饱和电流以及小于或等于13伏特的开路电压。

Description

热焊丝焊接电源供应器
本申请要求2012年8月10日递交的美国临时专利申请No.61/681,983的优先权，所述美国临时专利申请No.61/681,983的全部内容通过引用被并入本文。
发明领域
本发明涉及根据权利要求1的用于在钎焊(brazing)、熔敷(cladding)、堆焊(buildingup)、填充、熔覆(overlaying)、焊接以及接合(joining)应用中使用的系统，涉及根据权利要求9的低电压、低电感电源供应器，并且涉及根据权利要求11的钎焊、熔敷、堆焊、填充、熔覆、焊接以及接合至少一个工件的方法。某些实施方案涉及控制在热填充焊丝工艺中的加热电流，所述热填充焊丝工艺在钎焊、熔敷、堆焊、填充、表面硬化(hard-facing)熔覆、焊接以及接合应用中被使用。更特别地，某些实施方案涉及在用于钎焊、熔敷、堆焊、填充、表面硬化熔覆、接合以及焊接应用中的任一个的系统和方法中，被用来控制填充焊丝中的加热电流的电源供应器。
技术背景
传统的填充焊丝焊接方法(例如，气体保护钨极弧焊(GTAW)填充焊丝方法)可以提供增加的沉积率以及超过单独传统弧焊速度的焊接速度。在这样的焊接操作中，引导焊炬的填充焊丝可以由单独的电源来电阻加热(resistance-heated)。焊丝通过导电管被朝向工件送进并且延伸超过所述管。延伸部分是被电阻加热的，以有助于填充焊丝的熔化。钨电极可以被用于加热和熔化工件以形成熔池。电源提供电阻熔化(resistance-melt)填充焊丝所需的大部分能量。在某些情况下，焊丝送进可能会滑脱(slip)或出现故障(falter)，并且焊丝中的电流可能会导致在焊丝末端和工件之间产生电弧。这样的电弧的额外的热量可能会导致焊穿和飞溅，这不利地影响焊接质量。
通过将常规的、传统的以及已提出的手段与如在本申请的其余部分中参照附图所阐述的本发明的实施方案相比，对本领域技术人员来说这样的手段的进一步的局限性和缺点将会变得明显。
发明内容
目标是要克服前述的限制和缺点，尤其要避免焊穿和飞溅。该问题通过根据权利要求1的用于在钎焊、熔敷、堆焊、填充、熔覆、焊接以及接合应用中使用的系统，通过根据权利要求9的低电压、低电感电源供应器，以及通过根据权利要求11的钎焊、熔敷、堆焊、填充、熔覆、焊接以及接合至少一个工件的方法来解决。本发明的优选实施方案是从属权利要求的主题。本发明的实施方案涉及在用于钎焊、熔敷、堆焊、填充、表面硬化熔覆、接合以及焊接应用中的任一个的系统和方法中，被用来控制填充焊丝中的加热电流的低电压、低电感电源供应器。低电压、低电感电源供应器供应电流通过填充焊丝，以电阻加热至少填充焊丝的延伸部分。电源供应器被配置为具有40至70微亨利范围内的输出电感、20至50安培范围内的饱和电流以及小于或等于13伏特的开路电压。所述系统还包括高强度能量源和焊丝送进器，所述高强度能量源被配置来加热工件以创建熔池，所述焊丝送进器被配置来将填充焊丝送进到熔池。
本发明的实施方案进一步包括钎焊、熔敷、堆焊、填充、熔覆、焊接以及接合工件的方法。所述方法包括加热工件来创建熔池以及将填充焊丝送进到熔池。所述方法还包括供应电流通过填充焊丝，以电阻加热至少填充焊丝的延伸部分。电阻加热包括使用如上面所讨论的以及下面所进一步讨论的低电压、低电感电源供应器。所述方法的实施方案可以包括至少在使用低电压、低电感电源供应器将电阻加热应用到填充焊丝的同时将来自高强度能量源的能量施加到所述工件，以加热所述工件。根据优选实施方案，所述方法包括基于使用者输入来设置所述所期望的温度。进一步优选地，所述使用者输入是焊丝送进速度和填充焊丝类型中的至少一个。所述高强度能量源可以包括激光装置、等离子弧焊(PAW)装置、气体保护钨极弧焊(GTAW)装置、气体保护金属极弧焊(GMAW)装置、焊剂芯弧焊(FCAW)装置以及埋弧焊(SAW)装置中的至少一个。
从如下的说明书、权利要求书和附图，所要求保护的本发明的这些和其他特点以及图示说明的本发明的实施方案的细节将会被更加完整地理解。
附图简要说明
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施方案，本发明的上述和/或其他方面将会更加明显，在所述附图中：
