CN110621434B - 预热焊丝的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种具有预热末端的接触末端组装件，包括焊接型电源，其被配置为向焊接型电路提供焊接型电流，所述焊接型电路包括焊接型电极和焊炬的第一接触末端。所述组装件还包括电极预热电路和电压感测电路，所述电极预热电路被配置为经由所述焊炬的第二接触末端提供通过所述焊接型电极的部分的预热电流，所述电压感测电路监测跨所述两个接触末端的电压降，并且所述电极预热电路基于所述电压降来调节第一电流或预热电流中的至少一个。

Description

预热焊丝的系统和方法

相关申请

本国际申请要求2017年5月16日提交的题为“Methods and Apparatus forDetecting Leakage Current”的美国专利申请序列号15/596,387的优先权。美国专利申请序列号15/596,387的全部内容通过引用并入本文中。

背景技术

焊接是一种过程，其历史上已经是成本有效的接合方法。焊接就其本质简单地说是使两件母体材料结合的方式。为了各种目的，已经实现了各种各样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)焊接和埋弧焊(SAW)技术允许通过从焊炬馈送由惰性气体保护的焊丝来形成连续焊缝。这种送丝系统可用于其它焊接系统，例如钨惰性气体(TIG)焊接。向焊丝施加电功率，并且通过工件完成电路以维持焊接电弧，该焊接电弧熔化电极丝和工件而形成所需焊缝。

虽然这些焊接技术在许多应用中非常有效，但基于焊接是以“冷”还是“热”电极开始而可能经历不同的初始焊接性能。通常，冷电极启动可被认为是其中电极末端和相邻金属处于或相对接近环境温度时的启动。相反，热电极启动通常是其中电极末端和相邻金属温度升高得多但低于电极丝熔点的那些启动。在一些应用中，认为当电极是热的时促进了焊接电弧和焊接的启动。然而，现有技术没有提供设计成确保在开始焊接操作之前加热电极的方案。

已经对电极预热的过程进行了某些改进。例如，Peters的美国专利公开号2014/0021183A1描述了一种具有接触末端的焊炬，该接触末端具有电隔离的上部和下部，每个部分提供聚集的焊接电流波形的部分。类似地，美国专利号4,447,703、4,547,654和4,667,083以及PCT公开号WO/2005/030422描述了使用双接触末端的各种预热技术。尽管如此，仍然需要改进的焊接策略，其允许用加热的电极丝开始焊接，以便改进焊接性能。

发明内容

本公开总体上涉及一种与焊炬一起使用的焊丝预热系统、方法和装置，更具体地，本发明涉及一种焊炬，该焊炬使得连续馈送的电极丝得以预热以用于各种形式的电焊。

附图说明

从对本发明以及为了示例说明目的而选择并在附图中示出的其优选实施例的详细描述中可以最好地理解本发明的特征，在附图中：

图1示出了示例机器人焊接系统。

图2A示出了具有空气冷却式预热器部分的示例机器人鹅颈焊炬的侧视图。

图2B示出了具有空气冷却式预热器部分的示例机器人鹅颈焊炬的横截面侧视图。

图2C示出了具有液体冷却式焊接电缆的示例机器人鹅颈焊炬的透视图。

图2D示出了具有液体冷却式焊接电缆的示例机器人鹅颈焊炬的截面透视图。

图3示出了示例性接触末端组装件的功能图。

图4A、4B和4C示出了示例预热焊炬焊丝配置。

图5示出了另一示例接触末端组装件的功能图，其中功率供应器向电极丝提供焊接功率。

图6示出了另一示例接触末端组装件的功能图，其中在预热功率供应器和接触末端之间的电连接相对于图5中的连接被逆转。

图7示出了另一示例接触末端组装件的功能图，其中功率供应器向电极丝提供焊接功率。

图8示出了另一示例接触末端组装件的功能图，其中单个功率供应器经由第一接触末端和/或第二接触末端而将预热功率和焊接功率都提供到电极。

图9示出了示例焊接组装件，其包括电压感测引线以测量用于预热电极丝的两个接触末端的电压降。

图10示出了包括焓测量电路的示例焊接组装件。

图11示出了向工件提供电阻预热的焊丝并提供单独的电弧源(例如钨电极)以熔化焊丝的示例实现方式。

图12示出了向工件提供电阻预热的焊丝并提供单独的电弧源(例如一个或多个激光源)以熔化焊丝的示例实现方式。

图13示出了示例用户接口设备，其可用于实现焊接设备的用户接口。

图14A、14B和14C示出了用于不同预热水平的示例平均热输入。

图15示出了示例焊接组装件，其使用包括用户接口和实现预热控制回路的焊接控制电路。

图16a是图15的预热控制回路的示例实现方式的框图。

图16b是图15的预热控制回路的另一示例实现方式的框图。

图17是图3、5、6、7、8、9、10和/或15的功率供应器的示例实现方式的框图。

图18是表示示例机器可读指令的流程图，所述指令可以由电极预热控制电路和/或焊接控制电路执行，以基于对用户接口的用户输入来控制对焊接电极的预热。

附图不是按比例绘制的。在适当的情况下，在附图中使用相同或相似的附图标记来表示相似或相同的元件。

具体实施方式

为了促进对所要求保护的技术的原理的理解并呈现其当前理解的最佳操作模式，现在将提及附图中示出的实施例，并且将使用特定语言来描述这些实施例。然而，应当理解，并不旨在由此限制所要求保护的技术的范围，所说明的设备中的这种改变和进一步修改以及所说明的所要求保护的技术的原理的这种进一步应用被认为是所要求保护的技术所涉及的领域的技术人员通常会想到的。

如本文中使用的，词语“示例性”意味着“用作示例、实例或例证”。本文中描述的实施例不是限制性的，而仅仅是示例性的。应当理解，所描述的实施例不一定被解释为较之其它实施例是优选的或有利的。此外，术语“实施例”没有要求本公开的所有实施例都包括所讨论的特征、优点或操作模式。

如本文中使用的，送丝焊接型系统是指能够执行焊接(例如，气体保护金属极电弧焊接(GMAW)、气体保护钨极电弧焊接(GTAW)等)、钎焊、包覆、耐磨堆焊和/或其他过程的系统，其中填充金属由馈送到工作位置(例如，电弧或焊接熔池)的焊丝提供。

如本文中所用，焊接型电源是指当向其施加功率时能够供应焊接、包覆、等离子切割、感应加热、激光(包括激光焊接和激光包覆)、碳弧切割或刨削和/或电阻预热的任何设备，包括但不限于变压器-整流器，逆变器、转换器、谐振功率供应器、准谐振功率供应器、开关模式功率供应器等，以及与其相关联的控制电路系统和其它辅助电路系统。

如本文中所用，预热是指在焊接电弧和/或电极丝熔敷在行进路径中之前加热电极丝。

为了方便起见，在整个说明书中使用术语“功率”，但是也包括相关的度量诸如能量、电流、电压和焓。例如，控制“功率”可以包括控制电压、电流、能量和/或焓，和/或基于“功率”的控制可以包括基于电压、电流、能量和/或焓的控制。以瓦特为单位作为电压和电流的乘积(例如，V*I功率)测量的这种电功率在本文中被称为“瓦特数”。

一些公开的示例描述了在电路和/或功率供应器中电流“从”和/或“向”位置传导。类似地，一些公开的示例描述了经由一个或多个路径“提供”电流，该路径可以包括一个或多个导电或部分导电的元件。用于描述电流传导的术语“从”，“向”和“提供”不需要电流的方向或极性。相反，对于给定的电路，即使提供或示出了示例性电流极性或方向，这些电流也可以在任一方向上传导或具有任一极性。

本公开的示例消耗性电极馈送焊接型系统包括焊接型电源，电极预热电路和电极预热控制电路。焊接型电源向焊接型电路提供焊接型功率，其中焊接型电路包括焊接型电极和焊炬的第一接触末端。电极预热电路将预热功率经由焊炬的第二接触末端而提供通过焊接型电极的第一部分。电极预热控制电路被配置为基于指定预热功率的用户输入来控制预热功率。

一些示例系统还包括用户接口以接收对预热功率的选择，其中电极预热控制电路基于该选择来控制预热功率和焊接型功率。在一些这样的示例中，选择包括预热电流、预热电压、预热功率、阻抗或预热焓中的至少一个。在一些示例中，电极预热控制电路使用预热上限或预热下限中的至少一个来限制对预热功率的选择。

在一些示例系统中，用户接口显示表示预热功率和/或焊接型功率的值，并响应于对预热功率电平的选择来更新该值。在一些这样的示例中，用户接口参考所述值的所允许的选择范围来显示所述值。

在一些示例系统中，用户接口显示表示预热电压、预热电流、预热功率和焊接型功率的总能量、或热输入效率中的至少一个的值，并且响应于对预热功率的选择而更新该值。在一些示例中，用户接口接收对焊接熔深量的选择，其中电极预热控制电路基于该选择来控制预热功率和焊接型功率。

在一些这样的示例中，电极预热控制电路响应于所选择的焊接熔深的增加而降低预热功率并增加焊接型功率。在一些示例中，电极预热控制电路响应于所选择的焊接熔深的减小而增大预热功率并减小焊接型功率。一些示例还包括被配置为检测焊接熔深的熔深传感器，其中电极预热控制电路控制预热功率和焊接型功率以将焊接熔深量保持在阈值范围内。

在一些示例中，电极预热控制电路使用熔深上限或熔深下限中的至少一个来限制对焊接熔深量的选择。在一些示例系统中，电极预热控制电路基于用于焊接的目标总热输入、行进速度、目标焊道宽度或目标熔深中的至少一个来控制预热功率。

在一些示例中，电极预热控制电路使用第一控制回路来控制预热功率的预热电压，所述第一控制回路以用户输入作为对控制回路的输入。在一些示例中，电极预热控制电路或焊接控制电路中的至少一个基于预热功率来控制焊接型功率。在一些示例中，用户输入将预热功率指定为以下中的至少一项：基于预热功率、预热功率的电压、预热功率的电流或焊接型电极的第一部分的阻抗中的至少一项的比率，以及基于焊接型功率、焊接型功率的电压、焊接型功率的电流或电弧阻抗中的至少一项的比率。

