CN111097995B - 双焊丝焊接或增材制造接触尖端以及扩散管 - Google Patents

双焊丝焊接或增材制造接触尖端以及扩散管 Download PDF

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Abstract

一种焊接或增材制造接触尖端包括导电本体，所述导电本体从所述本体的近端延伸至所述本体的远端。所述本体形成第一孔和第二孔，所述第一孔终止于所述本体的远端面处的第一出口孔口，所述第二孔终止于所述本体的远端面处的第二出口孔口。所述第一出口孔口与所述第二出口孔口彼此分开某一距离，所述距离被配置成有助于在熔敷操作期间在被递送穿过所述第一孔的第一焊丝电极与被递送穿过所述第二孔的第二焊丝电极之间形成桥接熔滴。

Description

双焊丝焊接或增材制造接触尖端以及扩散管
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年10月26日提交的美国临时专利申请序列号62/750,893的权益并且其披露内容通过援引并入本文。
发明背景
技术领域
与本发明相符合的装置、系统和方法涉及具有双焊丝构型的材料熔敷。
背景技术
焊接时，在焊接过程中经常期望增加焊道的宽度或增加焊接熔池的长度。对于这种期望可能有许多不同的原因，这在焊接工业中是广为人知的。例如，可能期望延长焊接熔池以使焊缝和填充金属熔融更长的时间，从而降低孔隙率。也就是说，如果焊接熔池熔融较长时间，则在焊道固化之前有更多时间使有害气体逸出焊道。进一步，可能期望增加焊道的宽度，以便覆盖更宽的焊缝间隙或增加焊丝熔敷率。在这两种情况下，通常使用增大的电极直径。即使可能仅期望增加焊接熔池的宽度或长度而不是同时增加二者，增大的直径也将导致焊接熔池同时加长和加宽。然而这并非没有缺点。确切地讲，由于采用更大的电极，所以在焊弧中需要更多的能量以有助于适当的焊接。这种能量的增加致使输入焊缝中的热量增加，并且由于所使用的电极的直径较大，这种能量的增加将导致在焊接操作中使用更多能量。进一步，这可能产生对于某些机械应用而言不理想的焊道轮廓或截面。可能期望同时使用至少两个较小的电极，而不是增加电极的直径。
发明内容
下面的概述呈现了简化的概述，以提供对本文所讨论的装置、系统和/或方法的一些方面的基本理解。本概述不是对本文所讨论的装置、系统和/或方法的广泛综述。并不旨在指出关键的元件或划定这类装置、系统和/或方法的范围。其唯一的目的是以简化的形式呈现一些概念，作为稍后呈现的更详细说明的序言。
根据本发明的一个方面，提供了一种焊接或增材制造接触尖端。所述接触尖端包括导电本体，所述导电本体从所述本体的近端延伸至所述本体的远端。所述本体形成第一孔和第二孔，所述第一孔终止于所述本体的远端面处的第一出口孔口，所述第二孔终止于所述本体的远端面处的第二出口孔口。所述第一出口孔口与所述第二出口孔口彼此分开某一距离，所述距离被配置成有助于在熔敷操作期间在被递送穿过所述第一孔的第一焊丝电极与被递送穿过所述第二孔的第二焊丝电极之间形成桥接熔滴。
根据本发明的另一个方面，提供了一种焊接或增材制造接触尖端。所述接触尖端包括导电本体，所述导电本体从所述本体的近端延伸至所述本体的远端。所述本体形成：穿过所述本体的第一孔，所述第一孔从所述本体的近端处的第一入口孔口延伸至所述本体的远端处的第一出口孔口；以及穿过所述本体的第二孔，所述第二孔从所述本体的近端处的第二入口孔口延伸至所述本体的远端处的第二出口孔口。所述第一出口孔口与所述第二出口孔口彼此分开某一距离，所述距离被配置成有助于在熔敷操作期间在被递送穿过所述第一孔的第一焊丝电极与被递送穿过所述第二孔的第二焊丝电极之间形成桥接熔滴。所述桥接熔滴在接触由所述熔敷操作产生的熔融的熔池之前将所述第一焊丝电极与所述第二焊丝电极联接。
根据本发明的另一个方面，提供了一种焊接或增材制造接触尖端。所述接触尖端包括导电本体，所述导电本体从所述本体的近端延伸至所述本体的远端。所述本体形成第一通道和第二通道，所述第一通道终止于所述本体的远端面，所述第二通道终止于所述本体的远端面。在所述本体的远端面处，所述第一通道与所述第二通道彼此分开某一距离，所述距离被配置成有助于在熔敷操作期间在被递送穿过所述第一通道的第一焊丝电极与被递送穿过所述第二通道的第二焊丝电极之间形成桥接熔滴。所述桥接熔滴在接触由所述熔敷操作产生的熔融的熔池之前将所述第一焊丝电极与所述第二焊丝电极联接。
附图说明
通过参照附图来详细描述本发明的示例性实施例，本发明的以上和/或其他方面将会更加明显，在附图中：
图1展示了本发明的焊接系统的示例性实施例的图解表示；
图2展示了本发明的实施例中的示例性接触尖端组件的图解表示；
图3A至图3C展示了本发明的示例性实施例中的焊接操作的图解表示；
图4A至图4B展示了本发明的示例性实施例中的电流和磁场相互作用的图解表示；
图5A展示了在单一焊丝的情况下的示例性焊道的图解表示，并且图5B展示了在本发明的实施例的情况下的示例性焊道的图解表示；
图6展示了用于本发明的实施例的示例性焊接工艺流程图的图解表示；
图7展示了用于本发明的实施例的接触尖端组件的替代性实施例的图解表示；
图8展示了用于本发明的实施例的示例性焊接电流波形的图解表示；
图9展示了用于本发明的实施例的另一个示例性焊接电流波形的图解表示；
图10展示了用于本发明的实施例的额外的示例性焊接电流波形的图解表示；
图11示出了焊炬的一部分；
图12是接触尖端和扩散管的透视图；
图13是接触尖端的透视图；
图14是接触尖端的透视图；
图15是扩散管的透视图；
图16是扩散管的透视图；
图17是接触尖端和偏置弹簧的透视图；
图18示出了接触尖端、偏置弹簧以及扩散管的透视图；
图19示出了焊炬的一部分；
图20是接触尖端和扩散管的透视图；
图21是接触尖端的透视图；
图22是接触尖端和扩散管的透视图；
图23是接触尖端和扩散管的透视图；并且
图24是扩散管的透视图。
