CN106604800B

CN106604800B - 包括焊接冷却设备的焊接设备

Info

Publication number: CN106604800B
Application number: CN201580044668.9A
Authority: CN
Inventors: W.M.韦尔德斯曼; R.奥布里恩
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2020-01-17
Anticipated expiration: 2035-06-22
Also published as: EP3169474A1; GB201411098D0; US20170120398A1; EP3169474B1; US10486271B2; WO2015193633A1; CN106604800A; GB2527375A; WO2015193633A8

Abstract

包括焊接工具和用于强制冷却焊接区域的焊接冷却设备的焊接设备。焊接工具具有带有纵轴线的焊接喷嘴，并且焊接冷却设备包括作为制冷剂的CO₂的源。制冷剂输送导管被设置成与焊接工具一起运动。其具有有纵轴线并且与焊接工具并排地延伸的第一管，以及具有纵轴线且向下并背离焊接工具延伸的第二管。制冷剂喷嘴位于第二管的端部处并且被设置成在焊接区域处喷射制冷剂。制冷剂喷嘴出口与工件间隔开并且被设置成在焊接工具后方将制冷剂射流引导到焊接区域上，且距第一管的纵轴线至少10毫米。

Description

包括焊接冷却设备的焊接设备

技术领域

本发明涉及焊接设备，更具体地涉及包括焊接工具和焊接冷却设备的焊接设备，其中所述焊接冷却设备用于正由焊接工具焊接的工件中的被加热的焊接区域的强制冷却。

背景技术

在金属工件的热焊接期间，需要高的热输入来生成可接受的焊接。然而，这种高的热输入具有一定缺点，即由焊接过程生成的热应力能够引起正被焊接的工件的显著程度的变形。诸如低碳钢及其合金、合金钢及其合金、铝及其合金、不锈钢及其合金、钛及其合金、镍及其合金的材料易于变形。

公知的是在热连结过程（包括固相焊接，例如摩擦搅拌焊接）期间，特别是弧焊过程期间，向工件的被加热的焊接区域提供强制冷却，以便减少或消除由焊接过程生成的残余应力和/或减少或消除变形和/或改变焊接金属的微结构。

具体地，公知的是通过使用来自喷嘴头的冷冻剂（例如二氧化碳）的射流来提供强制冷却。冷却喷嘴头的需要通常是在焊接弧后方的所需距离处向一个焊点提供足够量的固体、混合相或液体二氧化碳的射流。在焊接弧后方的距离由避免或最小化对焊接熔池和/或焊接弧的干扰使得不损坏焊接品质的要求限制。

特别期望的是，例如通过安装在焊接炬后方的滑架上的喷嘴输送制冷剂来在顶侧/同侧设置上提供强制冷却。这样的设置使得冷却喷嘴和焊枪能够被整合于机器人焊接系统上。然而，尽管例如如JPS 57181791中所描述的这种设置允许同时焊接和冷却简单的二维部件，但是它们不允许机器人臂容易地通达需要焊接的小和/或错综复杂的三维几何构造。因此，不可能保证同时焊接和冷却复杂的或者难以到达的几何构造，从而导致具有这种几何构造的被焊接部件的可能变形。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种焊接设备，其包括焊接工具和用于强制冷却正由焊接工具焊接的工件中的被加热的焊接区域的焊接冷却设备，所述焊接工具具有带有纵轴线的焊接喷嘴，并且焊接冷却设备包括作为制冷剂的CO₂的源；至少一个制冷剂输送导管，其被设置成随焊接工具一起运动，该制冷剂输送导管包括具有纵轴线并且与焊接工具并排地延伸的第一管部分以及具有纵轴线并在使用中向下且背离焊接工具延伸的第二管部分；以及在所述第二管部分的远端处的至少一个制冷剂喷嘴，其具有纵轴线和用于在被加热的焊接区域处喷射低温制冷剂的出口，其中所述第二管部分被设置成使得制冷剂喷嘴出口在使用中与工件间隔开，以便在焊接工具后方将制冷剂的射流引导至焊接区域上，且距第一管部分的纵轴线至少10 mm。

在这种设置的情况下，制冷剂输送导管能够被定位成接近焊接喷嘴以使大小最小化并且允许系统被容易地操纵从而获得对复杂的几何构造的通达且同时仍允许制冷剂喷嘴处于适当位置以便在被加热的焊接区域处引导制冷剂。