一些示例系统还包括显示设备，以基于用户输入而显示预热功率和焊接型功率之间的平衡，显示预热功率和焊接型功率的总热输入，并且响应于用户输入的变化而更新对平衡和总热输入的显示。在一些示例中，电极预热电路被配置为经由第二接触末端和第一接触末端而提供预热功率。在一些示例中，电极预热电路被配置为经由第二接触末端和第三接触末端而提供预热功率。

本公开的示例消耗性电极馈送焊接型系统包括焊接型电源、电极预热电路和电极预热控制电路。所述焊接型电源基于第一控制回路而向焊接型电路提供焊接型功率，其中所述焊接型电路包括焊接型电极和焊炬的第一接触末端。电极预热电路将预热功率经由焊炬的第二接触末端而提供通过焊接型电极的第一部分。电极预热控制电路基于第二控制回路来控制预热功率，该第二控制回路具有用户输入，所述用户输入指定目标热输入、目标预热功率电平、预热功率和焊接型功率之间的目标比率或目标电弧熔深中的至少一个，第一控制回路响应于预热功率。

本公开的示例方法包括基于用户输入，经由控制电路来确定目标预热功率电平，所述用户输入指定目标热输入、目标预热功率电平、预热功率与焊接型功率之间的目标比率或目标焊接熔深中的至少一个。该方法还包括基于用户输入经由控制电路来控制将预热功率经由焊炬的第一和第二接触末端而输送通过焊接型电极的第一部分。所述方法还包括基于所述预热功率经由所述控制电路来控制将焊接功率经由所述第一接触末端而向所述焊接型电极输送。示例方法还包括经由控制电路来控制用户接口设备以显示预热功率的电压、预热功率的电流、预热功率的热输入、焊接型功率的热输入，或者预热功率和焊接功率的总热输入中的至少一个。

参考图1，示出了示例焊接系统100，其中机器人102用于使用焊接工具108(例如所示的弯曲颈(即鹅颈设计)焊炬(或者，当处于手动控制下时，手持式焊炬))焊接工件106，供向该焊炬的功率是由焊接器材110通过导管118输送，并通过接地导管120返回。焊接器材110除了其它之外还可以包括一个或多个电源(每个在本文中通常称为“功率供应器”)、保护气体源、送丝器和其它设备等。其它设备可包括例如水冷却器、排烟设备、一个或多个控制器、传感器、用户接口、通信设备(有线和/或无线)等。

图1的焊接系统100可以通过任何已知的电焊技术在焊接件中的两个部件之间形成焊缝(例如，在焊接接头112处)。已知的电焊技术除了其它之外还包括保护金属极电弧焊接(SMAW)、MIG、药芯焊丝电弧焊接(FCAW)、TIG、激光焊接、埋弧焊接(SAW)、螺柱焊、搅拌摩擦焊和电阻焊。MIG、TIG、热丝包覆、热丝TIG、热丝钎焊、多弧应用和SAW焊接技术，除了其它之外，还可以包括自动或半自动的外部金属填料(例如，通过送丝器)。在多弧应用(例如，明弧或埋弧)中，预热器可以利用在焊丝和熔池之间的电弧而将焊丝预热到熔池中。可选地，在任何实施例中，焊接器材110可以是具有一个或多个功率供应器和相关联的电路系统的电弧焊接器材，其向焊接工具(例如，焊接工具108)的电极丝114提供直流(DC)、交流(AC)或它们的组合。焊接工具108可以是例如TIG焊炬、MIG焊炬或药芯焊炬(通常称为MIG“枪”)。电极丝114可以是管状型电极、实心型焊丝、药芯焊丝、无缝金属芯焊丝和/或任何其它类型的电极丝。

如下所述，焊接工具108可以采用接触末端组装件206，其在使用电极丝114形成焊接电弧320之前加热电极丝114。合适的电极丝114类型包括例如管状焊丝、金属芯焊丝、铝焊丝、固态气体保护金属极电弧焊接(GMAW)焊丝、气体保护FCAW焊丝、SAW焊丝、自保护焊丝等。在一个方面，电极丝114可以采用管状焊丝和反向极性电流的组合，这通过将金属过渡从球状过渡改变为流式喷雾来增加金属过渡稳定性。通过在焊丝离开第一末端并被送入电弧(发生材料过渡之处)之前预热，管状电极丝114表现得更像实心丝，因为材料过渡是更均匀的喷雾或流式喷雾。此外，减少了在用金属芯焊丝焊接时通常看到的放气事件和引起非常细微飞溅物的事件。这种配置使得管状焊丝能够以类似于实心焊丝型流式喷雾的方式起作用。预热的又一个好处是，因为在预热段中将减少不期望的焊丝扭曲，所以减轻了因在焊丝制造中不良的焊丝铸造和螺旋控制(这在有缝的管状焊丝中可能比实心焊丝更显著)所致的焊丝翻转。

如将关于图2A至图2D讨论的，焊接工具108可以是鹅颈焊炬，例如与机器人焊接一起使用的那些焊炬，但也可考虑其它形状，包括大于零的几乎任何颈部弯曲角，用于低氢FCAW焊接的手持式，用于GMAW的手持式，直颈硬自动化焊炬，直颈SAW焊炬等。图2A示出了具有空气冷却式预热器部分的示例机器人鹅颈焊炬的侧视图。图2B示出了具有空气冷却式预热器部分的示例机器人鹅颈焊炬的截面侧视图。图2C示出了具有液体冷却式焊接电缆的示例机器人鹅颈焊炬的透视图。图2D示出了具有液体冷却式焊接电缆的示例机器人鹅颈焊炬的截面透视图，其中部分地示出了铜导体。在某些方面，可使用多个陶瓷导向件或辊来提供其中具有弯曲部的预热器，其可具有与接触末端接触的优点并允许独特的形状因素。在其它方面，颈部可以是直的，并且机器人安装支架具有弯曲部。

然而，鹅颈焊炬设计有许多优点。例如，鹅颈焊炬设计允许更好地接近焊接接头112，以及在重型器材应用中的自动化能力。与例如串列式焊炬设计相比，鹅颈焊炬设计还允许在更紧密的空间中进行更厚实的熔敷焊接。因此，在操作中，电极丝114将焊接电流输送到工件106(例如，焊接件)上的焊接点(例如，焊接接头112)以形成焊接电弧320。

在焊接系统100中，经由导管118和接地导管120而与焊接器材110可操作地联接的机器人102对焊接工具108的位置和电极丝114的操作(例如，经由送丝器)进行控制是通过操纵焊接工具108并通过向焊接器材110发送例如触发信号来触发流向电极丝114的电流(无论是预热电流和/或焊接电流)的开始和停止。当焊接电流正在流动时，在电极丝114和工件106之间产生焊接电弧320，由此最终产生焊接件。导管118和电极丝114因此输送足以在电极丝114和工件106之间产生焊接电弧320的焊接电流和电压。在电极丝114和工件106之间的焊接点处，焊接电弧320局部地熔化工件106和提供给焊接接头112的电极丝114，从而当金属冷却时形成焊接接头112。

在某些方面，代替机器人102的机器人臂，人类操作者可以控制电极丝114的位置和操作。例如，操作者佩戴焊接头戴件并使用手持式焊炬焊接工件106，焊接器材110通过导管118向该手持式焊炬输送功率。在操作中，与图1的系统100一样，电极丝114将电流输送到工件106(例如，焊接件)上的焊接点。然而，操作者可以通过操纵手持式焊炬并通过例如触发器触发电流的开始和停止来控制电极丝114的位置和操作。手持式焊炬通常包括手柄、触发器、导体管、位于导体管远端端部处的喷嘴、以及如本文所公开的接触末端组件206。向触发器施加压力(即，致动触发器)而通过向焊接器材110发送触发信号来启动焊接过程，由此提供焊接电流，并且根据需要启动送丝器(例如，驱动电极丝114向前以馈送电极丝114并且反向以缩回电极丝114)。例如，Craig S.Knoener的共同拥有的美国专利号6,858,818描述了控制焊接型系统的送丝器的示例系统和方法。本公开可以与旋转电弧和往复式送丝一起实施。在一个示例中，可以移动底部末端以使预热的焊丝旋转。在另一个示例中，焊丝可以在被预热之前由上游的反向送丝马达轴向地向前和向后移动。旋转和反向送丝本身都可以对焊丝的熔化速度和熔敷产生积极的影响。当它们结合时，可以加剧对熔敷速率的影响。

图2A示出了示例机器人鹅颈焊炬108的透视图。所示的鹅颈焊炬108通常包括焊炬主体202、从焊炬主体202的前端部延伸的鹅颈204，以及在鹅颈204的远端端部或穿过鹅颈204的半径的接触末端组装件206。焊接系统100的导管118可操作地联接到焊炬主体202的后端部，该导管118进一步可操作地联接到机器人102和焊接器材110。导管118除了其它之外还向焊炬主体202供应电流、保护气体和消耗性电极(例如电极丝114)。电流、保护气体和消耗性电极通过焊炬主体202行进到鹅颈204，并最终通过在接触末端组装件206的远端端部处的孔口离开，在所述远端端部处最终形成焊接电弧320。在某些方面，鹅颈焊炬108可以是流体冷却的，例如空气冷却的和/或液体冷却的(例如，水冷的)。在一个实施例中，液体冷却机构围绕预热的接触末端并将额外的热量从焊炬主体内的预热器传递而出。

为了便于维护，鹅颈焊炬108可以配置有可互换的部件和消耗品。例如，鹅颈焊炬108可以包括快速更换附加件和/或第二接触末端，其允许现有的水冷/空气冷却式焊炬的适配。例如，共同拥有的美国专利公开号2010/0012637公开了一种用于机器人焊炬的合适的鹅颈锁定机构，该机器人焊炬具有焊炬主体和鹅颈，该鹅颈包括设置在焊炬主体中的连接器接收器。