具体实施方式
现在将参照附图来在下面描述本发明的示例性实施例。所描述的示例性实施例旨在帮助理解本发明，而并不旨在以任何方式限制本发明的范围。贯穿全文，相同的附图标记表示相同的要素。
在此使用的“至少一个”、“一个或多个”和“和/或”是在操作中既是合取性又是析取性的开放式表达。例如，表达“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”、“A、B或C中的一个或多个”以及“A、B和/或C”中的每一个是指单独A、单独B、单独C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、或A、B和C一起。给出两个或更多个替代性术语的任何析取性词语和/或短语，无论是在实施例、权利要求还是附图的描述中，都应理解为涵盖以下可能性：包括这些术语中的一者、这些术语中的任一者、或全部术语。例如，短语“A或B”应理解为包括以下可能性：“A”、或“B”、或“A和B”。
虽然本文中所讨论的本发明的实施例是在GMAW类型的焊接的背景下讨论的，但本发明的其他实施例不受限于此。例如，实施例可以在SAW和FCAW类型的焊接操作以及其他类似类型的焊接操作中使用。进一步，虽然本文中所描述的电极是实心电极，然而，本发明的实施例不限于使用实心电极，因为在不脱离本发明的精神或范围的情况下还可以使用有芯电极(药芯或金属芯)。进一步，本发明的实施例还可以用于手动、半自动、以及机器人焊接操作。由于这类系统是广为人知的，因此不在本文中对其进行详细描述。
现在转到附图，图1描绘了根据本发明的示例性实施例的焊接系统100的示例性实施例。焊接系统100包含焊接电源109，该焊接电源被联接至焊炬111(该焊炬具有接触尖端组件，未示出)和焊丝给送器105二者。电源109可以是任何已知类型的能够递送本文中所描述的电流和焊接波形(例如，脉冲喷射、STT和/或短接电弧类型的焊接波形)的焊接电源。由于这类电力供应器的构造、设计和操作是广为人知的，在此不需要对其详细描述。还应当注意的是，焊接电力可以由不只一个电力供应器同时供应，而且，这类系统的操作是已知的。电源109还可以包括控制器120，该控制器被联接至用户接口以允许用户输入用于焊接操作的控制参数或焊接参数。控制器120可以具有有待用于控制本文中所描述的焊接工艺的操作的处理器、CPU、存储器等。焊炬111(该焊炬可以与已知的手动、半自动、或机器人焊炬类似地构造)可以联接至任何已知的或使用的焊枪，并且可以是如上所描述的直线或鹅颈类型的。焊丝给送器105分别从电极源101和103拉出电极E1和E2，这些电极源可以是任何已知类型的，诸如卷轴、线轴、容器或类似物。焊丝给送器105具有已知的构造、并且采用给送辊107来拉动电极E1和E2并且将电极推向焊炬111。在本发明的示例性实施例中，给送辊107和焊丝给送器105被配置成用于单一电极操作。本发明的使用双焊丝构型的实施例可以与仅被设计用于单一焊丝给送操作的焊丝给送器105和辊子107一起使用。例如，辊子107可以被配置成用于单个直径为0.045英寸的电极，但将适合于驱动两个直径为0.030英寸的电极而不需修改焊丝给送器105或辊子107。替代性地，焊丝给送器105可以被设计成提供用于分别给送电极E1/E2的分开的锟子组，或具有被配置用于同时给送两个或更多个电极的辊子(例如，经由辊子周围的可以容纳两个电极的梯形焊丝接纳凹槽)。在其他实施例中，还可以使用两个分开的焊丝给送器。如所示出的，(多个)焊丝给送器105与电源109处于连通，这与焊接操作的已知构型一致。
一旦被辊子107驱动，电极E1和E2就被传送经过衬管113以将电极E1和E2递送至焊炬111。衬管113被恰当地确定尺寸以允许将电极E1和E2传送至焊炬111。例如，对于两个直径为0.030英寸的电极，可以不加修改地使用标准的0.0625英寸直径的衬管113(其通常用于单个直径为0.0625英寸的电极)。
尽管上面所引用的实例讨论了使用具有相同直径的两个电极，但本发明在这方面不受限制，因为实施例可以使用不同直径的电极。也就是说，本发明的实施例可以使用较大的第一直径的电极和较小的第二直径的电极。在这样的实施例中，可以更方便地焊接两个不同厚度的工件。例如，较大的电极可以被定向到较大的工件，而较小的电极可以被定向到较小的工件。进一步，本发明的实施例可以用于许多不同类型的焊接操作，包括但不限于金属惰性气体保护焊接、埋弧焊接、以及药芯焊接。进一步，本发明的实施例可以用于自动、机器人以及半自动焊接操作。此外，本发明的实施例可以与不同电极类型一起使用。例如，所设想的是，有芯电极可以与无芯电极联接。进一步，不同成分的电极可以用于实现最终焊道的期望的焊缝性能和成分。因此，本发明的实施例可以用于广泛的焊接操作。
图2描绘了本发明的示例性接触尖端组件200。接触尖端组件200可以由已知的接触尖端材料制成、并且可以在任何已知类型的焊枪中使用。如在这个示例性实施例中所示出的，接触尖端组件具有两个分开的通道201和203，这些通道沿接触尖端组件200的长度延伸。在焊接期间，第一电极E1被传送经过第一通道201，并且第二电极E2被传送经过第二通道203。通道201/203典型地针对将要被传送穿其而过的焊丝的直径来恰当地确定尺寸。例如，如果电极具有相同的直径，则通道将具有相同的直径。然而，如果使用不同的直径，那么这些通道应该被恰当地确定尺寸，以便将电流适当地传递至电极。此外，在所示出的实施例中，通道201/203被配置成使得电极E1/E2以平行的关系离开接触尖端200的远端面。然而，在其他示例性实施例中，通道可以被配置成使得电极E1/E2这样离开接触尖端的远端面，即，使得相应的电极的中心线之间存在+/-15°范围内的角度。该角度可以基于焊接操作的所期望的性能特性来确定。应当进一步指出的是，在一些示例性实施例中，接触尖端组件可以是接触尖端与所示出的通道集成的单件，而在其他实施例中，接触尖端组件可以包括接近于彼此定位的两个接触尖端子组件，其中，电流被引导至每个接触尖端子组件。
