CN104640663A

CN104640663A - 自动选择金属传送速率的电弧焊接设备

Info

Publication number: CN104640663A
Application number: CN201380045868.7A
Authority: CN
Inventors: G·普罗铁尔; R·舍瓦利耶; F·贾努埃德
Original assignee: Air Liquide Welding France
Current assignee: Lincoln Electric Co France SA
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2015-05-20
Also published as: EP2892674B1; FR2994872A1; US20150190877A1; US10201870B2; EP2892674A1; WO2014037637A1; FR2994872B1

Abstract

一种用于使用可熔的金属焊丝进行电弧焊接的设备包括用于设定送丝速度(Vf)的装置(1)和用于选择金属传送模式的类型的装置(2)，所述用于设定送丝速度(Vf)的装置(1)可由操作人员手动或数字地操作。根据本发明，用于选择金属传送模式的类型的装置(2)与用于设定送丝速度(Vf)的装置(1)协作以允许操作人员通过操作所述用于设定送丝速度(Vf)的装置(1)来设定送丝速度(Vf)并根据送丝速度(Vf)的所述设定来自动选择金属传送模式的类型。

Description

自动选择金属传送速率的电弧焊接设备

技术领域

本发明涉及一种用于使用可熔的(易溶的，fusible)金属焊丝进行电弧焊接的设备，该设备允许操作人员设定送丝速度并根据送丝速度的设定来自动选择金属传送模式(方式，régime)的类型。本发明还涉及一种用于焊接至少一个金属部件的方法，借助于根据本发明的设备改善了所述方法的性能并且使该方法实施更容易。

背景技术

用于在气流中使用可熔的金属焊丝进行电弧焊接(也称为金属惰性气体(MIG)或金属活性气体(MAG)焊接)的方法依赖于在可熔的金属焊丝的用作可熔电极的端部与待焊接的金属部件之间激起(建立，établi)的电弧的使用。电弧的热量允许待焊接的部件的组成金属和可熔的焊丝的组成金属两者熔化，由此产生由待焊接的部件的熔融组成金属和在电弧中朝焊接熔池传送的熔融可熔的焊丝的熔融组成金属形成的焊接熔池。

通常使用面向待焊接的金属部件定位的焊炬来执行电弧焊接过程/方法。该焊炬在其端部保持可熔的金属焊丝的末端部分。该焊炬还配备有将保护气体流分布到焊接熔池上以便使焊接熔池与周围气氛隔离的喷嘴。

该焊炬与电弧焊机电气连接，所述电弧焊机通常包括供给焊炬的至少一个保护气体源、为可熔的焊丝供给电流的电流发生器和允许以受控的送丝速度沿焊接熔池的方向将焊丝从焊炬送出的焊丝进给装置。

电弧焊机通常包括用于选择焊接参数、尤其是电弧电压、送丝速度(即焊丝的进给速度)、平滑或脉冲电流等的装置。

所选择的焊接参数引起特定类型的金属传送模式。更具体地，这些参数决定焊接能量，该焊接能量决定焊丝端部在焊丝被电流熔化时的形状以及熔融焊丝的组成金属被传送到焊接熔池的方式(即传送模式)。

目前，在MIG或MAG焊接中普遍采用诸如逆变器(onduleur)和/或斩波器式发生器的电流发生器，因为它们允许精确地控制电弧电流。特别地，它们提供了对电流强加随时间变化的特定波形的可能性。因而可控制焊丝端部处的熔滴(goutte)的脱离，以便在适于待实施的焊接方法的传送模式下工作，例如以便最小化熔融金属的喷溅/喷射。

典型地，焊接设备配备有发电机，其中，焊接参数、尤其是电流(即焊接电流)、电弧电压和送丝速度的大小被编程为一起且按照根据称为协同作用(增效作用，协合作用，synergie)的预设关系随送丝速度变化。一般而言，这些协同作用由制造商预先建立并存储在焊机中。

通常，在焊接操作开始之前，操作人员选择适于期望的焊接方法的协同作用，该方法由待焊接的材料的类型、可熔的焊丝的类型、气体的类型、组件或接缝/接合处的类型、焊接位置、金属传送模式的类型等决定。一旦选择完协同作用，操作人员便设定送丝速度并且可选地设定电弧长度。电流发生器然后自动设定焊接参数并且焊接操作开始。

