CN107000098A - 轻涂短路电弧焊接方法 - Google Patents

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Abstract

一种脉冲焊接方案包含峰值阶段，其中在所述峰值阶段中，能量施加到电极和焊接熔池，并且熔融球开始脱离所述电极，所述峰值阶段之后接着轻涂阶段，在所述轻涂阶段中，电流显著减小以在施加极少能量或不施加能量的情况下将球放置在焊接熔池中。所得短路清除并且系统进行到本底阶段。轻涂阶段中的电流小于本底阶段期间的电流。所述过程可特别适用于特定焊丝，并且可特别良好适用于药芯焊丝。轻涂阶段允许较少能量传递到这些焊丝的包鞘，并且在每一脉冲循环之后重置电弧长度。

Description

轻涂短路电弧焊接方法
背景技术
本发明总的来说涉及焊机，并且更明确地说涉及一种被配置成实施一种焊接操作的焊机，其中在所述焊接操作中，随着焊丝从焊炬进给，脉冲波形被施加到焊丝。
已出于各种目的实施广泛范围的焊接系统和焊接控制方案。在连续焊接操作中，金属惰性气体(MIG)技术允许通过从焊炬送给由惰性气体保护的焊丝而形成连续焊珠。电力被施加到焊丝并且电路通过工件而补足以维持将焊丝和工件熔融来形成期望焊缝的电弧。
MIG焊接的先进形式是基于在焊接电力供应器中产生脉冲电力。也就是说，可执行各种脉冲方案，其中在所述脉冲方案中，电流和/或电压脉冲受到电力供应控制电路的命令，以调节来自焊丝的金属小液滴的形成和沉积，维持焊池的期望加热和冷却分布，控制焊丝与焊池之间的短路等。
虽然在许多应用中非常有效，但这些脉冲方案可能具有缺陷。例如，根据转移模式，工艺可限制行进速度、产生过多的飞溅物(需要及时清理所焊接的工件)、提供不理想的渗透性，或这些和其它影响的任何组合。此外，某些脉冲工艺(例如，以材料转移的喷射模式操作的脉冲工艺)可针对特定应用而过热运行。其它焊接工艺(例如短路工艺)可较冷运行，但同样可能产生飞溅物以及其它不需要的焊接影响。
此外，在某些焊接情形下并且通过某些焊接电极，被训练成在电极和工件之间实施循环短路的脉冲焊接工艺可将过多能量施加到焊缝。例如，对于药芯焊丝电极来说，电极可由施加到焊丝的过大电流加热，这特别是因为焊接电流倾向于流经可比实心焊丝更容易熔融的焊丝包鞘。因此，电弧可加剧(变长)。然而，为了跨越间隙、减少烧穿并提高行进速度，可能希望将电弧长度维持在最小值。不幸的是，这导致焊丝短接到正形成的焊接熔池并且需要额外电流以清除短路，从而同样导致对药芯焊丝包鞘的加热并导致电弧加剧。
因此，需要在提高焊接质量和灵活性的同时允许以脉冲波形方案进行焊接的改进的焊接策略。
发明内容
本发明提供被设计成对这些需要作出应对的焊接系统。根据示范性实施方案，一种焊接系统包括：处理电路，被配置成提供控制波形，所述控制波形包括峰值阶段，之后紧接着轻涂阶段，之后接着本底阶段；以及电力转换电路，被配置成基于所述控制波形而提供焊接电力输出。
本发明还提供用于焊接的方法，例如，根据一个方面，产生焊接电力输出的波形，所述波形包括峰值阶段，之后紧接着轻涂阶段，之后接着本底阶段；以及根据控制波形而将传入电力转换为焊接电力。
附图简述
图1是根据本技术的方面的示范性MIG焊接系统的图形表示，其中图示耦接到送丝机以执行脉冲焊接操作的电力供应器；
图2是图1所示的类型的焊接电力供应器的示范性控制电路部件的图形表示；
图3是根据本技术的用于将熔融金属从焊接电极轻涂到焊接熔池中的示范性波形的图形表示；
图4是在实际实施期间的呈此波形的一系列脉冲的电压和电流的图形表示；
图5是图示实施此焊接方案的某些控制逻辑的流程图；
图6是根据本技术的用于将熔融金属从焊接电极轻涂到焊接熔池中的另一示范性波形的图形表示；
图7是图示实施图6的焊接方案的某些控制逻辑的流程图；
