CN110023029A - 螺旋形焊丝和螺旋体成形焊炬 - Google Patents

螺旋形焊丝和螺旋体成形焊炬 Download PDF

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Abstract

公开提供用于焊接应用中的螺旋形焊丝(150)的系统和方法。焊炬(100)可适用于在焊接或包覆应用中从直焊丝形成螺旋形焊丝并将螺旋形焊丝作为耗材电极来提供。螺旋形焊丝可以是例如实心的、管状的或无缝管状的。焊炬(100)同时形成螺旋形焊丝并为焊接或包覆应用提供焊接电流。

Description

螺旋形焊丝和螺旋体成形焊炬
相关申请
本国际申请主张2016年9月17日申请的名为“Helical Welding Wire and HelixForming Welding Torch”的第15/268,578号美国专利申请的优先权。第15/268,578号美国专利申请的全部内容以引用方式并入本文中。
背景技术
许多重型设备制造是通过明弧金属极气体保护电弧焊(GMAW)工艺和包覆工艺来执行。串联电弧焊以及此工艺的多种变化是所使用的高熔覆率焊接工艺的实例。串联电弧焊含有两个焊接电弧以提高熔覆率和焊接行进速度。然而，由于两个电弧的性质，串联电弧焊因保持电弧同时且不受干扰地点燃而遭遇停机时间问题。此外，串联电弧焊遭遇以下难题：难以针对复杂接头几何结构从复杂且笨重的工具前端编程、难以操作复杂的双焊丝输送设备并难以保持两个电弧稳定且不受干扰。通常，由于这些复杂性，串联电弧焊系统的购买、维护和操作可相当昂贵。另一高熔覆率工艺是埋弧焊(SAW)，但由于需要助焊剂覆盖，SAW受限于某些焊接位置(例如，最常见在平坦位置中)。SAW可通过单个电弧/焊丝或多个电弧/焊丝来执行。又一高熔覆率工艺是采用带有焊炬摆动和/或焊丝旋转的GMAW以及热焊丝与激光来进行的包覆。延长电极伸出、电极负极性、金属芯焊丝和埋弧是提高熔覆率的其它已知技术。
需要一种提供单焊丝/单TCP/单明弧焊接工艺的设备、系统或方法，其与串联明弧工艺相比更简单、成本更低且更可靠，具有高于20到25磅/小时(通常是单个电弧的极限)的熔覆速率。
需要高电流以在高熔覆率下提供焊丝的熔融。然而，高熔覆率单焊丝焊接的一个问题在于因旋转电弧金属过渡所致的电弧不稳定性。金属过渡力例如电磁收缩力不能够少量分离液体金属，因此形成在电弧压力下束缚到焊丝端部的不稳定或不可预测的旋转液态弦(liquid string)并且导致过量的飞溅物和工艺不稳定性。
此外，高熔覆率单焊丝焊接的高电流可由于来自圆形焊丝的电弧的高能量密度分布而遭遇指状熔透问题。熔透轮廓可导致接头的根部被错过或在相对于接头的焊丝放置对准是关键的情形下进行零件装配。这可提高工装成本和零件尺寸控制成本以改进制造商的装配。此外，接头预备成本(例如，在焊接之前需要接头的精确激光或水射流切割或CNC加工)也可提高。最终，如果预焊接操作未被控制，那么可损坏焊缝质量。
此外，高熔覆率单焊丝焊接的高电流可在接头的侧壁上遭遇强电弧刨削问题，并且可熔离焊件表面而不存在返回将其覆盖的填料金属，从而导致底切。此问题在需要摆动以补偿低劣接头装配因此将电弧推向接头的侧壁时甚至更显著。电弧的侧向移动将可能侵占接头的侧壁，使其熔融，在不存在完全回填空穴的填料金属的情况下留下空穴。