图1图示说明组合填充焊丝送进器和能量源系统的示例性实施方案的功能性示意方框图，所述系统用于钎焊、熔敷、堆焊、填充、表面硬化熔覆以及接合/焊接应用中的任一个；
图2图示说明可以在图1的系统中使用的热焊丝电源供应器的示例性实施方案；
图3图示说明可以在图1的系统中使用的热焊丝电源供应器的示例性实施方案；
图4图示说明可以在图3的电源供应器中使用的DC至DC转换器的示例性实施方案；以及
图5图示说明组合填充焊丝送进器和能量源系统的示例性实施方案的功能性示意方框图，所述系统用于钎焊、熔敷、堆焊、填充、表面硬化熔覆以及接合/焊接应用中的任一个。
详细描述
现在将在下面通过参照所附的附图描述本发明的示例性实施方案。所描述的示例性实施方案意图帮助理解本发明，而不意图以任何方式限制本发明的范围。相似的参考编号在通篇中涉及相似的要素。
已知的是，在焊接操作中，焊接/接合操作典型地将多个工件接合在一起，其中填充金属与工件金属中的至少一些相结合来形成接头。由于期望增加焊接操作中的产品生产量，一直存在对这样的更快的焊接操作的需求，所述焊接操作并不产生具有不合标准的质量的焊缝。这对于使用类似技术的熔敷/表面化(surfacing)操作来说也是如此。注意的是，尽管以下讨论中的许多将涉及“焊接”操作和系统，但本发明的实施方案并不仅限于接合操作，而是可以被类似地用于熔敷、钎焊、熔覆等类型的操作。另外，需要提供这样的系统，所述系统可以在不利的环境状况下(例如，在遥远的工作场所)迅速地焊接。如下面所描述的，本发明的示例性实施方案提供超过现有焊接技术的显著的优点。这样的优点包括，但不限于，减少的导致工件轻度变形的总热量输入、非常高的焊接行进速度、非常低的飞溅率、没有保护措施(shielding)的焊接、以高的速度焊接电镀的或盖覆的材料而几乎没有或没有飞溅，以及以高的速度焊接复合(complex)材料。
图1图示说明组合填充焊丝送进器和能量源系统100的示例性实施方案的功能性示意方框图，所述系统100用于执行钎焊、熔敷、堆焊、填充、表面硬化熔覆以及接合/焊接应用中的任一个。系统100包括激光子系统130/120，所述激光子系统130/120能够将激光束110聚焦到工件115上来加热工件115以创建熔池(即，焊接熔池145)。激光子系统包括可操作地彼此连接的激光装置120和激光电源供应器130。激光电源供应器130提供功率来操作激光装置120。激光子系统是高强度能量源。激光子系统可以是任何类型的高能量激光源，包括但不限于二氧化碳、Nd:YAG、Yb-片(disk)、YB-光纤、光纤传递或直接二极管激光器系统。进一步地，甚至如果白光或石英激光器类型的系统具有足够的能量，可以使用它们。系统的其他实施方案可以包括起到高强度能量源作用的电子束、等离子弧焊子系统、气体保护钨极弧焊子系统、气体保护金属极弧焊子系统、焊剂芯弧焊子系统以及埋弧焊子系统中的至少一个。下面的说明书将反复地涉及激光系统、光束和电源供应器，然而，应该理解的是，这种涉及是示例性的，因为任何高强度能量源可以被使用。例如，高强度能量源可以提供至少500W/cm2。
应该注意的是，高强度能量源(例如本文所讨论的激光装置120)应该是具有足够的功率来为所期望的焊接操作提供必需的能量密度的类型。就是说，激光装置120应该具有足够的功率，以贯穿焊接工艺创建并且保持稳定的焊接熔池，并且也达到所期望的焊接熔深。例如，针对一些应用，激光器应该具有“穿透(keyhole)”被焊接的工件的能力。这意味着激光器应该具有足够的功率来完全地熔透工件，同时在激光器沿工件行进时保持所述熔深水平。示例性激光器应该具有1kW至20kW范围内的功率容量，并且可以具有5kW至20kW范围内的功率容量。更高功率的激光器可以被利用，但这可以变得非常昂贵。