图8是图示根据本技术的产生电力切断信号的某些控制逻辑的流程图；
图9、图10和图11是根据本技术的方面的实施轻涂阶段的示范性替代焊接波形的图形表示；以及
图12是图示用于实施具有轻涂阶段和可选用的膝位阶段并且还具有用于离开轻涂阶段的选项的焊接方案的示范性控制逻辑的流程图。
具体实施方式
现参照附图，并且首先参照图1，示范性焊接系统被图示为包含经由导线或导管14而彼此耦接的电力供应器10和送丝机12。在所图示的实施例中，电力供应器10与送丝机12分开，以使得送丝机可靠近焊接位置而定位在与电力供应器相距某一距离处。然而，应理解，在一些实施方案中，送丝机可与电力供应器一体形成。在这些状况下，导管14将与系统一体形成。在送丝机与电力供应器分开的实施例中，端子通常设置在电力供应器上以及送丝机上以允许导线或导管耦接到系统，以便允许电力和气体从电力供应器提供到送丝机，并且允许在两个装置之间交换数据。
系统被设计成将焊丝、电力和保护气体提供到焊炬16。如本领域的技术人员将了解，焊炬可以是许多不同类型，并且通常允许焊丝和气体送给到邻近于工件18的位置，在那里形成焊缝以接合两件或更多件金属。第二导线通常延伸到焊接工件以便补全在电力供应器与工件之间的电路。
系统被设计成允许数据设定由操作员选择(明确地说，经由电力供应器上所设置的操作员接口20)。操作员接口通常将并入到电力供应器的前面板中，并且可允许选择设定，例如焊接工艺、将使用的焊丝的类型、电压和电流设定等。明确地说，系统被设计成允许通过被引导穿过焊炬的各种钢焊丝、铝焊丝或其它焊丝进行MIG焊接。这些焊接设定被传达到电力供应器内的控制电路22。系统可特别适用于实施针对某些电极类型(例如，药芯电极)而设计的焊接方案。
下文更详细地描述的控制电路操作以控制焊接电力输出的产生，其中所述焊接电力输出施加到焊丝以执行期望焊接操作。例如，在某些当前预期的实施例中，控制电路可适用于调节脉冲MIG焊接方案，其中所述脉冲MIG焊接方案“轻涂”或促进熔融金属到正形成的焊接熔池的短路转移，而不需要将过多能量施加到焊缝或电极。在“短路”模式中，熔融材料的小液滴在焊接电弧进行的加热的影响下形成在焊丝上，并且这些小液滴通过焊丝和小液滴与焊池之间的接触或短路而周期性地转移到焊池。“脉冲焊接”或“脉冲MIG焊接”表示产生脉冲电力波形以便控制金属的小液滴到正形成的焊接熔池中的沉积的技术。在本发明的特定实施例中，可实施专门的脉冲焊接方案，其中在所述脉冲焊接方案中，以如Hutchison等人在2012年10月18日提交申请的名为“混合脉冲-短路焊接方案(Hybrid Pulsed-ShortCircuit Welding Regime)”的第13/655,174号美国专利申请中记载的“混合”转移模式的类型，产生具有短路焊接和喷射焊接两者的特性的脉冲，所述美国专利申请以引用方式并入本公开中。
控制电路因此耦接到电力转换电路24。此电力转换电路适用于产生输出电力，例如，将最终施加到在焊炬处的焊丝的脉冲波形。可使用各种电力转换电路，包含斩波器、升压电路、降压电路、逆变器、转换器等。此电路的配置可以是本领域自身中通常所知的类型。电力转换电路24耦接到如箭头26所指示的电力源。施加到电力转换电路24的电力可源于电网，但也可使用其它电力源，例如，发动机驱动的发电机、电池、燃料电池或其它替代源所产生的电力。最终，图1所图示的电力供应器包含接口电路28，其中接口电路28被设计成允许控制电路22与送丝机12交换信号。
送丝机12包含耦接到接口电路28的互补接口电路30。在一些实施例中，多引脚接口可设置在两个部件上，并且多导线电缆在接口电路之间延伸以允许在电力供应器10、送丝机12或两者上设定例如送丝速度、工艺、所选择的电流、电压或功率水平等信息。