如本文所用的术语"焊接"（“welding”和“weld”）指的是任意热连结方法。本文所用的术语"焊接区域"指的是至少包括固化的焊接金属的工件的区域。如本文所用的术语"管"指的是任意合适的通道或者导管，包括但不限于筒形管或者管件，或者通过外壳形成的通道。

在优选实施例中，第一管部分和第二管部分被设置成使得制冷剂喷嘴出口距离第一管部分的纵轴线在10 mm和15 mm之间。

第一管部分可以具有任意合适的横截面形状或者直径。优选地，第一管部分具有小于10 mm的外直径。

第一管部分可以以任意合适的距离和/或以沿第一管部分的长度变化的一定距离与焊接工具并排地延伸。在优选实施例中，第一管部分被约束于围绕焊接喷嘴延伸且在距焊接喷嘴10 mm的距离处的区。这确保了焊接冷却设备不会显著地限制焊接工具的运动。

制冷剂输送导管可以由一系列相互连接的管形成，所述管被焊接或以其它方式连结在一起以形成第一管部分和第二管部分。在优选实施例中，所述至少一个制冷剂输送导管包括带有弯曲部以形成第一管部分和第二管部分的筒形管。

本文所用的术语"筒形"指的是具有任意合适的横截面形状，诸如而且限于圆形、椭圆形、方形或者矩形横截面的筒形。

优选地，第二管部分被设置成使得所述至少一个制冷剂喷嘴的纵轴线相对于焊接喷嘴的纵轴线成10至70度的角度，并且更优选地成45至55度的角度，以引导制冷剂离开焊接喷嘴。这减少了对焊接熔池和/或焊接弧的干扰并且允许制冷剂喷嘴被定位成对于给定制冷剂射流位置而言更靠近焊接喷嘴。

所述至少一个制冷剂喷嘴的角度可以相对于焊接喷嘴固定，例如通过由预先弯曲的管形成第二筒形管部分。替代性地，所述至少一个制冷剂喷嘴相对于焊接喷嘴的角度可以是可调整的，例如通过在铰接的弯管（elbow）处连结第一管部分和第二管部分。

制冷剂输送导管可以被固定到或整合于焊接工具的任意合适的部分，例如在焊接喷嘴上方，或者通过将第二管部分固定到焊接喷嘴。优选地，第一管部分被固定到或整合于焊接喷嘴。

可以由任意合适的器件（诸如可调整的阀门）控制制冷剂的流动。在优选实施例中，所述至少一个制冷剂喷嘴还包括可移除的流动调节器，其具有固定直径的流动调节孔口。这允许精确控制制冷剂流动而不需要复杂的控制机构。

优选地，流动调节孔口被设置成将通过该处的制冷剂的流动限制在0.2 kg/min和15 kg/min之间的速率。

所述至少一个制冷剂喷嘴可以包括单个制冷剂喷嘴，或者彼此平行或分散的多个制冷剂喷嘴。在优选实施例中，所述至少一个制冷剂喷嘴包括被设置成在被加热的焊接区域处引导汇聚的制冷剂的流动的多个制冷剂喷嘴。这增加了焊接设备的冷却能力，从而允许使用更高的焊接电流并且实现更高的焊接速度。此外，具有多个制冷剂喷嘴允许施加制冷剂的方式的更大的灵活性，使得可以使变形最小化。例如，制冷剂喷嘴能够被设置成与焊接区域平行地施加制冷剂而不是将制冷剂直接施加到焊接区域上。

所述至少一个制冷剂输送导管可以包括连接到所有所述多个制冷剂喷嘴的单个导管。替代性地，所述至少一个制冷剂输送导管可以包括多个导管，其中的每一个均连接到所述多个制冷剂喷嘴中的一个或多个。优选地，所述至少一个制冷剂输送导管包括多个制冷剂输送导管，其中的每一个均连接到所述多个制冷剂喷嘴中的一个。

可以在所述至少一个制冷剂喷嘴和焊接喷嘴之间不存在屏障的情况下使用焊接设备。优选地，设备包括顺应性屏蔽件，其被设置成在使用时在被喷射的制冷剂和焊接喷嘴之间形成屏障。这减少了对焊接熔池和/或焊接弧的干扰，否则制冷剂蒸气朝向屏蔽气体的扩张可以引起这种干扰。