系统100还包括热填充焊丝送进器子系统，所述热填充焊丝送进器子系统能够提供至少一个阻性填充焊丝140，以在靠近激光束110处与焊接熔池145接触。热填充焊丝送进器子系统包括填充焊丝送进器150、导电管(contact tube)160以及热焊丝电源供应器170。焊丝140从填充焊丝送进器150通过感应管160被朝向工件115送进，并且延伸超过导电管160。焊丝140被这样电阻加热，以使延伸超过管160的部分在接触工件115上的焊接熔池145之前接近或达到熔点。激光束110用于熔化工件115的基底金属中的一些来形成焊接熔池145，并且还可以帮助将焊丝140熔化到工件115上。然而，因为许多填充焊丝140由可以为反射性的材料制成，如果反射性的激光类型被使用，焊丝140应该被加热到这样的温度，以使它的表面反射性被降低，以允许光束110有助于焊丝140的加热/熔化。在这种配置的示例性实施方案中，焊丝140和光束110在焊丝140进入熔池145的点处相交。根据本发明的某些其他实施方案，送进器子系统可以能够同时提供一个或更多个焊丝。例如，第一焊丝可以被用于表面硬化和/或为工件提供耐腐蚀性(corrosion resistance)，而第二焊丝可以被用于对工件增加构造。
在操作期间，填充焊丝140由来自电源供应器170的电流来电阻加热，所述电源供应器170被可操作地连接在导电管160和工件115之间。在本发明的实施方案中，电源供应器170是脉冲直流(DC)电源供应器，尽管交流(AC)或其他类型的电源供应器也是可能的。在一些示例性实施方案中，电源供应器170提供通过焊丝140的大部分加热电流。在示例性实施方案中，电源供应器170是低电感电源供应器，即，电源供应器170中的输出电路(其被用来将电流输出到填充焊丝140)具有低电感。从而，尽管大部分加热电流由电源供应器170来供应，电源供应器170由于其低输出电感仍然可以在调整通过焊丝140的加热电流时响应于控制信号。就是说，输出电流高度地响应于控制信号并且可以因此非常迅速地改变，按照需要或者增加或者减少。基于焊接工艺中的改变，例如高能量热源中的波动、由于滑脱或出现故障导致的在填充焊丝送进中的扰动、焊接环境中的改变等等，这些调整可能被需要。在示例性实施方案中，电源供应器170可以具有40至70微亨利范围内的电感与20至50安培范围内的饱和电流。当然，其他系统可以具有不同的值而仍然在本发明的精神和范围内操作。
再有，依据本发明，电源供应器170是低电压电源供应器。在示例性实施方案中，电源供应器170的最大开路电压不大于13伏特。在一些示例性实施方案中，最大开路电压小于10伏特，而在其他示例性实施方案中，最大开路电压是在4至10伏特的范围内。因为它的开路电压小于10伏特，电源供应器170将不能够在焊丝140和工件115之间创建或保持电弧。此外，因为电源供应器170具有低电感，任何可能形成的电弧被迅速地熄灭(extinguish)，因为储存在电感中的能量不足以长久维持(sustain)电弧电流。因此，通过使用与本发明相一致的低电压、低电感电源供应器，焊丝140可以被加热到或接近它的熔化温度而没有形成电弧(或者至少为可维持的电弧)的风险。通过上面在电源供应器170的电感和输出电压上的限制，电源供应器170不同于电弧焊接电源供应器——其被设计来创建并且保持电弧。具有上面的特性，本发明的电源供应器170不能创建和/或保持电弧。如此一来，电源供应器170可以将加热电流大胆地(aggressively)驱动到非常接近电弧产生的水平而不需要过多的控制，所述控制可以被用来避免电弧的创建。
来自电源供应器170的电流经由导电管160(其可以是任何已知的构造)传递到焊丝140并且随后传递到工件115中。当焊丝140进入焊接熔池145时，该电阻加热电流导致焊丝140达到这样的温度，所述温度处于或接近被采用的填充焊丝140的熔化温度。在示例性实施方案中，电源供应器170提供多于50％的将焊丝140加热到或接近它的熔点所需要的功率。在一些示例性实施方案中，电源供应器170可以提供75％-95％的将焊丝140加热到或接近它的熔点所需要的功率。当然，填充焊丝140的熔化温度将依据焊丝140的尺寸和化学成分来变化。从而，在焊接期间填充焊丝140的所期望的温度将依据所使用的焊丝的类型来变化。针对填充焊丝140的所期望的操作温度可以是到焊接系统中的数据输入，以使在焊接期间所期望的焊丝温度被保持。在任何情况下，焊丝140的温度应该是这样的，以使焊丝140在焊接操作期间被消耗到焊接熔池145中。在示例性实施方案中，当焊丝140进入焊接熔池145时，填充焊丝140的至少一部分是固态的。例如，当填充焊丝140进入焊接熔池145时，填充焊丝140的至少30％是固态的。