送丝机12还包含耦接到接口电路30的控制电路32。如下文更全面地描述，控制电路32允许根据操作员的选择来控制送丝速度，并允许这些设定经由接口电路反馈回到电力供应器。控制电路32耦接到送丝机上的操作员接口34，操作员接口34允许选择一个或更多个焊接参数，明确地说，送丝速度。操作员接口还可允许选择焊接参数，例如工艺、所利用的焊丝的类型、电流、电压、或功率设定等。控制电路32还耦接到气体控制阀门36，其中气体控制阀门36调节保护气体到焊炬的流动。通常，此气体是在焊接时提供，并且可在焊接前一刻接通并且在焊接后持续较短时间。供应到气体控制阀门36的气体通常以是压缩瓶的形式提供，如附图标记38所表示。
送丝机12包含在控制电路36的控制下将焊丝送给到焊炬并因此送给到焊接应用的部件。例如，焊丝的一个或更多个卷轴40容纳在送丝机中。焊丝42从卷轴退绕并逐渐送给到焊炬。卷轴可与离合器44相关联，其中离合器44在焊丝将送给到焊炬时与卷轴脱开。离合器还可被调节成维持最小摩擦水平以避免卷轴的自由转动。提供送给电机46，其中送给电机46与送给辊48接合以将焊丝从送丝机推向焊炬。在实践中，辊48中的一个机械耦接到电机，并由电机旋转以从送丝机驱动焊丝，而配合辊朝向焊丝偏压以在两个辊与焊丝之间维持良好接触。一些系统可包含此类型的多个辊。最后，可提供转速计50，以检测电机46、辊48或任何其它相关联的部件的速度，以便提供实际送丝速度的指示。来自转速计50的信号被反馈回到控制电路36，例如，以进行校准，如下所述。
应注意，也可实施其它系统布置和输入方案。例如，焊丝可从大体积存储容器(例如，滚筒)或从送丝机外的一个或更多个卷轴送给。类似地，焊丝可从“卷轴枪”送给，其中卷轴安装在焊炬上或焊炬附近。如本文所述，送丝速度设定可经由送丝机上的操作员输入34而输入或在电力供应器的操作员接口20上输入，或在两者上输入。在具有对焊炬的送丝速度调整的系统中，这可以是用于设定的输入。
来自电力供应器的电力通常以常规方式通过焊接电缆52施加到焊丝。类似地，保护气体穿过送丝机和焊接电缆52而送给。在焊接操作期间，焊丝穿过焊接电缆护套朝向焊炬16推进。在焊炬内，额外牵引电机54可设有相关联的驱动辊(明确地说，用于铝合金焊丝)。电机54被调节成提供期望送丝速度，如下文更全面地描述。焊炬上的扳机开关56提供信号，所述信号被反馈到送丝机并且从送丝机反馈回到电力供应器以使焊接工艺能够被操作员启动和停止。也就是说，在按压扳机开关之后，气体开始流动，焊丝被推进，电力被施加到焊接电缆52并且通过焊炬到达正推进的焊丝。这些工艺还更详细地描述在下文中。最后，工件电缆和线夹58允许将始于电力供应器通过焊炬、电极(焊丝)和工件的电路闭合以在焊接操作期间维持焊接电弧。
应注意，在当前论述的全文中，虽然送丝速度可由操作员“设定”，但出于许多原因，由控制电路命令的实际速度通常会在焊接期间变化。例如，用于“进丝”(针对电弧起始的初始送丝)的自动化算法可使用从所设定的速度推导出的速度。类似地，在焊接期间，可命令送丝速度的各种斜坡式增大和减小。其它焊接工艺可能需要“填坑”阶段，其中在所述“填坑”阶段中，送丝速度被更改以填充焊缝之后的凹坑。更进一步地，在脉冲焊接方案中，送丝速度可周期性地或循环地更改。
图2图示被设计成在图1所图示的类型的系统中起作用的控制电路22的示范性实施例。此处由附图标记60表示的整个电路包含上文所论述的操作员接口20以及用于将参数传达到下游部件(例如，送丝机、焊炬和各种传感器和/或致动器)或从下游部件传达参数的接口电路28。电路包含处理电路62，其中处理电路62自身可包括一个或更多个专用或通用处理器，所述处理器被设计成执行焊接方案，对焊接方案中所实施的波形进行计算等等。处理电路与驱动器电路64相关联，其中驱动器电路64将来自处理电路的控制信号转换为驱动信号，所述驱动信号被施加到电力转换电路24的电力电子开关。通常，驱动器电路对来自处理电路的这些控制信号作出反应以允许电力转换电路产生用于本公开所述的类型的脉冲焊接方案的受控波形。处理电路62还将与存储器电路66相关联，其中存储器电路66可由一种或更多种类型的永久和临时的数据存储装置组成，例如以用于提供所实施的焊接方案、存储焊接参数、存储焊接设定、存储错误日志等。