在以热焊丝进行的激光包覆中，激光光斑可光学扩展而远宽于焊丝直径。焊丝输送和激光头通常安装在同一机器人手臂上，从而使得难以通过机器人来摆动并独立于激光与激光一样宽地展开焊丝熔覆。
发明内容
根据本公开的一些设备、系统和方法涉及用于焊接应用中的螺旋形焊丝以及可提供螺旋形焊丝的焊接系统，实质上如附图中的至少一幅所图示和/或结合附图中的至少一幅所描述，如权利要求书中更全面地阐述。
附图说明
图1示出根据本公开的焊炬的实施例的部分。
图2示出根据本公开的焊炬的另一实施例。
图3示出根据本公开的焊丝卷曲器的实施例。
图4示出根据本公开的图3中的焊丝卷曲器的实施例，其中焊丝卷曲器包含内部螺纹。
图5示出根据本公开的焊炬的另一实施例。
具体实施方式
根据本公开的设备、系统和方法的一些实施例涉及例如在焊接应用中使用经卷曲的耗材电极的焊接系统。
在根据本公开的一些实施例中，卷曲耗材电极例如焊丝不同于在可具有介于5英寸与36英寸之间的卷盘直径的焊丝包装中围绕卷轴缠绕或“卷曲”的焊丝。根据本公开的一些实施例的经卷曲的焊丝可例如在焊丝包装中围绕卷轴缠绕之前采取螺旋形的形式。在根据本公开的一些实施例中，在焊丝包装中围绕卷轴缠绕时不呈螺旋形式的焊丝可例如被焊炬拉离卷轴并形成为螺旋形式。
根据本公开的一些实施例提出，用于焊接系统中的耗材电极包含实心焊丝或管状焊丝。实心焊丝或管状焊丝进入焊接工具或被馈送到焊接工具中，其中焊丝在被熔融和/或消耗之前成形为经卷曲的焊丝或作为经卷曲的焊丝离开。在一些实施例中，焊接工具可以是焊炬的部分或可以是焊炬中的接触焊嘴的部分。在一些实施例中，正是接触焊嘴形成了经卷曲的焊丝(例如，螺旋形焊丝、螺旋状焊丝等)。因此，相对直的焊丝可进入接触焊嘴并作为螺旋形焊丝(例如，经卷曲的焊丝)离开。
根据本公开的一些实施例提出，用于焊接系统中的耗材电极可以是例如经卷曲的实心焊丝(例如，螺旋形实心焊丝)或经卷曲的管状焊丝(例如，螺旋形管状焊丝)。
根据本公开的一些实施例提出，耗材电极是在进入和离开焊炬的接触焊嘴(也被称为接触管)时经卷曲的耗材电极。在一些实施例中，耗材电极是在穿过衬套到接触焊嘴时经卷曲的耗材电极(例如，经卷曲的焊丝、螺旋形焊丝等)。在一些实施例中，耗材电极是在馈送到焊炬和/或离开焊炬时经卷曲的耗材电极。
根据本公开的一些实施例提出，经卷曲的耗材电极例如经卷曲的焊丝的使用例如可从接触之后的有效电伸出部分中的增加的电阻性加热提供较高熔融速率。
根据本公开的一些实施例提出，经卷曲的耗材电极例如经卷曲的焊丝的使用例如可提供可有益于克服间隙和缺少侧壁熔合的内置式摆动或旋转电弧。
图1示出根据本公开的焊炬100的实施例的部分。在一些实施例中，焊炬100可连接到焊接线缆，其中焊接线缆耦接到以下各者中的一个或更多个：电力供应器、气体源和送丝机。焊接线缆将电力、焊丝和/或保护气体提供到焊炬100。在一些实施例中，焊炬100可以是例如包覆焰炬(cladding torch)。在一些实施例中，焊炬100可由自动焊接系统中的机器人手臂握持或与其集成。在一些实施例中，焊炬100可以是由人类操作员在焊接应用期间握持的手持式焊炬。在一些实施例中，焊炬100可以是例如具有手柄的焊枪，其中手柄包含触发器，该触发器导致焊丝被馈送在接触焊嘴处并在焊丝与工件之间形成电弧。手柄可连接到颈部或鹅颈管110，其中颈部或鹅颈管110连接到喷嘴120(例如，气体喷嘴)。颈部110终止在气体扩散器130中。接触焊嘴140从气体扩散器130延伸并提供耗材电极150(例如，焊丝、焊带等)。
