CN110769962A - 提供预热电压反馈损失保护的系统、方法和装置 - Google Patents

提供预热电压反馈损失保护的系统、方法和装置 Download PDF

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CN110769962A CN201880039538.XA CN201880039538A CN110769962A CN 110769962 A CN110769962 A CN 110769962A CN 201880039538 A CN201880039538 A CN 201880039538A CN 110769962 A CN110769962 A CN 110769962A
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preheat
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詹姆斯·李·于克尔
杰克·茨魏尔
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Abstract

公开了提供预热电压反馈损失保护的系统、方法和装置。一种示例焊接型系统包括：焊接型电源，被配置成将焊接型电力提供至焊接型电路，所述焊接型电路包括焊接型电极和焊炬的第一接触焊嘴；电极预热电路，被配置成经由焊炬的第二接触焊嘴而将预热电力提供通过焊接型电极的第一部分；预热反馈电路，被配置成测量预热电压；以及电极预热控制电路，被配置成：基于预热电压而控制预热电力；以及响应于检测到由预热反馈电路测得的无效预热电压而控制电极预热电路以减小预热电力。

Description

提供预热电压反馈损失保护的系统、方法和装置
相关申请案
本国际申请要求2017年4月18日提交的题为“Systems,Methods,and Apparatusto Provide Preheat Voltage Feedback Loss Protection”的美国专利申请序列号15/490,169的优先权。美国专利申请序列号15/490,169的全文通过援引并入本文中。
背景技术
焊接是在所有行业中已变得越来越普遍的工艺。焊接就其本质简单地说是结合两件金属的一种方式。各种各样的焊接系统和焊接控制方案已经被实施用于各种目的。在连续焊接操作中，金属惰性气体(MIG)焊接和埋弧焊接(SAW)技术允许通过从焊炬馈送受惰性气体保护的焊丝来形成连续焊缝。这种送丝系统可供其它焊接系统使用，诸如钨惰性气体(TIG)焊接。将电力施加到焊丝并且通过工件补全电路以维持焊弧，所述焊弧熔化电极丝和工件以形成期望的焊接。
虽然这些焊接技术在许多应用中非常有效，但是基于焊接起动时电极是“冷”的还是“热”的而可能经历不同的初始焊接性能。通常，冷电极起动可被认为是在电极末端和相邻金属处于环境温度或相对接近环境温度情况下的电极起动。相比之下，热电极起动通常是其中电极末端和相邻金属的温度大幅度升高但低于电极丝熔点的情况下的电极起动。在一些应用中，相信当电极热时有利于焊弧和焊接的启动。然而，现有技术并未提供被设计用于确保电极在启动焊接操作之前被加热的方案。
发明内容
本公开概括地涉及焊接，并更具体地涉及用于提供预热电压反馈损失保护的系统、方法和装置。
附图说明
图1示出了示例机器人焊接系统。
图2a示出了具有空冷式预热器部分的示例机器人鹅颈焊炬的侧视图。
图2b示出了具有空冷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示出了具有液冷式焊接电缆的示例机器人鹅颈焊炬的透视图。
图2d示出了具有液冷式焊接电缆的示例机器人鹅颈焊炬的横截面透视图。
图3示出了示例性接触焊嘴组装件的功能图。
图4a、4b和4c示出了示例性预热焊炬焊丝配置。
图5示出了另一个示例接触焊嘴组装件的功能图，其中电力供应器向电极丝提供焊接电力。
图6示出了另一个示例接触焊嘴组装件的功能图，其中在预热电力供应器与接触焊嘴之间的电连接相对于图5中的连接被逆转。
图7示出了另一个示例接触焊嘴组装件的功能图，其中电力供应器向电极丝提供焊接电力。
图8示出了另一个示例接触焊嘴组装件的功能图，其中单个电力供应器经由第一接触焊嘴和/或第二接触焊嘴向电极提供预热电力和焊接电力两者。
图9示出了将电阻预热的焊丝提供至工件并提供单独电弧源例如钨电极以熔化焊丝的示例实施方案。
图10示出向工件提供电阻预热的焊丝并且提供单独电弧源诸如一个或多个激光源以熔化焊丝的示例实施方案。
图11是图3、图5、图6、图7和/或图8的电力供应器的示例实施方案的框图。
图12是表示示例机器可读指令的流程图，所述指令在焊丝预热期间可由电极预热控制电路执行以对预热电压反馈损失提供保护。
图13是表示示例机器可读指令的另一流程图，所述指令在焊丝预热期间可由电极预热控制电路执行以对预热电压反馈损失提供保护。
图14是表示示例机器可读指令1300的另一流程图，所述指令在焊丝预热期间可由电极预热控制电路执行以对预热电压反馈损失提供保护。
附图不是按比例绘制。在适当情况下，在附图中使用相同或类似的附图标记来表示类似或相同的元件。
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且呈现其当前理解的最佳操作模式，现在将提及附图中所示的实施例并且将使用特定的语言来描述实施例。然而应当理解，并不旨在限制所要求保护的技术的范围，在所示的装置中的这种变更和进一步修改以及如本文所述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本领域技术人员通常能够想到的。
如本文所使用，单词“示例性”意味着“用作示例、范例或例证”。本文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。另外，术语“实施例”没有要求本发明的所有实施例都包括所论述的特征、优点或操作模式。
如本文所使用，术语“电路(circuit)”和“电路系统(circuitry)”是指物理电子部件(即，硬件)以及任何软件和/或固件(代码)，所述软件和/或固件可配置硬件、由硬件执行和或以其它方式与硬件相关联。如本文所使用，例如，特定的处理器和存储器当执行第一组的一行或多行代码时可以包括第一“电路”，并且当执行第二组的一行或多行代码时可以包括第二“电路”。如本文所利用，“和/或”意味着以“和/或”连接的列表中的任何一个或多个项目。作为示例，“x和/或y”意味着三元素集{(x),(y),(x,y)}中的任何元素。换言之，“x和/或y”意味着“x和y中的一者或两者”。作为另一个示例，“x、y和/或z”意味着七元素集{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}中的任何元素。换言之，“x、y和/或z”意味着“x、y和z中的一者或多者”。如本文所利用，术语“示例性”意味着用作非限制性示例、范例或例子。如本文所利用，术语“诸如”和“例如”给出一个或多个非限制性示例、范例或例子的列表。如本文所利用，无论功能的执行是否被禁用或未被启用(例如，通过操作员可配置的设置、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。
如本文所使用，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)、钨极气体保护电弧焊接(GTAW)等)、钎焊、包覆、耐磨堆焊(hardfacing)和/或其它过程的系统，其中填充金属由被进给到工作位置(诸如电弧或焊接熔池)的焊丝提供。
如本文所使用，焊接型电源是指在对其施加电力时能够供电来焊接、包覆、等离子体切割、感应加热、激光加工(包括激光焊接和激光包覆)、碳弧切割或凿孔和/或电阻预热的任何装置(包括但不限于变压器-整流器、逆变器、变换器、谐振电力供应器、准谐振电力供应器、开关模式电力供应器等)以及与其相关联的控制电路系统和其它辅助电路系统。
如本文所使用，预热是指在焊弧和/或电极丝熔敷在行进路径中之前加热电极丝。如本文中使用的，术语“预热电压”表示测得电压，其代表跨过传导预热电流的电极区段两端的电压，但不一定是跨该区段两端的精确电压。如本文中使用的，术语“无效”预热电压表示未经预热电压反馈控制电路定义的预热电压，或者落在规定的有效电压范围之外(例如小于阈值电压)的预热电压。
一些公开的示例描述了在电路和/或电力供应器中电流“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，所述路径可包括一个或多个导电的或部分导电的元件。术语“从”、“向”和“提供”，在用于描述电流的传导时，不一定规定电流的方向或极性。相反，对于给定电路，即便提供或示出了示例性电流极性或方向，这些电流可在任一方向上传导或具有任一极性。
本公开的示例焊接型系统包括焊接型电源、电极预热电路、预热反馈电路和电极预热控制电路。焊接型电源将焊接型电力提供给焊接型电路。焊接型电路包括焊接型电极以及焊炬的第一接触焊嘴。电极预热电路将预热电力经由焊炬的第二接触焊嘴而提供通过焊接型电极的第一部分。预热反馈电路测量预热电压，并且电极预热控制电路基于预热电压而控制预热电力，并且响应于检测到由预热反馈电路测得的无效预热电压而控制电极预热电路以减小预热电力。
在一些示例中，电极预热控制电路响应于检测到由预热反馈电路测得的无效预热电压而减小焊接型电力。在一些示例中，电极预热控制电路通过确定预热电压落在规定的有效电压范围之外而检测到由预热反馈电路测得的无效预热电压。在一些示例中，电极预热控制电路响应于检测到无效预热电压而禁用电极预热电路。