用于预热的电源的封装可以采取多种形式中的一种。在一个优选方面，预热功率供应器可以与焊接功率供应器集成在一起，或者在同一壳体内。在同一箱内，预热功率供应器可以是辅助功率供应器，其自身独立的变压器从主功率供应器馈电；然而，预热功率供应器也可以通过从专用次级绕组馈电而共享用于焊接电流的变压器的相同初级绕组和铁芯。集成盒在互连、安装和服务方面提供了简单性。另一个实施例是预热功率供应器被单独地封装在其自身的壳体中，有利于改装到现有设备中，并且允许与其它电源(例如适合于明弧焊接和埋弧焊接的电源)配对的“混合和匹配”灵活性。单独的封装还需要在焊接电源内部的控制器和预热电源之间的通信。可以通过数字联网，或更具体地通过工业串行总线、CAN总线或以太网/IP来提供通信。单独的封装还可以导致将预热电源的功率输出和焊接电源的输出可能在送丝器中，或者在焊炬之前的接线盒中，或者在焊炬本身中合并。

在明弧焊接中，存在两种衍生焊接：造船和重型设备制造中常见的高熔敷焊接(通常为凹槽、对接和角接接头，15-40ipm行进速度)；以及在汽车中常见的高速焊接(通常为搭接接头，70-120ipm行进速度)。在两种情况下，焊丝预热改进了熔敷和/或行进速度。在明弧中，可以将实心焊丝或金属芯焊丝与GMAW一起使用；或者可以将药芯焊丝与FCAW一起使用作为过程。在埋弧焊接中，可以使用实心焊丝或金属芯焊丝。在明弧和埋弧两者中，多焊丝和/或电弧组合都是可能的。例如，引导焊丝(lead wire)经受预热和电弧，但是尾随焊丝(trail wire)仅经受预热而没有经受电弧。另一个示例是引导焊丝和尾随焊丝都经受预热和电弧。又一个示例是存在3种焊丝，其中第一焊丝和第三焊丝都经受预热和电弧，但中间焊丝仅经受预热但没有经受电弧。存在许多可能的排列。第三组应用是用另一非消耗性热源诸如激光、等离子体或TIG进行电阻预热，以便于焊接、钎焊、包覆和耐磨堆焊。焊丝通过电阻预热而被预热，并被送入由激光、等离子体或TIG熔化的液体熔池中。

在一些示例中，第二接触末端(例如，离电弧较远)是弹簧加载的，通用型接触末端。第二接触末端中的弹簧压力改善了电接触，而不管接触末端上的电腐蚀和/或机械磨损如何。传统的弹簧加载的接触末端相对昂贵并且容易由于暴露于电弧和/或烧接而损坏。然而，使用未暴露于电弧且未暴露于烧接的弹簧加载的第二接触末端改善了弹簧加载的接触末端的寿命。因为焊炬适应不同的焊丝尺寸，并且多尺寸或通用的第二末端通过减少与焊丝直径相匹配的末端(例如，第一接触末端)的数量而提高了对焊接操作者的便利性。弹簧加载的接触末端的构造可以是一件式(例如，具有槽的管状结构，以使得尖齿适应于不同的焊丝直径并施加压力和可靠的接触)或两件式或多件式。对于习惯于传统焊枪(且其仅具有单个接触末端(例如，更靠近电弧的末端))的焊接操作者，焊接操作者很少或从不需要更换第二接触末端，由此改善了使用多个接触末端的焊接操作者体验。

图3示出了示例性接触末端组装件206的功能图，其可以与无论是机器人操作的还是手动操作的焊接系统100一起使用。如图所示，接触末端组装件206可包括第一主体部分304、保护气体入口306、第一接触末端318、第二主体部分310、第三主体部分312、陶瓷引导件314、气体喷嘴316和第二接触末端308。虽然第一主体部分304、第二主体部分310和第三主体部分312被示出为独立的部件，但是本领域技术人员在阅读了本公开之后将认识到，所述主体部分304，310，312中的一个或多个可以被制造为单个部件。在某些方面，接触末端组装件206可以被添加到现有的焊炬。例如，接触末端组装件206可以被附接到标准焊接设备的远端端部，然后用于电阻预热。类似地，接触末端组装件206可以设置为具有定制软件的PLC改型，从而能够与已经具有电源和送丝器的现有系统集成。

在一些示例中，第一接触末端318和/或第二接触末端308是模块化的和/或可移除的，以便焊接系统100的用户可容易地维护。例如，第一接触末端318和/或第二接触末端308可以被实现为可更换的筒。在一些示例中，焊接器材110监测识别第一接触末端318和/或第二接触末端308应被更换的一个或多个指示器，诸如对以下的测量：第一接触末端318和/或第二接触末端308的使用时间、第一接触末端318和/或第二接触末端308的温度、第一接触末端318和/或第二接触末端308和/或焊丝中的安培数、第一接触末端318和/或第二接触末端308和/或焊丝之间的电压、焓或热含量以便在离开第一接触末端318时将给定体积的焊丝加热到其熔点的部分，和/或任何其它数据。

在操作中，电极丝114从鹅颈204穿过第一接触末端318和第二接触末端308，在其之间，第二功率供应器302b产生预热电流以加热电极丝114。具体地，预热电流经由第二接触末端308进入电极丝114并经由第一接触末端318离开。在第一接触末端318处，焊接电流也可以进入电极丝114。焊接电流由第一功率供应器302a产生或以其他方式提供。焊接电流经由工件106离开电极丝114，由此继而产生焊接电弧320。也就是说，当通过焊接电流为焊接提供能量时，电极丝114携带高电势。当在电极丝114和目标金属工件106之间建立电弧时，电路完成，并且焊接电流流过电极丝114、电弧320和金属工件106。焊接电流使电极丝114和工件106熔化，从而在熔化物凝固时将工件接合。通过预热电极丝114，可以用大幅降低的电弧能量来产生焊接电弧320。当接触末端之间的距离为5.5英寸时，预热电流可以在例如75A至400A的范围内。一般而言，预热电流与介于两个接触末端之间的距离和电极丝114尺寸成比例。也就是说，距离越小，需要的电流越大。预热电流可以在电极之间沿任一方向流动。

图3的示例功率供应器302a、302b由电极预热控制电路322控制。如下面更详细描述的，电极预热控制电路322基于指定预热功率的用户输入而控制由功率供应器302a、302b输出的焊接功率和/或预热功率。

为了避免电极丝114的不希望的扭结、弯曲或卡住，可以设置引导件314以便在电极丝114从第二接触末端308向第一接触末端318行进时引导电极丝114。引导件314可由陶瓷、介电材料、玻璃陶瓷多晶材料和/或另一非导电性材料制成。接触末端组装件206还可包括弹簧加载设备或等效设备，该弹簧加载设备或等效设备减少电极丝扭结、弯曲和卡住，同时通过保持电极丝114拉紧(taught)和/或呈直线而增加丝接触效率。

在某些方面，第二接触末端可定位在送丝器处(例如，在焊接器材110处)或另一延伸距离处，以引入预热电流，在这种情况下，预热电流可离开鹅颈焊炬108中的接触末端。鹅颈焊炬108中的接触末端可以与将焊接电流引入电极丝114处的接触末端相同或不同。预热接触末端可进一步沿电极丝114定位，以便于与推-拉式焊枪(Push-Pull Gun)一起使用，例如可从威斯康星州阿普尔顿的米勒电气公司(Miller Electric of Appleton)获得的推-拉式焊枪。衬垫可以由陶瓷辊制成，因此预热电流可以在送丝器处被回注，并且由于衬垫的长度而具有非常低的值。

焊接电流由第一功率供应器302a产生或以其它方式提供，而预热电流由第二功率供应器302b产生或以其它方式提供。第一功率供应器302a和第二功率供应器302b可以最终共享公同的电源(例如，公同的发电机或线路电流连接)，但是来自公同电源的电流被转换、反转和/或调节以产生两个单独的电流-预热电流和焊接电流。例如，可以利用单个电源和相关联的转换器电路系统来促进预热操作。在这种情况下，三根引线可以从焊接器材110或焊接器中的辅助输电线延伸，这可以消除对第二功率供应器302b的需要。

在某些方面，代替不同的接触末端组装件206，第一接触末端318和第二接触末端308可定位在鹅颈弯曲部的每一侧上。例如，如图2B所示，预热段可以是弯曲的(例如，非直线的)。也就是说，通过焊炬的具有大于0度弯曲部或被认为是“鹅颈”的颈部的区段进行送丝。第二接触末端308可定位在初始弯曲部之前，且第一接触末端318可定位在弯曲部完成之后。这种布置可以对移动通过两个接触末端之间的颈部部分的受热丝的连接性赋予益处。这种布置导致两个接触末端之间更可靠的连接，其中原先需要离轴机器加工的介电插入件。

预热电流和焊接电流可以是DC、AC或其组合。例如，焊接电流可以是AC，而预热电流可以是DC，反之亦然。类似地，焊接电流可以是DC电极反接(DCEN)或各种其它功率方案。在某些方面，可进一步控制焊接电流波形，包括恒定电压、恒定电流和/或脉冲(例如，AccuPulse)。在某些方面中，可使用恒定电压和/或恒定功率、恒定熔深(penetration)和/或恒定焓而非恒定电流来促进预热。例如，可以适宜地控制进入工件的熔深量。在某些方面，接触末端到工件的距离可能存在变化，其在恒定电压焊接过程下将增加或减小焊接电流，以便将电压维持在或接近目标电压命令，且因此改变进入焊接件中的熔深量/热输入量。通过响应于接触末端到工件的距离变化来调节预热电流量，可以有利地控制熔深/热输入。此外，可以改变熔深以反映期望的焊缝/熔深轮廓。例如，预热电流可以改变成多种波形，例如但不限于脉冲型波形，以获得期望的焊缝/熔深轮廓。