屏蔽件可以是任意合适的形状并且可以完全围绕焊接喷嘴和/或所述至少一个制冷剂喷嘴延伸。替代性地，屏蔽件是弓形的并且被安置成围绕焊接喷嘴或者围绕所述至少一个制冷剂喷嘴。在使用多于一个的制冷剂喷嘴的情况下前者的设置是优选的，并且当所述至少一个制冷剂喷嘴包括单个制冷剂喷嘴时后者的设置是优选的。

屏蔽件可以被不可释放地固定到制冷剂喷嘴或者焊接喷嘴。优选地，由可释放的夹具可移除地附接屏蔽件。这允许容易地更换损坏的屏蔽件。

优选地，在根据本发明的焊接冷却设备的操作中，CO₂经历至气体的状态改变。本文所用的术语"气体"包括"蒸气"。可以在零下50℃或者更低的温度下喷射低温制冷剂并且在喷射低温制冷剂时其优选地是固体。能够通过使液体二氧化碳的流在高于其临界压力的压力下通过喷嘴来形成呈“雪”的形式的固体二氧化碳的颗粒的射流。在从喷嘴扩张时，液体二氧化碳经历成为气体和固体雪的相变，后者具有零下78℃的温度。这种雪聚集在与焊接相关联的热影响的区域上并且从其抽取热，从而引起雪升华。因为其聚集在被加热的焊接区域的表面上并且从加热额焊接区域取得其升华焓，因此固体二氧化碳比更低温度的低温液体（诸如液氩、液体空气、液氮和液氦）远为更加有效，其中所述更低温度的低温液体全部趋于在焊接的热影响区域上方蒸发，并且因此不能够直接从热影响区域取得很多其蒸发焓。就减少残余应力以减少变形而言，相比于水冷却，固体二氧化碳也远为更加有效。

根据本发明的第二方面，提供用于与如上文所描述的焊接设备一起使用的焊接冷却设备，所述焊接冷却设备包括至少一个制冷剂输送导管，其能够与焊接工具一起运动，并且包括具有纵轴线并被设置成与焊接工具并排地延伸的第一管部分以及具有纵轴线并被设置成在使用中向下且背离焊接工具延伸的第二管部分；以及在所述第二管部分的远端处的至少一个制冷剂喷嘴，其具有纵轴线和用于在被加热的焊接区域处喷射低温制冷剂的出口，其中第二管部分被设置成使得制冷剂喷嘴出口在距离第一管部分的纵轴线至少10 mm处。

在本发明的第一方面的情况下，在使用时，能够将制冷剂输送导管定位成接近焊接喷嘴以使大小最小化，并且允许容易地操纵系统以获得对复杂几何构造的通达且同时仍允许制冷剂喷嘴处于适当位置以便在被加热的焊接区域处引导制冷剂。

根据本发明的第三方面，提供使用根据本发明的第一方面的焊接设备焊接工件的方法，所述方法包括使焊接工具运动穿过工件以生成被加热的焊接区域；和从与工件间隔开的位置从制冷剂喷嘴喷洒CO₂的射流到处于焊接工具后方的被加热的焊接区域中的位置处的工件上。

优选地，在-50℃或更低的温度下喷射CO₂以提供高水平的冷却。制冷剂优选地作为固体被喷射。这具有先前提到的升华从焊接区域抽取热能的优点。

优选地，被传递到工件的制冷剂的冷却功率是2-30 kW。这提供了高程度的靶向冷却（targeting cooling），其提供了残余应力的卓有成效的减少。

优选地，喷嘴在工件上方的高度是5-15 mm并且优选地是7-11 mm。这维持紧凑结构，同时允许制冷剂撞击在工件上而不受到来自喷嘴的干涉的空间。

优选地，所述喷嘴或每个喷嘴排出制冷剂的射流，该制冷剂的射流在一定区域中撞击在工件上，所述区域沿与喷嘴的行进方向垂直的方向具有在12和15 mm之间的最大宽度。能够针对更厚的工件使用多于一个的喷嘴来生成更宽的冷却区域。