在本发明的示例性实施方案中，电源供应器170供应电流，所述电流将填充焊丝140的至少一部分保持在它的熔化温度的75％或以上。例如，当使用低碳钢填充焊丝时，焊丝在它进入熔池之前的温度可以是大约1600°F，而焊丝具有大约2000°F的熔化温度。当然，理解的是，各自的熔化温度和所期望的操作温度将至少依据填充焊丝的合金(alloy)、组成、直径以及送进率来变化。在另一示例性实施方案中，电源供应器170将填充焊丝的一部分保持在它的熔化温度的90％或以上的温度。在进一步的示例性实施方案中，焊丝的部分被保持在这样的焊丝温度，所述焊丝温度是在它的熔化温度的95％或以上。在示例性实施方案中，焊丝140将具有从这样的点渐变的温度，在所述点，加热电流被传递(impart)到焊丝140和焊接熔池145，其中焊接熔池145处的温度高于加热电流的输入点处的温度。处于或接近焊丝140进入熔池145的点具有最热温度的焊丝140是合乎期望的，以便利焊丝140的有效熔化。因此，上面所叙述的温度百分比是要在焊丝140处于或接近焊丝进入焊接熔池140的点时被测量。通过将填充焊丝140保持在靠近或处于它的熔化温度的温度，焊丝140容易被熔化到或消耗到由热源/激光器120创建的焊接熔池145中。就是说，当焊丝140与熔池145接触时，焊丝140是在不导致显著地使焊接熔池145骤冷(quench)的温度。由于焊丝140的高温，焊丝140在它与焊接熔池145接触时迅速地熔化。具有这样的焊丝温度是合乎期望的，所述焊丝温度使得焊丝140没有在焊池(weld pool)中降到最低(bottom out)——与焊池的未熔化的部分接触。这样的接触可以不利地影响焊接的质量。
在一些示例性实施方案中，电源供应器170可以是如图2所示的两级(two-stage)电源供应器。图示说明的两级电源供应器在本领域是众所周知的，并且为简洁起见，仅给出高级别(high-level)的概述。整流器200接收三相线路AC电压并且将其整流为DC电压，所述DC电压在线路202和204上被输出。典型地，输入线路AC电压可以以50Hz或60Hz的频率(其取决于国家)，范围从100伏特至575伏特。当然，整流器200可以是单相整流器而不是三相整流器，和/或输入AC电压可以由独立的(stand-alone)产生器提供而不是来自公用线路。在被整流之后，母线202/204上的DC电压被升压电路210接收，所述升压电路210将输入DC电压升到所期望的值，例如800伏特。升压电路210调节母线212/214上的电压处于所期望的值，即使在输入AC电压上存在波动。当然，根据输入AC线路电压和母线212/214上的所期望的DC电压，电路210可以是降压电路或降压/升压电路而不仅仅是升压电路。此外，如果期望的话，电路210可以被配置来提供功率因数校正。调节后的母线212/214上的DC电压随后被逆变器220转换为高频AC。来自逆变器220的AC被变压器230转换为适合于加热填充焊丝140的电压。当期望时，输出电路240(其包括二极管242和244、电感器(扼流圈)246、电容器248)可以提供用于加热焊丝140的DC输出。输出变压器230被这样配置并且逆变器220被这样控制，以使输出电压小于或等于13伏特。在示例性实施方案中，输出电压可以小于10伏特。在一些示例性实施方案中，输出电压是在4至10伏特的范围内。两级电源供应器(其包括电感器246)的输出电感被这样配置，以使电感是在40至70微亨利的范围内并且两级电源供应器具有20至50安培范围内的饱和电流。
在一些其他实施方案中，电源供应器170可以是如图3所示的三级电源供应器。图示说明的三级电源供应器在2004年7月13日递交的并且其全部内容通过引用被并入本文的美国专利申请No.10/889,866中被详细描述。为简洁起见，仅给出高级别的概述。类似于上面所讨论的两级电源供应器，输入AC电压被整流器300整流并且升压电路310将整流后的电压升到所期望的调节后的DC电压。与上面所讨论的实施方案相似，根据输入AC电压和/或所期望的调节后的DC电压，电路310也可以是降压电路或降压/升压电路。调节后的DC电压随后被未调节的DC至DC转换器350接收。