如在图2中所示出的，相应的电极E1/E2被间隔开距离S，该距离是这些电极的最靠近的边缘之间的距离。在本发明的示例性实施例中，这个距离是在这两个电极E1/E2的直径中较大的那个直径的0.25倍至4倍的范围内，而在其他示例性实施例中，距离S是在最大直径的2倍至3倍的范围内。例如，如果电极中的每一者都具有1mm的直径，则距离S可以在2mm至3mm的范围内。在其他示例性实施例中，距离S在焊丝电极中的一个(例如，两个电极中较大的那个)的直径的0.25倍至2.25倍的范围内。在手动或半自动焊接操作中，距离S可以是在最大电极直径的0.25倍至2.25倍的范围内，然而在机器人焊接操作中，距离S可以是在相同或另一范围内(例如在最大电极直径的2.5倍至3.5倍的范围内)。在示例性实施例中，距离S在0.2mm至3.5mm的范围内。
焊丝电极E1/E2从接触尖端200的端面上的出口孔口突出。出口孔口的直径略微大于焊丝电极E1/E2的直径。例如，对于0.035英寸的焊丝来说，出口孔口的直径可以为0.043英寸(1.09mm)；对于0.040英寸的焊丝来说，出口孔口的直径可以为0.046英寸(1.17mm)；对于0.045英寸的焊丝来说，出口孔口的直径可以为0.052英寸(1.32mm)。通道201、203和出口孔口被合适地间隔开，以有助于在熔敷操作期间在焊丝电极E1/E2之间形成单一桥接熔滴。对于针对具有0.045英寸以下的直径的电极来确定尺寸的出口孔口来说，出口孔口之间的距离(内圆周至内圆周，类似于距离S)可以小于3mm，以有助于形成桥接熔滴。然而，出口孔口之间的间隔可以是3mm或更大，这取决于焊丝尺寸、磁力、通道201、203的取向(例如，角度)等。在某些实施例中，出口孔口之间的距离在出口孔口中的一个或两个的直径的20％至200％的范围内，所述距离还可以与焊丝电极之间的距离S相对应，焊丝电极之间的距离在电极的直径的0.25倍至2.25倍的范围内。
如以下进一步解释的，距离S应该被选择成确保在熔滴被过渡之前在电极之间形成单一桥接熔滴，同时防止电极彼此接触，而不是通过桥接熔滴彼此接触。
图3A描绘了本发明的示例性实施例，同时示出了来自相应的电极E1和E2的磁力的相互作用。如所示出的，由于电流的流动，围绕电极产生磁场，该磁场趋向于产生将焊丝拉向彼此的箍缩力。这个磁力趋向于在两个电极之间产生熔滴桥接，这将在以下更详细地讨论。
图3B示出了两个电极之间产生的熔滴桥接。也就是说，随着穿过电极中的每一者的电流使电极的末端熔融，磁力趋向于将熔融的熔滴拉向彼此直到它们彼此连接。距离S是足够远的，使得电极的实心部分不被拉成接触彼此，但是也是足够近的，使得在熔融的熔滴被过渡至由焊弧所产生的焊接熔池之前产生熔滴桥接。熔滴在图3C中被描绘，其中熔滴桥接产生在焊接期间被过渡至熔池的大的单一熔滴。如所示出的，作用在熔滴桥接上的磁性箍缩力起作用来箍断熔滴，类似于使用在单一电极焊接操作中的箍缩力。
进一步，图4A描绘了本发明的实施例中的电流流动的示例性表示。如所示出的，焊接电流被分流以便流动经过每个相应的电极、并且在桥接熔滴形成时，焊接电流传送至并且经过桥接熔滴。电流然后从桥接熔滴传送至熔池和工件。在电极具有相同的直径和类型的示例性实施例中，电流基本上将被均匀地分流经过电极。在电极具有不同电阻值(例如由于不同的直径和/或成分/构造)的实施例中，由于焊接电流以类似于已知方法的方式被施加至接触尖端，并且由于接触尖端经由电极与接触尖端的通道之间的接触部而将焊接电流提供到相应的电极，相应的电流将由于V＝I*R的关系而被分配。图4B描绘了在桥接熔池内帮助产生桥接熔滴的磁力。如所示出的，磁力趋向于将电极的相应的熔融部分拉向彼此，直到熔融部分彼此接触。
图5A描绘了通过单一电极焊接操作形成的焊缝的示例性截面。如所示出的，虽然焊道WB具有恰当的宽度，但焊道WB的穿入工件W的指状部F(如所示出的)具有相对窄的宽度。这可能在单一焊丝焊接操作中使用较高的熔敷率时发生。也就是说，在此类焊接操作中，指状部F可以变得如此窄以致假设指状部在所期望的方向上穿透是不可靠的，并且因此不能作为合适的焊缝熔深的可靠指示。进一步，随着这个窄的指状部潜入更深，这可能导致缺陷(诸如指状部附近捕获的孔隙率)。此外，在此类焊接操作中，焊道的有用侧并没有如所期望的那样深地穿入。因此，在某些应用中，这种机械结合并不是如所期望的那样牢固。此外，在一些焊接应用中(诸如当焊接水平填角焊缝时)，使用单一电极使得在高熔敷速度下、在不向焊接操作添加过多热量的情况下难以实现相同尺寸的焊脚。这些问题通过本发明的实施例而得到缓解，这些实施例可以减小指状部的熔深、并且使指状部伸展，使得焊缝的侧面熔深更宽。图5B示出了这种情况的一个实例，该图示出了本发明的实施例的焊道。如在这个实施例中所示出的，可以实现类似的或改进的焊道脚对称性和/或长度，以及焊接接头内焊缝深度处的更宽的焊道。将更少的总热量输入到焊缝中的同时，实现了这个改进的焊道几何形状。因此，本发明的实施例可以用更少量的热量输入、并且以改进的熔敷率提供改进的机械焊缝性能。
图6描绘了本发明的示例性焊接操作的流程图600。这个流程图旨在是示例性的、而并不旨在是限制性的。如所示出的，由焊接电源提供焊接电流/输出610，使得电流被引导至与已知的系统构造一致的接触尖端和电极。以下进一步讨论示例性波形。在焊接期间，允许在电极之间形成桥接熔滴620，其中来自每个电极的相应的熔滴接触彼此以产生桥接熔滴。桥接熔滴是在接触焊接熔池之前形成的。在桥接熔滴的形成过程中，检测持续时间或熔滴尺寸中的至少一者，直到熔滴达到有待被过渡的尺寸的时刻，然后熔滴被过渡至熔池640。这个过程在焊接操作过程中重复。为了控制焊接工艺，电源控制器/控制系统可以使用桥接熔滴电流持续时间和/或桥接熔滴尺寸检测中的任一者来确定桥接熔滴是否具有有待被过渡的尺寸。例如，在一个实施例中，对于给定的焊接操作使用预先确定的桥接电流持续时间，使得桥接电流被维持该持续时间，然后在这之后启动熔滴过渡。在另一个示例性实施例中，电源/电力供应器的控制器可以监测焊接电流和/或电压、并且对于给定的焊接操作使用预先确定的阈值(例如电压阈值)。例如，在此类实施例中，当检测的电弧电压(经由已知类型的电弧电压检测电路所检测的)检测到电弧电压已达到桥接熔滴阈值水平，电力供应器启动焊接波形的熔滴分离部分。这将在以下在一些焊接波形的示例性实施例中讨论，这些焊接波形用于本发明的实施例。