优选地，在中心或焊接区域和由制冷剂撞击的工件上的区域的中心之间的距离在30和50 mm之间。

附图说明

现在将仅以示例的方式参考附图来描述本发明的实施例，附图中：

图1是根据本发明的优选实施例的焊接设备的侧视图；

图2是图1的焊接设备的仰视透视图；

图3是图1的焊接设备的侧视透视图；

图4是通过图1的线4-4截取的横截面视图，并且其中为了清晰移除了焊接工具的内部部件；

图5是图1的焊接设备的示意图，其被用于同时焊接和冷却工件；

图6是图示冷却功率和射流大小之间的关系的图表；

图7是图示冷却功率和二氧化碳流动速率之间的关系的图表；

图8是图示二氧化碳流动速率和射流大小之间的关系的图表；

图9是根据本发明的焊接设备的第一替代性实施例的侧视图，并且其中为了清晰移除了焊接冷却设备和焊接工具的上部部件；

图10是图9的焊接设备的后视图；

图11是图9的焊接设备的平面视图，并且其中为了清晰移除了焊接工具的内部部件；

图12是根据本发明并且包括制冷剂屏蔽件的焊接设备的第二替代性实施例的侧视图；

图13是图12的焊接设备的后视图；

图14是图12的焊接设备的侧视透视图；以及

图15是图12的焊接设备的仰视图。

具体实施方式

参考图1至图4，焊接设备10包括电弧焊接工具12（诸如MIG焊炬），其带有焊接喷嘴14和焊接冷却设备16。焊接设备10被安装到工业机器人（未示出）以允许同时且自动地焊接和冷却工件。

焊接冷却设备16包括制冷剂输送导管18，其连接到加压的制冷剂源（未示出）。制冷剂输送导管18包括筒形管，其在弯管24处弯曲以形成与焊接喷嘴14并排延伸的第一筒形管部分26和向下延伸并且成角度地背离第一筒形管部分26的第二筒形管部分28，在该第二筒形管部分28的远端处是制冷剂喷嘴20，该制冷剂喷嘴20带有出口22以便在被加热的焊接区域处喷射低温制冷剂。筒形管能够由任意合适的材料形成，例如具有8 mm的外直径的不锈钢管。制冷剂喷嘴20包括可移除的流动调节器30，诸如Amal（RTM）喷嘴，其具有直径固定的流动调节孔口以便调节制冷剂喷嘴20的流动速率和冷却功率。在这种示例中，制冷剂喷嘴20被攻丝成1BA螺纹（未示出）以允许可移除流动调节器30被连接到制冷剂喷嘴20的其余部分。替代性地，公知的Linde CO₂雪喷嘴（作为‘Lindespray（RTM）冷却系统’的一部分被出售）能够代替Amal喷嘴被结合到焊接工具上或焊接工具中以实现相同的结果。

焊接冷却设备16通过使用夹具32被安装在焊接工具上，该夹具32围绕焊接喷嘴14和第一筒形管部分26二者延伸，使得焊接冷却设备16与焊接工具12一起运动且跟随在其后。夹具32包括紧固件（诸如螺栓34），以使得焊接冷却设备16能够被牢固地且可释放地固定到焊接工具12。用这种设置，焊接冷却设备16能够被容易地改造于现有的焊接工具12。夹具32将第一筒形管部分26保持成与焊接喷嘴14并排且大致与其平行，使得第一筒形管部分26被约束成距焊接喷嘴14在10 mm内，以使由焊接设备10占据的空间最小化。

焊接冷却设备16也可以包括耐火屏蔽件36（见图5），其被夹在喷嘴20上且从喷嘴20向下延伸。在这种示例中，屏蔽件36是弓形的并且形成一段环而不是整个环，且其开口侧背离焊接喷嘴14，并且带有大体平行于焊接喷嘴14的纵轴线的中央轴线。将意识到，只要屏蔽件36被设置成在被喷出的制冷剂和焊接喷嘴14之间形成屏障，也可以使用屏蔽件36的其它形状和取向。屏蔽件36是柔顺性的并且由耐高温材料形成。

能够根据焊接设备10的具体要求选择第二筒形管部分28的长度和其延伸所处的角度。大体而言，第二筒形管部分28应该被设置成使得在使用中，制冷剂喷嘴20将制冷剂引导到距焊接喷嘴14的纵轴线30至50 mm的位置处。在这种示例中，第二筒形管部分28相对于喷嘴轴线以近似50度的固定角度延伸，使得制冷剂喷嘴出口22距第一筒形管部分26的纵轴线近似10 mm至15 mm。