在焊接操作期间，耗材电极150被馈送通过颈部110、气体扩散器130和接触焊嘴140。保护气体被馈送通过颈部110，并穿过孔160经由气体扩散器130而扩散。电弧170形成在耗材电极150与工件180(例如，基材金属)之间。电弧170(或用于触发电弧190的电压和/或电流)使耗材电极150熔融，将其(例如，作为小液滴190、液体金属等)沿着电弧170熔覆到工件180。电弧170也导致熔池200形成在工件180上。随着焊炬100沿着焊接方向移动，熔池200冷却以形成凝固的焊缝210。熔池200和正凝固的焊缝210的部分受保护气体220保护。
在一些实施例中，耗材电极150是经卷曲的焊丝，如图1所图示。在一些实施例中，经卷曲的焊丝可包含例如螺丝状焊丝、螺旋状焊丝或任何焊丝和/或焊带，其例如在离开以下各者中的一个或更多个时呈经卷曲的配置：接触焊嘴140、喷嘴120和/或焊炬100。耗材电极150可包含例如焊丝，其可类似于用于从包装焊丝到接触焊嘴140的焊丝输送的金属衬套而卷曲。在一个实施例中，例如，线圈的外径可以是约5mm，并且焊丝的外径可以是约1mm。在一些实施例中，接触焊嘴140、衬套和驱动辊与线圈的外径匹配。
图2示出根据本公开的焊炬100的另一实施例，其中焊炬100具有将焊丝成形为线圈(例如，螺旋体、螺旋、任何形式的线圈等)的内置式焊丝卷曲器(或螺旋体成形器或螺旋成形器)。参照图2，焊炬100附接到焊炬握持支架250，其中焊炬握持支架250可例如经由机器人安装板260(其可包含碰撞传感器)而附接到焊接机器人。焊炬100包含复合焊接线缆240，其中复合焊接线缆240可例如将焊接电力、保护气体、电流、控制信号、冷却剂和耗材(例如，焊丝)提供到焊炬手柄和/或焊炬主体230。焊炬手柄和/或焊炬主体230经由颈部110(例如，鹅颈管)而连接到喷嘴120。在所图示的实施例中，完全由焊丝衬套(wire liner)支撑的焊丝150在其被传送通过颈部110时尚未卷曲。喷嘴120被配置成将保护气体从160输送到包络150、1909、170、200、210及其周围环境。包含入口270(例如，入口孔)的焊丝成形接触焊嘴140被配置成接收传入的焊丝150。接触焊嘴140配置有内部螺纹，从而随着焊丝经由入口270而被推动到接触焊嘴140中，接触焊嘴140的内部螺纹导致焊丝150形成线圈或螺旋体。经卷曲的焊丝150离开接触焊嘴、喷嘴120和/或焊炬100以在焊接应用中用作耗材电极。
出于图示的目的，图3示出未经卷曲的焊丝进入焊丝卷曲器并作为经卷曲的焊丝或螺旋状焊丝离开的方式。图4示出内部螺纹290，其中内部螺纹290被配置成接收传入的未经卷曲的焊丝并形成经卷曲的焊丝或螺旋状焊丝。此种构思可与接触焊嘴140集成或可与接触焊嘴140分开。在一些实施例中，图3和图4示出作为焊炬100中的接触焊嘴140的部分的模具。接触焊嘴140并行地(例如同时)提供焊接电流并从焊接操作期间用作耗材电极的大体上直的焊丝形成螺旋状焊丝(例如，卷曲状焊丝)。焊丝可随着其由内部螺纹成形因被电阻性加热而软化。