一些示例焊接型系统还包括用户接口，其中电极预热控制电路经由用户接口指示电压反馈损失、低预热反馈电压状态或无效预热电压反馈状态中的至少一者。在一些示例焊接型系统中，电极预热控制电路响应于检测到由预热反馈电路测得的无效预热电压而控制焊接型电力以使其具有小于阈值电流的电流。
在一些示例焊接型系统中，电极预热控制电路响应于检测到由预热反馈电路测得的无效预热电压而确定焊接型电力的电流是否已超过阈值，并响应于确定焊接型电力的电流已超过阈值而禁用焊接型电力。在一些这种示例中，阈值是平均电流或RMS电流中的至少一者。
在一些示例中，电极预热电路经由第一接触焊嘴和第二接触焊嘴提供预热电力。在一些示例焊接型系统中，电极预热控制电路基于焊丝移动速度而控制预热电力。一些这样的示例还包括被配置成测量焊丝移动速度的焊丝速度传感器。一些这样的示例还包括用户接口，电极预热控制电路被配置成经由用户接口而指示焊丝速度低于阈值速度、焊丝速度反馈的损失或低焊接过程电压中的至少一者。
在一些示例焊接型系统中，电极预热控制电路响应于确定焊丝移动速度低于阈值速度而控制电极预热电路以禁用预热。在一些示例中，电极预热控制电路基于焊接型电力的电压或焊接型电力的电流中的至少一者来控制预热电力。一些示例焊接型系统还包括被配置成测量焊丝移动速度的焊丝速度传感器。在一些示例中，电极预热控制电路基于焊接型电力的电压或焊接型电力的电流中的至少一者来控制预热电力。
一些示例焊接型系统还包括电弧电压反馈电路，其中电极预热控制电路基于由电弧电压反馈电路确定的电弧电压而控制预热电力。在一些示例中，当预热电压和/或电弧电压反馈在至少阈值时间期间小于阈值电压时，电极预热控制电路检测到无效预热电压。在一些示例中，电极预热控制电路被配置成当检测到无效预热电压和/或电弧电压反馈所持续的时间段增加时进一步减小预热电力。
本公开的示例方法包括：经由焊接型电源和焊炬的第一接触焊嘴将焊接型电力提供给焊接型电极，将预热电力经由焊炬的第二接触焊嘴而提供通过焊接型电极的第一部分，基于测量预热电压而控制预热电力，以及响应于检测到无效预热电压而减小预热电力。
一些示例方法进一步包括测量焊接型电极的焊丝移动速度并基于焊丝移动速度来控制预热电力。在一些示例方法中，基于焊接型电力的电压或焊接型电力的电流中的至少一者来控制预热电力。一些示例方法还包括响应于检测到无效预热电压而控制焊接型电力以使其具有小于阈值电流的电流。
一些示例还包括经由用户接口而指示电压反馈损失、低预热反馈电压状态或无效预热电压反馈状态中的至少一者。一些示例还包括通过确定预热电压在至少阈值时间期间低于阈值电压而检测无效预热电压。
参考图1，示出了示例焊接系统100，其中使用机器人102，该机器人102使用焊接工具108(诸如所图示的弯曲颈部(即，鹅颈管设计)焊炬(或者当处于手动控制下时，手持式焊炬))来焊接工件106，焊接设备110经由导管118向该焊接工具输送电力并且借助于接地导管120使电力返回。焊接设备110除了其他之外还可以包括一个或多个电源(在本文中各自被统称为“电力供应器”)、保护气体源、送丝器和其它装置。其它装置可包括例如水冷却器、排烟装置、一个或多个控制器、传感器、用户接口、通信装置(有线和/或无线)等。
图1的焊接系统100可通过任何已知的电焊技术在焊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他之外还包括保护金属极电弧焊(SMAW)、MIG、药芯焊丝电弧焊(FCAW)、TIG、激光(例如激光焊接、激光包覆、激光复合焊)、埋弧焊(SAW)、螺柱焊、搅拌摩擦焊和电阻焊接。MIG、TIG、热丝包覆、热丝TIG、热丝钎焊、多电弧施加和SAW焊接技术，除了其他之外，还可以包括自动化或半自动化的外部金属填料(例如，经由送丝器)。在多电弧施加(例如，明弧或埋弧)中，预热器可以利用在焊丝与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，焊接设备110可为具有一个或多个电力供应器和相关电路系统的电弧焊设备，其向焊接工具(例如，焊接工具108)的电极丝114提供直流电(DC)、交流电(AC)或它们的组合。焊接工具108可为例如TIG焊炬、MIG焊炬或药芯焊炬(通常称为MIG“枪”)。电极丝114可为管状型电极、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。
如下面将要讨论的，焊接工具108可采用接触焊嘴组装件206，其在使用电极丝114形成焊弧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、铝丝、固体气体金属电弧焊(GMAW)丝、复合GMAW丝、气体保护FCAW丝，SAW丝、自保护焊丝等。在一个方面中，电极丝114可采用管状焊丝和反向极性电流的组合，该组合通过将金属过渡从球状过渡变为流式喷射来增加金属过渡稳定性。通过在焊丝离开第一焊嘴并被馈送到电弧(发生材料过渡之处)之前进行预热，管状电极丝114表现得更像实心焊丝，因为材料过渡是更均匀的喷射或流式喷射。另外，减少放气事件和造成非常细小飞溅物的事件，这些事件在用金属芯焊丝进行焊接时通常会看到。这种配置使得管状焊丝能够以类似于实心焊丝型流式喷射的方式起作用。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，所以减轻了由于焊丝制造中不良的焊丝铸造和螺旋控制而导致的焊丝扭曲(在管状焊丝中比在实心焊丝中可能更为明显)。
如将参考图2a到2d讨论的，焊接工具108可为鹅颈焊炬，诸如与机器人焊接一起使用的鹅颈焊炬，但是也可考虑其它形状的焊炬，包括大于零的几乎任何颈部弯角、用于低氢FCAW焊接的手持版本、用于GMAW的手持式设备、直颈硬自动化焊炬、直颈SAW焊炬等。图2a示出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横截面透视图，其中部分地示出了铜导体。在某些方面中，可使用多个陶瓷引导件或辊子来提供其中具有弯曲部的预热器，由此对于接触焊嘴可具有接触优势并且允许独特的形状因数。在其它方面中，颈部可为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势。例如，鹅颈焊炬设计允许更好地接近焊接接头112，以及重型设备应用中的自动化能力。与例如串联式焊炬设计相比，鹅颈式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)以形成焊弧320。
在焊接系统100中，经由导管118和接地导管120而与焊接设备110可操作地联接的机器人102通过操纵焊接工具108并且通过例如向焊接设备110发送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)的开始和停止来控制焊接工具108的位置和电极丝114的操作(例如，经由送丝器)。当焊接电流正在流动时，在电极丝114与工件106之间形成焊弧320，由此最终产生焊接件。因此导管118和电极丝114输送足以在电极丝114与工件106之间形成电焊弧320的焊接电流和电压。在电极丝114与工件106之间的焊接点处，焊弧320局部地熔化工件106和被供应到焊接接头112的电极丝114，由此在金属冷却时形成焊接接头112。
在某些方面中，代替机器人102的机器人臂，操作人员可控制电极丝114的位置和操作。例如，操作员佩戴焊接头具并使用手持式焊炬来焊接工件106，焊接设备110经由导管118向该手持式焊炬输送电力。在操作中，正如图1的系统100，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，操作者可通过操纵手持式焊炬并且例如经由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焊嘴组装件206。向触发器施加压力(即，致动触发器)而通过向焊接设备110发送触发信号来启动焊接过程，从而提供焊接电流，并且根据需要启动送丝器(例如，向前驱动电极丝114以进给电极丝114和反向驱动电极丝114以缩回电极丝114)。例如，授予Craig S.Konoener的共同拥有的第6,858,818号美国专利描述了一种控制焊接型系统的送丝器的示例系统和方法。本发明可与旋转电弧和往复式送丝一起实施。在一个示例中，可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熔化速率和熔敷产生积极影响。当它们结合时，对熔敷速率的影响可能会加重。
图2A示出了示例机器人鹅颈焊炬108的透视图。所示出的鹅颈焊炬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管204，以及在鹅颈管204的远端端部处或穿过鹅颈管204的半径的接触焊嘴组装件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和焊接设备110。导管118除了其他之外还向焊炬主体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行进到鹅颈管204，并且最终通过在接触焊嘴组装件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弧320。在某些方面中，鹅颈焊炬108可为流体冷却的，诸如空气冷却的和/或液体冷却的(例如，水冷式)。在一个实施例中，液体冷却机构围绕预热的接触焊嘴并且从焊炬主体内的预热器将额外的热量转移出去。