电流可以是从具有初级相位控制的简单变压器传送的线路频率AC。根据如何实现控制以及进行控制的功率供应器配置，使用CC、CV或恒定功率可以更简单地控制传送到预热段的电流和电压。在另一方面，用于消耗性电弧焊(GMAW和SAW)的焊接电源可以包括调节恒定的焊接电流输出和适应性调节送丝速度以保持电弧长度或电弧电压设定点(例如，CC+V过程控制)。在又一方面，焊接电源可包括调节恒定的焊接电压输出(或电弧长度)并适应性调节送丝速度以维持电弧电流设定点(例如，CV+C过程控制)。CC+V和CV+C过程控制允许通过适应性调整送丝速度(或可变的熔敷)来适应丝伸出变化和预热电流/温度变化。在又一方面，电源可以包括调节恒定的焊接电流输出，送丝器保持恒定的熔敷，并且预热电源适应性调整预热电流(或预热功率)以保持恒定的电弧电压(或电弧长度)。可以理解，预热电流/功率的增加为丝焊接过程(GMAW和SAW)增加了新的自由度，这在保持恒定的焊接熔深和焊接宽度(电弧电流)、熔敷(送丝速度)和过程稳定性(电弧长度或电压)方面允许灵活性和可控性。这些控制方案可以在焊接过程期间切换，例如，CV+C仅用于电弧启动，而其它控制方案用于主焊接。

使用先进的受控焊接波形允许在高熔敷速率下减少热输入、变形和改进焊道几何形状。因此，扩大了脉冲焊接的操作范围，减少了在高熔敷速率下的旋转过渡，并且减少了由旋转喷射引起的飞溅。通过预热电极丝114，脉冲程序的操作范围可以扩展到更高的熔敷。这是可能的，因为以这些熔敷速率使材料过渡所需的功率较低。以前，在较高熔敷速率下脉冲宽度/频率/峰值安培数太高，以至脉冲的益处不再存在。通过预热电极丝114，操作者能够使用类似的脉冲程序用于较高的速率(例如，600英寸每分钟(ipm))，其先前仅在较慢的速率例如300ipm下可用。预热电极丝114还使脉冲焊接具有低背景电流的益处最大化。此外，将接触末端组装件206与具有定制脉冲配置的金属芯组合使用允许以更高质量进行更厚实的熔敷焊接。通过预热电极丝114，其表现类似于实心丝及其过渡方式。

附加地或可选地，预热电极丝114使得脉冲波形的背景电流能够显著减小，因为其主要功能可以从使球增长改变为仅仅维持电极丝114和工件106之间的电弧。传统上，脉冲波形的背景电流用于使液滴或球增长，其随后熔敷到工件106上。示例功率供应器302a可以基于由预热功率供应器302b施加到电极丝114的预热功率来实现脉冲波形。

焊接系统100可以被配置为监测在预热接触末端之间，如图所示，在第一接触末端318和第二接触末端308之间电极丝114的出口温度(例如，预热温度)。预热温度可以使用一个或多个温度测定设备(例如温度计)来监测，该温度测定设备邻近电极丝114定位，或者以其他方式可操作地定位，以便于周期性或实时的焊接反馈。示例温度计可以包括接触式传感器和非接触式传感器，例如非接触式红外温度传感器、热敏电阻和/或热电偶。红外温度计根据由电极丝114发射的热辐射的部分而测定温度，以产生测量的预热温度。除了温度计之外或代替温度计，温度测定设备可以包括计算电极丝114的预热温度的一个或多个传感器和/或算法。例如，系统可以基于例如电流或电压动态地计算温度。在某些方面中，温度计可测量介电引导件或第一接触末端的温度以推断丝温度。

在操作中，操作者可以设定目标预定预热温度，由此焊接系统100动态地监测电极丝114的预热温度，并通过第二功率供应器102b调节预热电流，以便对测量的预热温度与目标预定预热温度的任何偏差(或其它差异)进行补偿。类似地，可以设定控制以至于在电极丝114已经被预热到预定预热温度之前不能执行焊接操作。

如图4A至4C所示，预热焊炬可以与埋弧功率供应器组合而用于单个受预热丝、串联受预热丝(两个电源)和/或双受预热丝配置(一个电源)。例如，图4A示出了单个受预热丝配置中的埋弧(SAW)功率供应器。丝可以用CV AC、CV EP、CV EN、CV+C AC、CV+C EP、CV+CEN、CC AC、CC EP、CC EN、CC+V AC、CC+V EP，和/或CC+V EN来预热。图4B示出串联受预热丝配置中的埋弧功率供应器。丝可用于标准SAW配置或前述的任何变型中。丝可以用CV AC、CVEP、CV EN、CV+C AC、CV+C EP、CV+C EN、CC AC、CC EP、CC EN、CC+V AC、CC+V EP，和/或CC+VEN来预热。在某些方面，1根丝可以被预热，并且是普通的(前后丝(Front-Back wire))。此外，对于每根丝可以采用不同的极性组合(EP、EN、AC、CV+C、CC+V)。对于某些应用，图4B中的一个示例串联SAW配置是引弧(lead arc)是用于熔深的未受热的实心丝上的DCEP，而尾弧(trail arc)是用于熔敷的受电阻预热的金属芯丝上的DCEN。最后，图4C示出了单个受预热丝配置中的埋弧功率供应器。丝可以用CV AC、CV EP、CV EN、CV+C AC、CV+C EP、CV+C EN、CCAC、CC EP、CC EN、CC+V AC、CC+V EP，和/或CC+V EN来预热。

图5示出了另一示例接触末端组装件500的功能图。接触末端组装件500类似于图3所示的组装件206。组装件500包括功率供应器302a以向电极丝114提供焊接功率(例如，用于产生焊接电弧320或其它焊接功率传输)。组装件500还包括功率供应器302b以产生预热电流来加热电极丝114。

该组装件包括第一接触末端318和第二接触末端308。预热功率供应器302b具有与上面参照图3所述的第二接触末端308和第一接触末端318相同的电连接。并非以上图3所示的焊接功率供应器302a电连接到第一接触末端318(例如，经由正极性连接)和工件106(例如，经由负极性连接)，而是焊接功率供应器302a经由正极性连接而电连接到第二接触末端308并且经由负极性连接而电连接到工件106。

在图5的示例组装件中，预热功率供应器302b向电极丝114的在接触末端308、318之间的部分提供预热电流，这可以发生在焊接之前和/或焊接期间。在操作中，焊接功率供应器302a提供焊接电流以支持电弧320。在图5的配置中，由焊接功率供应器302a提供的能量还预热在第二接触末端308和电弧320之间的电极丝114。在一些示例中，预热功率供应器302b提供的功率与由焊接功率供应器302a提供的能量共同预热电极丝114，从而减少由焊接功率供应器302a输送的功率。

图6示出了另一示例接触末端组装件600的功能图。组装件600类似于图5的组装件500。然而，预热功率供应器302b和接触末端308、318之间的电连接相对于图5中的连接被逆转。换句话说，预热功率供应器302b通过负极性连接而电连接到第二接触末端308，并通过正极性连接而电连接到第一接触末端318。

在示例组装件600中，当焊接功率供应器302a没有在提供功率时(例如，当不焊接时)，功率供应器302b可以向所述丝的在接触末端308、318之间的部分提供预热功率。当焊接功率供应器302a向组装件600提供焊接功率时，预热功率供应器302b被关断和/或用于减少由焊接功率供应器302a提供的焊接功率的部分，以控制焊接功率供应器302a对电极丝114的预热。

图7示出了另一示例接触末端组装件700的功能图。组装件700包括功率供应器302a以向电极丝114提供焊接功率(例如，用于产生焊接电弧320或其它焊接功率传输)。组装件700还包括功率供应器302b以产生预热电流来加热电极丝114。焊接功率供应器302a电连接到第一接触末端318(例如，经由正极性连接)和工件106(例如，经由负极性连接)。

在图7的组装件700中，预热功率供应器302b电连接到电极丝114，以使得由功率供应器302a提供的焊接电流不与由预热功率供应器302b提供的预热电流叠加在丝上。为此，示例组装件700包括第三接触末端702，预热功率供应器302b电连接到第三接触末端702。虽然在图7示出的示例中预热功率供应器302b经由正极连接而电连接到第三接触末端702并且经由负极连接而电连接到第二接触末端308，但是在其他示例中，连接的极性是相反的。

图8示出了另一示例接触末端组装件800的功能图。组装件800包括单个功率供应器，其经由第一接触末端318和/或第二接触末端308向电极丝114提供预热功率和焊接功率。为了控制供向接触末端308、318的预热和/或焊接功率的方向，组装件800包括预热/焊接开关802。预热/焊接开关802切换在焊接功率供应器302a与第一接触末端318、第二接触末端308和/或工件106之间的电连接。

焊接功率供应器302a向电极丝114提供预热是通过例如控制预热/焊接开关802以将焊接功率供应器302a的正极性端子连接到接触末端308、318中的一个并且将焊接功率供应器302a的负极性端子连接到接触末端308、318中的另一个。焊接功率供应器302a向电极丝114提供焊接是通过例如控制预热/焊接开关802以将焊接功率供应器302a的正极性端子连接到工件106中的一个或接触末端308、318中的一个，并且将焊接功率供应器302a的负极性端子连接到工件106中的另一个或接触末端308、318中的一个(例如，基于正在使用DCEN还是DCEP)。

如果预热/焊接开关802将焊接功率供应器302a的端子之一连接到第二接触末端308并且将焊接功率供应器302a的另一个端子连接到工件106，则由焊接功率供应器302a提供的焊接电流还向电极丝114提供预热。在一些示例中，预热/焊接开关802在将焊接功率供应器302a连接到用于预热电极丝114的第一组电连接(例如，连接到接触末端308、318)，连接到用于焊接的第二组电连接(例如，连接到工件106和第一接触末端318)，和/或连接到用于同时预热电极丝114和焊接的第三组电连接(例如，连接到工件106和第二接触末端308)之间交替进行。

图9示出了示例焊接组装件900，其包括电压感测引线902、904以测量用于预热电极丝114的两个接触末端308、318的电压降。预热监测器906通过将测量的电压与目标电压电平进行比较，通过评估测量的电压的时间导数和/或积分，和/或通过统计分析(例如，平均值、标准偏差、均方根(RMS)值、最小值、最大值等)来监测加热异常。附加地或可选地，预热监测器906监测电压在长期历史期间(例如，在数秒、数分钟和/或数小时期间)的稳定性。附加地或可选地，预热监测器906通过预热功率供应器302b而监测预热电流、预热功率、预热热含量或焓、和/或预热电路阻抗。