图7描绘了接触尖端700的替代性示例性实施例，该接触尖端可以用于本发明的实施例。如先前所描述的，在一些实施例中，电极可以经由单一焊丝引导件/衬管被引导至焊炬。当然，在其他实施例中，可以使用分开的焊丝引导件/衬管。然而，在使用单一焊丝引导件/衬管的实施例中，接触尖端可以被设计成使得电极在接触尖端内彼此分开。如在图7中所示出的，这个示例性接触尖端700具有单一入口通道710，该单一入口通道在接触尖端700的上游末端处具有单一孔口。电极中的每一者经由这个孔口进入接触尖端并且沿通道710传送，直到它们到达接触尖端的分离部分720，其中分离部分将一个电极引导到第一出口通道711中、并且将第二电极引导到第二出口通道712中，使得电极被分别引导至它们分立的出口孔口701和702。当然，通道710、711、和712应针对有待使用的电极的尺寸来恰当地确定尺寸，并且分离部分720应被确定形状以便不刮伤或刮擦电极。如在图7中所示出的，出口通道711和712相对于彼此成角度，然而，如在图2中所示出的，这些通道还可以被定向成彼此平行。
现在转到图8至图10，描绘了可以用于本发明的示例性实施例的各种不同的示例性波形。一般地，在本发明的示例性实施例中，电流被增大以产生桥接熔滴、并且使桥接熔滴积聚以用于过渡。在示例性实施例中，在过渡时，桥接熔滴具有类似于电极之间的距离S的平均直径，该平均直径可以大于电极中的任何一者的直径。当形成熔滴时，其经由高峰值电流进行过渡，在这之后电流降低至较低的(例如基值)水平以移除作用在焊丝上的电弧压力。桥接电流随后使桥接熔滴积聚，而不施加太多的箍缩力而使发展中的熔滴箍断。在示例性实施例中，这个桥接电流的水平是在基值电流与峰值电流之间30％至70％的范围内。在其他示例性实施例中，桥接电流是在基值电流与峰值电流之间40％至60％的范围内。例如，如果基值电流是100安培而峰值电流是400安培，则桥接电流是在220安培至280安培(即，差值300安培的40％至60％)的范围内。在一些实施例中，桥接电流可以被维持1.5ms至8ms范围内的持续时间，而在其他示例性实施例中，桥接电流被维持2ms至6ms范围内的持续时间。在示例性实施例中，桥接电流持续时间是开始于基值电流状态结束之时，并且包括桥接电流斜坡上升，其中，取决于桥接电流水平和斜坡率，该斜坡上升可以在0.33ms至0.67ms的范围内。通过本发明的示例性实施例，与单一焊丝工艺相比，波形脉冲频率可以减慢以允许熔滴生长，与单一焊丝操作相比，这可以改进控制并允许更高的熔敷率。
图8描绘了用于脉冲式喷射焊接类型操作的示例性电流波形800。如所示出的，波形800具有基值电流水平810，该基值电流水平然后跃迁至桥接电流水平820，在此期间，桥接熔滴生长成有待被过渡的尺寸。桥接电流水平小于喷射过渡电流水平840，在该喷射过渡电流水平，熔滴开始其向熔池的过渡。在桥接电流820结束时，电流上升至超过喷射过渡电流水平840，达到峰值电流水平830。峰值电流水平然后维持峰值持续时间以允许完成熔滴的过渡。在过渡之后，当重复此过程时，电流然后又下降至基值水平。因此，在这些实施例中，单一熔滴的过渡不在波形的桥接电流部分期间发生。在此类示例性实施例中，用于桥接电流820的较低的电流水平允许熔滴形成，而没有过多的箍紧力而将熔滴引导至熔池。由于桥接熔滴的使用，在峰值电流830可以与使用单一焊丝相比以更高的水平维持更长的持续时间的情况下，可以获得焊接操作。例如，一些实施例可以使峰值持续时间维持至少4ms，并且在4ms至7ms的范围内，使峰值电流水平保持在550安培至700安培的范围内，并且使基值电流保持在150安培至400安培的范围内。在此类实施例中，可以实现显著改善的熔敷率。例如，一些实施例已经实现了在19lbs/hr至26lbs/hr范围内的熔敷率，然而类似的单一焊丝工艺仅可以实现在10lbs/hr至16lbs/hr的范围内的熔敷率。例如，在一个非限制性实施例中，使用700安培的峰值电流、180安培的基值电流、以及340安培的熔滴桥接电流，一对具有0.040”直径的双焊丝可以以120Hz的频率、以19lbs/hr的速率进行熔敷。这样的熔敷的频率远远小于常规焊接工艺，并且因此更稳定。
图9描绘了可以在短接电弧类型焊接操作中使用的另一个示例性波形900。再则，波形900在短接响应部分920之前具有基值部分910，该短接响应部分被构造成用于清除熔滴与熔池之间的短接。在短接响应920期间，电流上升以清除短接、并且随着短接被清除，电流降低至桥接电流水平930，桥接熔滴在该桥接电流水平期间形成。再则，桥接电流水平930小于短接响应920的峰值电流水平。桥接电流水平930被维持桥接电流持续时间，该桥接电流持续时间允许桥接熔滴形成并且被引导至熔池。在熔滴的过渡期间，电流然后被降低至基值水平，这样允许熔滴前行，直到发生短接。当短接发生时，短接响应/桥接电流波形被重复。应指出的是，在本发明的实施例中，是桥接熔滴的存在使焊接工艺更加稳定。也就是说，在传统的使用多焊丝的焊接工艺中，不存在桥接熔滴。在那些工艺中，当一根焊丝短接或与熔池接触时，电弧电压下降，并且另一个电极的电弧将熄灭。这在本发明的实施例的情况下不会发生，其中桥接熔滴对于焊丝中的每一者是共有的。