在操作中，朝向焊炬100的传入焊丝150是大体上直的未经卷曲的焊丝。在一些实施例中，例如，在典型MIG焊丝中，大体上直表示焊丝具有15到60英寸的铸型以及0到1英寸的螺旋形。焊丝150经由焊丝衬套和焊丝导引件280而输送到焊丝卷曲器的入口孔270，从而在到达焊丝卷曲器之前，焊丝被完全支撑，其中焊丝卷曲器在一些实施例中是接触焊嘴140和/或喷嘴120的部分。焊丝卷曲器可以是具有内部螺纹或倾斜凹槽的圆柱形部件，其中内部螺纹或倾斜凹槽使焊丝成形为线圈形状或更一般来说导致螺旋体塑性变形。焊丝卷曲器可安装(例如，拧旋)到气体扩散器130上，其中气体扩散器130紧固焊丝卷曲器并分配保护气体。在一些实施例中，焊丝卷曲器还充当接触焊嘴140或是接触焊嘴140的部分，并将焊接电流传递到焊丝150。在一些实施例中，接触焊嘴140可在焊丝输送中在焊丝卷曲器的上游或下游与焊丝卷曲器分开。焊丝150在焊丝卷曲器内经历塑性变形，并以明显(accentuated)的螺旋体或经卷曲的形状从焊丝卷曲器出来。
图5示出根据本公开的焊炬100的部分的另一实施例，其中焊炬100具有将焊丝成形为线圈(例如，螺旋体)的内置式焊丝卷曲器(或螺旋体成形器)。参照图5，相比如同图2到图4所图示的实施例中的焊丝150的水平插入，接触焊嘴140被配置成允许焊丝150垂直插入。类似于图2到图4所图示的先前实施例，接触焊嘴140充当电接触焊嘴与螺旋体焊丝成形模具两者。在一些实施例中，接触焊嘴140由提供高电导率、在高温下(例如，在焊接操作期间)保持其硬度并耐腐蚀(例如，电腐蚀)的材料或复合材料制成。此材料的实例是通过粉末冶金金属成形方法生产的钨铜金属基复合材料(MMC)。另一实例是包括铜合金、钨、石墨、碳化物和/或人造多晶金刚石(例如，掺硼人造多晶金刚石)的材料，其中的至少一些通过增材制造例如电子束增材制造、直接激光粉末熔覆或以粉末床直接金属激光烧结来生产。焊丝卷曲接触焊嘴的又一制造方法是爆炸冲击压实。接触焊嘴140也可使用三维金属印刷工艺来制造。
再次参照图5，在一些实施例中，传入的焊丝150最初相对于接触焊嘴140居中。在进入接触焊嘴140和/或扩散器130之前，使焊丝150弯曲或位移300，以使得其相对于接触焊嘴140的中心偏离中心。焊丝衬套155可例如用于将焊丝150从送丝机(未示出)导引到接触焊嘴150。图5示出焊丝衬套155也被配置成弯曲且导引焊丝150偏离焊炬轴线，以使得焊丝150经由在焊丝卷曲器的侧面上的倒角进入口而进入接触焊嘴140的焊丝卷曲器。直焊丝从衬套155进入，该衬套由气体扩散器130的内部导管弯曲，并且终止在接触焊嘴140的后端处，其也充当焊丝卷曲器。接触焊嘴140具有外部螺纹165，该外部螺纹165与气体扩散器130的内部螺纹175接合。扩散器130具有外部螺纹185，该外部螺纹185与保护气体喷嘴120的内部螺纹195接合。螺纹165、175、185、195被设计成使得偏移衬套155与接触焊嘴/卷曲器140的焊丝入口对准。基本上直的焊丝150从上方(例如，从气体扩散器130上方)在大体上从接触焊嘴140提供螺旋形线圈150的方向上进入接触焊嘴140。螺纹290(例如，接触焊嘴140的内部螺纹)将先前基本上直的焊丝150调适为螺旋形焊丝150。
在一些实施例中，螺纹290实现可使焊丝150朝向侧面弯曲的逐渐90度转向310。