然而，该操作模式并不完全令人满意。

具体地，当初始协同作用被选定时，在焊机处选择金属传送的类型。

然而，通常的情况是，以特定类型的传送模式焊接一组件的操作人员将希望提高焊丝的进给速度，即焊丝熔化的速率，以提高生产率或熔敷速率。

由于送丝速度、电流和电弧电压是平衡的，送丝速度的提高意味着电流的增大，在超过特定的送丝速度时，该增大的电流不可避免地导致传送模式的变化。因此可能导致操作人员不情愿地选择不适于所实施的焊接方法的传送模式，例如喷射模式或对于待焊接的厚度而言过于高能的或在期望的焊接位置难以操作的模式。

因而操作人员不得不在焊机处选择允许他通过新的送丝速度的设定来获得合意的结果的另一种协同作用。随后的调节操作单调乏味并且需要执行多个接连的调节序列过程和试验焊接。

发明内容

因而要解决的问题是如何缓解全部或一部分上述问题并且特别是提供一种这样的焊机，即一种使得可最大限度地降低或甚至消除操作人员选择不适于他期望实施的焊接方法的金属传送模式的风险的焊机。

换言之，本发明提出不论所选择的送丝速度如何都使操作人员更容易地设定焊机以采用合适的金属传送模式实施电弧焊接方法。

本发明的方案因而是一种用于使用可熔的金属焊丝来进行电弧焊接的设备，其包括用于设定送丝速度Vf的装置和用于选择金属传送模式的类型的装置，所述用于设定送丝速度Vf的装置可由操作人员手动地或数字地操作，该设备的特征在于，所述用于选择金属传送模式的类型的装置与用于设定送丝速度Vf的装置协作(coopèrent)以允许操作人员通过操作所述用于设定送丝速度Vf的装置来设定送丝速度Vf并根据送丝速度Vf的所述设定来自动选择金属传送模式的类型。

此外，根据所述的实施例，本发明可包括以下特征中的一个或多个：

-从至少由强制短路传送模式和轴向喷射传送模式形成的组中选择金属传送模式的类型。

-该焊接设备包括用于存储可由用于选择金属传送模式的类型的装置选择的至少一种类型的金属传送模式的存储装置。

-所述存储装置还允许至少存储送丝速度的第一预设值VfA和送丝速度的第二预设值VfB，第一值VfA低于第二值VfB。

-该焊接设备还包括用于将送丝速度Vf与所述送丝速度的第一和第二预设值VfA、VfB进行比较的装置。

-用于选择金属传送模式的类型的装置与所述比较装置和存储装置协作，从而使得操作人员至少：

·在Vf低于或等于第一预设值VfA时自动选择第一类型的传送模式；并且

·在Vf高于或等于第二预设值VfB时自动选择第二类型的金属传送模式。

-第一类型的金属传送模式为强制短路传送模式，而第二类型的金属传送模式为轴向喷射传送模式。

-存储装置与用于选择第一和/或第二预设值VfA、VfB的装置协作，以便允许在选择之后自动存储所述第一预设值VfA和第二预设值VfB的值。

-第一预设值VfA和/或第二预设值VfB选择成使得VfB与VfA之差对应于用于设定送丝速度Vf的装置的增量步长。

根据另一方面，本发明还涉及一种用于使用可熔的金属焊丝电弧焊接至少一个金属部件的方法，该方法采用了根据本发明的设备。

优选地，可熔的金属焊丝与根据本发明的设备电气连接并以一送丝速度Vf朝金属部件被进给。借助于在可熔的焊丝的端部与待焊接的金属部件之间激起的电弧使可熔的金属焊丝和待焊接的金属部件的至少一部分熔化，以便以给定的金属传送模式将金属从可熔的焊丝传送到焊接熔池，并且在焊接操作期间，通过设定送丝速度Vf来自动选择金属传送模式的类型，所述模式至少选自强制短路传送模式和轴向喷射传送模式。

有利地，通过设定送丝速度Vf来自动选择金属传送模式的类型，所述模式在Vf低于或等于送丝速度的第一值VfA时为强制短路传送模式，或在Vf高于或等于送丝速度的第二值VfB时为轴向喷射传送模式。

附图说明

现在将借助于以下参考附图提供的详细描述来更好地理解本发明，在附图中：

-图1示出了焊接能量域、以及金属传送模式的各种对应类型；

-图2示出了用于短路金属传送模式和强制短路金属传送模式的典型电流波形；

-图3示出了本发明的一个实施例，其中本发明的设备为焊机；

-图4示出了根据本发明一个实施例的金属传送模式的自动改变；

以及

-图5示出了根据本发明另一实施例的金属传送模式的自动改变。

具体实施方式

一般来说，对于采用发电机的焊机而言，操作人员根据他想要制得的组件来设定他期望实施的方法的参数。由操作人员选择的参数通常包括待焊接的部件的材料类型和厚度、保护气体的类型、焊丝直径和类型以及金属传送模式的类型。发电机根据送丝速度来设定电弧电压以及电流类型和波形。特定的焊接电流取决于送丝速度。