图10描绘了另一个示例性波形1000，该示例性波形是STT(表面张力过渡)类型的波形。因为这种波形是已知的，因此不在本文中对其进行详细描述。为了进一步解释STT类型的波形(其结构、用途、以及实施)，将2012年4月5日提交的美国公开号2013/0264323以其整体并入本文。再则，这个波形具有基值水平1010、以及第一峰值水平1015和第二峰值水平1020，其中，在熔滴与熔池之间的短接被清除之后，达到第二峰值水平。在第二峰值电流水平1020之后，电流降低至桥接电流水平1030，其中形成桥接熔滴，在这之后电流降低至基值水平1010以允许熔滴向熔池前进，直到其接触熔池。在其他实施例中，可以使用AC波形，例如可以使用AC STT波形、脉冲波形等。
如上面所讨论的，用于多焊丝熔敷操作(例如，焊接、增材制造、耐磨堆焊等)的焊丝电极可以被间隔开一定距离S，该距离有助于在焊丝电极之间形成桥接熔滴。在接触尖端中，桥接熔滴的尺寸由焊丝电极之间的间隔以及出口孔口之间的间隔确定。桥接熔滴的尺寸确定在熔敷操作期间存在的电弧的宽度，并且出口孔口之间以及焊丝电极之间减小的间隔使电弧宽度变窄。对于较大的焊缝，较大的桥接熔滴是优选的，而对于较小的焊缝，较小的桥接熔滴是优选的。熔敷率受电弧宽度影响，并且可以通过减小出口孔口之间以及焊丝电极之间的间隔(例如，从约2mm减小至1mm)来提高小规格焊丝的熔敷率。
当由电流波形(例如，在峰值电流水平下)发展出的磁力仍然允许形成桥接熔滴时，达到出口孔口之间以及焊丝电极之间的最大间隔，并且当不再可能进行桥接时超过该最大间隔。最小间隔是在桥接点处使焊丝保持分开的最小间隔。磁力趋向于将焊丝电极拉动到一起，并且焊丝在某种程度上是柔性的。因此，出口孔口之间以及焊丝电极之间的最小间隔将取决于电极的刚度，该刚度比如受焊丝直径、构造材料等参数的影响。
图11描绘了根据本发明的示例性焊炬的末端部分。因为焊炬的构造和操作一般是已知的，所以本文中将不详细讨论这类构造和操作的细节。如所示出的，焊炬包括多个部件并且用于将至少两个焊丝电极和保护气体递送至工件，以进行焊接或增材制造操作。焊炬包括扩散管205，该扩散管有助于适当地引导和分配保护气体，以进行焊接操作。接触尖端200联接至扩散管205的下游末端，该接触尖端用于使焊接电流传送到在焊接过程中同时经过接触尖端的该至少两个焊丝电极中。接触尖端200被配置成有助于在被递送穿过接触尖端中的孔或通道的焊丝电极之间形成桥接熔滴。所述桥接熔滴在接触由所述熔敷操作产生的熔融的熔池之前将所述第一焊丝电极与所述第二焊丝电极联接，如以上所讨论的。
绝缘体206以螺纹方式连接到扩散管205的外侧上。绝缘体206使焊嘴204与焊炬内的带电部件电隔离。焊嘴204用于在焊接期间将来自扩散管205的保护气体引导至焊炬的远端和工件。
常规接触尖端在接触尖端的上游末端或近端具有旋拧到扩散管中的螺纹。通过将接触尖端拧入到扩散管中来连接接触尖端和扩散管。对于以单一焊丝进行焊接，这种紧固系统很好地工作。焊接焊丝可以穿过接触尖端，并且接触尖端可以围绕焊丝旋转多次并拧入到扩散管中。然而，当以同时穿过接触尖端的多个焊接焊丝进行焊接时，这种紧固系统将导致焊接焊丝的不期望的扭转。例如，如果两个焊接焊丝被传送经过接触尖端，则随后通过多次转动(需要大于360°的旋转)将接触尖端以螺纹方式连接到扩散管上将导致焊接焊丝扭转并且不能给送穿过接触尖端。
图11中的接触尖端200通过将接触尖端旋转通过小于360°(例如270°(四分之三圈)、180°(二分之一圈)、90°(四分之一圈)、小于90°等)而附接至扩散管205。将接触尖端附接至扩散管205而必需的接触尖端200的旋转可以根据需要是任何角度，该角度优选地小于360°并且使得穿过接触尖端的多个焊丝电极在接触尖端的安装期间不会过度地扭转。如果在接触尖端的安装期间焊接焊丝被过度地扭转，则将引起焊丝给送问题，并且焊接焊丝可能“成鸟巢状”。
参照图11至图16，通过将接触尖端在扩散管内顺时针旋转四分之一圈，接触尖端200被附接至扩散管205。接触尖端200具有前部或下游远侧部分，该远侧部分具有锥形形状并且包括平坦部215，以适应被比如钳子等工具夹握。接触尖端200具有后部或上游近侧部分208，该近侧部分总体上是圆柱形的、但是包括径向突出的凸出部210，该凸出部接合扩散管205的内壁中的插槽212，以将接触尖端固定地连接至扩散管。当接触尖端安装到扩散管上时接触尖端200的后部部分208位于扩散管205内、并且用作接触尖端的安装柄。可以看出，接触尖端的后部部分208的直径小于邻近的下游部分，这引起从接触尖端的圆柱形后部部分208径向地突出的肩部211。当接触尖端200安装到扩散管上时，肩部211抵靠扩散管205的终端端面安置。
接触尖端200可以由已知的接触尖端材料制成、并且可以在任何已知类型的焊枪中使用。接触尖端可以包括从其后部近端延伸至其前部远端的导电本体(例如铜)。如在这个示例性实施例中所示出的，接触尖端200具有两个分开的焊丝通道或孔214和216，这些通道或孔沿接触尖端的长度延伸。通道214/216可以在安装柄208的近端面上的焊丝入口孔口与接触尖端的远端面上的焊丝出口孔口之间延伸。在焊接期间，第一焊丝电极被递送经过第一通道214，并且第二焊丝电极被递送经过第二通道216。通道214/216典型地针对将要被给送经过通道的焊丝的直径来恰当地确定尺寸。例如，如果电极具有相同的直径，那么通道将具有相同的直径。然而，如果不同尺寸的焊丝一起使用，那么这些通道应被恰当地确定尺寸，以便将电流适当地传递至不同尺寸的电极。此外，在所示出的实施例中，通道214/216被配置成使得电极以平行的关系离开接触尖端200的远端面。然而，在其他示例性实施例中，通道可以被配置成使得电极这样离开接触尖端的远端面，即，使得相应的电极的中心线之间存在+/-15°范围内的角度。该角度可以基于焊接操作的所期望的性能特性来确定。示出了本文中所讨论的具有两个电极孔的示例性接触尖端。然而，应当了解的是，接触尖端可以具有用于多于两个电极的孔、例如三个或更多个孔。