图5示出被用于同时焊接和冷却工件50的焊接设备10。

在操作中，焊接工具12和焊接冷却设备16在正被焊接的工件50上方一致地运动，且焊接喷嘴14被定位成相对靠近工件50且制冷剂喷嘴20跟随焊接喷嘴14。

在焊接期间，通过在工件50上从焊接工具12沉积焊接金属来形成被加热的焊接区域52。在压力（通常处于15至25 bar的范围内而且也能够高达70 bar的压力）下的液体二氧化碳或者其它制冷剂的流从源（未示出）经由制冷剂输送导管18流向制冷剂喷嘴20。制冷剂的流动速率通常在0.2 kg/min和15 kg/min之间，并且可以通过根据所需的冷却功率将流动调节器30改变成带有不同直径的孔口的流动调节器而变化。射流大小、CO₂流动速率和冷却功率之间的关系能够参见图6至图8。制冷剂的适当的流动速率是0.37至15 kg/min。随着液体二氧化碳通过喷嘴20的出口22，其被转换成载有固体二氧化碳颗粒的气体的射流。由于喷嘴20跟随焊接工具12，因此这种射流将固体二氧化碳沉积在被加热的焊接区域52上。冷却区域通常在焊接弧后方10和60mm之间，例如从30至50 mm。

在一定压力下供应液体二氧化碳，使得将不形成固体二氧化碳直到由于二氧化碳通过制冷剂喷嘴20的喷射而释放压力。制冷剂喷嘴20被设置成以高的、优选的超音速的速度喷射加压的二氧化碳流。因此，制冷剂喷嘴20优选地是Laval喷嘴，其在其远端处具有特性化汇聚-发散孔。随着液体二氧化碳在Laval喷嘴的发散部段中快速膨胀，其一部分固化。在最佳条件下，大约40%被转化成固体并且其余部分被转化成气体。由气体成分使固体颗粒加速。采用低温制冷剂的高速射流的一个优点是，其具有穿透在操作中在被加热的焊接区域52上方形成的任意蒸汽垫（blanket）所必需的动量。

第二筒形管部分28和喷嘴20的角度使得制冷剂射流被引导成远离焊接喷嘴14，从而减少会扰乱或干扰焊接工具12的屏蔽气体的制冷剂气体、二氧化碳的量。屏蔽件36提供了屏障以限制朝向焊接喷嘴14的制冷剂气体的流动，从而进一步减小会扰乱或干扰屏蔽气体的制冷剂气体的量。因此，屏蔽件36的优点是显著地减小在工件50中形成的焊接缺陷的风险。

图9至图11示出根据本发明的另一实施例的焊接设备110。焊接设备110类似于焊接设备10。然而，不是具有单个制冷剂输送导管和单个制冷剂喷嘴，焊接冷却设备116具有两个制冷剂输送导管118，在焊接喷嘴14的每侧上均具有一个且每个均具有制冷剂喷嘴120。如在焊接设备10的情况下那样，每个制冷剂输送导管118由筒形管形成，该筒形管在弯管124处弯曲以形成与焊接喷嘴14并排延伸的第一筒形管部分126和向下延伸且成角度地背离第一筒形管部分126的第二筒形管部分128，且制冷剂喷嘴120附接于该第二筒形管部分128的远端。然而，因为第一筒形管部分126处于焊接喷嘴14的任一侧上，因此第二筒形管部分朝向彼此成角度，使得从喷嘴120喷出的低温制冷剂的射流是汇聚的。

图12至图15示出根据本发明的另一实施例的焊接设备210。焊接设备210类似于焊接设备10和110，而且具有三个制冷剂输送导管218，每个制冷剂输送导管均具有制冷剂喷嘴220。制冷剂输送导管218设置有一个中央导管，其类似于第一实施例的制冷剂输送导管18，并且其余的两个导管在该中央导管的任一侧上。如在焊接设备110的情况下那样，任一侧处的制冷剂输送导管218的第二筒形管部分228朝向彼此成角度，使得从喷嘴220喷出的低温制冷剂射流是汇聚的。另外，且不同于焊接设备10和110，焊接冷却设备216通过使用连接构件232被安装在焊接工具12上，该连接构件232将每个制冷剂输送导管218的第一筒形管部分226附接到焊接喷嘴14的后侧，使得焊接冷却设备216和焊接工具12被一体化。弓形屏蔽件236从连接构件232向下延伸并且与焊接喷嘴14同轴，且其开口侧背离制冷剂喷嘴220。屏蔽件236是柔顺性的，由耐高温材料（硅酸铝绳，外表皮能够由耐燃且耐火的陶瓷、织物、铝硅基纤维布制成）形成，并且像屏蔽件36那样，在喷出的制冷剂和焊接喷嘴14之间形成屏障以减少会扰乱或干扰屏蔽气体的制冷剂气体的量。