在一些实施例中，组合焊丝卷曲器和电接触焊嘴140是有利的。在这些情形下，接触极其可靠以将在焊丝150与接触焊嘴140之间的电弧作用和接触电阻性加热最小化。所述配置便于维修，这是因为替换两个焊炬耗材(例如，焊丝卷曲器和接触焊嘴140)被合并为改变一个耗材的单个步骤。此外，焊丝150通过焊接电流的电阻性加热而软化，因此减小用于推动焊丝150穿过焊丝卷曲器的馈送力。用于输送焊丝150穿过卷曲器接触焊嘴140的送丝力大于用于常规接触焊嘴的送丝力。因此，需要具有足够转矩的送丝机以提供足够馈送力。在一些实施例中，焊炬主体230可包含例如机动送丝机，其中机动送丝机位于焊炬颈部110的上游以提供推动焊丝150穿过卷曲器接触焊嘴140的力。在一些实施例中，焊炬主体230可包含例如焊丝预加热器(例如，内置焊丝预加热器)，其中焊丝预加热器在焊丝150进入卷曲器接触焊嘴140之前使焊丝150软化。焊丝预加热器可提供例如电阻性焊丝预加热和/或感应性焊丝预加热。电阻性预加热器包含两个接触焊嘴，如2015年12月10日申请的第62/265,712号美国申请所述，其中所述美国申请全部内容以引用方式并入本文中。独立电源输出被馈送到两个接触焊嘴以将焊丝预加热到高温，从而在焊丝进入兼作线圈成形模具的底部焊嘴之前使焊丝软化。在一些实施例中，通过使用焊丝预加热器以使焊丝软化，焊丝成形所需的力减小，并且成形焊嘴的使用寿命可延长。
一些实施例提出，线圈直径3到20倍于焊丝直径。
一些实施例提出，线圈间距可以是约1到50mm或更大，并且可受焊丝卷曲器的内部螺纹间距控制。其它实施例提出，线圈间距可小于约1mm，如由焊丝卷曲器的内部螺纹间距控制。一些实施例提出，离开的焊丝可以是具有小间距的紧凑线圈或具有极大间距的波状焊丝。
使用预卷曲焊丝的一些实施例可使用弹簧加载式接触焊嘴140以确保可靠的焊丝与焊嘴接触。弹簧加载式焊嘴可包含接触器，其中接触器由弹簧力推动而抵靠焊丝，以使得正接触力在接触焊嘴与经卷曲的焊丝之间得以维持。
一些实施例可提出，甚至小送丝速度也可导致高熔覆速率，这是因为相比未经卷曲的形式，较多焊丝可按线圈形式聚集。因此，对于给定的送丝速度，相比未卷曲的焊丝，经卷曲的焊丝的熔覆速率较大。这可减轻使用高速焊丝驱动器的负担，其中高速焊丝驱动器是针对高焊丝速度和高熔覆率焊接而定制设计的。一些实施例提出，即使通常未用于高熔覆率焊接的送丝机也可用于实现高熔覆速率而不提高馈送速度。
一些实施例提出，因为焊丝被卷曲，所以经卷曲的焊丝比相等横截面积的未被卷曲的大直径圆形焊丝柔韧。大直径圆形焊丝可由于其硬度而遭受馈送问题。换句话说，经卷曲的焊丝比相等横截面积的未被卷曲的大直径焊丝容易馈送。
一些实施例提出，焊丝涂有非导电但冶金上无害的涂层以放大经卷曲形式中的电阻性加热的效应。绝缘涂层可在焊丝生产或制造期间在最终修整拉丝模和铜闪速操作之后涂覆。在一些实施例中，在卷曲操作之后，可移除线圈的外部涂层，以使得线圈可在与接触焊嘴150接触时传递电流。一些实施例提出，使用可在电阻性延长加热期间烧除的非导电有机粘结剂。
一些实施例从经卷曲的焊丝提供增强的电阻性预加热以驱除焊丝中的水分并减小氢致开裂的倾向。