扩散管205的内壁中的插槽212包括轴向部分218和螺旋部分220。插槽212的轴向部分218延伸到扩散管205的下游终端端面，接触尖端200的肩部211抵靠该下游终端端面安置。在焊接电极被给送穿过接触尖端200之后，安装柄208上的径向突出的凸出部210插入到插槽212的轴向部分218中，并且接触尖端被推入扩散管205中。当凸出部210到达插槽的螺旋部分220时，旋转接触尖端200，以将凸出部移动至螺旋部分的末端。螺旋部分220具有少量的向上游的螺距，在旋转接触尖端时，该螺距将接触尖端200向内拉，使得接触尖端的肩部211抵靠扩散管205的下游终端端面安置。安装柄208上的凸出部210可以具有锥形边缘217，该锥形边缘与扩散管205中的插槽212的螺距匹配，以帮助确保这两个部件之间的紧密连接。在所示出的示例性实施例中，插槽212的螺旋部分220允许接触尖端200转动四分之一圈，以将接触尖端固定至扩散管205。然而，应当了解的是，其他旋转角度(例如，大于或小于四分之一圈或90°)是可以的。例如，插槽的螺旋部分220可以围绕扩散管205的内部腔室的内圆周延伸小于360°。
图17和图18示出了接触尖端200的示例性实施例，该接触尖端包括偏置机构，以在接触尖端与扩散管205之间提供轴向力。所展示的偏置机构是偏置弹簧222，例如波形垫圈。当接触尖端200安装至扩散管205时偏置弹簧222被压缩，以保持在接触尖端与扩散管之间的轴向力。轴向力有助于使安装柄208上的径向突出的凸出部210安置扩散管205中的插槽212中。特别地，轴向力可以推动凸出部210的锥形表面抵靠扩散管205中的插槽的侧壁，以帮助将接触尖端固定在位并且防松(例如，由于热循环、机械撞击等)。安装柄208从接触尖端200的肩部部分211延伸，并且偏置弹簧222可以被布置成在径向突出的凸出部与肩部部分之间环形地围绕安装柄。偏置弹簧222可以被捕获在安装柄208上，使得在不损坏偏置弹簧或接触尖端的情况下无法移除该偏置弹簧。例如可以使用多种不同的类型的偏置机构(如锁紧垫圈或螺旋弹簧)来保持在接触尖端200与扩散管205之间的轴向力。
图19至图24展示了用于多焊丝焊接或增材制造的接触尖端302和扩散管300的另一个实施例。当将接触尖端302安装到扩散管300时，该接触尖端不需要旋转，如以下将进一步描述的。焊炬的焊嘴204和绝缘体部分206基本上类似于图7的实施例。而且，接触尖端302包括焊丝通道214/216和肩部211，如上所讨论过的。
接触尖端302和扩散管300是键式连接的，使得在接触尖端与扩散管之间仅存在一种可能的安装取向。扩散管的内表面304以及接触尖端的后部部分306或安装柄被示出为具有对应的平坦部，这些平坦部将扩散管与接触尖端键式连接。然而，例如可以使用其他键式连接机构(例如插槽和突出部键式连接机构)。
在焊接电极被传送经过接触尖端302后，接触尖端轴向地插入扩散管300中，而无需扭转或旋转接触尖端。扩散管300是夹头类型的，并且抵靠接触尖端的后部部分306夹紧该接触尖端，从而通过摩擦将其固持在位。扩散管300可以包括若干个插槽308、310、312，所述插槽允许在将接触尖端302插入扩散管中时扩散管的下游末端轻微地扩张。扩散管300的下游末端的扩张产生径向地施加到接触尖端的后部部分306上的夹持力。若需要，可以使用附加的夹持机构，以将接触尖端302进一步固定在扩散管300内。例如，定位螺钉可以将接触尖端紧固至扩散管，或夹具可以进一步围绕接触尖端的后部部分压缩扩散管的下游末端。这样的夹具可以以螺纹方式连接到扩散管上，使得在将夹具以螺纹方式连接到扩散管上时通过轴向移动夹具来提供施加到扩散管的下游末端的夹持力。
与已知的焊接操作相比，使用本文中所描述的实施例可以在稳定性、焊缝结构和性能方面提供显著的改进。然而，除焊接操作之外，可以在增材制造操作中使用实施例。实际上，可以在如同在焊接操作一样的增材制造操作中使用以上描述的系统100。在示例性实施例中，可以在增材制造操作中实现改进的熔敷率。例如，当在单一焊丝增材工艺(使用0.04”的焊丝)中使用STT类型的波形时，在变得不稳定之前，可以提供大约5lbs/hr的熔敷率。然而，当使用本发明的实施例和两根0.040”的焊丝时，在稳定的过渡中可以实现7lbs/hr的熔敷率。因为增材制造工艺和系统是已知的，因此其细节不需要在本文中详细描述。在这类工艺中，可以在增材制造电流波形中使用桥接电流(诸如以上所描述的)。
应指出的是，示例性实施例并不限于使用以上所讨论的和本文中所描述的波形，因为其他焊接类型的波形可以用于本发明的实施例。例如，其他实施例可以使用可变极性脉冲式喷射焊接波形、AC波形等，而不脱离本发明的精神和范围。例如，在可变极性的实施例中，焊接波形的桥接部分可以在负极性中完成，使得桥接熔滴产生，同时减少输入到焊接熔池中的总热量。例如，当使用AC类型的波形时，波形可以具有60Hz至200Hz的交替的负脉冲和正脉冲频率，以熔融两根焊丝，并且在这两根焊丝之间形成桥接熔滴。在另外的实施例中，频率可以在80Hz至120Hz的范围内。
如先前所解释的，本发明的实施例可以用于包括药芯耗材在内的不同类型的耗材及其组合。实际上，当使用药芯电极时，本发明的实施例可以提供更稳定的焊接操作。确切地讲，使用桥接熔滴可以帮助稳定药芯熔滴，药芯熔滴在单一焊丝焊接操作中可能趋向于不稳定。进一步，本发明的实施例允许在更高的熔敷率下提高焊缝和电弧稳定性。例如，在单一焊丝焊接操作中，在高电流和高熔敷率下，熔滴的过渡类型可以由射流喷射变为旋转喷射，这明显降低了焊接操作的稳定性。然而，通过本发明的示例性实施例，桥接熔滴使熔滴稳定，这显著地改善了高熔敷率(例如高于20lbs/hr)下的电弧和焊缝稳定性。