金属传送模式由焊接能量决定，所述焊接能量由电弧电压和电流决定。该能量决定了焊丝端部在焊丝由于电流的流动而熔化时的形状和熔融焊丝的组成金属传送到焊接熔池的方式。

图1示出了在电弧焊接中可能遇到的根据电弧电压(U)和焊接电流(I)或送丝速度(Vf)而变化的金属传送模式的多种类型。

在本发明的上下文中，涉及以下三类传统金属传送模式：

-短路或“短弧”模式。该模式在低电弧能量(通常电流50-200A，电压15-22V)下获得。熔融金属的熔滴形成在填充焊丝的端部处并且尺寸逐渐增大直至它与焊接熔池接触，从而形成短路。电流然后迅速增大，从而产生促使熔滴脱离的收缩(颈缩，pincement)力，然后电弧再次点燃。此序列过程以大约50Hz至200Hz的频率重复。该模式为所谓的“冷”模式并且需要短弧。该模式适于在单个焊道中焊接薄的和中等的厚度(通常5mm以下)，并且允许在定位焊接期间控制熔池。

-轴向喷射或“电弧喷射”模式。由于高焊接能量(即对应280A电流的至少28V的电压，以及取决于焊丝和保护气体的特性高于特定的电流密度，通常高于250A/mm²)，填充焊丝的端部变成细长的圆锥形形状。熔融金属以细小的熔融金属熔滴的形式从焊丝传送到焊接熔池，所述熔滴的直径比焊丝的直径小并沿焊丝的轴线高速喷射。电弧长4mm至6mm。这种金属传送确保了稳定的电弧以及很少的喷溅。这种金属传送在待熔敷的直径约1mm的软的或不锈钢焊丝的情况下实现了通常对应于至少15m/min的送丝速度的较深的焊接熔深和大的金属体积。

-球状模式。在介于引起短路和轴向喷射传送的能量之间的焊接能量(即通常在对应200A电流的22V电压与对应280A电流的28V电压之间的焊接能量)下，在填充焊丝的端部形成的金属熔滴缓慢增大。由于电流不够高以形成脱离收缩效应，所以熔滴变大，即熔滴的尺寸大于所述焊丝的直径。通过在熔滴接触熔池时产生的短路来进行传送、或者通过在重力作用下使熔滴脱离来进行传送。然后，熔滴遵循并不总是沿电弧的轴线的轨迹行进。这种传送模式不稳定，并且产生不合意的焊接结果，例如小的焊接熔深和大量金属熔滴喷溅。通常设法避免以这种模式进行电弧焊接。

这些传统金属传送模式随着焊接能量增加而相继发生，例如如图1所示。

在图1中还示出了利用这些不同传送模式获得的特定焊道形态。由此，应理解的是，有必要选择适于所实施的方法且特别适于待焊接的组件或接缝的类型的传送模式。例如，喷射金属传送会产生其熔深在根部处更为明显的焊道，这种焊道例如不适于焊接其边缘彼此重叠的部件。

如可见的，在短路模式与喷射模式之间存在传统焊接参数不能进入的焊接能量域，因为该焊接能量域引起不稳定的球状模式，该模式不允许在可接受的焊接条件下提高生产率。

在本发明的上下文中，还涉及采用非传统的焊接参数的所谓的强制金属传送模式。这些模式依赖于对电流波形的精确控制。

特别地，强制“短弧”或短路模式(也称为“加速短弧(speed short arc)”或“短弧+”模式)允许扩展短路传送的能量域并缓解球状模式的缺陷。换言之，它允许利用通常处于球状域内的焊接能量来维持短路传送。

强制短路传送模式包括对电弧周期与短路周期之间的电流波形的分离控制。使电流在短路周期中以指数方式增大，然后在电弧周期开始时更迅速地减小。这样，焊接能量在电弧周期结束时在形成于填充焊丝的端部处的金属熔滴有时间扩大尺寸之前返回短路传送时减少。

图2示出了在采用短路类型传送模式或扩展短路型传送模式的电弧焊接方法中所使用的电流波形。图2的顶部示出了电弧电压U随着时间的变化，而底部示出了电弧电流I随着时间的变化。