用于焊接的某些状态机的更完整描述例如提供在以下专利中：2001年9月19日授予Holverson等人的名为“具有基于状态的控制器的焊接型电力供应器(Welding-TypePower Supply With A State-Based Controller)”的第6,747,247号美国专利；2004年5月7日授予Holverson等人的名为“具有基于状态的控制器的焊接型电力供应器(Welding-Type Power Supply With A State-Based Controller)”的第7,002,103号美国专利；2006年2月3日授予Holverson等人的名为“具有基于状态的控制器的焊接型电力供应器(Welding-Type Power Supply With A State-Based Controller)”的第7,307,240号美国专利；以及2001年9月19日授予Davidson等人的名为“在部件之间具有网络和多级别消息传递的焊接型系统(Welding-Type System With Network And Multiple Level MessagingBetween Components)”的第6,670,579号美国专利，所有所述美国专利以引用方式并入本公开中。
图3大体上图示用于一种焊接技术的示范性波形，其中在所述焊接技术中，来自焊接电极的熔融金属通过被施加到电极的焊接电流的受控减小而“轻涂”到焊接熔池中。在本情形下，用语“轻涂”或“被轻涂”旨在表示相对生硬的短路被避免，并且表示一旦熔融材料已脱离电极并转移到焊接熔池，非常短暂的短路便可被建立。金属因此被转移而无需施加过多能量，而原本使用较生硬或较长期的短路时，则需要过多能量。在所得焊接工艺的大多数循环中，不需要专门的短路清除序列，但这些序列可被编程并且准备好在发生较长期的或较顽固的短路的状况下实施。一旦金属通过“轻涂”而转移，那么电弧长度被有效地重置，从而允许电极“凑近”或较靠近焊接熔池以维持短电弧。如下所述，因为熔融金属(例如，金属球)已在电压和/或电流峰值之后脱离，所以施加极小电流或不施加电流就可以清除短路。结果是极低电压的电弧(即，短的电弧长度)以及当使用药芯焊丝时对包鞘的加热最小的稳定的电弧。
图3所示的波形(大体上由附图标记68表示)实施若干阶段，包含本底阶段70、峰值阶段72和轻涂(短暂短路)阶段74。在发生较硬短路并且需要额外电流以清除短路的状况下，可包含短路清除例程76。然而，在波形的许多或大多数循环中，可不需要此例程，因而进一步减少施加到焊缝和焊丝的能量。
图3所示的波形68是电流波形，但是，如下文关于图4所论述，电压波形呈现出类似的特征和阶段。在图3的示范性实施例中，例如在本底阶段和峰值阶段期间，实施闭环控制方案，其中在所述闭环控制方案中，目标电压得以维持，而电流变化以将电压维持在期望水平。在中间斜坡期间，闭环控制方案可将电流和电流斜坡维持在期望水平。系统可因此在电流控制与电压控制之间循环转变以实施期望波形。
举例来说，在图3所图示的波形中，在本底阶段70期间，可维持处于约25安培到125安培的范围内的电流(例如，如图3所图示，约115安培)，但是，此电流也可变化以满足期望本底电压水平。接着，在峰值阶段72期间，可维持处于约250安培到450安培的范围内的电流(例如，如图3所图示，约400安培)，并且如果电压被闭环控制，那么此电流也变化。轻涂阶段74期间的电流可处于约15安培到25安培的范围内(例如，如图3所图示，约25安培)。波形的这些和其它阶段的持续时间也可被编程以允许进行能量传递、在电极上形成熔融球、转移所述球等。应注意，所实施的特定电压、电流和持续时间可取决于例如所使用的电极类型、电极大小、送丝速度、行进速度等因素。