为了利于维护，鹅颈焊炬108可被配置有可互换部件和消耗品。例如，鹅颈焊炬108可包括快速更换附加装置和/或第二接触焊嘴，其允许现有的水冷式/空气冷却式焊炬的适配。例如，共同拥有的第2010/0012637号美国专利公布公开了一种适用于机器人焊炬的鹅颈锁定机构，该机器人焊炬具有焊炬主体和鹅颈管，该鹅颈管包括被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采取多种形式中的一种。在优选方面中，预热电力供应器可与焊接电力供应器集成一体或在同一壳体内部。在同一个箱内部，预热电力供应器可为具有其本身的独立变压器的辅助电力供应器，从主电源向其供电；然而预热电力供应器也可通过从专用次级绕组馈电来共享用于焊接电流的变压器的相同主绕组和变压器。集成的箱在互连、安装和维护方面提供了简单性。另一个实施例是，预热电力供应器被单独地封装在其自身的壳体中，有益于改装到现有装置中，并且允许与其它电源(诸如适用于明弧焊接和子弧焊接的电源)配对的“混合搭配”灵活性。单独封装也需要在焊接电源内的控制器与预热电源内的控制器之间进行通信。可通过数字联网或更具体地通过工业串行总线、CANbus或以太网/IP来提供通信。单独封装也可能导致将预热电源的电力输出和焊接电源(可能在送丝器中或者在焊炬之前的接线盒中或在焊炬本身中)的输出合并。
在明弧焊接中，存在两种衍生形式：在造船和重型设备制造中常见的高熔敷焊(通常为凹槽，对接接头和角焊缝接头，15ipm到40ipm的行进速度)；和汽车中常见的高速焊接(通常为搭接接头，70ipm到120ipm的行进速度)。在这两种情况下，焊丝预热都会提高熔敷和/或行进速度。在明弧中，可将实芯或金属芯焊丝用于GMAW；或者可将药芯焊丝与FCAW一起使用作为过程。在埋弧焊接中，可使用实芯或金属芯焊丝。在明弧和埋弧中，多种焊丝和/或电弧组合是可能的。例如，前端焊丝(lead wire)已经受预热和电弧，但是尾端焊丝(trail wire)只被预热而没有经受电弧。另一个示例是前端焊丝和后端焊丝都已经受预热和电弧。又一个示例是存在3根焊丝，其中第一根焊丝和第三根焊丝都已经受预热和电弧，但是中间的焊丝仅被预热而没有经受电弧。许多排列是可能的。第三组应用是用另一种非消耗性热源(诸如激光、等离子体或TIG)进行电阻预热，以用于焊接、钎焊、包覆和耐磨堆焊。焊丝通过电阻预热进行预热并且被进给到由激光、等离子体或TIG熔化的液体熔池中。
在一些示例中，第二接触焊嘴(例如，离电弧较远的)是弹簧加载的通用型接触焊嘴。尽管接触焊嘴上存在电腐蚀和/或机械磨损，但是第二接触焊嘴中的弹簧压力增进了电接触。常规的弹簧加载的接触焊嘴相对昂贵并且容易因暴露于电弧和/或回烧而受损。然而，使用不暴露于电弧并且不暴露于回烧的弹簧加载的第二接触焊嘴延长弹簧加载的接触焊嘴的寿命。因为焊炬适应不同的焊丝尺寸并且多尺寸或通用的第二焊嘴通过减少与焊丝直径匹配的焊嘴(例如，第一接触焊嘴)的数量而提高焊接操作者的便利性。弹簧加载的接触焊嘴的构造可为一件式的(例如，具有狭槽的管状结构，以使得尖齿适应于不同的焊丝直径并且施加压力和可靠的接触)或者两件式或多件式。对于习惯了常规焊枪且仅具有单个接触焊嘴(例如，更接近电弧的焊嘴)的焊接操作者来说，焊接操作者很少或从不需要更换第二接触焊嘴，由此提高焊接操作者使用多个接触焊嘴的体验。
图3示出了示例性接触焊嘴组装件206的功能图，该接触焊嘴组装件可与焊接系统100一起使用，无论是机器人操作的还是手动操作的焊接系统。如所示出的，接触焊嘴组装件206可包括第一主体部分304、保护气体入口306、第一接触焊嘴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，以及第二接触焊嘴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被图示为单独的部件，但是本领域技术人员在阅读本公开之后将认识到，所述主体部分304、310、312中的一个或多个可被制造成单个部件。在某些方面中，接触焊嘴组装件206可被添加到现有的焊炬。例如，接触焊嘴组装件206可附接到标准焊接装置的远端端部，然后用于电阻预热。类似地，接触焊嘴组装件206可以设置为具有定制软件的PLC改型，由此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，第一接触焊嘴318和/或第二接触焊嘴308是模块化的和/或可移除的，以便于焊接系统100的用户维修。例如，第一接触焊嘴318和/或第二接触焊嘴308可被实施为可更换的盒。在一些示例中，焊接设备110监测并识别第一接触焊嘴318和/或第二接触焊嘴308应当被更换的一个或多个指示，例如对以下的测量：第一接触焊嘴318和/或第二接触焊嘴308的已使用时间、第一接触焊嘴318和/或第二接触焊嘴308的温度、第一接触焊嘴318和/或第二接触焊嘴308和/或焊丝中的电流强度、第一接触焊嘴318和/或第二接触焊嘴308和/或焊丝之间的电压、焊丝中的焓，和/或任何其它数据。
在操作中，电极丝114从鹅颈管204穿过第一接触焊嘴318和第二接触焊嘴308，在第一接触焊嘴318与第二接触焊嘴308之间，第二电力供应器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焊嘴308进入电极丝114并且经由第一接触焊嘴318离开。在第一接触焊嘴318处，焊接电流也可进入电极丝114。焊接电流由第一电力供应器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，继而产生焊弧320。即，电极丝114在经由焊接电流供能以进行焊接时具有高电势。当电极丝114与目标金属工件106接触时，电路被补全并且焊接电流流过电极丝114，经过金属工件106并到达地面。焊接电流使电极丝114和与电极丝114接触的工件106的母体金属熔化，由此在熔体固化时将工件接合在一起。通过预热电极丝114，可以用急剧降低的电弧能量产生焊弧320。当接触焊嘴之间的距离是5.5英寸时，预热电流可在从例如75A到400A的范围中。一般而言，预热电流与介于这两个接触焊嘴之间的距离以及电极丝114尺寸成比例。即，该距离越小，需要的电流就越多。预热电流可沿着任一方向在电极之间流动。
图3的示例电力供应器302a、302b受电极预热控制电路322和预热反馈电路324控制。如下文中更详细描述的，电极预热控制电路322控制由电力供应器302a、302b输出的焊接电力和/或预热电力并可响应于预热电压反馈损失而发起保护措施以减少或防止对系统的损害。
示例预热反馈电路324经由电压感测引线326、328测量预热电压(例如两个接触焊嘴308和318之间的电压降)。电极预热控制电路322使用电压受控回路来控制预热电力施加目标电压和/或目标电流以预热电极丝114。在一些示例中，电极预热控制电路322在由电力供应器302a输出的焊接型电力和由电力供应器302b输出的预热电力之间应用反比关系以基于焊接型电力的电压和焊接型电力的电流来控制预热电力。
附加地或替代地，电弧电压反馈电路334可确定电弧电压(例如接触焊嘴318和工件106之间的电压或代表电弧电压的任何其它电压)。电极预热控制电路322基于由电弧电压反馈电路334确定的电弧电压来控制预热电力。
如果电压感测引线326、328中的任一引线与电极丝144断开连接，则预热反馈电路324测得基本为零的电压。响应于控制电压的丧失，传统的电压受控回路尝试增加输出电流。响应于检测到由预热反馈电路324测得的无效电压，图3的示例电极预热控制电路322减小或终止由电力供应器302b提供的预热电力。电极预热控制电路322可由此防止焊炬108中的电极丝114过热、过早熔化和/或防止可能起因于电压感测反馈损失的对焊炬108的其它损害。
电极预热控制电路322可例如通过确定预热电压落在规定的有效电压范围之外而检测到由预热反馈电路324测得的无效预热电压。例如，当伏特计的引线处于开路状态时，常见的伏特计读出大约0V的电压。在电力供应器302b正在提供预热电力时，相对于0V在阈值差之内和/或小于电压阈值(例如小于1V)的电压可使电压预热控制电路322识别无效电压。附加地或替代地，当电压增大至超过有效电压范围时，电极预热控制电路322可识别无效电压。例如，由于电极丝114卡住或停止前进，预热电压可增大。如果电极丝114卡住和/或停止前进，电极丝114的电阻由于对电极丝的区段的电阻加热(例如I2R加热)而增大。在电压受控的控制回路中，控制预热电流以试图维持期望的电压。如果预热电流控制不足，则可能导致预热电压增大至超过有效范围。在一些示例中，当预热电压在至少阈值时间段期间落在该范围之外时，电极预热控制电路322可识别出无效电压。
响应于检测到由预热反馈电路324测得的无效预热电压，电极预热控制电路322可减小由电力供应器302a输出的焊接型电力。在一些示例中，电极预热控制电路322禁用电力供应器302b和/或电极预热电路以防止对电极丝114的进一步预热，直到预热反馈电路324测量到有效预热电压为止。
在一些示例中，当电极预热控制电路322检测到由预热反馈电路测得的无效预热电压时，电极预热控制电路322可确定焊接型电力的电流是否已超出阈值，并且当焊接型电力的电流已超出该阈值时，禁用由电力供应器302a输出的焊接型电力。阈值可以是当前焊接型操作期间的平均焊接型电流、当前焊接型操作期间的移动平均电流、RMS电流和/或任何其它阈值。
附加地或替代地，响应于检测到由预热反馈电路324测得的无效预热电压，电极预热控制电路322可控制电力供应器302a以提供较低的焊接电流(例如低于预定的电流上限)。例如，电极预热控制电路322可控制焊接控制回路以限制焊接输出电流。电极预热控制电路322可进一步监测焊接型电流，并且如果该焊接型电流超出电流阈值，则禁用焊接型电力(例如禁用电力供应器302a)。电流阈值可以是平均电流、RMS电流或任何其它类型的电流阈值。