一些实施例提出，经卷曲的焊丝可在焊丝离开接触焊嘴150时具有增大的有效伸出部分。更多焊丝聚集在电伸出部分中，如此可大幅提高电阻性加热效应，这类似于延长伸出GMAW和SAW的结果，但是具有远远更小的物理接触焊嘴到工件距离(CTWD)和远远更好的焊丝放置准确性或可控性。这可在未提高电流的情况下提高高熔覆率焊接的熔融速率，同时减少输入到工件180中的热，因此减小变形，减少基材金属稀释(例如，在高碳当量钢中)，并减小热影响区域尺寸(例如，在先进高强度钢中)。一些实施例设想到，由于大幅增加的电阻性焦耳加热，电流不需要增大到导致不稳定的旋转金属过渡的电平。
一些实施例提出，经卷曲的焊丝可减少散装包装中的缠结，并且关于焊丝缠绕环圈直径，由于比焊丝直径显著更大的线圈直径而使卷轴中的精确缠绕容易。
一些实施例提出，在焊接操作期间使用经卷曲的焊丝时，可发生电弧170的旋转动作。电弧170的旋转动作也可提供增大的行进速度和/或桥接间隙。此外，电弧170的旋转动作也可在不存在机器人摆动的情况下在紧凑焊炬中在J凹槽、窄凹槽或窄间隙焊接中增强侧壁熔合，这可提供比机器人摆动更好的接头可接近性。经卷曲的焊丝也可在不存在机器人摆动的情况下提供贯穿电弧的信号以进行接缝跟踪。螺旋形焊丝形式使电弧在凹槽内自然旋转。在手动焊接(或半自动焊接)中，操作员沿着焊接轴线行进，而不摆动，然而经卷曲的焊丝却可产生焊炬摆动的效果，因此从操作员的手卸下摆动的负担并使新手操作员如老手一样摆动。由于焊丝振荡的固定模式，焊接电流可针对手动焊接在某接头和板厚度组合中产生接缝位置的电子反馈。例如，在CV喷射电弧中，焊接电流被调节以维持电弧长度，并且电流波形的“高”和“低”模式可用于确定焊丝是否在凹槽内居中。螺旋形焊丝可使电弧比可通过机器人摆动实现的振荡快得多地振荡，因此提高接缝跟踪性能。经卷曲的焊丝可与机器人摆动组合用于包覆应用，其中可实现比通过机器人摆动独自实现的稀释少的稀释。
一些实施例设想到，使用经卷曲的焊丝的焊炬100可应用到金属极惰性气体保护(MIG)焊接(例如，高熔覆率MIG焊接)中。
一些实施例设想到，使用经卷曲的焊丝的焊炬100可应用到厚板、高熔覆率金属极气体保护电弧焊(GMAW)、药芯焊丝电弧焊(FCAW)或其它类型的明弧焊中。
一些实施例设想到，使用经卷曲的焊丝的焊炬100可应用到使用实心焊丝和/或金属芯焊丝的大焊丝直径的埋弧焊(SAW)中。
一些实施例设想到，使用经卷曲的焊丝的焊炬100可与热源例如激光、电子束、GMAW、钨极气体保护电弧焊(GTAW)和等离子体电弧(其中焊丝被馈送到由其它热源产生的熔池中)组合以冷焊丝(例如，未加热焊丝)或热焊丝(例如，经预加热焊丝)应用到包覆、抗腐蚀表面处理、硬面处理和/或堆焊应用中。
一些实施例设想到，经卷曲的耗材电极可以是实心焊丝和/或实心焊带和/或管状焊丝和/或管状焊带和/或无缝管状焊丝。
一些实施例设想到，耗材电极可采用不同形式和形状。例如，耗材电极可采用扁带实心焊丝的形状，其中扁带实心焊丝在垂直于接头时可在焊丝放置精确度方面提供较多容差。在另一实例中，耗材电极可采用齿轮齿焊丝的形状，其中齿轮齿焊丝可在与连续电压(CV)焊接电力供应器一起使用时自然脉动。在又一实例中，锯齿形焊丝可在焊接操作期间提供内置式摆动。
一些实施例可从接触焊嘴之后的电伸出部分中的增加的电阻性加热提供较高熔融速率，而不存在过大复杂性、成本和停机时间。一些实施例提供一种焊炬，其中所述焊炬被配置成相比具有相同外径的实心焊丝的熔覆速率由于耗材电极在离开接触焊嘴时被卷曲而提供较高熔覆速率。