应注意，与其它脉冲焊接方案相反，用语“峰值”、“轻涂”和“本底”已在本论述中用以表示基于短路“轻涂”阶段的波形的阶段。在其它编程语言中，这些阶段可对应于“球(ball)”、“返回(back)”和“预短路(pre-short)”，但是常规系统中的这些阶段没有被编程以实施本技术所预期的低能量轻涂。
图4图示基于图3所图示的类型的编程的轻涂脉冲波形的若干循环。在图4中，电压波形由附图标记78指示，而电流波形由附图标记80指示。如在电压波形中可见，每个循环包含电压本底82，其中在电压本底82期间，电弧继续并且能量被施加到电极和焊接熔池(并且施加到周围的工件)。此本底之后是峰值84，其中在峰值84期间，在本底阶段期间产生的熔融金属被转移到焊接熔池。如下文所论述，在本实施方案中，本底阶段和峰值阶段两者被闭环电压控制，从而在对应阶段期间导致电流的变化。如附图标记86所指示的电压的迅速下降指示随着熔融金属被转移到焊接熔池而发生的短暂短路。此阶段大体上是迅速的，并且可通过在此时间期间使用减小的电流目标来避免“硬短路”。
在对应电流波形80上，本底阶段由附图标记88指示，而峰值阶段由附图标记90指示。应注意，当系统试图维持目标电压或所编程的电压时，电流的确在这些阶段期间变化。如上文提到的，接着，如附图标记92所指示，减小的轻涂电流目标用于以减小的能量输入而将熔融球沉积在焊接熔池中。在某些循环中，可实施“润湿”阶段94以辅助清除短路。此外，在短路不易清除的循环中，如附图标记96所指示，进一步升高的电流可用于强制清除短路。
应注意，在图3和4所图示的波形中，所得“轻涂”方案不同于常规短路焊接波形。明确地说，在常规焊接方案中，峰值阶段之后接着“膝位”，其中在“膝位”期间，电流维持在比后续本底水平高的水平。如果需要，膝位可有助于避免短路。若不需要，膝位的持续时间可减小并且波形可较快地返回到本底水平。
另一方面，在本技术中，水平在峰值阶段之后立即趋向低于本底电流水平的电流。例如，当本底电流水平可以是约25安培到125安培时，轻涂电流可小于约25安培，例如，约15安培到25安培。轻涂的持续时间可以极短，例如，约1ms到5ms。此减小的电流允许通过施加极少的能量而将熔融球短路转移，从而避免过度加热电极。电弧长度因此被重置并且电弧的过度伸出和电弧加剧得以避免。
图5图示用于实施轻涂方案的示范性控制逻辑。大体上由附图标记98指示的逻辑是循环性的，但是可被视为始于维持本底阶段(在当前实施方案中，恒定电压)，如附图标记100所指示。在此阶段期间，电弧得以建立并且能量被施加到电极和焊接熔池。接着，实施峰值阶段(在当前实施方案中，也是恒定电压)，如附图标记102所指示。此阶段完成使熔融金属脱离的大部分工作(即，因高电流所产生的电弧力，熔融球正被推离焊丝的端部)，但是在此阶段期间熔融球大体上没有脱离(而是仍然通过拖尾保持附接)。熔融球在轻涂阶段中紧接着的短路期间脱离，但是因为熔融球已经背离电极的端部伸出，所以需要极少额外能量或不需要额外能量就可以移除短路。在步骤104中，电流减小到目标最小值以通过施加极少能量而将熔融球轻涂到焊接熔池中。如果需要，例如当电流和电压水平指示短路持续时可实施短路例程(如附图标记106所指示)，并且在轻涂电流之后不作清除。接着，在步骤108中，控制返回到本底水平，并且循环可重复。