如图4所图示说明的，DC至DC转换器350可以包括逆变器、隔离的变压器和整流器，以执行DC至DC转换。这些部件的操作对本领域的技术人员而言是众所周知的。当然，其他DC至DC配置可以在三级电源供应器中使用。来自DC至DC转换器350的输出DC电压被传送到输出电路320。输出电路320的示例性实施方案可以包括上面所讨论的逆变器220、变压器230和输出电路240。三级电源供应器的输出(根据所期望的配置，其可以为AC或DC)为焊丝140提供加热电流。类似于二级的设计，三级电源供应器可以被这样配置/控制(例如，经由DC-DC转换器350和输出电路320)，以使输出电压小于或等于13伏特。在示例性实施方案中，输出电压可以小于10伏特。在一些示例性实施方案中，输出电压是在4至10伏特的范围内。三级电源供应器的输出电感被这样配置，以使电感是在40至70微亨利的范围内并且三级电源供应器具有20至50安培范围内的饱和电流。
当然，上面的电源供应器170的实施方案不是限制性的，并且电源供应器170可以具有其他配置，只要电源供应器170提供将填充焊丝140保持在所期望的温度所需要的加热电流。
在上面所讨论的示例性实施方案中，低电压、低电感电源供应器170不能够维持电弧。从而，系统可以不需要复杂的感测和控制电路来控制或去除电弧。例如，这样的电路，所述电路监控来自电源供应器170的输出电压和电流以预测何时电弧将出现，并且随后控制加热电流来防止(或熄灭)电弧。然而，本发明可以包括这样的感测和控制电路以进一步限制形成电弧的可能性和/或限制任何可以形成在焊接操作期间的电弧的持续时间。从而，如图1所图示说明的，系统100可以进一步包括感测和控制单元195，所述感测和控制单元195被可操作地连接到工件115和导电管160(即，被有效地连接到电源供应器170的输出)并且能够测量电源供应器170的输出和工件115之间的电位差(即，电压V)以及由电源供应器170提供的电流，所述电流通过填充焊丝140至工件115(即，电流I)。2011年8月7日递交的、题为“启动和使用用于焊接的组合填充焊丝送进和高强度能量源的方法和系统(Method And System To Start And Use Combination Filler Wire Feed AndHigh Intensity Energy Source For Welding)”并且其全部内容通过引用被并入的美国专利申请No.13/212,025提供启动和启动后(post)控制算法，所述启动和启动后控制算法可以被并入感测和控制单2195。
图5描绘本发明的又另一示例性实施方案。图5示出与图1中所示出的实施方案类似的实施方案。图5描绘系统1400，其中热传感器1410被用来监控焊丝140的温度。热传感器1410可以是能够检测焊丝140的温度的任何已知的类型。传感器可以与焊丝140接触或者可以被耦合到导电管160的末端，以检测末端处焊丝140的温度。在本发明的进一步示例性实施方案中，传感器1410是使用激光或红外光束而不接触焊丝140的类型，所述激光或红外光束能够检测小目标(例如填充焊丝的直径)的温度。传感器1410可以被这样设置，以使焊丝140的温度可以在导电管160末端的端部和焊接熔池145之间的某点处被检测。传感器1410还应该被这样设置，以使传感器不感测焊接熔池145的温度。
传感器1410被耦合到感测和控制单元195，以使基于温度反馈信息，电源供应器170和/或激光电源供应器130的控制可以被最优化。例如，电源供应器170的电压、功率或电流输出可以至少基于来自传感器1410的反馈被调整。就是说，在本发明的实施方案中，使用者可以输入所期望的温度设定(针对给定的焊缝和/或焊丝140)，或者感测和控制单元可以基于其他使用者输入数据(焊丝送进速度、焊条类型、填充焊丝类型等等)设置所期望的温度，并且随后感测和控制单元195将控制电源供应器170来保持导电管160的末端处的所期望的温度。