一些示例焊接系统100使用辐射加热来经由丝衬垫加热电极丝114。一个示例包括使用镍铬合金、铂和/或其它合适的材料构造盘绕的丝衬垫，以同时物理地支撑和/或引导电极丝114从丝供应源到达焊枪并同时加热电极丝114。丝衬垫由示例预热功率供应器302b加热。可以使用较高的加热电流来加热丝衬垫的较短部分，和/或可以使用减小的加热电流来加热丝衬垫的较长部分(例如，丝衬垫的从送丝器向焊炬延伸的大部分)。使用辐射加热由丝衬垫逐渐加热电极丝114，从而到电极丝114到达焊炬和/或第一接触末端318时，电极丝114具有升高的温度。

附加地或可选地，焊接系统100可以使用安装在枪体内的红外加热灯来预热电极丝114。红外加热灯由预热功率供应器302b供电。

本公开的示例可用于执行包覆操作而减少对基体材料的稀释。在这种示例中，预热功率供应器302b提供高预热功率以将丝预热到接近熔化。焊接功率供应器302a然后提供相对低的电弧电流(例如，15-200A)以使丝末端达到实际熔点。然而，因为相对低的电流(例如，15-200A)可能不足以引起熔化的丝断离而跨过电弧过渡液体金属，所以一些这种示例使用快速响应马达来振荡丝。丝的振荡使液态金属震动或振动而离开丝末端。这种振荡技术的示例描述在Y.Wu and R.Kovacevic,“Mechanically assisted droplet transferprocess in gas metal arc welding,”Proceedings of the Institution ofMechanical Engineers Vol 216Part B:JEngineering Manufacture,p.555,2002中，其全部内容通过引用并入本文中。通过使用低电弧电流，示例包覆方法降低了基体金属稀释和/或降低了方法诸如激光包覆的成本。

在一些其他示例中，包覆系统使用对电极丝的电阻预热和激光能量源来布置包覆。激光束可以散焦，并且在包覆操作过程中不存在焊接电弧(例如电弧)。在一些情况下，通过电压箝位系统来防止焊接电弧，该电压箝位系统将丝与工件之间的电压箝位到小于起弧电压。这种箝位系统可以包括二极管和/或晶体管。

在一些示例中，焊接型设备可用于执行金属增材制造和/或增材金属涂覆。例如，涂覆系统或增材制造系统使用如上所述的丝预热和电压箝，但省略激光器。在一些其他示例中，包覆系统使用丝预热并省略箝和激光器二者。在任一情况下，金属可以不必结合到工件上，而是可以形成涂层和/或铺设在基体上，随后可以从该基体上去除金属。

在一些示例中，包覆系统使用电阻预热来预热丝。使用TIG焊接电弧或等离子体预热电弧来熔化预热的丝。

一些示例包覆系统使用预热系统来执行先导(pilot)预热(例如，在丝接触工件之前，其中焊炬中的两个末端进行预热)和转移(transferred)预热(例如，一旦电流开始在工作引线中流动，就打开更靠近工件的末端)。包覆系统将预热系统在先导预热模式和转移预热模式之间切换。

在一些情况下，预热具有延长伸出长度的电极可能遭受不稳定性，这是由埋弧焊和/或GMAW方法中的短路控制响应引起的。传统的短路控制响应是增加电流以清除检测到的短路。然而，电流的增加使延长伸出的部分过热到非常高的温度，导致丝失去刚性和/或机械稳定性。因此，当焊接系统100试图获得稳定的电弧长度或接触末端与工件的距离时，过热的丝部分以比正常速度更高的速度熔断，并且可能引入电弧长度变化或振荡。一些示例通过在延长的短路事件(例如，持续超过5ms的短路)期间使用电流受控(例如，恒定电流)模式控制焊接功率供应器302a来解决这种不稳定性。电流受控模式不包括对于短路清除方法典型的鲨鱼鳍形响应或高仿真电感。例如，对于该送丝速率(例如，高电流)或固定低电流(例如，50A或更低)，电流受控模式可以使用与喷射模式中使用的平均电流相同的平均电流。焊接系统100还可以启动丝缩回以清除短路。在短路被清除之后，焊接系统100将模式恢复到电压受控(例如恒定电压)喷射和/或脉冲喷射模式。在这样的示例中，丝驱动马达是高度响应的(例如，类似于在受控短路(CSC)模式中使用的马达)，但是相对于在CSC模式中使用的占空比而言占空比降低。在这样的示例中，马达不像CSC模式一样快地用于清除短路。

一些示例增加了焊接的熔敷速率，同时使用喷射模式减少了对工件的热输入。焊接系统100在低丝速模式下的喷射模式和较高丝速模式下的冷丝馈送之间切换。在本文中，冷丝是指未熔化的丝，无论是预热的还是未预热的。在一些这样的示例中，焊接系统100预热电极丝114并以喷射模式(例如，电压受控和/或脉冲)执行焊接，然后将电流减小到较低的电流电平(例如，50A或更小)。在喷射模式下操作一段时间之后，焊接系统100加速送丝速率(例如，加速到最大马达馈送速率)以将冷(例如，未熔化的)电极丝114输入到焊接熔池。冷丝的输入既添加填充金属又冷却焊接熔池。在焊接熔池冷却得太多而不能进一步熔化丝之前，使用预热的丝来增加丝熔敷入焊接熔池中，但是可以省略对丝的预热。焊接系统100然后缩回丝，同时保持较低的焊接电流以清除短路。当电弧重新启动时，焊接系统100以更高的电流返回到喷射模式，并以更低的送丝速率馈送电极丝114。在一些示例中，当将冷丝馈送到焊接熔池中以增加熔敷时，焊接系统100保持较高的电流，但是在收回丝之前减小电流(例如，减小到50A或更小)，以减小电弧重启动期间的飞溅。在这样的示例中，丝驱动马达是高度响应的(例如，类似于在受控短路(CSC)模式中使用的马达)，但是相对于在CSC模式中使用的占空比而言占空比降低。在这样的示例中，马达不像CSC模式一样快地用于清除短路。

在一些情况下，电极丝114和接触末端318之间不良的物理接触可能导致电极丝114和接触末端318之间的电弧放电，这可能损坏接触末端318。本公开的示例包括其间的箝位二极管(例如，齐纳二极管、瞬态电压抑制二极管、缓冲电路和/或它们的组合，可位于焊炬内部靠近接触末端308、318)以将预热电源302b的输出电压箝位到小于阈值(例如，小于14V)。使用箝位二极管减少或消除了在接触末端308、318和电极丝114之间引发电弧的可能性。另外，箝位二极管减少了主焊接电流在第一接触末端318中产生电弧的可能性。当电极丝114和第一接触末端318之间的物理接触不良时，电弧电流可以被传导或重定向经由箝位电路和第二接触末端308到达电极丝114，以防止末端烧接并延长第一接触末端318的寿命。箝位二极管被选择为具有传导预热电流和焊接电流两者的电流容量(例如，具有几百纳秒导通)。在一些示例中，箝位二极管是碳化硅整流二极管。

在一些示例中，第二接触末端308用作传感器以检测第一接触末端308处的电弧放电条件(例如，在不预热电极丝114的情况下)。当检测到在第一接触末端318处产生电弧的这种条件时，焊接系统100如上所述对末端到丝接触电压进行钳位。

虽然上面公开的示例包括同轴对准的接触末端308、318，但是在其他示例中，接触末端308、318的轴是偏移的(例如，平行但不对准)和/或倾斜的(例如，不平行)。在一些其他示例中，在两个接触末端308、318之间提供曲折或弯曲的丝支撑件(例如，陶瓷)以改进第一接触末端308处的接触。在一些其他示例中，第一接触末端318设置有弹簧加载的接触件以接触电极丝114，从而确保第一接触末端318与电极丝114之间的接触。

图10示出了包括焓测量电路1002的示例焊接组装件1000。焓测量电路1002测定施加到工件106的焓。由功率供应器302a、302b施加到工件106的焓是由预热电源302b引入到电极丝114的焓和由焊接功率供应器302a引入的焓之和。示例测量电路1002可以基于所测量的电弧电压、所测量的焊接型电流，和/或所测量的预热电流，或跨电极的部分的电压降来测定焓。电极预热电路1002基于所测定的焓和要施加到工件106的目标焓来控制预热电流。例如，电极预热电路1002可以基于由焊接功率供应器302a施加的焊接功率而减小由预热功率供应器302b提供的预热电流，以保持施加到工件106的恒定焓。焊接功率供应器302a可以基于例如接触末端到工件的距离和/或电弧长度的变化来提供可变功率。

在一些示例中，焊接系统100包括伸出感测电路，该伸出感测电路测定电极丝114的电极伸出距离。预热功率供应器302b基于电极伸出距离而控制预热电流。示例伸出感测电路包括电流传感器，以测量由焊接功率供应器302a提供的焊接电流，并且基于焊接型电流的测量来测定电极伸出距离。

图11示出了示例实现方式，其向工件1104提供电阻预热的丝1102并提供单独的电弧源(例如钨电极1106)以熔化丝1102和/或工件1104。使用电联接到预热电源1112的接触末端1108和1110对丝1102进行预热。示例接触末端1108、1110和预热电源1112可以如参照图3、5、6、7、9和/或10的示例中的任一个所描述的那样实现。预热电源1112可以是DC、AC和/或具有AC部件的DC。

钨电极1106产生电弧1114。气体喷嘴1116配置在与钨电极1106相同的焊炬中，并提供保护气体1118。送丝器1120使得丝1102能够向前和/或反向双向行进。送丝器1120可以是往复式送丝器或非往复式送丝器。往复预热的丝1102增加焊接或包覆行进速度，并且当使用某些往复频率时，产生晶粒细化效果。

为了焊接，示例预热电源1112经由接触末端1108、1110而预热丝1102，并且钨电极1106提供将丝1102和/或工件1104的部分熔化到焊接熔池1122中所需的附加热量。预热的丝1102在浸没到焊接熔池1122中之后熔化，被电弧1114熔化，和/或两者。在此描述的任何示例控制过程可以用于执行焊接、钎焊、包覆、耐磨堆焊、金属增材和/或任何其他焊接型操作。