在传统短路模式(CC)下，电弧电流根据由发生器——优选发电机——的电感限定的特定波形在短路周期T_CC中增大并且在电弧周期T_A中减小。

在强制短路或短弧+模式(CC+)模式下，使电流在电弧周期开始时在特征时间dt内线性地并且更快速地减小，这是为了允许在减少电弧周期的能量的同时获得高于最大传统短路电流I_max的峰值电流I_c。这样，加速了熔滴的形成和脱离并且防止轨迹不可控的大熔滴的形成。这使得可以通过提高使传送变成粒状传送的送丝速度来扩展短路模式的域，并在可接受的条件下提高短路模式的生产率。对应于这种送丝速度——即在该送丝速度下传送属于强制短路型传送而不是像传统焊接中的球状传送——的域称为图1中的扩展短路域。

必须增加非传统的旋转液体射流(veine liquide tournante)模式到这些模式中。在非常高的焊接能量(即对应450A电流约40V的电压)下，轴向喷射传送承受很大的电磁力。在这些力的作用下，处于传送/运输中的液态金属开始旋转，形成旋转液体射流。

在本发明的上下文中，涉及了对应于短路、强制短路、球状和轴向喷射传送模式的焊接能量域。

如上所述，在焊接其组件之前，操作人员特别选择适于待实施的方法的金属传送模式。

然而，所选择的传送类型是针对一系列送丝速度而定义的。如果操作人员修改送丝速度的设定，则可能误导他以不合适的金属传送模式进行焊接。特别地，在短路模式中，送丝速度的提高引起平均电弧电流和电弧电压的增大，和因此焊接能量的增加。再点燃电流因此相应地高，这意味着当超过一定送丝速度时会在达到轴向喷射域之前进入球状域。

本发明提供了一种焊机，其特别使得能极大地最小化或甚至完全消除操作人员选择不适于他希望实施的方法的金属传送模式、尤其是球状模式的风险。

为此，本发明的方案是基于焊接设备中用于选择送丝速度Vf的装置和用于选择金属传送模式的类型的装置的加入、用于选择金属传送模式的类型的装置与用于选择送丝速度的装置的协作。

因而，本发明的设备允许操作人员设定送丝速度Vf，由此使得根据所选择的值来自动选择传送模式的类型，即自动选择一组焊接参数，尤其是短路期间的电弧电压、电弧电流和电流波形，从而引起所述传送模式。

优选地，然而用于选择送丝速度的装置可由操作人员手动地或数字地操作，用于选择金属传送模式的类型的装置不能由操作人员直接致动。换言之，用于选择传送类型的装置可借助于用于选择送丝速度Vf的装置致动。

有利地，从至少由强制短路传送模式(即“加速短弧”或“短弧+”模式)和轴向喷射传送或“电弧喷射”模式形成的组中选择金属传送模式的类型。

设备23包括外壳和内部结构。

图3示出了根据本发明一个实施例的焊接设备23，其中设备23为焊机。

图3是为了非限制性地图解本发明而示出的，下述的存储和选择装置可能采取多种形式以便实现相同的功能。

如可见的，本发明的设备23优选地包括至少一个电流发生器21和可熔的金属焊丝的进给装置22。

优选地，该发生器传送大小在20A至500A的范围内的电弧电流和约10V至40V的电弧电压。有利地，焊丝以1-23m/min的速度被进给。

用于设定送丝速度Vf的装置1可例如由至少一个压力致动的按钮、至少一个面盘或等同物构成。优选地，用于设定送丝速度的装置配置在设备23的外壳上、优选配置在焊丝进给装置22上。用于设定送丝速度Vf的装置1优选为数字装置，即速度以增量形式升高/降低。

此外，设备23可包括用于优选以增量形式选择电弧长度的装置，一个增量为约0.1V至0.2V。

根据本发明，用于选择金属传送模式的类型的装置2与用于设定送丝速度Vf的装置1协作以使得一旦操作人员已设定送丝速度，焊接设备23便根据送丝速度Vf的设定来自动选择金属传送模式的类型。

为此，本发明的设备23包括用于存储可由选择装置2选择的传送模式的类型的装置10。

优选地，存储装置10集成在焊接设备23的内部结构中、优选集成在例如图3所示的电流发生器21内。

存储装置10包括存储空间，例如发生器21的硬盘上的空间，包含索引送丝速度Vf和焊接参数的多个查找表的数据库存储在该空间中。

更精确地，这些表包含多组焊接参数，所述焊接参数优选至少包括电弧电压、电弧电流、电弧长度或当量电弧电压、和限定强加于电流上的指数变化的上升时间的时间常数。每一组参数对应于送丝速度Vf的一个值并且限定一个操作点。

在这些表中的每一个表中，这些焊接参数的值的变化根据预设关系或协同作用与送丝速度Vf相关联，所述预设关系或协同作用根据所使用的送丝速度Vf的值而改变。查找表或协同作用表因而包含多种类型的金属传送模式。