此外，如以上所表明的，耗材可以具有不同的类型和/或成分，这可以优化给定的焊接操作。也就是说，可以组合使用两种不同但兼容的耗材以产生所期望的焊接接头。例如，可以组合兼容的耗材，所述耗材包括不同成分的耐磨堆焊焊丝、不锈钢焊丝、镍合金和钢焊丝。作为一个特定实例，低碳钢焊丝可以与过熔合焊丝(overalloyed wire)组合而制成309不锈钢成分。当所期望的类型的单一耗材不具有所期望的焊缝性能时，这可能是有利的。例如，一些针对专用焊接的耗材提供所期望的焊缝化学成分，但非常难以使用，并且难以提供令人满意的焊缝。然而，本发明的实施例允许使用更容易焊接的两种耗材，通过组合以产生所期望的焊缝化学成分。本发明的实施例可以用于产生合金/熔敷化学成分，所述的产生合金/熔敷化学成分在商业上不能以其他方式获得或者通过其他方式制造非常昂贵。因此，两种不同的耗材可以用于消除对于昂贵的或不可获得的耗材的需要。进一步，实施例可以用于产生稀合金。例如，第一焊丝可以是普通的廉价合金，而第二焊丝可以是特种焊丝。所期望的熔敷物可以是在形成桥接熔滴时良好混合的两根焊丝的平均，与昂贵的特种焊丝相比，两根焊丝的平均成本更低。进一步，在一些应用中，由于缺乏合适的耗材化学成分，可能无法获得期望的熔敷物，但是可以通过混合两根标准合金焊丝来实现，这两根标准焊丝在桥接液滴内混合、并且被熔敷为单一熔滴。进一步，在一些应用(诸如耐磨性金属的应用)中，所期望的熔敷物可以是来自一根焊丝的碳化钨颗粒与来自另一根焊丝的碳化铬颗粒的组合。在又一种应用中，将其内容纳有较大颗粒的较大焊丝与包含较少颗粒或较小颗粒的较小焊丝混合，以熔敷这两根焊丝的混合物。在此，假定焊丝给送速度相同，焊丝中的每一者的预期贡献与焊丝的尺寸成比例。在又一个实例中，焊丝的焊丝给送速度不同，以允许所生产的合金基于所期望的熔敷物而变化，但焊丝进行混合仍然是由焊丝之间产生的桥接熔滴进行。
尽管已参考本发明示例性实施例具体地示出并描述了本发明，但是本发明不限于这些实施例。本领域普通技术人员将理解的是，可以在此做出形式上和细节上的多种不同改变而不脱离如以下权利要求所限定的本发明的精神和范围。

Claims (25)

1.一种焊接或增材制造接触尖端，包括：
导电本体，所述导电本体从所述本体的近端延伸至所述本体的远端，所述本体形成：
第一孔，所述第一孔终止于所述本体的远端面处的第一出口孔口；以及
第二孔，所述第二孔终止于所述本体的所述远端面处的第二出口孔口；
其中，所述第一出口孔口与所述第二出口孔口彼此分开某一距离，所述距离被配置成有助于在熔敷操作期间在被递送穿过所述第一孔的第一焊丝电极与被递送穿过所述第二孔的第二焊丝电极之间形成桥接熔滴，同时防止被递送穿过所述第一孔的所述第一焊丝电极的实心部分接触被递送穿过所述第二孔的所述第二焊丝电极的实心部分，在所述熔敷操作中，焊接电流通过所述接触尖端被同时传导到所述第一焊丝电极和所述第二焊丝电极两者。
2.如权利要求1所述的焊接或增材制造接触尖端，其中，所述第一出口孔口具有某一直径，并且所述距离在所述直径的20％至200％的范围内。
3.如权利要求1所述的焊接或增材制造接触尖端，其中，所述距离在所述第一焊丝电极与所述第二焊丝电极之间提供间隔，所述间隔按照在所述第一焊丝电极与所述第二焊丝电极的最靠近的边缘之间测量时是在所述第一焊丝电极和所述第二焊丝电极的直径的0.25倍至2.25倍的范围内。
4.如权利要求1所述的焊接或增材制造接触尖端，其中，所述距离小于3mm。
5.如权利要求1所述的焊接或增材制造接触尖端，其中，所述本体包括安装柄，并且一个或多个入口孔口位于所述安装柄上，并且所述安装柄包括径向突出的凸出部。
6.一种焊接或增材制造接触尖端，包括：
导电本体，所述导电本体从所述本体的近端延伸至所述本体的远端，所述本体形成：
第一孔，所述第一孔终止于所述本体的远端面处的第一出口孔口；以及
第二孔，所述第二孔终止于所述本体的所述远端面处的第二出口孔口；
其中，所述第一出口孔口与所述第二出口孔口彼此分开某一距离，所述距离被配置成有助于在熔敷操作期间在被递送穿过所述第一孔的第一焊丝电极与被递送穿过所述第二孔的第二焊丝电极之间形成桥接熔滴，并且
其中，所述本体包括安装柄，并且一个或多个入口孔口位于所述安装柄上，并且所述安装柄包括径向突出的凸出部，并且所述接触尖端进一步包括偏置弹簧，所述偏置弹簧位于所述径向突出的凸出部与所述本体的所述远端面之间。
7.如权利要求6所述的焊接或增材制造接触尖端，其中，所述安装柄从所述接触尖端的肩部部分延伸，并且所述偏置弹簧被布置成在所述肩部部分与所述径向突出的凸出部之间环形地围绕所述安装柄。
8.如权利要求7所述的焊接或增材制造接触尖端，其中，所述径向突出的凸出部具有锥形边缘，并且所述偏置弹簧是波形垫圈。
9.一种焊接或增材制造接触尖端，包括：
导电本体，所述导电本体从所述本体的近端延伸至所述本体的远端，所述本体形成：
穿过所述本体的第一孔，所述第一孔从所述本体的所述近端处的第一入口孔口延伸至所述本体的所述远端处的第一出口孔口；以及
穿过所述本体的第二孔，所述第二孔从所述本体的所述近端处的第二入口孔口延伸至所述本体的所述远端处的第二出口孔口；
其中，所述第一出口孔口与所述第二出口孔口彼此分开某一距离，所述距离被配置成有助于在熔敷操作期间在被递送穿过所述第一孔的第一焊丝电极与被递送穿过所述第二孔的第二焊丝电极之间形成桥接熔滴，同时防止被递送穿过所述第一孔的所述第一焊丝电极的实心部分接触被递送穿过所述第二孔的所述第二焊丝电极的实心部分，在所述熔敷操作中，焊接电流通过所述接触尖端被同时传导到所述第一焊丝电极和所述第二焊丝电极两者，并且其中，所述桥接熔滴在接触由所述熔敷操作产生的熔融的熔池之前将所述第一焊丝电极与所述第二焊丝电极联接。
10.如权利要求9所述的焊接或增材制造接触尖端，其中，所述第一出口孔口具有某一直径，并且所述距离在所述直径的20％至200％的范围内。
11.如权利要求9所述的焊接或增材制造接触尖端，其中，所述距离在所述第一焊丝电极与所述第二焊丝电极之间提供间隔，所述间隔按照在所述第一焊丝电极与所述第二焊丝电极的最靠近的边缘之间测量时是在所述第一焊丝电极和所述第二焊丝电极的直径的0.25倍至2.25倍的范围内。
12.如权利要求9所述的焊接或增材制造接触尖端，其中，所述距离小于3mm。