图12示出了示例实现方式，其向工件1204提供电阻预热的丝1202并提供单独的电弧源(例如一个或多个激光头1206)以熔化所述丝1202。图12的示例包括图11的接触末端1108和1110，预热电源1112和送丝器1120。示例接触末端1108、1110和预热电源1112可以如参照图3、5、6、7、9和/或10的示例中的任一个所描述的那样实现。

类似于图11的钨电极1106，图12的激光头1206提供足够的功率来熔化工件1204以产生焊接熔池1122，将预热的丝1202浸没到所述焊接熔池中以熔化预热的丝1202以用于金属熔敷。预热的丝1202的使用包括通过激光头1206向工件1204施加比使用冷丝时所需的能量少的能量。在一些情况下，预热的丝1102在浸没到工件1104和/或焊接熔池1122中之后熔化，而没有来自激光器的额外热量。在其它情况下，激光器对要熔化到熔池1122中的丝增加更多的热量。降低的激光功率和热量有助于在耐腐蚀堆焊层中减少工件1104的基体金属稀释。因此，图11和/或12的示例可以实现比传统的冷丝焊接过程增高的熔敷速率，同时更不可能烧穿工件1104、1204。

在一些示例中，焊接系统100对丝短路事件作出反应。示例焊接系统100使用反馈来立即关闭预热功率，以防止软的预热的丝被压缩并导致第一接触末端318和第二接触末端308之间的堵塞。焊接系统100使用诸如来自送丝马达(例如，马达电流、马达转矩等)和/或在两个末端马达电流或其他馈送力传感器之间的另一个丝馈送力传感器的反馈来提供快速检测。附加地或替代地，焊接系统100使用诸如短路测量的持续时间(例如，电弧电压)之类的反馈来检测丝残断(wire stubbing)事件(例如，通过使电极丝114接触工件106来熄灭电弧)。响应于检测到该事件，焊接系统100关闭或禁用预热功率供应器以防止接触末端之间的丝结(wire noodling)。可替代地，响应于检测到该事件，可以减少丝预热的量。在一些示例中，取决于该事件的持续时间，可以进一步(例如，通过步进和/或斜坡)减少预热量。

在一些示例中，焊接系统100包括焊接型电源以向焊接型电路提供焊接型功率，其中焊接型电路包括焊接型电极和焊炬的第一接触末端，如本文中所述。示例焊接系统100还包括本文中公开的示例预热电路之一，该预热电路经由焊炬的第二接触末端通过焊接型电极的第一部分提供预热功率。本公开的示例还包括电极预热控制电路322，其被配置为基于指定预热功率的用户输入来控制预热功率。

在一些示例中，焊接器材110包括用户接口设备或与用户接口设备通信，以使用户能够调节一个或多个预热效果和/或参数。例如，用户接口设备可以接收对预热功率的选择，并且电极预热控制电路322基于该选择而控制预热功率和焊接型功率。图13示出了示例用户接口设备1300，其可用于实现焊接器材的用户接口。示例用户接口1300可以单独实现或作为较大焊接用户接口的部分来实现，该较大焊接用户接口允许控制焊接器材110的其它方面(例如电压、电流和/或送丝速度设定点等)。

焊接器材110可以将默认电压命令、默认电流命令、默认功率命令和/或默认焓命令用于对应的丝速、接头厚度和/或接头几何形状的预热电源(例如，功率供应器302a、302b)。然而，对于所有情况，这样的默认命令可能并非总是用户期望的量。例如，操作者可能期望稍微改变命令以控制熔深量和/或热输入量，由此继而可以减轻焊接变形。示例用户接口1300使用户能够微调焊接条件的预热部分以满足特定应用。用户接口1300使用户能够选择预热电流、预热电压、预热功率或预热焓中的一个或多个。

示例用户接口1300包括预热调节设备1302和一个或多个预热指示器设备1304、1306。在图13的示例中，预热调节设备1302是刻度盘，其允许用户增加和/或降低由焊接器材110(例如，通过图3、5、6、7、8、9或10的示例组装件206、500、600、700、800、900、1000中的任一个)实现的预热水平。

用户接口1300显示表示预热功率和/或焊接型功率的值，并且响应于对预热功率电平的选择来更新该值。在图13的示例中，数字预热指示器1306表示通过预热调节设备1302改变预热水平1308对焊接的影响的数值表示。

例如，数字预热指示器1306基于预热水平1308而显示输入到焊接的平均热量。图14A、14B和14C示出了不同预热水平的示例平均热输入。系统100可以响应于用户对预热功率的改变来调节焊接型功率，和/或反之亦然。其他示例数值表示包括电压命令、预热电流、系统总能量和/或效率。

用户接口1300还参照所允许的值的选择范围来显示所述值。例如，相对于默认预热水平1310和相对于预热水平的允许范围，图形预热指示器1304设备以图形向用户指示经由预热调节设备1302而选择的预热水平1308。图形预热指示器1304还包括标识符，该标识符指示调节预热水平对焊接熔深的影响和/或其它影响。例如，图形预热指示器1304指示，随着预热水平增加，焊接熔深降低，相反地，随着预热水平降低，焊接熔深增加。如图14A、14B和14C所示，当图形预热指示器1304被调节时，预热水平1308被图形地表示为左移和右移。

图13、图14A-14C的用户接口1300可以使用预热上限和/或预热下限来限制对预热功率的选择。例如，当已达到预热上限或下限时，用户接口1300可以限制调节旋钮1302的范围和/或响应于调节旋钮1302而限制预热功率的增加或减少。

在一些示例中，用户接口1300可以接收用户输入作为对预热功率和焊接型功率的比率的具体要求。指示器设备1304、1306(例如，显示设备)可以基于用户输入而显示预热功率和焊接型功率之间的平衡，显示预热功率和焊接型功率的总热输入，和/或响应于用户输入的变化而更新对平衡和总热输入的显示。附加地或可选地，用户接口1300可以接收对焊接熔深量和/或丝熔敷速率的选择。如同选择预热功率一样，用户接口1300可以将对焊接熔深量的选择限制到熔深上限和/或熔深下限和/或将对丝熔敷速率的选择限制到丝熔敷速率上限和/或丝熔敷速率下限。在一些这样的示例中，用户接口1300显示了改变焊接熔深对预热功率、焊接功率、热输入、焊接电压、预热电压、预热瓦数、焊接瓦数、焊接电流和/或预热电流的影响，并且电极预热控制电路322基于对焊接熔深量的选择而控制预热功率和焊接型功率。例如，电极预热控制电路322可以响应于所选择的焊接熔深的增大而减小预热功率并增大焊接型功率，和/或响应于所选择的焊接熔深的减小而增大预热功率并减小焊接型功率。当用户选择丝熔敷速率时，电极预热控制电路322可以响应于所选择的丝熔敷速率的增加而增加预热功率并增加电极的送丝速度，和/或响应于所选择的丝熔敷速率的减小而减小预热功率并减小电极的送丝速度。

用户接口1300可以实现对以下中的任何一个和/或组合的选择：预热电流、预热电压、预热瓦数、阻抗、电极预热温度、预热瓦数和电弧瓦数之间的功率平衡、对焊接的总热输入、预热焓和/或经由电极预热控制电路322可控制的预热功率的任何其它方面。用户接口1300可以附加地或可选地实现在电极预热电路和焊接型电路之间选择电压平衡、瓦数平衡、电流平衡、热平衡和/或焓平衡。此外，可以经由用户接口1300实现的任何选择可以由电极预热控制电路322自动选择，例如根据用户的请求，基于要执行的焊接的一个或多个方面进行自动选择。例如，用户可以使用用户接口1300来选择熔深值、工件厚度或焊接型电极丝114的丝直径中的一个或多个，并且电极预热控制电路322基于由用户输入的焊接的方面来控制预热功率和/或焊接型功率。

除了用户接口1300之外或作为用户接口1300的替代，系统100可以使用指尖控制(例如，在焊炬108上)、脚控制(例如，类似于GTAW中使用的脚踏板)和/或使用户能够在焊接时控制预热功率的任何其他控制设备来实现对预热功率例如电压、电流、瓦数、焓、阻抗、热输入和/或熔深的操作者控制。。

图15示出了示例焊接组装件1500，其使用包括用户接口1502和实现预热控制回路1506的焊接控制电路1504。图16a是预热控制回路1506的示例实现方式的框图。用户接口1502包括图13的用户接口1300或使焊接组装件1500的用户能够调节预热水平的另一接口。焊接控制电路1504接收经由用户接口1502选择的预热水平(或熔深水平)，并控制功率供应器302b以改变预热水平。焊接控制电路1504可以进一步控制功率供应器302a，以基于所选择的预热水平而调节焊接功率的一个或多个方面，以改善在所选择的预热水平的性能。焊接控制电路1504被配置为基于用于焊接的目标总热输入、行进速度、目标焊道宽度或目标熔深中的至少一个来控制预热功率。示例焊接控制电路1504可以实现电极预热控制电路322。

图16a的示例预热控制回路1506通过使用来自熔深传感器1606的反馈而自动控制供向焊接过程1604的预热功率1602以保持恒定熔深。示例熔深传感器使用焊接电流作为焊接熔深的量度。由金属蒸气压力引起的脉冲电压特征中断可以是烧穿的提前指示。示例预热控制回路1506使用熔深传感器1606作为闭环反馈(例如，从来自用户接口1502的期望的熔深和/或预热水平1608输入中减去反馈)。预热控制回路1506可通过检测熔深并随后使用预热功率独立地调节熔深而不引入过程不稳定性来改善不良熔深(例如部分熔透)和/或防止烧穿。可以使用的其他示例熔深传感器包括在焊接电弧和焊接熔池外部的红外传感器。

图16b示出图15的预热控制回路1506的另一示例实现方式。图16b的预热控制回路1506基于指定预热功率的用户输入1610而自动控制供向焊接过程1604的预热功率1602。例如，如图13所示，用户输入1610可以通过预热调节设备1302来增加或减少预热功率。用户输入1610可以控制预热电流、预热电压、预热功率和/或预热焓。如上所述，用户输入1610可以由上限值和/或下限值来限制。

图16b的预热控制回路1506访问预热反馈1612。预热反馈可以是测量的预热电压、测量的预热电流、测量的预热功率、测量的预热焓、测量的电极丝温度和/或任何其它反馈。