用于选择传送模式的类型的装置2实际上将自动引导操作人员在他选择送丝速度时从给定的查找表中选择一组焊接参数，这些焊接参数已被事先限定以便产生适于操作人员期望实施的方法的金属传送模式的类型。

可针对各焊接构型(即待焊接的材料的厚度、焊丝的类型、气体的类型、接缝的类型、焊接位置等)存储用于索引送丝速度和焊接参数的多个查找表。

在随后对各种标准组件执行的焊接试验中，可例如填写存储装置10的数据库中包含的所有查找表。针对各焊接构型，存储在所选择的送丝速度下提供最佳焊接结果的焊接参数以及所引起的传送模式的类型。

为了以合适的金属传送模式实施焊接方法并且无论所选择的送丝速度Vf如何都获得令人满意的焊接结果，本发明的设备23可包括还允许至少存储送丝速度的第一预设值VfA和送丝速度的第二预设值VfB的存储装置10和用于将所选择的送丝速度Vf与所述第一值VfA和第二值VfB进行比较的装置20。

在本发明的设备为焊机的情况下，存储装置10和比较装置20优选集成在设备23的内部结构中、优选集成在发生器21的内部结构中。

根据本发明，用于选择金属传送模式的类型的装置2与比较装置20和存储装置10协作以使得操作人员至少在Vf低于或等于第一值VfA(Vf≤VfA)时自动选择第一类型的传送模式，而在Vf高于或等于VfB(Vf≥VfB)时自动选择第二类型的金属传送模式。

事实上，根据本发明的焊接设备采用以下操作模式来设定焊接参数。

对于特定的焊接构型而言，每当操作人员选择送丝速度Vf时，该选择会引起对比较装置20和存储装置10的询问。

如果Vf≤VfA，则设备23选择产生第一传送模式的一组焊接参数。焊接参数在Vf≤VfA的送丝速度的范围内根据给定关系变化。

当操作人员提高速度Vf时并且一旦Vf≥VfB，设备23便自动选择一组限定成通过另一种关系根据速度Vf变化的焊接参数。这使得针对Vf≥VfB而选择不同于第一类型的传送模式的第二类型的传送模式。

送丝速度的预设值可例如在设备交付之前在工厂设置期间被预先存储(即预先记录)在设备23的内部结构中。

或者，存储装置10可与用于至少选择送丝速度的第一值VfA和第二值VfB的装置7协作，以便允许在由操作人员自己选择之后自动存储至少一个送丝速度值，尤其是VfA和VfB之中的至少一个预设的送丝速度值。这在对于所执行的焊接方法而言限定第一和第二类型的传送模式的送丝速度的范围有重叠时是有利的。因而，操作人员在选择速度VfA和VfB时具有一定自由度，在所述速度VfA和VfB之间发生第一和第二类型的模式和/或第三和第一类型的模式之间的转变。选择装置7有利地配置在焊机23的外壳上。

在本发明的上下文中，用于设定焊丝速度Vf的装置1有利地为数字装置。数字设定装置1因而允许送丝速度Vf以约0.01-0.5m/min且优选约0.1m/min的步长增量式地升高/降低。因而，在第一类型的传送模式为扩展的短路模式且第二类型的传送模式为轴向喷射模式的情况下，能以送丝速度的一个增量转入第一和第二传送类型而不途经球状模式。

优选地，通过进给装置22对焊丝的进给被电子地调节，由此允许送丝速度一旦被设定便保持不变。

在本发明的上下文中，第一类型的传送模式有利地为强制短路模式，即短弧+或加速短弧模式，而第二类型的传送模式有利地为轴向喷射模式，即电弧喷射模式。这样，通过审慎地选择第一值VfA和第二值VfB以及合适的送丝速度增量，操作人员可自动从强制短路传送模式转入喷射传送模式而不存在选择球状传送模式的风险。

用于设定送丝速度的装置1、用于选择金属传送类型的装置2以及比较装置20和存储装置10的协作可由集成在设备23的内部结构中且优选集成在发生器21的内部结构中的操作系统、软件包、计算机程序或等同物控制。

图4和5相比于其焊接电压的变化由非根据本发明的设备的使用而造成的焊接方法示出了在本发明的多个实施例中焊接(或电弧)电压根据送丝速度Vf的变化(实线(_____)，还用箭头8标示)。

点线(....)因而示出了在采用传统传送模式(即不存在对电流波形的控制)期间在不使用根据本发明的设备的情况下焊接电压的变化。如可见的，在送丝速度Vf0和Vf3之间首先遇到传统短路模式(CC)，然后在Vf3和Vf1之间遇到球状模式，并且然后遇到轴向喷射模式(SP)。轴向喷射域在送丝速度Vf1和Vf2之间延伸。