应注意，在某些实施方案中，相比在在峰值阶段之后以低电流目标的方式，轻涂可以不同的方式来实施。例如，可经由开关产生输出短路以迅速减小电极与工件和焊接熔池之间的电流。类似地，可在峰值阶段之后短时间地切断输出电力，以便熄灭电弧或至少施加极少能量或不施加能量。
如上文关于图3和图4所述，本文所述的某些实施例与常规脉冲焊接波形不同之处在于，可避免紧接在峰值阶段之后的膝位阶段(水平处于高于本底电流水平的电流水平)。然而，如上文还提到的，可在某些实施例中使用一个或更多个膝位阶段。例如，图6大体上图示示范性波形110，其中示范性波形110类似于图3所图示的波形，但是包含紧接在峰值阶段72之后但在轻涂阶段74之前的一个或更多个膝位阶段112。如此，峰值阶段72之后接着一个或更多个膝位阶段112，并且接着，短路可通过轻涂阶段74来强制执行，所述轻涂阶段74之后跟着一个或更多个本底阶段70。虽然在图6中被图示为仅具有一个膝位阶段112并仅具有一个本底阶段70，但应了解，在某些实施例中可利用不止一个膝位阶段112和/或不止一个本底阶段70。通常，一个或更多个膝位阶段112将具有比一个或更多个本底阶段70高但比峰值阶段72低的电流水平。例如，图6所图示的膝位阶段112处于约125安培的电流水平，而本底阶段70处于约115安培的电流水平并且峰值阶段72处于约400安培的电流水平。在其它实施例中，一个或更多个膝位阶段112可具有在约125安培到250安培的范围内的电流水平，只要所述电流水平保持比一个或更多个本底阶段70的电流水平高。
图7图示用于实施图6的轻涂方案的示范性控制逻辑。大体上由附图标记114指示的逻辑实质上类似于图5所图示的逻辑98，但是具有额外步骤106，其中步骤106使一个或更多个膝位阶段112处于峰值阶段72与轻涂阶段74之间。在某些实施例中，峰值阶段72、膝位阶段112或轻涂阶段74可用电源切断信号代替。明确地说，可通过将电流命令降低到0(或极低命令水平，例如，约1安培到2安培乃至低于1安培)、通过停用驱动电力供应器10的发动机或通过切断电力供应器10的电源门选信号而切断电力供应器10。与峰值阶段72(例如，步骤102)、一个或更多个膝位阶段112(例如，步骤116)或轻涂阶段74(例如，步骤104)相关的图7所图示的逻辑114的步骤中的任一个可替换为通过停用电力供应器10熄灭电弧的步骤。例如，图8图示用于绕过这些步骤中的任一个而改为将电力切断信号发送到电力供应器10的示范性控制逻辑118。在某些实施例中，一旦电弧已熄灭，便可施加相对小的电流(例如，约1安培到2安培乃至小于1安培)，从而重新启用电力供应器10并且重新引燃电弧，之后接着一个或更多个本底阶段70(例如，返回到逻辑118的步骤108)。在某些实施例中，一旦已发起电弧的熄灭，便可短暂监视电压(因为电弧可因电容和电感而持续数毫秒)，并且一旦电弧已熄灭，便可施加相对小的电流(例如，约1安培到2安培乃至小于1安培)，从而重新启用电力供应器10并且允许监视电压以检测短路。
图9、图10和图11图示实施上文概述的轻涂技术的焊接方案的替代波形。如图9所示，在第一替代方案122中，峰值阶段72之后可接着减小的电流膝位122，之后接着轻涂阶段74。通常，在波形返回到峰值阶段之前，轻涂阶段之后将接着一个或更多个本底阶段70。在此实施例中，应注意，膝位阶段被视为可选用的。也就是说，脉冲焊接操作的基本编程控制方案可将膝位阶段完全省去，或者可实施这些膝位的不同持续时间或电流水平。在以编程方式处置的情况下，基本脉冲波形程序可包含一个或更多个膝位阶段，其中的每一个膝位阶段可被编程为零持续时间以将其从所实施的控制逻辑中省去。或者，控制电路可有时利用膝位阶段，并且在其它时间不利用膝位阶段。图9中还示出，轻涂阶段74具有由此阶段的开始和终止所确定的持续时间124。终止的特定类型和定时可变化，并且若干当前预期的选项在下文关于图12来进行论述。