在一些示例中，电极预热控制电路322经由设置在焊炬108和/或电力供应器302a、302b上的用户接口320来指示电压反馈损失。附加地或替代地，用户接口330可指示低预热反馈电压状态和/或无效预热电压反馈状态。
为了避免电极丝114的非期望的扭结、扣牢或阻塞，可提供引导件314以在电极丝114从第二接触焊嘴308行进到第一接触焊嘴318时引导电极丝114。引导件314可由陶瓷、电介质材料、玻璃陶瓷多晶材料和/或另一种非导电材料制成。接触焊嘴组装件206可进一步包括弹簧加载的装置或等效装置，其通过保持电极丝114拉紧(taught)和/或笔直而减少电极丝扭结、扣牢和堵塞并同时提高焊丝接触效率。
在某些方面中，第二接触焊嘴可定位在送丝器处(例如，在焊接设备110处)或另一个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中的接触焊嘴。鹅颈焊炬108中的接触焊嘴可与将焊接电流引入电极丝114的接触焊嘴相同或不同。预热的接触焊嘴可进一步沿着电极丝114定位，以利于与诸如可从威斯康星州Appleton的Miller Electric获得的推挽式焊枪(Push-Pull Gun)一起使用。衬里可由陶瓷辊子制成，因此预热电流可在送丝器处被回注并且由于衬里的长度而具有非常低的值。
焊接电流由第一电力供应器302a产生或以其他方式提供，而预热电流由第二电力供应器302b产生或以其他方式提供。第一电力供应器302a和第二电力供应器302b可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、反相和/或调节以产生两个单独的电流-预热电流和焊接电流。例如，可利用单个电源和相关联的转换器电路来促进预热操作。在这种情况下，三根引线可从焊接设备110或焊机中的辅助电力线延伸出，这可省去对第二电力供应器302b的需要。
在某些方面中，代替不同的接触焊嘴组装件206，第一接触焊嘴318和第二接触焊嘴308可定位在鹅颈弯曲部的每一侧上。例如，如图2b中所示，预热部分可为弯曲的(例如，非直的)。即，焊丝被进给通过焊炬的弯曲大于0度的区段或被认为是“鹅颈管”的颈部。可将第二接触焊嘴308定位在弯曲部开始之前的位置，并且将第一接触焊嘴318定位在弯曲部终结之后的位置。这样的布置可对加热的焊丝移动通过在两个接触焊嘴之间的颈部部分的连接性赋予益处。这样的布置导致两个接触焊嘴之间具有更可靠的连接，其中原先需要离轴加工的电介质插入物。
预热电流和焊接电流可为DC、AC或其组合。例如，焊接电流可为AC，而预热电流可为DC，或反之亦然。类似地，焊接电流可为DC电极反接(DCEN)或各种其它电力方案。在某些方面中，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，代替恒定电压，可使用恒定电压和/或恒定电力、恒定熔深和/或恒定焓来促进预热。例如，可以适宜地控制进入工件的熔深量。在某些方面中，接触焊嘴与工件的距离可能存在变化，在恒定电压焊接过程下，该距离变化将增加或减少焊接电流以将电压维持在目标电压命令或接近目标电压命令，并且因此改变进入焊接件的熔深/热量输入的量。通过响应于接触焊嘴与工件的距离变化的变化而调整预热电流的量，可有利地控制熔深/热量输入。另外，可改变熔深以反映期望的焊缝/熔深轮廓。例如，预热电流可被改变成多种波形，例如但不限于脉冲型波形，以实现期望的焊缝/熔深轮廓。
电流可为在主相位控制下从简单变压器输送的线路频率AC。根据如何实施控制以及为实施这种控制而实现的电力供应器配置，使用CC、CV或恒定电力可以更简单地控制被输送到预热区段的电流和电压。在另一个方面中，用于消耗性电弧焊接(GMAW和SAW)的焊接电源可包括调节恒定的焊接电流输出并且适应性调整焊丝速度以维持电弧长度或电弧电压设定点(例如，CC+V过程控制)。在又一个方面中，焊接电源可包括调节恒定的焊接电压输出(或电弧长度)并且适应性调整焊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)来适应焊丝伸出长度变化和预热电流/温度变化。在又一方面中，电源可包括调节恒定的焊接电流输出、送丝器维持恒定的熔敷，并且预热电源适应性调整预热电流(或预热电力)以维持恒定的电弧电压(或电弧长度、热输入或熔深)。可以理解，预热电流/电力的增加为焊丝焊接过程(GMAW和SAW)增加了新的自由度，其在维持恒定的焊接熔深和焊接宽度(电弧电流)、熔敷(焊丝速度)和过程稳定性(电弧长度或电压)方面允许灵活性和可控制性。这些控制方案可在焊接过程期间被切换(例如，CV+C仅用于起弧，而其它控制方案用于主焊接)。
使用超前控制的焊接波形允许在高熔敷速率下减少热量输入、扭曲并改进焊缝几何形状。因此，扩大了脉冲焊接的工作范围，减少了高熔敷速率下的旋转过渡，并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延伸到更高的熔敷。这是可能的，因为以那样的熔敷速率使材料过渡所需的电力较低。之前，在较高的熔敷速率下，脉冲宽度/频率/峰值电流强度太高以致于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以获得更高的速率(例如，600英寸每分钟(ipm))，这在以前仅在较低的速率(诸如300ipm)下才能获得。预热电极丝114还使脉冲焊接具有低本底电流的益处最大化。另外，将金属芯与定制的脉冲配置以及接触焊嘴组装件206组合使用允许以较高质量进行较厚实的熔敷焊。通过预热电极丝114，电极丝114表现得类似于实心焊丝及其过渡方式。
附加地或可替代地，预热电极丝114使得脉冲波形的本底电流能够显著减小，因为预热电极丝114的主要作用可从使熔球增长变为仅维持电极丝114与工件106之间的电弧。传统地，脉冲波形的本底电流用于使熔滴或熔球增长，其随后熔敷到工件106上。示例电力供应器302a可基于由预热电力供应器302b施加到电极丝114的预热电力来实施脉冲波形。
焊接系统100可被配置为监测在预热接触焊嘴之间(如图示，在第一接触焊嘴318与第二接触焊嘴308之间)电极丝114的离开温度(例如，预热温度)。预热温度可使用一个或多个温度测定装置(诸如温度计)来监测，该温度测定装置位于电极丝114附近，或以其它方式可操作地定位成利于周期性或实时焊接反馈。示例温度计可包括接触式传感器和非接触式传感器两者，诸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发出的热辐射的部分来测定温度以得到测量的预热温度。除温度计之外或代替温度计，温度测定装置可包括计算电极丝114的预热温度的一个或多个传感器和/或算法。例如，该系统可基于例如电流或电压来动态地计算温度。在某些方面中，温度计可测量介质波导或第一接触焊嘴的温度以推断焊丝温度。
在操作中，操作者可设定目标预定的预热温度，籍此焊接系统100动态地监测电极丝114的预热温度并且经由第二电力供应器102b调整预热电流以补偿测量的预热温度与目标预定的预热温度之间的任何偏差(或其它差异)。类似地，可设定控制以至于直到电极丝114已经被预热到预定预热温度才能执行焊接操作。
图3的示例进一步包括用于测量焊丝移动速度的焊丝速度传感器332。示例焊丝速度传感器包括用于测量马达电流的传感器、用于测量焊丝移动的光学传感器和/或其它类型的行程传感器。如果电极丝114的前进停止并且要继续对电极丝114的预热，则电极丝114的相同区段可能被加热超过焊丝丧失抗拉强度所在的点，或甚至超过电极丝114的熔点。电极预热控制电路322基于焊丝移动速度而控制由电力供应器302b输出的预热电力。例如，当电极丝114正在以对应的标称焊丝进给速度前进时电极预热控制电路322可控制电力供应器302b以输出标称预热电流，并响应于焊丝进给速度(例如感测的、测得的、假设的或计算得到的速度)的减小而从标称预热电流开始减小预热电流。如果焊丝速度传感器332测得速度为低于阈值速度，则电极预热控制电路322可禁用预热(例如控制电力供应器302a以停止输出预热电力)。
示例用户接口330可指示焊丝速度低于阈值速度、焊丝速度反馈损失和/或低焊接过程电压。
作为经由焊丝速度传感器332确定焊丝移动速度的附加或替代，示例电极预热控制电路322可基于命令的焊丝进给速度来假设焊丝移动速度。在这些示例中，电极预热控制电路322可依赖于预热电压反馈和/或预热电流反馈来检测停止的电极丝114。
如图4a到4c中所示，预热焊炬可与埋弧焊电力供应器组合而用于单个受预热焊丝、串联受预热焊丝(两个电源)和/或双受预热焊丝配置(一个电源)中。例如，图4a示出单个受预热焊丝配置中的埋弧(SAW)电力供应器。焊丝可用CV AC、CV EP、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+V EN来预热。图4b示出串联受预热焊丝配置中的埋弧电力供应器。焊丝可用于标准SAW配置或前面提到的任何变型中。焊丝可用CV AC、CV EP、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+V EN来预热。在某些方面中，一根焊丝可被预热并且一根焊丝(前后式焊丝(Front-Back wire))正常。另外，对于每根焊丝可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)在未加热的实心焊丝上是DCEP以便熔透，并且尾弧(trail arc)在电阻预热的金属芯焊丝上是DCEN以便于熔敷。最后，图4c示出单个受预热焊丝配置中的埋弧电力供应器。焊丝可用CV AC、CV EP、CVEN、CV+C AC、CV+C EP、CV+C EN、CC AC、CC EP、CC EN、CC+V AC、CC+V EP和/或CC+V EN来预热。