虚线(___)示出了在采用诸如上述的强制短路模式(CC+)的焊接方法中获得的焊接电压的变化。强制短路传送域从送丝速度Vf0扩展到送丝速度Vf4。CC+模式允许扩展对应短路型传送的送丝速度域，从而允许使用通常产生球状传送的焊接能量。

然而，即使对于强制短路而言，也存在最高送丝速度，高于该最高送丝速度时模式变成球状模式。此外，操作人员可能需要提高送丝速度并使用轴向喷射模式。例如在期望增加金属熔敷体积和/或熔深时就是这种情况。

根据图4中用线8示出的本发明的一个特定实施例，速度VfA选择成使得它等于发生传统短路传送的最高速度Vf3，并且速度VfB选择成使得它等于发生轴向喷射传送的最低速度Vf1。优选地，至少速度VfB、VfA、Vf1被预先记录在设备23中。

图5示出了本发明的另一个实施例，其中操作人员通过提高送丝速度Vf来自动确保强制短路模式CC+(直至VfA)与轴向喷射模式SP(始于VfB)之间的转变，该转变此时可能在不同的预设速度值下发生，只要VfA高于或等于Vf0并且低于或等于Vf4(Vf0≤VfA≤Vf4)，并且VfB高于或等于Vf1并且低于或等于Vf2(Vf1≤VfB≤Vf2)，VfA低于VfB。

在此实施例中，存储装置10优选与用于选择送丝速度VfA、VfB的值的装置7协作。这样，操作人员可自己限定他想要看到该转变发生时所处的速度。可实现这一点的原因在于，如图5所示，限定强制短路域和轴向喷射域的送丝速度的范围有重叠。

在本发明的上下文中，速度VfA和VfB以及送丝速度的增量选择成使得强制短路模式CC+(直至VfA)与轴向喷射模式SP(始于VfB)之间的转变自动发生而不途经球状模式。有利地，该转变基于送丝速度的一个增量发生，即VfB等于VfA加上用于选择送丝速度的装置1的一个增量。

因而，应理解的是，本发明的一个显著优点在于本发明使得可以自动选择适于待执行的焊接方法的金属传送模式。特别地，本发明的设备允许操作人员使用合并强制短路模式和轴向喷射模式的操作点的协同作用，这些模式之间的转变能以适于操作人员想要实施的方法，即适于焊接构型、特别是待焊接的材料的性质和厚度、所使用的焊丝的类型、保护气体的类型、接缝的类型、焊接位置或该方法的自动或手动特性的送丝速度在不转入球状模式的情况下发生。

有利地，本发明的焊接设备还包括用于选择限定焊接构型的至少一个参数的装置5，所述至少一个参数选自待焊接的金属的类型、待焊接的厚度、可熔的填充焊丝的性质和/或直径、保护气体的类型、待焊接的接缝的类型、焊接位置、该方法的自动和手动特性等。优选地，选择装置5配置在设备23的外壳上。

可选地，在设备23的外壳上配置有至少一个显示装置3、4，例如与书面指示相关的屏幕或灯。设定装置1、选择装置2、5、7、存储装置10或比较装置20中的至少一者与所述显示装置3、4协作以显示至少选自焊接参数、送丝速度等的一个或多个信息项。

作为示例，下表1和2示出了针对特定焊接构型对应于在不使用本发明的情况下的不同的送丝速度Vf的值的多组焊接参数。表3和4分别示出了针对图4和5所示的本发明的实施例对应于不同的送丝速度Vf的值的多组焊接参数，所述焊接构型是相同的。

在所有上述情形中，使用了由AIR LIQUIDE WELDING(液体空气焊接公司)以商标Digiwave 2或Citowave 2售卖的发生器供给约450A电流的焊炬。该焊炬在其端部处配置有直径为1.2mm的可熔的金属焊丝。在平坦/平卧位置以一定角度焊接部件。所述部件由厚1mm的软钢(即碳钢)制成且使用AIR LIQUIDE(乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司)以品名ARCAL 21售卖的保护气体(该气体由约8％的CO₂和剩余比例的氩气组成)进行焊接。

表1至4对带有对应单位的主要焊接参数(即限定短路周期期间强加于电流的指数变化的特征上升时间的时间常数(cte cc)、平均电弧电流(Imoy)、电弧电压(Uarc)和平均电弧电压(Umoy))进行比较。