图16b还示出了作为对焊接控制回路1616的输入的焊接功率电平1614。焊接功率电平1614可以是例如用于电流受控焊接过程的目标焊接电流和/或用于电压受控焊接过程的目标焊接电压。焊接控制回路1616输出焊接功率1618，焊接功率1618与预热功率1602组合而用于焊接过程1604。焊接控制回路1616还接收焊接反馈1620，例如测量的电弧电压或测量的电弧电流。

当用户改变预热水平1610时，预热功率1602的相应改变影响焊接过程1604、焊接反馈1620和焊接功率1618。例如，如果用户增加期望的预热水平1610而焊接功率电平1614保持在恒定电压电平，则控制回路1616通过减小焊接电流来减小焊接功率1618，以使得总功率输入和/或总热输入保持相同。然而，由于预热功率与焊接功率的比率增加，焊接熔深可能降低。

如图16b所示，电极预热控制电路322和/或焊接控制电路1504被配置为基于预热功率而控制焊接型功率。

回到图15，示例组装件1500还包括电压感测引线1508、1510，以测量跨过电极丝114的被预热部分的电压。电压感测引线1508、1510可以耦接到例如两个接触末端308、318、丝衬垫、丝驱动马达、焊炬中的扩散器和/或任何其它大体上电等效的点。焊接控制电路1504使用预热控制回路1512来控制预热功率供应器302b。预热控制回路1512使用经由引线1508、1510感测的电压和由功率供应器302b输出的电流来维持对电极丝114的部分的命令的功率输入、电流输入、电压输入、焓和/或阻抗。在图15的示例中，预热控制回路1512使用介于命令的预热电压与经由感测引线1508、1510感测的电压之间的误差来调节预热电流、预热电压和/或预热功率。

在一些示例中，焊接控制电路1504控制预热水平1610和焊接功率电平1614，并且响应于用户对预热水平1610的改变来修改焊接功率电平1614。附加地或替代地，预热水平1610和/或焊接功率电平1614可以由用户根据目标热输入、目标预热功率电平、预热功率与焊接型功率之间的目标比率，和/或目标电弧熔深来指定。

图17是图3、5、6、7、8、9、10和/或15的功率供应器302a、302b的示例实现方式的框图。示例功率供应器302a、302b对焊接应用提供功率，控制和供应消耗品。在一些示例中，功率供应器302a、302b直接向焊炬108提供输入功率。在所示示例中，焊接功率供应器302a、302b被配置为向焊接操作和/或预热操作提供功率。示例焊接功率供应器302a、302b还向送丝器提供功率以将电极丝114供应到焊炬108以用于各种焊接应用(例如，GMAW焊接、药芯电弧焊接(FCAW))。

功率供应器302a、302b接收主功率1708(例如，来自AC或DC电网、发动机/发电机组、电池，或其他能量产生或储存设备，或其组合)，调节主功率，并且根据系统的需求向一个或多个焊接设备和/或预热设备提供输出功率。可从非现场位置供应主功率1708(例如，主功率可源自电网)。焊接功率供应器302a、302b包括功率转换器1710，该功率转换器1710可以包括变压器、整流器、开关及诸如此类，能够根据系统的需求(例如，特定的焊接过程和方式)将AC输入功率转换成AC和/或DC输出功率。功率转换器1710基于焊接电压设定点而将输入功率(例如，主功率1708)转换为焊接型功率，并且经由焊接电路而输出该焊接型功率。

在一些示例中，功率转换器1710被配置为将主功率1708转换为焊接型功率和辅助功率输出两者。然而，在其他示例中，功率转换器1710被适配成将主功率仅转换为焊接功率输出，并且提供单独的辅助转换器以将主功率转换为辅助功率。在一些其他示例中，功率供应器302a、302b直接从墙壁插座接收经转换的辅助功率输出。功率供应器302a、302b可以采用任何合适的功率转换系统或机构来产生和提供焊接功率和辅助功率二者。

功率供应器302a、302b包括控制器1712以控制功率供应器302a、302b的操作。焊接功率供应器302a、302b还包括用户接口1714。控制器1712从用户接口1714接收输入，通过该用户接口，用户可以选择过程和/或输入期望的参数(例如，电压、电流、特定的脉冲式或非脉冲式焊接方案及诸如此类)。用户接口1714可以使用任何输入设备例如经由小键盘、键盘、按钮、触摸屏、语音激活系统、无线设备等来接收输入。此外，控制器1712基于用户的输入以及基于其他当前操作参数来控制操作参数。具体地，用户接口1714可以包括显示器1716以便于向操作者呈现、示出或指示信息。控制器1712还可以包括接口电路系统，以便于将数据传送到系统中的其它设备，例如送丝器。例如，在一些情况下，功率供应器302a、302b与焊接系统内的其它焊接设备无线通信。此外，在一些情况下，功率供应器302a、302b使用有线连接而与其他焊接设备通信，例如通过使用网络接口控制器(NIC)经由网络(例如，以太网、10baseT、10base100等)而传送数据。在图1的示例中，控制器1712经由通信收发器1718经由焊接电路而与送丝器通信。

控制器1712包括至少一个控制器或处理器1720，其控制焊接功率供应器1702的操作。控制器1712接收并处理与系统的性能和需求相关联的多个输入。处理器1720可以包括一个或多个微处理器，例如一个或多个“通用”微处理器，一个或多个专用微处理器和/或ASIC，和/或任何其它类型的处理设备。例如，处理器1720可以包括一个或多个数字信号处理器(DSP)。

示例控制器1712包括一个或多个储存设备1723和一个或多个存储器设备1724。储存设备1723(例如非易失性储存器)可以包括ROM、闪存、硬盘驱动器，和/或任何其它合适的光学储存介质、磁性储存介质和/或固态储存介质，和/或其组合。储存设备1723储存数据(例如，对应于焊接应用的数据)、指令(例如，执行焊接过程的软件或固件)和/或任何其它适当的数据。用于焊接应用的储存数据的示例包括焊炬的姿态(例如，取向)、接触末端和工件之间的距离、电压、电流、焊接设备设置及诸如此类。

存储器设备1724可包括易失性存储器(例如随机存取存储器(RAM))和/或非易失性存储器(例如只读存储器(ROM))。存储器设备1724和/或储存设备1723可存储各种信息且可用于各种目的。例如，存储器设备1724和/或储存设备1723可以存储处理器可执行的指令1725(例如，固件或软件)以供处理器1720执行。此外，用于各种焊接过程的一个或多个控制方案，连同相关联的设置和参数，可以连同代码一起被存储在储存设备1723和/或存储器设备1724中，所述代码被配置为在操作期间提供特定输出(例如，启动送丝、启用气流、捕获焊接电流数据、检测短路参数、测定飞溅量)。

在一些示例中，焊接功率从功率转换器1710流过焊接电缆1726。示例焊接电缆1726在焊接功率供应器302a、302b中的每一个处从焊接栓柱可附接并且可拆卸(例如，以便在磨损或损坏的情况下能够容易地更换焊接电缆1726)。此外，在一些示例中，焊接数据与焊接电缆1726一起提供，以使得焊接功率和焊接数据通过焊接电缆1726一起提供和发送。通信收发器1718通信地耦接到焊接电缆1726以通过焊接电缆1726传输(例如，发送/接收)数据。通信收发器1718可以基于各种类型的电力线通信方法和技术来实现。例如，通信收发器1718可以利用IEEE标准P1901.2来通过焊接电缆1726提供数据通信。以此方式，焊接电缆1726可用于从焊接功率供应器302a、302b向送丝器和焊炬108提供焊接功率。附加地或替代地，焊接电缆1726可以用于向送丝器和焊炬108发送数据通信和/或从送丝器和焊炬108接收数据通信。通信收发器1718例如经由电缆数据耦合器1727通信地耦接到焊接电缆1726，以表征焊接电缆1726，如下面更详细描述的。电缆数据耦合器1727可以是例如电压或电流传感器。

在一些示例中，功率供应器302a、302b包括送丝器或实现在送丝器中。

示例通信收发器1718包括接收器电路1721和发射器电路1722。通常，接收器电路1721经由焊接电缆1726而接收由送丝器发送的数据，并且发射器电路1722经由焊接电缆1726而向送丝器发送数据。如下面更详细地描述的，通信收发器1718允许从送丝器的位置远程配置功率供应器302a、302b和/或使用送丝器104发送的焊接电压反馈信息而由功率供应器302a、302b补偿焊接电压。在一些示例中，当焊接电流正在流过焊接电路时(例如，在焊接型操作期间)和/或在焊接电流已经停止流过焊接电路之后(例如，在焊接型操作之后)，接收器电路1721经由焊接电路而接收通信。这种通信的示例包括当焊接电流正在流过焊接电路时在远离功率供应器302a、302b(例如送丝器)的设备处测量的焊接电压反馈信息。

在美国专利号9,012,807中描述了通信收发器1718的示例实现方式。美国专利号9,012,807的全部内容通过引用并入本文中。然而，可以使用通信收发器1718的其他实现方式。

示例送丝器104还包括通信收发器1719，其在构造上和/或功能上可以与通信收发器1718类似或相同。

在一些示例中，气体供应器1728根据焊接应用提供保护气体，例如氩气、氦气、二氧化碳及诸如此类。保护气体流向阀1730，该阀控制气体的流动，并且如果需要，可以选择该阀以允许调制或调节提供给焊接应用的气体量。阀1730可以由控制器1712打开、关闭或以其他方式操作，以允许、抑制或控制通过阀1730的气流(例如，保护气体)。保护气体离开阀1730并通过电缆1732(在一些实现方式中，电缆1732可以与焊接功率输出一起封装)流向送丝器，送丝器向焊接应用提供保护气体。在一些示例中，功率供应器302a、302b不包括气体供应器1728、阀1730和/或电缆1732。

图18是表示示例机器可读指令1800的流程图，该机器可读指令可以由电极预热控制电路322和/或焊接控制电路1504执行，以基于对用户接口(例如，图13的用户接口1300)的用户输入来控制对焊接电极(例如，图4的电极丝114)的预热。下面参考电极预热控制电路322描述示例指令1800。然而，指令1800也可以部分地或完全地由焊接控制电路1504实现。