图5示出了另一个示例接触焊嘴组装件500的功能图。接触焊嘴组装件500类似于图3中所示的组装件206。组装件500包括电力供应器302a以向电极丝114提供焊接电力(例如，用于产生焊弧320或其它焊接电力传输)。组装件500还包括电力供应器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焊嘴318和第二接触焊嘴308。如上面参考图3所述，预热电力供应器302b具有与第二接触焊嘴308和第一接触焊嘴318相同的电连接。并非如前面图3中所示的焊接电力供应器302a与第一接触焊嘴318(例如，经由正极性连接)和工件106(例如，经由负极性连接)电连接，而是焊接电力供应器302a经由正极性连接而电连接到第二接触焊嘴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，预热电力供应器302b向电极丝114的在接触焊嘴308、318之间的部分提供预热电流，这可发生在焊接之前和/或焊接期间。在操作中，焊接电力供应器302a提供焊接电流以支持电弧320。在图5的配置中，由焊接电力供应器302a提供的能量也预热在第二接触焊嘴308与电弧320之间的电极丝114。在一些示例中，预热电力供应器302b提供的电力与由焊接电力供应器302a提供的能量共同预热电极丝114，由此降低由焊接电力供应器302a输送的电力。
图6示出了另一个示例接触焊嘴组装件600的功能图。组装件600类似于图5的组装件500。然而，预热电力供应器302b与接触焊嘴308、318之间的电连接相对于图5中的连接被逆转。换言之，预热电力供应器302b经由负极性连接而电连接到第二接触焊嘴308并且经由正极性连接而电连接到第一接触焊嘴318。
在示例组装件600中，当焊接电力供应器302a没有在提供电力时(例如，在未焊接时)，电力供应器302b可向焊丝的在接触焊嘴308、318之间的部分提供预热电力。当焊接电力供应器302a向组装件600提供焊接电力时，预热电力供应器302b被关断和/或用于减少由焊接电力供应器302a提供的焊接电力的部分以控制焊接电力供应器302a对电极丝114的预热。
图7示出了另一个示例接触焊嘴组装件700的功能图。组装件700包括电力供应器302a以向电极丝114提供焊接电力(例如，用于产生焊弧320或其它焊接电力传输)。组装件700还包括电力供应器302b以产生预热电流来加热电极丝114。焊接电力供应器302a电连接到第一接触焊嘴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，预热电力供应器302b电连接到电极丝114，以使得由电力供应器302a提供的焊接电流不与由预热电力供应器302b提供的预热电流在焊丝上叠加。为此，示例组装件700包括第三接触焊嘴702，预热电力供应器302b电连接到该第三接触焊嘴702。虽然在图7示出的示例中预热电力供应器302b经由正极性连接而电连接到第三接触焊嘴702并且经由负极性连接而电连接到第二接触焊嘴308，但是在其它示例中，连接的极性是相反的。
图8示出了另一个示例接触焊嘴组装件800的功能图。组装件800包括单个电力供应器，其经由第一接触焊嘴318和/或第二接触焊嘴308向电极丝114提供预热电力和焊接电力两者。为了控制供至接触焊嘴308、318的预热电力和/或焊接电力的方向，组装件800包括预热/焊接开关802。预热/焊接开关802切换在焊接电力供应器302a与第一接触焊嘴318、第二接触焊嘴308和/或工件106之间的电连接。
焊接电力供应器302a通过例如控制预热/焊接开关802以将焊接电力供应器302a的正极端子连接到接触焊嘴308和318中的一个并且将焊接电力供应器302a的负极端子连接到接触焊嘴308和318中的另一个来向电极丝114提供预热。焊接电力供应器302a通过例如控制预热/焊接开关802以将焊接电力供应器302a的正极端子连接到工件106中的一个或接触焊嘴308和318中的一个并且将焊接电力供应器302a的负极端子连接到工件116中的另一个或接触焊嘴308和318中的一个(例如，基于正在使用DCEN还是DCEP)来向电极丝114提供焊接。
如果预热/焊接开关802将焊接电力供应器302a的其中一个端子连接到第二接触焊嘴308并且将焊接电力供应器302a的另一个端子连接到工件106，则由焊接电力供应器302a供应的焊接电流也向电极丝114提供预热。在一些示例中，预热/焊接开关802在以下模式之间交替：将焊接电力供应器302a连接到第一组电连接(例如，连接到接触焊嘴308和318)用于预热电极丝114、连接到第二组电连接(例如，连接到工件106和第一接触焊嘴318)用于焊接，和/或连接到第三组电连接(例如，连接到工件106和第二接触焊嘴308)用于同时预热电极丝114和焊接。
一些示例焊接系统100使用辐射加热来经由焊丝衬里加热电极丝114。示例包括使用镍铬合金、铂和/或另一种合适的材料来构造卷绕的焊丝衬里，以同时从焊丝供给器到焊枪物理地支承和/或引导电极丝114并且同时将电极丝114加热。焊丝衬里由示例预热电力供应器302b加热。可使用较高的加热电流来加热焊丝衬里的较短部分，和/或可使用减少的加热电流来加热焊丝衬里的较长部分(例如，焊丝衬里的从送丝器向焊炬延伸的大部分)。电极丝114通过焊丝衬里使用辐射加热被逐渐加热，以便在电极丝114到达焊炬和/或第一接触焊嘴318之前电极丝114具有升高的温度。
本公开的示例可用于执行包覆操作而降低对基材的稀释。在这样的示例中，预热电力供应器302b提供高预热电力以将焊丝预热到接近熔化。焊接电力供应器302a然后提供相对较低的电弧电流(例如15A到20A)以使焊丝末端达到实际熔点。然而，因为相对较低的电流(例如，15A到20A)可能不足以导致熔化的焊丝断离而跨过电弧过渡液态金属，所以一些这样的示例使用快速响应马达来使焊丝摆动。焊丝的摆动将液态金属从焊丝末端摇动下来或震动下来。这种摆动技术的示例由Y.Wu和R.Kovacevic在Proceedings of theInstitution of Mechanical Engineers Vol216Part B：J Engineering Manufacture,p.555,2002中的“Mechanically assisted droplet transfer process in gas metalarc welding”描述，该文献整体通过引用方式并入本文中。通过使用低电弧电流，示例包覆方法减少了基体金属稀释和/或降低了方法诸如激光包覆的成本。
在一些其它示例中，包覆系统使用对电极丝的电阻预热和激光能量源来铺设包覆物。激光束可散焦，并且在包覆操作期间不存在焊弧(例如，电弧)。在一些情况下，经由电压钳位系统防止焊弧，该电压钳位系统将焊丝与工件之间的电压钳位到小于起弧电压。这种钳位系统可包括二极管和/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焊丝预热和电压钳位，但是省略了激光器。在其它一些示例中，包覆系统使用焊丝预热并且省略了钳位和激光器两者。在任一种情况下，金属可能不一定结合到工件，而是可以形成涂层和/或铺设在基底上，金属可随后从该基底移除。
在一些示例中，包覆系统使用电阻预热来预热焊丝。使用TIG焊弧来熔化预热的焊丝。
一些示例包覆系统使用预热系统来执行先导(pilot)预热(例如，在焊丝在焊炬中的两个焊嘴进行预热之处接触工件之前)和转移(transferred)预热(例如，一旦电流开始在工件引线中流动，就打开较为靠近工件的焊嘴)。包覆系统将预热系统在先导预热模式与转移预热模式之间切换。
在一些情况下，预热具有延长的伸出长度的电极可能受到不稳定性的影响，这是由埋弧焊接和/或GMAW方法中的短路控制响应引起的。常规的短路控制响应是增加电流以清除检测到的短路。然而，电流增加会使延长的伸出部过热到极高温度，从而导致焊丝的刚度和/或机械稳定性下降。因此，在焊接系统100试图获得稳定的电弧长度或接触焊嘴与工件的距离时，过热的焊丝区段以比正常速率更高的速率熔断并且可能引入电弧长度变化或振荡。一些示例通过在长时间短路事件(例如，持续超过5ms的短路)期间使用电流受控制(例如，恒流)的模式控制焊接电力供应器302a来应对这种不稳定性。电流受控制的模式不包括短路清除方法所特有的鲨鳍形响应或高仿真电感。例如，电流受控制的模式可使用与喷射模式中用于该送丝速率的电流(例如，高电流)相同的平均电流或使用固定低电流(例如，50A或更低)。焊接系统100还启动焊丝回撤以清除短路。在短路被清除之后，焊接系统100将模式恢复为电压受控制(例如，恒压)的喷射和/或脉冲喷射模式。在这样的示例中，焊丝驱动马达具有高响应性(例如，类似于在受控短路(CSC)模式中使用的马达)，但是占空比相对于CSC模式中使用的占空比而言有所减小。在这样的示例中，马达不像CSC模式那样快地用于清除短路。
一些示例使用喷射模式增加了焊接的熔敷速率并同时减少了对工件的热量输入。焊接系统100在低焊丝速度模式下的喷射模式与高焊丝速度模式下的冷送丝之间切换。在该背景下，冷焊丝是指未熔化的焊丝，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并且以喷射模式(例如，电压受控制的和/或脉冲)执行焊接，然后将电流降低到较低的电流水平(例如，50A或更小)。在以喷射模式操作一段时间之后，焊接系统提高送丝速率(例如，提高到最大马达进给速率)以将冷(例如，未熔化的)电极丝114输入到焊接熔池。冷焊丝的输入既添加了填充金属，又冷却了焊接熔池。在焊接熔池冷却得太多而不能进一步熔化焊丝之前，使用预热的焊丝来增加焊丝熔敷到焊接熔池中，但是可省略对焊丝的预热。焊接系统100然后将焊丝回撤，同时维持较低的焊接电流以重启焊弧。当电弧重启时，焊接系统100以较高的电流返回到喷射模式，并且以较低的送丝速率进给电极丝114。在一些示例中，焊接系统100在将冷焊丝进给到焊接熔池中时维持较高的电流以增加熔敷，但是在缩回焊丝之前减小电流(例如，减小到50A或更小)以减少电弧重启期间的飞溅物。在这样的示例中，焊丝驱动马达具有高响应性(例如，类似于在受控短路(CSC)模式中使用的马达)，但是占空比相对于CSC模式中使用的占空比而言有所减小。在这样的示例中，马达不像CSC模式那样快地用于清除短路。