表1示出了在以强制短路模式执行的方法中这些焊接参数根据送丝速度的变化。送丝速度从1m/min的速度Vf0扩展至12m/min的速度Vf4。

表2示出了在以传统短路和轴向喷射传送模式执行的方法中这些焊接参数根据送丝速度的变化。短路模式以1m/min的速度Vf0开始并且一直扩展到6m/min的速度Vf3，并且轴向喷射模式从6.5m/min的速度Vf1扩展到18m/min的速度Vf2。

表3就其本身而言示出了在使用图4所示的根据本发明的实施例的焊接设备执行的方法中这些焊接参数根据送丝速度的变化。这种情况下，送丝速度VfA的第一预设值为6m/min，且第二预设值VfB为6.5m/min，该速度VfB对应于轴向喷射模式开始的速度Vf1。

最后，表4示出了在使用图5所示的根据本发明的实施例的焊接设备执行的方法中这些焊接参数根据送丝速度的变化。这种情况下，第一值VfA为9m/min，且第二值VfB为10m/min。

表1

Vf(m/min)	cte cc(ms)	Imoy(A)	Uarc(V)	Umoy(V)	传送类型
						1	7	55	14	13.4	强制短路
1.5	7.3	80	15	13.4	强制短路
						2	7.3	100	16	14.4	强制短路
3	7.3	144	17.4	15	强制短路
						3.5	7.3	156	18.4	15.6	强制短路
5.5	3.5	220	19.6	17.6	强制短路
						6	3	237	20	18.2	强制短路
7	3	250	21.4	19.4	强制短路
						8	2.5	270	22	20	强制短路
9	1.6	300	23	21.2	强制短路
						12	1.6	390	30	28.2	强制短路

表2

Vf(m/min)	cte cc(ms)	Imoy(A)	Uarc(V)	Umoy(V)	传送类型
						1	14	56	14.4	13	短路
1.5	14	76	15.4	14	短路
						2	14	102	16.4	14.6	短路
2.5	14	120	17.6	15.6	短路

3	14	146	19	16	短路
						4	12	188	19.8	16.6	短路
5	10	200	20.6	17.6	短路
						6	10	220	22	19	短路
6.5	10	250	24.8	24.2	轴向喷射
						7	10	260	25.8	25.2	轴向喷射
10	10	330	27.4	26.8	轴向喷射
						12	10	400	29.8	29	轴向喷射
15	10	445	32	31	轴向喷射
						18	10	480	34.6	33.4	轴向喷射

表3

Vf(m/min)	cte cc(ms)	Imoy(A)	Uarc(V)	Umoy(V)	传送类型
						1	7	55	14	13.4	强制短路
1.5	7.3	80	15	13.4	强制短路
						2	7.3	100	16	14.4	强制短路
3	7.3	144	17.4	15	强制短路
						3.5	7.3	156	18.4	15.6	强制短路
5.5	3.5	220	19.6	17.6	强制短路
						6	3	237	20	18.2	强制短路
6.5	3	250	24.8	24.2	轴向喷射
						7	3	280	25.8	25.2	轴向喷射
10	3	330	27.4	26.8	轴向喷射
						12	3	400	29.8	29	轴向喷射
15	3	445	32	31	轴向喷射
						18	3	480	34.6	33.4	轴向喷射

表4

Vf(m/min)	cte cc(ms)	Imoy(A)	Uarc(V)	Umoy(V)	传送的类型
						1	7	55	14	13.4	强制短路
1.5	7.3	80	15	13.4	强制短路
						2	7.3	100	16	14.4	强制短路
3	7.3	144	17.4	15	强制短路
						3.5	7.3	156	18.4	15.6	强制短路
5.5	3.5	220	19.6	17.6	强制短路
						6	3	237	20	18.2	强制短路
7	3	250	21.4	19.4	强制短路
						8	2.5	270	22	20	强制短路
9	1.6	300	23	21.2	强制短路
						10	3	330	27.4	26.8	轴向喷射
12	3	400	29.8	29	轴向喷射
						15	3	445	32	31	轴向喷射
18	3	480	34.6	33.4	轴向喷射

根据另一方面，本发明还涉及一种用于使用可熔的焊丝电弧焊接至少一个待焊接的金属部件的方法，该方法采用了根据本发明的焊接设备。

通过使可熔的金属焊丝相对于金属部件沿称为焊接方向的方向移动来焊接所述部件，该焊丝与根据本发明的设备电气连接。

焊丝以送丝速度Vf朝金属部件被进给并且可熔的金属焊丝和待焊接的金属部件的至少一部分通过在可熔的焊丝的端部与待焊接的金属部件之间激起的电弧熔化，以便以给定的金属传送模式使金属从可熔的焊丝传送到焊接熔池。通过焊接熔池的逐渐重新固化并通过使可熔的焊丝和金属部件相对于彼此移动来获得焊道。