虽然已经参考一个或多个优选实施例在上文描述了本发明，但是将认识到，在不背离如所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以做出各种改变或改型。

例如，虽然本发明的优选实施例已经被描述成与常规电弧焊接方法（诸如MIG焊接、TIG焊接和等离子弧焊接）结合使用，但是它们也可以被用于向任何其它热连结过程提供冷却。例如，本发明也可以与固相焊接（诸如摩擦搅动焊接）结合使用，以便减少或者消除变形或者改变焊接金属的微结构。

另外，虽然焊接设备10和110被描述为使用夹具32、132并且焊接设备210被描述为使用连接构件232以将焊接冷却设备16、116和216固定到焊接喷嘴14，但是夹具和连接构件是可互换的并且可以与任何实施例一起使用。进一步地，也可以想到其它的安装设置，诸如但不限于钎焊、焊接夹持（welding clipping），或者结合于带有通道的主体。进一步地，虽然实施例被描述为具有一个、两个或者三个制冷剂输送导管和相关联的制冷剂喷嘴，但也可以使用任意合适的形状和数量，例如四个或更多。

虽然制冷剂输送导管18被描述为包括筒形管，且该筒形管在弯管24处弯曲以形成与焊接喷嘴14并排延伸的第一筒形管部分26和第二筒形管部分28，但该导管可以是任意合适的通道或者导管，包括但不限于筒形管或者管件，或者通过外壳形成的通道。另外，导管和/或筒形管可以具有任意合适的横截面形状，诸如而且限于圆形、椭圆形、方形或者矩形横截面。

虽然制冷剂喷嘴20被描述为被攻丝成1BA螺纹以允许连接可移除的流动调节器30，但是也可以使用可移除附接的任意合适的手段。另外，能够在没有任何可移除流动调节器的情况下使用制冷剂喷嘴20。

虽然在图5和图11-15中图示的实施例包括耐火屏蔽件以在喷出的制冷剂和焊接喷嘴之间形成屏障，但是这样的屏蔽件也能够与其它实施例一起使用，或者被完全省略。

Claims

1.一种焊接设备，包括焊接工具和焊接冷却设备，所述焊接冷却设备用于由所述焊接工具焊接的工件中的被加热的焊接区域的强制冷却，所述焊接工具具有带有纵轴线的焊接喷嘴，并且所述焊接冷却设备包括：

作为制冷剂的CO₂的源；

至少一个制冷剂输送导管，其被设置成随所述焊接工具一起运动，至少一个制冷剂输送导管在弯管处弯曲以形成具有纵轴线并与所述焊接工具并排地延伸的筒形第一管部分和具有纵轴线并在使用中向下且背离所述第一管部分延伸的筒形第二管部分；以及

至少一个制冷剂喷嘴，其处于所述第二管部分的远端处，具有纵轴线和用于在所述被加热的焊接区域处喷射低温制冷剂的出口；

其中，所述第二管部分被设置成使得所述至少一个制冷剂喷嘴的出口在使用中与所述工件间隔开以便在所述焊接工具后方将制冷剂射流引导至所述焊接区域上，并且距所述第一管部分的纵轴线至少10毫米。

2.根据权利要求1所述的焊接设备，其中，所述第一管部分和所述第二管部分被设置成使得所述至少一个制冷剂喷嘴的出口距所述第一管部分的纵轴线10毫米和15毫米之间。

3.根据权利要求1所述的焊接设备，其中，所述第一管部分具有小于10毫米的外直径。

4.根据权利要求1-3中的任意一项所述的焊接设备，其中，所述第一管部分被约束在围绕所述焊接喷嘴延伸且距所述焊接喷嘴10毫米的距离的区。

5.根据权利要求1-3中的任意一项所述的焊接设备，其中，所述第二管部分被设置成使得所述至少一个制冷剂喷嘴的纵轴线相对于所述焊接喷嘴的纵轴线成10至70度的角度，以引导制冷剂远离所述焊接喷嘴。