一些实施例可对于特定焊接电流相比未经卷曲的或直的(例如，大体上直的)耗材电极的熔融速率提供经卷曲耗材的较高熔融速率。
一些实施例由于耗材在离开接触焊嘴时被卷曲而提供内置式摆动。在一些实施例中，不需要移动零件来提供内置式摆动。一些实施例提供一种焊炬，其中所述焊炬可由于耗材电极在离开接触焊嘴时被卷曲而提供旋转电弧。
一些实施例提供一种焊炬，其中所述焊炬被配置成在几何上受限的接头(例如，单斜面T形接头)内提供电弧摆动或焊丝摆动。在一些实施例可成功在几何上受限的接头内提供电弧摆动或焊丝摆动时，单独的机器人摆动可遭受焊炬-工件干扰问题。一些实施例设想到将机器人焊炬摆动与内置式摆动组合以实现特定包层几何结构。
一些实施例提出焊炬被配置成由于耗材电极在离开接触焊嘴时被卷曲而从大于接触焊嘴到工件距离减去电弧长度的有效电伸出部分中的增加的电阻性加热提供增高的熔融速率。
一些实施例提出，接触焊嘴可包含单件或多件。此外，可使用多个卷曲器。例如，多个卷曲器可依序布置，以使得一个卷曲器在对耗材电极进行加工的另一卷曲器后对耗材电极进行加工。因此，例如，每一相继的卷曲器可进一步减小经卷曲的耗材电极的直径。也可依序使用多个接触焊嘴以相继地调适经卷曲的耗材电极。
一些实施例提供用于焊接型操作(包含例如焊接操作、包覆操作、碳弧刨削、切割等)的焊炬。
一些实施例提供经卷曲的焊丝焊接，其为自动化的成本有效的适应性焊接(例如，电弧/焊丝摆动，而不存在用于摆动的运动装置)。在根据一些实施例的硬或软/柔韧自动化焊接中，感测接头并使自动化焊接适应于实际焊接条件(例如，接头装配以及跟踪接缝)是有利的。传统的接缝跟踪或适应性焊接通常依赖于可需要额外编程的机器人摆动，并且可遭受与接头接近问题相关的限制(例如，单V斜面接头干扰机器人摆动)。经卷曲的焊丝和所得的电弧在接头内移动焊丝和电弧，从而产生对应于焊接接头轮廓的波状电弧信号，作为接缝位置、接头几何结构和焊缝缺陷(例如，焊穿和缺少熔合)的早期警报的指标。由经卷曲的焊丝所得的电弧焊工艺信号可用作传感器以用于实时检测接缝位置、间隙和焊缝缺陷以及用于闭合工艺控制环路。基于由经卷曲的焊丝所得的焊接工艺信号的扰动，控制环路可将其用于操纵机器人，并且改变电源的热输入和/或送丝机的熔覆速率。
虽然已参照某些实施方案来描述本公开的设备、系统和/或方法，但本领域的技术人员应理解，可进行各种改变，并且可替代等同物，而不偏离本公开的设备、系统和/或方法的范围。此外，可进行许多修改以使特定情形或材料适应于本公开的教示，而不偏离本公开的范围。因此，本公开的设备、系统和/或方法意在不限于所公开的特定实施方案，而是本公开的设备、系统和/或方法将包含落入随附权利要求书的范围内的所有实施方案。

Claims (23)

1.一种用于焊接型操作中的焊炬，包括：
接触焊嘴，所述接触焊嘴被配置成提供在离开所述接触焊嘴时被卷曲的耗材电极。
2.根据权利要求1所述的焊炬，其中所述耗材电极在被馈送到所述焊炬中时尚未被卷曲。
3.根据权利要求2所述的焊炬，其中所述耗材电极包含实心耗材电极或管状耗材电极。
4.根据权利要求1所述的焊炬，其中所述焊炬包含装置，所述装置被配置成使用螺旋形塑性变形而形成所述耗材电极。
5.根据权利要求1所述的焊炬，其中所述接触焊嘴被配置成使用螺旋形塑性变形而形成所述耗材电极。