此外，惰性气体流通过配备在焊炬上的喷嘴分布到焊接熔池上，所述喷嘴位于待焊接的部件的上方以便使熔融金属与周围空气隔离。

有利地，通过一种气体流保护MIG或MAG电弧，所述气体流主要包括优选占总量至少80％的选自氦气和氩气的至少一种惰性成分和可选地少量的选自二氧化碳(CO₂)和氧气(O₂)的具有氧化化学性质的成分。

本发明使得操作人员明显更容易地设置焊机并且允许他在不论所选择的送丝速度如何的情况下都以合适的金属传送模式实施电弧焊接方法。在焊接操作期间，通过设定送丝速度自动选择金属传送模式的类型，所述模式至少选自强制短路传送模式和轴向喷射传送模式。

借助于本发明的设备，所述传送模式可选自强制短路传送模式和轴向喷射传送模式而不转入球状传送模式。为此，送丝速度的第一值VfA和第二值VfB有利地被设定成使得送丝速度Vf以用于设定所述送丝速度Vf的装置1的单一增量在VfA和VfB之间改变，使得强制短路传送模式与轴向喷射传送模式之间的转变是直接的。

本发明的主要应用是用于焊接金属部件、尤其是由铁合金、铝或铝合金制成且优选由不锈钢或碳钢制成的部件的方法。

Claims

1.一种用于使用可熔的金属焊丝进行电弧焊接的设备，其包括用于设定送丝速度(Vf)的装置(1)和用于选择金属传送模式的类型的装置(2)，所述用于设定送丝速度(Vf)的装置(1)能由操作人员手动地或数字地操作，所述设备的特征在于，所述用于选择金属传送模式的类型的装置(2)与所述用于设定送丝速度(Vf)的装置(1)协作以允许操作人员通过操作所述用于设定送丝速度(Vf)的装置(1)来设定送丝速度(Vf)并根据送丝速度(Vf)的所述设定来自动选择金属传送模式的类型。

2.如前一权利要求所述的设备，其特征在于，从至少由强制短路传送模式和轴向喷射传送模式形成的组中选择金属传送模式的类型。

3.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于存储能由所述用于选择金属传送模式的类型的装置(2)选择的至少一种类型的金属传送模式的存储装置(10)。

4.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述存储装置(10)还允许至少存储送丝速度的第一预设值(VfA)和送丝速度的第二预设值(VfB)，所述第一值(VfA)低于所述第二值(VfB)。

5.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括用于将所述送丝速度(Vf)与所述送丝速度的第一值和第二值(VfA，VfB)进行比较的装置(20)。

6.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述用于选择金属传送模式的类型的装置(2)与所述比较装置(20)和所述存储装置(10)协作以使得操作人员至少：

·在(Vf)低于或等于所述第一预设值(VfA)时自动选择第一类型的传送模式；并且

·在(Vf)高于或等于所述第二预设值(VfB)时自动选择第二类型的金属传送模式。

7.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一类型的金属传送模式为强制短路传送模式，并且所述第二类型的金属传送模式为轴向喷射传送模式。

8.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述存储装置(10)与用于选择第一和/或第二预设值(VfA，VfB)的装置(7)协作以便允许在选择之后自动存储所述第一和第二预设值(VfA，VfB)的值。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述第一和/或第二预设值(VfA，VfB)选择成使得VfB与VfA之差对应于所述用于设定送丝速度(Vf)的装置(1)的增量步长。

10.一种用于使用可熔的金属焊丝电弧焊接至少一个金属部件的方法，其中，该方法采用了根据前述权利要求中任一项所述的设备。

11.如前一权利要求所述的方法，其特征在于，所述可熔的金属焊丝与根据权利要求1至9中任一项所述的焊接设备电气连接，并且以一送丝速度(Vf)朝所述金属部件被进给，并且通过在所述可熔的焊丝的端部与待焊接的金属部件之间激起的电弧使所述可熔的金属焊丝和待焊接的金属部件的至少一部分熔化，以便以给定的金属传送模式将金属从所述可熔的焊丝传送到焊接熔池，其中，在焊接操作期间，通过设定所述送丝速度(Vf)来自动选择金属传送模式的类型，所述模式至少选自强制短路传送模式和轴向喷射传送模式。

12.如权利要求10和11中任一项所述的方法，其特征在于，通过设定所述送丝速度(Vf)来自动选择金属传送模式的类型，所述模式在(Vf)低于或等于送丝速度的第一值(VfA)时为强制短路传送模式，或在Vf高于或等于送丝速度的第二值(VfB)时为轴向喷射传送模式。