在上面的实施方案中，这样解释焊丝140的加热是可能的，所述焊丝140的加热可以在焊丝进入焊接熔池145之前由于作用于焊丝140的激光束110的缘故而发生。在本发明的一些实施方案中，焊丝140的温度可以仅通过调整来自电源供应器170的输出电流或功率来控制。然而，在其他实施方案中，焊丝140的加热中的至少一些可以来自入射到焊丝140中的至少一部分上的激光束110。如此一来，单独来自电源供应器170的电流或功率可以不表征焊丝140的温度。从而，传感器1410的利用可以有助于通过电源供应器170和/或激光电源供应器130的控制来调节焊丝140的温度。
在进一步的示例性实施方案中(同样在图5中被示出)，温度传感器1420被引导来感测焊接熔池145的温度。在该实施方案中，焊接熔池145的温度也被耦合到感测和控制单元195。从而，在本发明的一些实施方案中，控制单元195可以使用来自一个或更多个温度传感器1410和1420的反馈来对电源供应器170做出必要的调整，以将导电管160的末端处的温度保持在所期望的温度。当然，应该注意的是，由于加热具有大于典型的伸出量(stick-out)的伸出量(因为它离填充物140的端部的距离)，电流水平可能需要被调整，以补偿由这种距离引起的任何温度下降。在一些示例性实施方案中，导电管160的末端处的所期望的温度将处于或接近填充焊丝140的熔点。
在本发明的另一示例性实施方案中，感测和控制单元195可以被耦合到送进力检测单元(未示出)，所述送进力检测单元被耦合到焊丝送进机构(未示出，但见图1中的150)。送进力检测单元是已知的，并且在焊丝140被送进到工件115时检测施加于焊丝140的送进力。例如，这样的检测单元可以监控由焊丝送进器150中的焊丝送进马达施加的转矩。如果焊丝140经过熔融焊接熔池145没有完全熔化，它将接触工件的固态部分，并且这样的接触将导致送进力增加，因为马达将试图保持设置的送进率。在力/转矩上的这种增加可以被检测到并且被传递(relay)到控制单元195，所述控制装置195利用该信息来调整至少从电源供应器170到焊丝140的电压、电流和/或功率，以确保焊丝140在熔池145中的适当熔化。
在图1和图5中，为清楚起见，激光电源供应器130、热焊丝电源供应器170以及感测和控制单元195被分开示出。然而，在本发明的实施方案中，这些部件可以被一体制成为单个焊接系统。本发明的方面不需要将上面各个所讨论的部件保持为分开的物理单元或独立的结构。
尽管已经参照某些实施方案描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，可以进行各种改变并且等同方案可以被替代，而不偏离本发明的范围。另外，可以进行许多修改来使特定情形或材料适用于本发明的教导，而不偏离其范围。因此，并不意图将本发明限于所公开的特定实施方案，本发明将包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施方案。
参考编号
100  (能量源)系统            214  母线
110  激光束                  220  逆变器
115  工件                    230  变压器
120  激光装置                240  电路
130  激光电源供应器          242  二极管
140  填充焊丝                244  二极管
145  焊接熔池                246  电感器(扼流圈)
150  焊丝送进器              248  电容器
160  导电管                  300  整流器
170  (焊丝)电源供应器        310  升压电路
195  控制单元                320  输出电路
200  整流器                  350  转换器
202  线路                    1400 系统
204  线路                    1410 (温度)传感器
210  电路                    1420 (温度)传感器
212  母线

Claims (15)

1.一种用于在钎焊、熔敷、堆焊、填充、熔覆、焊接以及接合应用中使用的系统(100,1400)，所述系统(100,1400)包括：
高强度能量源，所述高强度能量源加热至少一个工件(115)来创建熔池(145)；