在一些情况下，电极丝114与接触焊嘴318之间的不良物理接触可导致电极丝114与接触焊嘴318之间的电弧发生，这可能损坏接触焊嘴318。本公开的示例包括其间的钳位二极管(例如，齐纳二极管)以钳位预热电力供应器302b的输出电压以将该输出电压钳位到小于阈值(例如，小于14V)。使用钳位二极管减少或消除了在接触焊嘴308和318与电极丝114之间发起电弧的可能性。另外，钳位二极管降低了主焊接电流在第一接触焊嘴318中产生电弧的可能性。当电极丝114与第一接触焊嘴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钳位电路和第二接触焊嘴308到达电极丝114，以防止焊嘴回烧并延长第一接触焊嘴318的寿命。钳位二极管被选择为具有传导预热电流和焊接电流(例如，具有几百纳秒的导通时间)两者的电流容量。在一些示例中，钳位二极管是碳化硅整流二极管。
在一些示例中，第二接触焊嘴308用作传感器以用于检测第一接触焊嘴318处的电弧发生的状况(例如，在不预热电极丝114的情况下)。当检测到在第一接触焊嘴318处产生电弧的这些状况时，焊接系统100如上所述地对焊嘴-焊丝接触电压进行钳位。
虽然上面公开的示例包括同轴对齐的接触焊嘴308和318，但是在其它示例中，接触焊嘴308和318的轴线错开(例如，平行但不对齐)和/或倾斜(例如，不平行)。在一些其它示例中，在两个接触焊嘴308和318之间设置曲折或弯曲的焊丝支承件(例如，陶瓷)以改善第一接触焊嘴318处的接触。在一些其它示例中，第一接触焊嘴318被设置有弹簧加载的触头以接触电极丝114，由此确保第一接触焊嘴318与电极丝114之间的接触。
图9示出示例实施方案，其向工件904提供电阻预热的焊丝902并且提供单独的电弧源(诸如钨电极906)以熔化焊丝902和/或工件904。使用接触焊嘴908和910来预热焊丝902，该接触焊嘴908和910电联接到预热电源912。示例接触焊嘴908和910和预热电源912可如参考图3、图5、图6、图7、和/或图8中的任何示例所描述的来实施。
钨电极906产生电弧914。气体喷嘴916配置在与钨电极906相同的焊炬中并且提供保护气体918。往复式送丝器920使得焊丝902能够向前和/或向后双向行进。往复式预热的焊丝902增加焊接或包覆行进速度，并且在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912经由接触焊嘴908和910而预热焊丝902，并且钨电极906提供将焊丝902和/或工件904的部分熔化到焊接熔池922中所需的附加热量。预热的焊丝902在埋入焊接熔池922中之后熔化，被电弧914熔化，和/或这两种情况。本文描述的任何示例控制过程可用于执行焊接、钎焊、包覆、耐磨堆焊、金属增材和/或任何其它焊接型操作。
图10示出示例实施方案，其向工件1004提供电阻预热的焊丝1002并且提供单独的电弧源(诸如一个或多个激光头1006)以熔化焊丝1002。图10的示例包括图9的接触焊嘴908和910、预热电源912和往复式送丝器920。示例接触焊嘴908和910和预热电源912可如参考图3、图5、图6、图7和/或图8中的任何示例所描述的来实施。
类似于图9的钨电极906，图10的激光头1006提供足够的电力以熔化工件1004以产生焊接熔池922，预热的焊丝1002被埋入该熔池中以熔化预热的焊丝1002以用于金属熔敷。预热的焊丝1002的使用包括经由激光头1006向工件1004施加比使用冷焊丝时所需要的能量更少的能量。在一些情况下，在没有来自激光器的附加热量的情况下，预热的焊丝902在埋入到工件904和/或焊接熔池922中之后熔化。在其它情况下，激光器将更多的热量添加到要熔化到焊接熔池922中的焊丝。降低的激光电力和热量有助于减少工件904在耐腐蚀堆焊层中的基体金属稀释。因此，图9和/或10的示例可以实现与传统的冷焊丝焊接过程相比增加的熔敷速率，并且烧穿工件904、1004的可能性较小。
在一些示例中，焊接系统100对焊丝短路事件作出反应。示例焊接系统100使用反馈以立即切断预热电力，以防止柔软的预加热的焊丝被挤压并导致第一接触焊嘴318与第二接触焊嘴308之间的阻塞。焊接系统100使用诸如来自送丝马达的反馈(例如，马达电流、马达转矩等)和/或来自在两个焊嘴马达电流之间的另一个送丝力传感器或其它进给力传感器的反馈来提供快速检测。附加地或可替代地，焊接系统100使用反馈诸如短路测量值(例如，电弧电压)的持续时间来检测焊丝碾灭(wirestubbing)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关闭或禁用预热电力供应器和/或减小供至预热电力供应器的预热电力以防止焊丝在接触焊嘴之间留茬(noodling)。
在一些示例中，焊接系统100包括焊接型电源以将焊接型电力提供给焊接型电路，其中焊接型电路包括如本文所述的焊接型电极和焊炬的第一接触焊嘴。示例焊接系统100还包括本文公开的示例预热电路中的一个，所述预热电路经由焊炬的第二接触焊嘴而将预热电力提供通过焊接型电极的第一部分。本公开的示例还包括电极预热控制电路322，电极预热控制电路322被配置成基于规定预热电力的用户输入来控制预热电力。
图11是图3、图5、图6、图7和/或图8的电力供应器302a、302b的示例实施方案的框图。示例性电力供应器302a、302b向焊接应用供电、控制焊接应用和向焊接应用供应消耗品。在一些示例中，电力供应器302a、302b直接向焊炬108供应输入电力。在所示出的示例中，焊接电力供应器302a、302b被配置为向焊接操作和/或预热操作供电。示例焊接电力供应器302a、302b还向送丝器供电，以将电极丝114供应给焊炬108而用于各种焊接应用(例如，GMAW焊接、药芯焊丝电弧焊(FCAW))。
电力供应器302a、302b(例如，从AC电网、发动机/发电机组、电池或其它能量产生或存储装置或其组合)接收主电力1108，调节主电力并且根据系统的需求向一个或多个焊接装置和/或预热装置提供输出电力。主电力1108可从非现场位置供应(例如，主电力可源自电网)。焊接电力供应器302a、302b包括电力转换器1110，该电力转换器1110可包括变压器、整流器、开关及诸如此类，其能够根据系统(例如，特定的焊接过程和方案)的需求将AC输入电力转换为AC和/或DC输出电力。电力转换器1110基于焊接电压设定点将输入电力(例如，主电力1108)转换为焊接型电力并且经由焊接电路输出焊接型电力。
在一些示例中，电力转换器1110被配置为将主电力1108转换为焊接型电力输出和辅助电力输出两者。然而，在其它示例中，电力转换器1110被适配成将主电力仅转换为焊接电力输出，并且提供单独的辅助转换器以将主电力转换为辅助电力。在一些其它示例中，电力供应器302a、302b直接从壁式插座接收转换后的辅助电力输出。电力供应器302a、302b可采用任何合适的电力转换系统或机构来产生和供应焊接电力和辅助电力两者。
电力供应器302a、302b包括控制器1112以控制电力供应器302a、302b的操作。焊接电力供应器302a、302b还包括用户接口1114。控制器1112从用户接口1114接收输入，用户可通过该用户接口来选择过程和/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1114可使用任何输入装置(诸如经由小键盘、键盘、按钮、触摸屏、语音激活系统、无线装置等)来接收输入。另外，控制器1112基于用户的输入以及基于其它当前的操作参数来控制操作参数。具体地，用户接口1114可包括显示器1116，以便于向操作者呈现、展示或指示信息。控制器1112还可包括接口电路系统，以便于将数据传送到系统中的其它装置(诸如送丝器)。例如，在一些情况下，电力供应器302a、302b与焊接系统内的其它焊接装置进行无线通信。另外，在一些情况下，电力供应器302a、302b使用有线连接而与其它焊接装置进行通信，诸如通过使用网络接口控制器(NIC)以经由网络(例如，以太网、10BASE2、10BASE-T、100BASE-TX等)传送数据。在图1的示例中，控制器1112经由通信收发器1118经由焊接电路而与送丝器进行通信。
控制器1112包括至少一个控制器或处理器1120，其控制焊接电力供应器1102的操作。控制器1112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1120可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ASICS，和/或任何其它类型的处理装置。例如，处理器1120可包括一个或多个数字信号处理器(DSP)。
示例控制器1112包括一个或多个存储装置1123和一个或多个存储器装置1124。存储装置1123(例如，非易失性存储器)可包括ROM、闪速存储器、硬盘驱动器和/或任何其它合适的光学、磁性和/或固态存储介质，和/或其组合。存储装置1123存储数据(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。用于焊接应用的存储数据的示例包括焊炬的姿态(例如，取向)、接触焊嘴与工件之间的距离、电压、电流、焊接装置设定及诸如此类。