图10类似地示出波形126，其中波形126包含峰值阶段72，但之后接着升高的电流膝位112，之后接着轻涂阶段74并且接着是一个或更多个本底阶段70。此处，膝位也应被视为可选用的，并且可用与上文关于图9的波形122论述的方式类似的方式来被编程和控制。并且，此处，轻涂阶段具有也由开始和终止所确定的持续时间128，这可接在下文关于图12概述的选项中的任一个之后。此外，图11图示焊接波形130，其中焊接波形130包括峰值阶段72，之后紧接着轻涂阶段74。此轻涂阶段之后接着可也被视为可选用的(并如此来编程和控制)的膝位112和一个或更多个本底阶段70。轻涂阶段74的持续时间132也由此阶段的开始和终止所确定。
图12阐述用于在利用轻涂阶段的脉冲焊接方案中利用可选用的膝位阶段的示范性控制逻辑以及用于离开轻涂阶段的某些当前预期的选项。逻辑134可被视为始于峰值阶段的实施，如附图标记136所指示。此峰值阶段之后可接着较高电流膝位(如步骤138所指示(例如参见图10))和/或较低电流膝位(如步骤140所指示(例如参见图9))。此处同样，这些膝位阶段可被视为可选用的，这是因为可用编程方式包含或省去这些膝位阶段，或可将这些膝位阶段包含在控制方案中，但其参数(例如，水平和持续时间)是在焊接操作期间确定。
在步骤142中，如上文所论述而发起轻涂阶段。然而，此轻涂阶段的终止(并且因此，此轻涂阶段的持续时间)可遵循一种或更多种可选用的技术。如步骤144所指示，可简单地对轻涂阶段进行定时，以使得电流增大以在预设的时间的期满之后离开轻涂阶段。此类型将例如基于某些焊丝的已知焊接性能、电流水平等而大体上编程到控制方案中。在此选项中，一旦所设定的持续时间期满，系统便将电流升高到下一编程水平。
然而，在步骤146中，可在焊接电极与工件之间检测到短路之后离开轻涂阶段。这些短路可例如通过监视到具有如下特征的焊接电流或焊接电压来确定：其中焊接电流将倾向于在发生短路后形成尖峰，而焊接电压将倾向于随着电极(或其熔融末端)和焊接熔池相互靠近并最终触碰而下降。此处，轻涂阶段可继续，直到系统检测到此短路为止，并且接着，控制的下一阶段将被实施以增大电流。
在步骤148中，在另一替代方案中，轻涂阶段可跨过这些短路，并且控制电路可在检测到短路可能已被清除时离开轻涂阶段。此清除可通过参考升高的焊接电压(因为电极材料与焊接熔池分开)或通过焊接电流下降(指示因短路所致的导电路径中断)的趋势来确定。控制方案接着移动到下一阶段。
类似地，在步骤150中，可基于短路清除的预测而终止轻涂阶段。可针对这些预测而监视许多因素，例如，电压的改变速率(例如，第一时间导数和/或第二时间导数中的至少一个)、电流的改变速率、功率的改变速率或倾向于指示轻涂阶段中所建立的短路尚未清除但将很快清除的任何其它参考。
虽然已在替代方案中给出了这些可能的轻涂阶段终止做法，但应理解，这些可能的轻涂阶段终止做法中的全部或一些(以及事实上其它做法)可被编程到基本方案中，并且由焊接工程师、产品设计师乃至用户根据选择来实施。类似地，这些做法中的一些可一起使用(在短路清除或时限届满中较早的那个发生后，离开轻涂阶段)。此外，在实践中，轻涂阶段的定时和持续时间可改变，包含在循环之间改变，并且如果此阶段的终止是根据除固定时间外的任何其它因素，那么将将根据概率而改变。
在图12的图示中，一旦轻涂阶段终止，便可实施可选用的膝位，如步骤152所指示(例如，参见图11)。此后，在步骤136中返回到峰值阶段之前，将实施一个或更多个本底阶段，如步骤154所指示。
还应注意，可采用利用上文所论述的轻涂阶段技术的各种其它替代做法。例如，在一个当前预期的实施例中，轻涂阶段可由外部电路(即，处于焊接电力供应器和/或电力供应控制电路的外部)发起。此电路可用于将电力供应器的输出短路和/或从焊接电弧提取能量或电力以形成轻涂阶段。在另一替代方案中，焊接电力供应器自身可在轻涂阶段期间处于无源、非供电乃至未经供电的状态。这可在电力供应器的控制电路(或外部电路)的调节下通过对电力转换电路的适当控制来实现。