焊丝送进器(150)，所述焊丝送进器(150)将填充焊丝(140)送进到所述熔池(145)；以及
电源供应器(170)，所述电源供应器(170)供应电流通过所述填充焊丝(140)，以电阻加热至少所述填充焊丝(140)的延伸部分，所述电源供应器(170)具有40至70微亨利范围内的输出电感、20至50安培范围内的饱和电流以及小于或等于13伏特的开路电压。
2.如权利要求1所述的系统(100,1400)，其中所述电源供应器(170)将至少所述填充焊丝(1400)的所述延伸部分电阻加热到或接近所述填充焊丝(1400)的熔化温度。
3.如权利要求1或2所述的系统(100,1400)，其中所述电源供应器(170)将至少所述填充焊丝(1400)的所述延伸部分电阻加热到所述填充焊丝(1400)的熔化温度的75％或以上。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的系统(100,1400)，其中所述开路电压小于10伏特。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的系统(100,1400)，其中所述开路电压是在4至10伏特的范围内。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的系统(100,1400)，还包括：
控制单元(195)，所述控制单元(195)感测所述填充焊丝(140)的所述延伸部分的温度和所述熔池(145)的温度中的至少一个，
其中所述控制单元(195)基于所述感测以及所期望的温度来调整所述高强度能量源、所述焊丝送进器(150)以及所述电源供应器中的至少一个的所述输出。
7.如权利要求6所述的系统(100,1400)，其中所述控制单元(195)基于使用者输入来设置所述所期望的温度。
8.如权利要求7所述的系统(100,1400)，其中所述使用者输入是焊丝送进速度和填充焊丝类型中的至少一个。
9.一种用于在热焊丝应用中使用的低电压、低电感电源供应器(170)，所述电源供应器(170)包括：
供应电流的输出电路(240,320)，
其中所述电源供应器(170)具有40至70微亨利范围内的输出电感、20至50安培范围内的饱和电流以及小于或等于13伏特的开路电压。
10.如权利要求9所述的电源供应器(170)，其中所述开路电压小于10伏特，或者其中所述开路电压是在4至10伏特的范围内。
11.一种钎焊、熔敷、堆焊、填充、熔覆、焊接以及接合至少一个工件的方法，所述方法包括：
加热所述至少一个工件来创建熔池；
将填充焊丝送进到所述熔池；以及
供应电流通过所述填充焊丝，以使用低电压、低电感电源供应器来电阻加热至少所述填充焊丝的延伸部分，所述电源供应器具有40至70微亨利范围内的输出电感、20至50安培范围内的饱和电流以及小于或等于13伏特的开路电压。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述电源供应器将至少所述填充焊丝的所述延伸部分电阻加热到或接近所述填充焊丝的熔化温度，或者其中所述电源供应器将至少所述填充焊丝的所述延伸部分电阻加热到所述填充焊丝的熔化温度的75％或以上。
13.如权利要求11或12所述的方法，其中所述开路电压小于10伏特，或者其中所述开路电压是在4至10伏特的范围内。
14.如权利要求11至13中的任一项所述的方法，还包括，
感测所述填充焊丝的所述延伸部分的温度和所述熔池的温度中的至少一个，以及
基于所述感测以及所期望的温度来控制所述至少一个工件的所述加热、所述填充焊丝的所述送进以及所述电流的所述供应中的至少一个。
15.如权利要求11至14中的任一项权利要求所述的方法，还包括，
基于使用者输入来设置所述所期望的温度。
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Date Code Title Description
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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