存储器装置1124可包括易失性存储器诸如随机存取存储器(RAM)和/或非易失性存储器诸如只读存储器(ROM)。存储器装置1124和/或存储装置1123可存储各种信息并且可用于各种目的。例如，存储器装置1124和/或存储装置1123可存储供处理器1120执行的处理器可执行指令1125(例如，固件或软件)。另外，用于各种焊接过程的一个或多个控制方案以及相关联的设定和参数可连同代码一起存储在存储装置1123和/或存储器装置1124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、启用气体流、捕获焊接电流数据、检测短路参数、确定飞溅量)。
在一些示例中，焊接电力从电力转换器1110流过焊接电缆1126。示例焊接电缆1126可与焊接电力供应器302a、302b中的每一个处的焊接接线柱附接和断开(例如，以使得在磨损或损坏的情况下能够易于更换焊接电缆1126)。另外，在一些示例中，通过焊接电缆1126提供焊接数据，以使得焊接电力和焊接数据被一起通过焊接电缆1126提供并传输。通信收发器1118通信地耦接到焊接电缆1126以通过焊接电缆1126传送(例如，发送/接收)数据。通信收发器1118可基于各种类型的电力线通信方法和技术来实施。例如，通信收发器1118可利用IEEE标准P1901.2而通过焊接电缆1126提供数据通信。以此方式，焊接电缆1126可用于从焊接电力供应器302a、302b向送丝器和焊炬108提供焊接电力。附加地或可替代地，焊接电缆1126可用于向送丝器和焊炬108传输数据通信和/或从送丝器和焊炬108接收数据通信。通信收发器1118例如经由电缆数据耦接器1127通信地耦接到焊接电缆1126，以表征焊接电缆1126，如下面更详细描述的。电缆数据耦接器1127可为例如电压或电流传感器。
在一些示例中，电力供应器302a、302b包括送丝器或者实施在送丝器中。
示例通信收发器1118包括接收器电路1121和发射器电路1122。通常，接收器电路1121经由焊接电缆1126而接收由送丝器传输的数据，并且发射器电路1122经由焊接电缆1126而将数据传输到送丝器。如下面更详细描述，通信收发器1118允许从送丝器的位置远程地配置电力供应器302a、302b和/或使用由送丝器104传输的焊接电压反馈信息来补偿电力供应器302a、302b的焊接电压。在一些示例中，接收器电路1121在焊接电流正在流过焊接电路时(例如，在焊接型操作期间)和/或在焊接电流已停止流过焊接电路之后(例如，在焊接型操作之后)经由焊接电路来接收通信。这种通信的示例包括在焊接电流正在流过焊接电路时在远离电力供应器302a、302b的装置(例如，送丝器)处测量的焊接电压反馈信息。
第9,012,807号美国专利中描述了通信收发器1118的示例实施方案。第9,012,807号美国专利的全部内容以引用方式并入本文中。然而，可使用通信收发器1118的其它实施方案。
送丝器还可包括通信收发器，其在构造和/或功能上可与通信收发器1118类似或相同。
在一些示例中，取决于焊接应用，气体供应器1128提供保护气体，诸如氩气、氦气、二氧化碳及诸如此类。保护气体流向阀1130，该阀控制气体流，并且如果需要，可被选择以允许调整或调节被供应给焊接应用的气体的量。阀1130可被控制器1112打开、关闭或以其它方式操作，以启用、禁止或控制通过阀1130的气体流(例如，保护气体)。保护气体离开阀1130并且通过电缆1132(其在一些实施方案中可与焊接电力输出一起被封装)流到送丝器，该送丝器向焊接应用提供保护气体。在一些示例中，电力供应器302a、302b不包括气体供应器1128、阀1130和/或电缆1132。
尽管所公开的示例将电极预热控制电路322、预热反馈电路324、电弧电压反馈电路334和/或用户接口330描述为处于电力供应器302a、302b之外，但在其它示例中，电力供应器302a、302b实现电极预热控制电路322、预热反馈电路324、电弧电压反馈电路334和/或用户接口330和/或其一些部分。
图12是表示示例机器可读指令1200的流程图，该指令可由图3、图5、图6、图7和/或图8的电极预热控制电路322执行以在焊丝预热期间对预热电压反馈损失提供保护。下面参照图3描述了示例指令1200，但指令1200可使用本文公开的任何示例系统来实现。
在框1202，电极预热控制电路322确定是否正在发生焊接。例如，电极预热控制电路322可接收指示，该指示表明电力供应器302a正在输出焊接型电力。如果并未发生焊接(框1202)，则框1202迭代以等待焊接操作。
当正在发生焊接时(框1202)，在框1204，电力供应器302a经由第一接触焊嘴(例如接触焊嘴318)而提供焊接电力并且电力供应器302b经由预热电路(例如接触焊嘴318和接触焊嘴308)而提供预热电力。在框1206，预热反馈电路324测量预热电压。在一些示例中，预热反馈电路324执行多次电压测量并对电压测量值进行过滤(例如确定平均电压或RMS电压)以确定代表性电压。
在框1208，预热反馈电路324确定预热电压是否为无效的。例如，当预热电压在至少阈值时间期间落在电压范围外和/或小于阈值电压时，预热反馈电路324可将该预热电压识别为无效的。
如果预热电压是无效的(框1208)，则在框1210，电极预热控制电路322确定焊接电流。例如，电极预热控制电路322可从输出焊接电流的电力供应器302a和/或从电流传感器得到的电流测量值接收焊接电流的指示。
在框1212，电极预热控制电路322确定焊接电流是否大于阈值电流。如果焊接电流不大于阈值电流(框1212)，则在框1214，电极预热控制电路322控制电力供应器302b以减小预热电力。例如，电极预热控制电路322可将预热电力减小至小于阈值电平，该阈值电平被预定为安全(例如不会或不可能损害焊炬)。在一些示例中，可以以减小的预热电力继续进行焊接。
在减小预热电力(框1214)之后或者如果预热电压有效(框1208)，在框1216，焊丝速度传感器332测量焊丝行进速度。在框1218，电极预热控制电路322确定焊丝行进速度是否小于阈值速度。如果焊丝行进速度小于阈值速度(框1218)或者如果当预热电压无效时焊接电流大于阈值电流(框1212)，则在框1220，电极预热控制电路322控制电力供应器302b以禁用预热电力。在一些示例中，当预热电力被禁用时，电极预热控制电路322也禁用焊接。可替代地，系统100可恢复到传统的(例如非预热式)MIG焊接程序并(例如经由用户接口330)显示该变换的指示。
在禁用预热电力(框1220)之后，或者如果焊丝行进速度低于阈值(框1218)，控制返回到框1202。
在一些示例中，在框1220禁用预热之后，可以以低电平施加预热电力以确定电压反馈是否已返回(例如以确定预热电压是否有效)。
图13是代表示例机器可读指令1300的另一流程图，该指令可由电极预热控制电路执行以在焊丝预热期间对预热电压反馈损失提供保护。在下面参照图3描述示例指令1300，但指令1300可使用本文公开的任何示例系统来实现。
在框1302，预热反馈电路324对焊丝预热电压和焊丝预热电流进行采样。在一些示例中，焊丝预热电流是从提供预热电力的电力供应器302b获得的。
在框1304，电极预热控制电路322确定所采样的焊丝预热电流是否大于阈值电流。例如，基于焊丝类型、焊丝尺寸和/或焊接过程，阈值电流可以是50A，或者任何其它合适的阈值电流。如果采样的焊丝预热电流大于阈值电流(框1304)，则在框1306，电极预热控制电路322确定所采样的预热电压是否小于阈值电压。框1306中的阈值电压(例如1V)可指示预热反馈电路324是否正在接收预期电平的电压反馈。在没有电压反馈的情况下，检测到大于阈值电流的预热电流与小于阈值电压的预热电压的组合可指示反馈电压损失正在使预热控制回路增加电流。
如果采样的焊丝预热电流不大于阈值电流(框1304)或者如果采样的预热电压小于阈值电压(框1306)，则在框1308，电极预热控制电路322存储最近的焊丝预热电压和电流采样。例如，最近的焊丝预热电压和电流可被存储为最近的电压和电流采样以供与之后的采样进行比较。控制然后返回到框1302。
当采样的焊丝预热电流大于阈值电流(框1304)并且采样的预热电压小于阈值电压(框1306)时，则在框1310，电极预热控制电路322确定是否在第一时间期间(例如在一时间段内、在焊接操作内、在电力供应器302b或电极预热控制电路322的电力循环过程内等)检测到正在发生采样的预热电压小于阈值电压。如果在第一时间期间检测到正在发生采样的预热电压小于阈值电压(框1310)，则在框1312，电极预热控制电路322存储最近的焊丝预热电压和电流采样。可以以与框1308相同或相似的方式来执行框1312。控制然后返回到框1302。
如果检测到在第一时间期间采样的预热电压不小于阈值电压并且正在发生(框1310)，则在框1314，电极预热控制电路322确定采样的预热电压是否正在增加。例如，电极预热控制电路322可将采样的焊丝预热电压与最近的焊丝预热电压采样(例如在框1308或1312存储的)进行比较以确定在后继的采样中电压是否正在增加。在预热电流小于阈值时电压可小于阈值电压，并且当预热电压反馈存在并且可操作时，预热电流增加到高于阈值可造成预热电压反馈的相应增加并且可使预热控制回路响应于该反馈而减小电流和/或电压。
如果采样的预热电压正在增加(框1314)，控制返回到框1302。如果采样的预热电压不在增加(框1314)，则在框1316，电极预热控制电路322禁用焊丝预热和/或将焊丝预热电流命令减小至低(例如安全)值。例如，电极预热控制电路322可控制电力供应器302b以减小或切断预热电力。在框1318，电极预热控制电路322(例如经由用户接口330)显示电压反馈损失的指示并停止焊接。例如，电极预热控制电路322可控制电力供应器302a以切断焊接电力。示例指令1300然后结束。