虽然仅在本文中说明和描述本发明的某些特征，但对于本领域的技术人员来说，将清楚许多修改和改变。因此，应理解，随附权利要求书希望涵盖落入本发明的真实精神内的所有这些修改和改变。

Claims (20)

1.一种焊接方法，包括：
产生焊接电力输出的控制波形，所述波形包括至少一个峰值阶段，之后接着至少一个可选用的膝位阶段并且随后是必需的轻涂阶段，之后接着至少一个本底阶段；以及
基于所述控制波形而将传入电力转换为焊接电力。
2.根据权利要求1所述的方法，包括基于预定时间的期满而终止所述轻涂阶段。
3.根据权利要求1所述的方法，包括基于焊接电极与工件之间的短路的清除的确定而终止所述轻涂阶段。
4.根据权利要求1所述的方法，包括基于焊接电极与工件之间的短路的清除的预测而终止所述轻涂阶段。
5.根据权利要求1所述的方法，包括基于焊接电极与工件之间的短路的发生而终止所述轻涂阶段。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在所述本底阶段期间，所述焊接电力输出具有介于约25安培与约125安培之间的电流水平。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在所述轻涂阶段期间，所述焊接电力输出具有小于约25安培的电流水平。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述轻涂阶段具有介于约1毫秒与约5毫秒之间的持续时间。
9.根据权利要求1所述的方法，其中在所述峰值阶段期间，熔融金属球开始脱离焊接电极，并且在所述轻涂阶段期间，短路建立在所述金属球与工件之间。
10.根据权利要求1所述的方法，其中短路清除序列仅在短路没有在所述涂抹阶段期间清除的情况下实施。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述轻涂阶段重置焊接电极的端部与熔融金属球沉积到其中的焊接熔池之间的电弧长度。
12.根据权利要求1所述的方法，其中在所述峰值阶段与所述本底阶段期间，所述焊接输出电力被闭环控制以维持目标电压。
13.一种焊接方法，包括：
产生焊接电力输出的循环控制波形，所述波形在每一循环中并且按照以下次序包括峰值阶段、膝位阶段、轻涂阶段和本底阶段；以及
基于所述控制波形而将传入电力转换为焊接电力。
14.根据权利要求13所述的方法，包括基于预定时间的期满而终止所述轻涂阶段。
15.根据权利要求13所述的方法，包括基于焊接电极与工件之间的短路的清除的确定而终止所述轻涂阶段。
16.根据权利要求13所述的方法，包括基于焊接电极与工件之间的短路的清除的预测而终止所述轻涂阶段。
17.根据权利要求13所述的方法，包括基于焊接电极与工件之间的短路的发生而终止所述轻涂阶段。
18.一种焊接系统，包括：
控制电路，被配置成产生焊接电力输出的控制波形，所述波形包括峰值阶段，之后接着可选用的膝位阶段，并且随后是必需的轻涂阶段，之后接着本底阶段；以及
电力转换电路，被配置成基于所述控制波形而将传入电力转换为焊接电力。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述控制波形包括循环波形，所述循环波形在每一循环中并且按照以下次序包括峰值阶段、膝位阶段、轻涂阶段和本底阶段。
20.根据权利要求18所述的系统，其中所述控制电路被配置成基于预定时间的期满而终止所述轻涂阶段。
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