6.根据权利要求5所述的焊接设备，其中，所述第二管部分被设置成使得所述至少一个制冷剂喷嘴的纵轴线相对于所述焊接喷嘴的纵轴线成成45至55度的角度。

7.根据权利要求5所述的焊接设备，其中，所述至少一个制冷剂喷嘴相对于所述焊接喷嘴的角度是能够调整的。

8.根据权利要求1-3中的任意一项所述的焊接设备，其中，所述第一管部分被固定于所述焊接喷嘴或与所述焊接喷嘴一体化。

9.根据权利要求1-3中的任意一项所述的焊接设备，其中，所述至少一个制冷剂喷嘴还包括能够移除的流动调节器，其具有直径固定的流动调节孔口。

10.根据权利要求9所述的焊接设备，其中，所述流动调节孔口被设置成将通过该处的制冷剂的流动速率限制在0.2 kg/min和12 kg/min之间。

11.根据权利要求1-3中的任意一项所述的焊接设备，其中，所述至少一个制冷剂喷嘴包括多个制冷剂喷嘴，其被设置成在所述被加热的焊接区域处引导制冷剂的汇聚的流动。

12.根据权利要求11所述的焊接设备，其中，所述至少一个制冷剂输送导管包括多个制冷剂输送导管，其中每个所述制冷剂输送导管均连接到所述多个制冷剂喷嘴中的一个。

13.根据权利要求1-3中的任意一项所述的焊接设备，还包括柔顺性屏蔽件，其被设置成在使用时在被喷出的制冷剂和所述焊接喷嘴之间形成屏障。

14.根据权利要求13所述的焊接设备，其中，所述屏蔽件是弓形的并且围绕所述焊接喷嘴布置。

15.根据权利要求13所述的焊接设备，其中，所述屏蔽件是弓形的并且围绕所述至少一个制冷剂喷嘴布置。

16.根据权利要求14所述的焊接设备，其中，所述屏蔽件由能够释放的夹具能够移除地附接到所述至少一个制冷剂喷嘴或所述焊接喷嘴。

17.根据权利要求13所述的焊接设备，其中，所述屏蔽件具有通过与所述焊接喷嘴的纵轴线平行的平面的圆形横截面。

18.一种机器人焊接设备，其包括机器人臂和根据权利要求1-17中的任意一项所述的焊接设备。

19.一种用于与焊接工具一起使用的焊接冷却设备，所述焊接冷却设备用于由所述焊接工具焊接的工件中的被加热的焊接区域的强制冷却，所述焊接冷却设备包括：

作为制冷剂的CO₂的源；

至少一个制冷剂输送导管，其能够随焊接工具一起运动，至少一个制冷剂输送导管在弯管处弯曲以形成具有纵轴线并与所述焊接工具并排地延伸的筒形第一管部分和具有纵轴线并在使用中向下且背离所述第一管部分延伸的筒形第二管部分；以及

其中，所述第二管部分被设置成使得所述至少一个制冷剂喷嘴的出口距所述第一管部分的纵轴线至少10毫米。

20.一种通过使用根据权利要求1-17中的任意一项权利要求所述的焊接设备焊接工件的方法，所述方法包括使所述焊接工具运动穿过所述工件，以便生成所述被加热的焊接区域；以及从与所述工件间隔开的部位从所述至少一个制冷剂喷嘴将CO₂的射流喷洒至处于所述焊接工具后方所述被加热的焊接区域中的位置处的所述工件上。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述CO₂在-50°C或更低的温度下喷射。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述CO₂以固体形式喷射。

23.根据权利要求20-22中的任意一项权利要求所述的方法，其中，被传递到所述工件的所述制冷剂的冷却功率是2-30 kW。

24.根据权利要求20-22中的任意一项权利要求所述的方法，其中，所述至少一个制冷剂喷嘴在所述工件上方的高度是5-15毫米。

25.根据权利要求20-22中的任意一项权利要求所述的方法，其中，所述至少一个制冷剂喷嘴排出制冷剂射流，所述制冷剂射流在一个区域中撞击在所述工件上，所述区域沿垂直于所述至少一个制冷剂喷嘴的行进方向的方向具有在12和15毫米之间的最大宽度。

26.根据权利要求20-22中的任意一项权利要求所述的方法，其中，冷却区域在焊接弧后方10至60毫米之间。