图14是代表示例机器可读指令1300的另一流程图，该指令可由电极预热控制电路执行以在焊丝预热期间对预热电压反馈损失提供保护。下面参照图3来描述示例指令1400，但该指令可使用本文公开的任何示例系统来实施。
在框1402，预热反馈电路324对焊丝预热电压进行采样，并且电弧电压反馈电路334对焊接电压(例如电弧电压)进行采样。
在框1404，电极预热控制电路322确定采样的焊丝预热电压和/或采样的焊接电压是否指示电极丝114和工件之间的短路。例如，可能伴随以高转换速率的基本为0V的焊接电压和/或预热电压可指示存在短路状态。
如果采样的焊丝预热电压和/或焊接电压不指示短路(框1404)，则在框1406，电极预热控制电路322重置定时器。定时器跟踪在短路状态存在期间的时间。定时器可例如作为计数器而递增，该计数器对在短路状态存在时连续的时间和/或连续处理循环的次数进行计数。当短路状态不再存在时，定时器重置(例如重置至零或其它起始状态)。在框1408，电极预热控制电路322使用命令的预热电力值来控制预热电力供应器302b。例如，电极预热控制电路322可基于焊接过程和/或正在施加于焊接电弧的焊接电力而使用预热命令值。
如果采样的焊丝预热电压和/或焊接电压指示短路(框1404)，则在框1412，电极预热控制电路322将定时器递增(或允许定时器继续递增)。
在框1412，电极预热控制电路322确定定时器是否已到达或超出时限。如果定时器尚未达到或超出时限(框1412)，则在框1414，电极预热控制电路322增量地减小预热电力。当短路状态在框1402、1404、1410、1412和1414的多次循环期间持续时，预热电力反复地减小。
如果定时器尚未到达或超出时限(框1412)，则在框1416，电极预热控制电路322禁用预热电力。在框1418，电极预热控制电路322(例如经由用户接口330)显示低预热电压状态的指示。低预热电压状态
在使用命令的预热电力值控制预热电力供应器(框1408)、减小预热电力(框1414)，或显示低预热电压状态的指示(框1418)之后，控制返回到框1402。
如本文所利用的，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/或固件可配置硬件、可由硬件执行和/或以其它方式与硬件关联。如本文所使用的，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”，并且在执行第二一行或多行代码时可以包括第二“电路”。如本文所用，“和/或”是指由“和/或”连接的列表中的任何一个或多个项目。例如，“x和/或y”表示三元素集{(x)，(y)，(x，y)}中的任何元素。换句话说，“x和/或y”是指“x和y之一或两者”。作为另一个示例，“x，y和/或z”表示七元素集{(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”。如本文所使用的，术语“示例性”是指用作非限制性示例、实例或例证。如本文所使用的，术语“例如”和“诸如”给出一个或多个非限制性示例、实例或例证的列表。如本文所利用的，每当电路系统包括执行功能所需的硬件和代码(如果必要的话)时，则该电路系统是“可操作的”以执行该功能，而不管该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定，出厂调整等)。
本方法和/或系统可在硬件、软件或硬件与软件的组合中实现。本方法和/或系统可在至少一个计算系统中以集中方式实现，或者以分散方式实现，在所述分散方式中，不同的要素散布在若干互联的计算系统各处。适配于执行本文所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当被加载和执行时，控制该计算系统以使其执行本文所述的方法。另一典型实施方式可包括专用集成电路或芯片。一些实施方式可包括非暂时性机器可读(计算机可读)介质(例如闪存驱动器、光盘、磁性存储盘或类似物)，其上存储有一行或多行代码，所述代码可由机器执行以使该机器执行本文所述的过程。
虽然已经参考某些实施方案描述了本发明的方法和/或系统，但是本领域技术人员将理解，可进行各种改变并且可替换等同物而不背离本方法和/或系统的范围。另外，在不脱离本公开的范围的情况下，可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，所公开的示例的系统、框和/或其它部件可被组合、划分、重新布置和/或以其它方式修改。因此，本方法和/或系统不限于所公开的特定实施方案。相反，无论是字面上还是依据等同原则，本方法和/或系统将包括落在所附权利要求的范围内的所有实施方案。
本文引用的所有文献(包括期刊文章或摘要、公布的或对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、附图以及文本。

Claims (25)

1.一种焊接型系统，包括：
焊接型电源，所述焊接型电源被配置成将焊接型电力提供至焊接型电路，所述焊接型电路包括焊接型电极和焊炬的第一接触焊嘴；
电极预热电路，所述电极预热电路被配置成经由所述焊炬的第二接触焊嘴而将预热电力提供通过所述焊接型电极的第一部分；
预热反馈电路，所述预热反馈电路被配置成测量预热电压；以及
电极预热控制电路，所述电极预热控制电路被配置成：
基于所述预热电压而控制所述预热电力；以及
响应于检测到由所述预热反馈电路测得的无效预热电压而控制所述电极预热电路以减小所述预热电力。
2.如权利要求1所述的焊接型系统，其中所述电极预热控制电路被配置成响应于检测到由所述预热反馈电路测得的所述无效预热电压而减小所述焊接型电力。
3.如权利要求1所述的焊接型系统，其中所述电极预热控制电路被配置成通过确定所述预热电压落在规定的有效电压范围之外而检测到由所述预热反馈电路测得的所述无效预热电压。
4.如权利要求1所述的焊接型系统，其中所述电极预热控制电路被配置成响应于检测到所述无效预热电压而禁用所述电极预热电路。
5.如权利要求1所述的焊接型系统，还包括用户接口，所述电极预热控制电路被配置成经由所述用户接口而指示电压反馈损失、低预热反馈电压状态或无效预热电压反馈状态中的至少一者。
6.如权利要求1所述的焊接型系统，其中所述电极预热控制电路被配置成响应于检测到由所述预热反馈电路测得的所述无效预热电压而控制所述焊接型电力以使其具有小于阈值电流的电流。
7.如权利要求1所述的焊接型系统，其中所述电极预热控制电路被配置成响应于检测到由所述预热反馈电路测得的所述无效预热电压而：
确定所述预热电力的电流是否已超过阈值，并
响应于确定所述预热电力的所述电流已超过所述阈值，而禁用所述焊接型电力。
8.如权利要求7所述的焊接型系统，其中所述阈值包括平均电流或RMS电流中的至少一者。
9.如权利要求1所述的焊接型系统，其中所述电极预热电路被配置成经由所述第一接触焊嘴和所述第二接触焊嘴而提供所述预热电力。
10.如权利要求1所述的焊接型系统，其中所述电极预热控制电路被配置成基于焊丝移动速度而控制所述预热电力。
11.如权利要求10所述的焊接型系统，还包括被配置成测量所述焊丝移动速度的焊丝速度传感器。
12.如权利要求10所述的焊接型系统，还包括用户接口，所述电极预热控制电路被配置成经由所述用户接口来指示焊丝速度低于阈值速度、焊丝速度反馈的损失或低焊接过程电压中的至少一者。
13.如权利要求1所述的焊接型系统，所述电极预热控制电路被配置成响应于确定焊丝移动速度低于阈值速度而控制所述电极预热电路以禁用预热。
14.如权利要求1所述的焊接型系统，所述电极预热控制电路被配置成响应于确定焊丝移动速度低于阈值速度而控制所述电极预热电路以将预热电流减小至小于预定的电流。
15.如权利要求1所述的焊接型系统，其中所述电极预热控制电路被配置成基于所述焊接型电力的电压或所述焊接型电力的电流中的至少一者来控制所述预热电力。
16.如权利要求1所述的焊接型系统，还包括电弧电压反馈电路，所述电极预热控制电路被配置成基于由所述电弧电压反馈电路确定的电弧电压而控制所述预热电力。
17.如权利要求1所述的焊接型系统，其中所述电极预热控制电路被配置成当所述预热电压在至少阈值时间期间小于阈值电压时检测到所述无效预热电压。
18.如权利要求1所述的焊接型系统，其中所述电极预热控制电路被配置成当检测到所述无效预热电压所持续的时间段增加时进一步减小所述预热电力。
19.如权利要求1所述的焊接型系统，还包括被配置成测量焊丝移动速度的焊丝速度传感器。
20.一种方法，包括：
经由焊接型电源和焊炬的第一接触焊嘴而将焊接型电力提供给焊接型电极；
经由所述焊炬的第二接触焊嘴而提供预热电力通过所述焊接型电极的第一部分，
基于测量预热电压而控制所述预热电力；以及
响应于检测到无效预热电压而减小所述预热电力。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述控制所述预热电力是基于所述焊接型电力的电压或所述焊接型电力的电流中的至少一者。
22.如权利要求20所述的方法，还包括响应于检测到所述无效预热电压而控制所述焊接型电力以使其具有小于阈值电流的电流。
23.如权利要求20所述的方法，还包括经由用户接口而指示电压反馈损失、低预热反馈电压状态或无效预热电压反馈状态中的至少一者。
24.如权利要求20所述的方法，还包括通过确定所述预热电压在至少阈值时间期间低于阈值电压而检测所述无效预热电压。
25.如权利要求20所述的方法，还包括测量所述焊接型电极的焊丝移动速度并基于所述焊丝移动速度来控制所述预热电力。
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