6.根据权利要求1所述的焊炬，其中所述耗材电极在被馈送到所述焊炬中时包含经卷曲的耗材电极。
7.根据权利要求1所述的焊炬，其中所述耗材电极在离开所述焊炬时包含经卷曲的耗材电极。
8.根据权利要求1所述的焊炬，其中所述耗材电极在离开所述接触焊嘴时包含经卷曲的圆形焊丝。
9.根据权利要求1所述的焊炬，其中所述耗材电极包含条带耗材电极或扁平耗材电极。
10.根据权利要求1所述的焊炬，其中气体喷嘴围绕所述接触焊嘴，并且其中所述耗材电极在离开所述气体喷嘴时包含经卷曲的耗材电极。
11.根据权利要求1所述的焊炬，其中在焊接操作期间，电弧形成在所述耗材电极与工件之间，并且其中所述电弧消耗所述耗材电极，从而产生沿着所述电弧熔覆到所述工件的液体金属。
12.根据权利要求1所述的焊炬，其中所述焊炬包含以下各者中的一个或更多个：金属极气体保护电弧焊(GMAW)焊炬、金属极惰性气体保护(MIG)焊炬、药芯焊丝电弧焊(FCAW)焊炬、热焊丝焊炬、冷焊丝焊炬和埋弧焊(SAW)焊炬。
13.一种焊接型系统的接触焊嘴，包括：
第一部分，所述第一部分被配置成为所述接触焊嘴接收耗材电极；
第二部分，所述第二部分被配置成使所述耗材电极卷曲；以及
第三部分，所述第三部分被配置成从所述接触焊嘴输出经卷曲的所述耗材。
14.根据权利要求13所述的接触焊嘴，其中经卷曲的所述耗材电极在离开所述接触焊嘴时是经卷曲的圆形焊丝。
15.根据权利要求13所述的接触焊嘴，其中所述耗材电极包含条带耗材电极或扁平耗材电极。
16.根据权利要求13所述的接触焊嘴，其中所述接触焊嘴用于以下各者中的一种或更多种中：金属极气体保护电弧焊(GMAW)、金属极惰性气体保护(MIG)焊接和药芯焊丝电弧焊(FCAW)。
17.根据权利要求13所述的接触焊嘴，其中所述接触焊嘴被配置成由焊炬接纳，所述焊炬被配置成提供冷焊丝或热焊丝以通过激光、等离子体电弧、电子束、气体保护钨极电弧和气体保护金属极电弧中的一种或更多种熔融而产生熔池。
18.根据权利要求13所述的接触焊嘴，其中所述接触焊嘴通过以下各者中的一种或更多种制成：粉末冶金工艺、三维金属印刷工艺、直接激光粉末熔覆、以粉末床进行的直接金属激光烧结、电子束增材制造和爆炸冲击压实。
19.根据权利要求13所述的接触焊嘴，其中所述接触焊嘴由铜合金、钨、石墨、碳化物和/或掺硼人造多晶金刚石中的一种或更多种制成。
20.一种方法，包括：
馈送螺旋形焊丝；以及
在焊接型操作期间消耗所述螺旋形焊丝，其中所述螺旋形焊丝在所述焊接型操作期间形成的电弧中被消耗。
21.根据权利要求20所述的方法，包括：
在焊炬中将直焊丝调适成所述螺旋形焊丝。
22.根据权利要求21所述的方法，包括：
在部件中从直焊丝形成所述螺旋形焊丝；以及
通过所述部件传递焊接电流，其中所述形成和所述传递在所述部件中同时发生。
23.根据权利要求22所述的方法，
其中所述螺旋形焊丝被配置成在以下各者中的一种或更多种中用作填料金属：金属极气体保护电弧焊(GMAW)、钨极气体保护电弧焊(GTAW)、激光应用和等离子体电弧应用，并且
其中所述螺旋形焊丝包含以下各者中的一种或更多种：实心焊丝、管状焊丝和无缝焊丝。
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