在框1802，电极预热控制电路322初始化焊接功率供应器302a和预热功率供应器302b。在框1804，电极预热控制电路322将焊接功率和预热功率设定到各自的默认电平。

在框1806，电极预热控制电路322在用户接口1300的显示设备(例如，指示器1304、1306)上显示预热范围内的预热水平、焊接熔深范围内的焊接熔深水平、预热热输入水平、总预热和焊接热输入水平、预热电压、预热电流和/或焓。所显示的信息基于当前选择的预热功率电平、焊接功率电平和/或焊接熔深水平。

在框1808，电极预热控制电路322确定是否已经接收到用户输入，该用户输入包括对预热功率、焊接功率和/或焊接熔深的改变。如果已经接收到用户输入(框1808)，则在框1810，电极预热控制电路322基于该用户输入而设置预热功率和/或焊接功率。

如果没有接收到用户输入(框1808)，则电极预热控制电路322确定焊接电弧是否已经开始(框1812)。在一些示例中，电弧可以用另一高强度能量源例如激光来代替。

如果电弧已经开始(框1812)，则在框1814，电极预热控制电路322基于用户输入而控制将预热功率输送通过焊接型电极的第一部分。例如，电极预热控制电路322可以基于用户选择的预热功率电平而控制功率供应器302b以经由接触末端308、318向电极丝114提供预热功率。在框1816，电极预热控制电路322基于预热功率而控制将焊接功率输送到焊接型电极。例如，可以从对焊接型功率的反馈回路确定预热功率的影响，和/或可以基于所选择的预热功率电平来确定焊接型功率电平。

在框1818，电极预热控制电路322确定电弧是否熄灭。如果电弧没有熄灭(框1818)，则控制返回到框1814以继续控制预热功率和焊接功率。例如，电极预热控制电路322可以确定焊炬的触发器是否已经被释放以停止焊接。如果电弧已经熄灭(框1818)，如果电弧还没有开始(框1812)，和/或在基于用户输入而设置预热功率和/或焊接功率之后(框1810)，则控制返回到框1806。

如本文中所使用的，术语“电路”和“电路系统”是指物理电子部件(即硬件)和任何软件和/或固件(“代码”)，所述软件和/或固件可以配置硬件，由硬件执行，和或以其他方式与硬件相关联。如本文中所使用，例如，特定的处理器和存储器在执行第一一行或多行代码时可以包括第一“电路”，且在执行第二一行或多行代码时可以包括第二“电路”。如本文中所用，“和/或”是指列表中通过“和/或”连接的项目中的任何一个或多个。例如，“x和/或y”表示三元素集合{(x)，(y)，(x，y)}中的任何元素。换句话说，“x和/或y”是指“x和y中的一个或两个”。作为另一示例，“x，y和/或z”表示七元素集合{(x)，(y)，(z)，(x，y)，(x，z)，(y，z)，(x，y，z)}中的任何元素。换句话说，“x，y和/或z”是指“x，y和z中的一个或多个”。如本文中所用，术语“示例性”意指充当非限制性示例、实例或例子。如本文中所用，术语“诸如”和“例如”列出了一个或多个非限制性示例、实例或例子的列表。如本文中所使用的，无论功能的执行是否被禁用或未被启用(例如，通过用户可配置的设置、工厂微调等)，只要电路系统包括执行该功能所必需的硬件和代码(如果有必要的话)，则该电路系统就是“可操作的”以执行该功能。

本发明的方法和/或系统可以在硬件、软件或硬件和软件的组合中实现。本发明的方法和/或系统可以以集中的方式在至少一个计算系统中实现，或者以分布的方式实现，其中不同的元件分布在若干互连的计算系统各处。适配于执行本文中描述的方法的任何类型的计算系统或其它装置都是合适的。硬件和软件的典型组合可以是具有程序或其它代码的通用计算系统，所述程序或其它代码在被加载和执行时控制该计算系统以使得其执行本文所述的方法。另一典型实现方式可以包括专用集成电路或芯片。一些实现方式可以包括其上存储有一行或多行代码的非暂时性机器可读(例如，计算机可读)介质(例如，闪存驱动器、光盘、磁存储盘或诸如此类)，所述代码可由机器执行，由此使得该机器执行如本文所述的过程。

虽然已经参考某些实施方式描述了本发明的方法和/或系统，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的方法和/或系统的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以替换等同物。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行许多修改以使特定的情况或材料适应于本公开的教导。例如，可以组合、划分、重新排布和/或以其他方式修改所公开示例的系统、组块和/或其他部件。因此，本发明的方法和/或系统不限于所公开的特定实施方式。相反，本发明的方法和/或系统将包括字面上和依据等同原则落入所附权利要求的范围内的所有实施方式。

本文中引用的所有文献，包括期刊文章或摘要、公开的或相应的美国或外国专利申请、公告的专利或外国专利，或任何其它文献，各自都通过引用而整体地并入本文中，包括所引用文献中呈现的所有数据、表格、附图和文本。

Claims (19)

1.一种消耗性电极馈送焊接型系统，包括：

焊接型电源，所述焊接型电源被配置为向焊接型电路提供焊接型功率，所述焊接型电路包括焊接型电极和焊炬的第一接触末端；

电极预热电路，所述电极预热电路被配置为经由所述焊炬的第二接触末端，通过所述焊接型电极的第一部分来提供预热功率；

电极预热控制电路，所述电极预热控制电路被配置为基于指定所述预热功率的用户输入来控制所述预热功率；以及

用户接口，所述用户接口被配置为接收焊接熔深的选择，其中所述电极预热控制电路被配置为：

响应于所选择的焊接熔深的增加，而减小所述预热功率并增加所述焊接型功率；以及

响应于所选择的焊接熔深的减小，而增加所述预热功率并减小所述焊接型功率。

2.如权利要求1所述的系统，其中作为所述用户输入的熔深值的选择被所述用户接口接收。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述用户接口被配置为接收对所述预热功率的选择，所述电极预热控制电路被配置为基于所述选择来控制所述预热功率。

4.如权利要求3所述的系统，其中所述电极预热控制电路被配置为基于所述选择来控制所述焊接型功率。

5.如权利要求3所述的系统，其中所述用户接口被配置为：

显示值，所述值表示预热电压、预热电流、预热瓦数、所述预热功率和所述焊接型功率的总能量，或热输入效率中的至少一个；以及

响应于对所述预热功率的所述选择而更新所述值。

6.如权利要求3所述的系统，其中所述选择包括所述电极预热电路和所述焊接型电路之间的电压平衡、瓦数平衡、电流平衡、热平衡或焓平衡。

7.如权利要求3所述的系统，其中所述电极预热控制电路被配置为使用预热上限或预热下限中的至少一个来限制对所述预热功率的所述选择。

8.如权利要求3所述的系统，其中所述用户接口被配置为：

显示表示所述预热功率或所述焊接型功率中的至少一个的值；以及

响应于对所述预热功率的所述选择而更新所述值。

9.如权利要求8所述的系统，其中所述用户接口被配置为参考所述值的允许的选择范围来显示所述值。

10.如权利要求1所述的系统，其中所述电极预热电路被配置为经由所述第一接触末端或第三接触末端中的至少一个以及经由所述第二接触末端来提供预热功率。

11.如权利要求1所述的系统，其中所述用户接口被配置为接收对以下中的至少一项的选择：预热电流、预热电压、预热瓦数、阻抗、电极温度、所述预热瓦数与电弧瓦数之间的功率平衡、对所述焊接的总热输入、预热焓、工件厚度或所述焊接型电极的丝直径，其中所述电极预热控制电路进一步被配置为基于所述选择来控制所述预热功率。

12.如权利要求11所述的系统，进一步包括熔深传感器，所述熔深传感器被配置为检测焊接熔深，所述电极预热控制电路被配置为控制所述预热功率和所述焊接型功率以将所述焊接熔深的量维持在阈值范围内。

13.如权利要求11所述的系统，其中所述电极预热控制电路被配置为使用熔深上限或熔深下限中的至少一个来限制对所述焊接熔深的量的所述选择。

14.如权利要求1所述的系统，其中所述用户接口被配置为接收对丝熔敷速率的选择，所述电极预热控制电路被配置为基于所述选择来控制所述预热功率。

15.如权利要求1所述的系统，其中所述电极预热控制电路被配置为：

响应于所选择的丝熔敷速率的增加，而增加所述预热功率并增加所述电极的送丝速度；以及

响应于所选择的丝熔敷速率的降低，而降低所述预热功率并降低所述电极的送丝速度。

16.如权利要求1所述的系统，其中所述用户输入将所述预热功率指定为以下中的至少一项：基于预热瓦数、所述预热功率的电压、所述预热功率的电流、或所述焊接型电极的所述第一部分的阻抗中的至少一项的比率，以及基于焊接型瓦数、所述焊接型功率的电压、所述焊接型功率的电流或电弧阻抗中的至少一项的比率。

17.如权利要求1所述的系统，进一步包括显示设备，以便于：

基于所述用户输入而显示所述预热功率和所述焊接型功率之间的平衡；

显示所述预热功率和所述焊接型功率的总热输入；以及

响应于所述用户输入的变化而更新对所述平衡和所述总热输入的所述显示。

18.如权利要求1所述的系统，其中所述电极预热控制电路被配置为基于用于焊接的目标总热输入、行进速度、目标焊道宽度或目标熔深中的至少一个来控制所述预热功率。

19.一种焊接方法，包括：

控制用户接口以接收焊接熔深的选择；

通过电极预热控制电路来确定预热功率和焊接型功率，从而：

响应于所选择的焊接熔深的增加，而减小所述预热功率并增加所述焊接型功率；以及

响应于所选择的焊接熔深的减小，而增加所述预热功率并减小所述焊接型功率；以及

通过所述控制电路来控制将所述焊接型功率输送至焊接型电路，所述焊接型电路包括焊接型电极和焊炬的第一接触末端；

通过所述控制电路来控制所述预热功率的输送，所述预热功率经由所述焊炬的第二接触末端，通过所述焊接型电极的第一部分输送。

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