13.如权利要求9所述的焊接或增材制造接触尖端，其中，在所述第一焊丝电极离开所述第一出口孔口并且所述第二焊丝电极离开所述第二出口孔口时，所述第一焊丝电极的中心线与所述第二焊丝电极的中心线之间的角度在+15度到-15度的范围内。
14.如权利要求9所述的焊接或增材制造接触尖端，其中，所述本体包括安装柄，并且所述第一入口孔口和所述第二入口孔口位于所述安装柄上，并且所述安装柄包括径向突出的凸出部。
15.一种焊接或增材制造接触尖端，包括：
导电本体，所述导电本体从所述本体的近端延伸至所述本体的远端，所述本体形成：
穿过所述本体的第一孔，所述第一孔从所述本体的所述近端处的第一入口孔口延伸至所述本体的所述远端处的第一出口孔口；以及
穿过所述本体的第二孔，所述第二孔从所述本体的所述近端处的第二入口孔口延伸至所述本体的所述远端处的第二出口孔口；
其中，所述第一出口孔口与所述第二出口孔口彼此分开某一距离，所述距离被配置成有助于在熔敷操作期间在被递送穿过所述第一孔的第一焊丝电极与被递送穿过所述第二孔的第二焊丝电极之间形成桥接熔滴，并且其中，所述桥接熔滴在接触由所述熔敷操作产生的熔融的熔池之前将所述第一焊丝电极与所述第二焊丝电极联接，并且
其中，所述本体包括安装柄，并且所述第一入口孔口和所述第二入口孔口位于所述安装柄上，并且所述安装柄包括径向突出的凸出部，并且所述接触尖端进一步包括偏置弹簧，所述偏置弹簧位于所述径向突出的凸出部与所述本体的所述远端之间。
16.如权利要求15所述的焊接或增材制造接触尖端，其中，所述安装柄从所述接触尖端的肩部部分延伸，并且所述偏置弹簧被布置成在所述肩部部分与所述径向突出的凸出部之间环形地围绕所述安装柄。
17.如权利要求16所述的焊接或增材制造接触尖端，其中，所述径向突出的凸出部具有锥形边缘，并且所述偏置弹簧是波形垫圈。
18.一种焊接或增材制造接触尖端，包括：
导电本体，所述导电本体从所述本体的近端延伸至所述本体的远端，所述本体形成：
第一通道，所述第一通道终止于所述本体的远端面；以及
第二通道，所述第二通道终止于所述本体的所述远端面；
其中，在所述本体的所述远端面处，所述第一通道与所述第二通道彼此分开某一距离，所述距离被配置成有助于在熔敷操作期间在被递送穿过所述第一通道的第一焊丝电极与被递送穿过所述第二通道的第二焊丝电极之间形成桥接熔滴，同时防止被递送穿过所述第一通道的所述第一焊丝电极的实心部分接触被递送穿过所述第二通道的所述第二焊丝电极的实心部分，在所述熔敷操作中，焊接电流通过所述接触尖端被同时传导到所述第一焊丝电极和所述第二焊丝电极两者，并且其中，所述桥接熔滴在接触由所述熔敷操作产生的熔融的熔池之前将所述第一焊丝电极与所述第二焊丝电极联接。
19.如权利要求18所述的焊接或增材制造接触尖端，其中，所述第一通道在所述本体的所述远端面处具有某一直径，并且所述距离在所述直径的20％到200％的范围内。
20.如权利要求18所述的焊接或增材制造接触尖端，其中，所述距离在所述第一焊丝电极与所述第二焊丝电极之间提供间隔，所述间隔按照在所述第一焊丝电极与所述第二焊丝电极的最靠近的边缘之间测量时是在所述第一焊丝电极和所述第二焊丝电极的直径的0.25倍至2.25倍的范围内。
21.如权利要求18所述的焊接或增材制造接触尖端，其中，所述距离小于3mm。
22.如权利要求18所述的焊接或增材制造接触尖端，其中，所述本体包括安装柄，并且一个或多个入口孔口位于所述安装柄上，并且所述安装柄包括径向突出的凸出部。
23.一种焊接或增材制造接触尖端，包括：
导电本体，所述导电本体从所述本体的近端延伸至所述本体的远端，所述本体形成：
第一通道，所述第一通道终止于所述本体的远端面；以及
第二通道，所述第二通道终止于所述本体的所述远端面；
其中，在所述本体的所述远端面处，所述第一通道与所述第二通道彼此分开某一距离，所述距离被配置成有助于在熔敷操作期间在被递送穿过所述第一通道的第一焊丝电极与被递送穿过所述第二通道的第二焊丝电极之间形成桥接熔滴，并且其中，所述桥接熔滴在接触由所述熔敷操作产生的熔融的熔池之前将所述第一焊丝电极与所述第二焊丝电极联接，并且
其中，所述本体包括安装柄，并且一个或多个入口孔口位于所述安装柄上，并且所述安装柄包括径向突出的凸出部，并且所述接触尖端进一步包括偏置弹簧，所述偏置弹簧位于所述径向突出的凸出部与所述本体的所述远端面之间。
24.如权利要求23所述的焊接或增材制造接触尖端，其中，所述安装柄从所述接触尖端的肩部部分延伸，并且所述偏置弹簧被布置成在所述肩部部分与所述径向突出的凸出部之间环形地围绕所述安装柄。
25.如权利要求24所述的焊接或增材制造接触尖端，其中，所述径向突出的凸出部具有锥形边缘，并且所述偏置弹簧是波形垫圈。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112139650A (zh) * 2020-09-02 2020-12-29 南京理工大学 基于增材制造方法原位增材制备金属间化合物构件的方法
CN112171009A (zh) * 2020-09-27 2021-01-05 北京博清科技有限公司 焊接方法和焊接装置
CN114160923B (zh) * 2021-12-29 2023-05-26 南京理工大学 一种三角式三丝协同高效mig电弧增材装置及方法
US20240066621A1 (en) * 2022-08-23 2024-02-29 Lincoln Global, Inc. Welding torch with shield gas screen

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1094703A (en) * 1963-09-04 1967-12-13 Lincoln Electric Company Ltd Improvements in or relating to welding
JPH0712540B2 (ja) * 1988-08-31 1995-02-15 川崎製鉄株式会社 アーク溶接方法及び装置、並びにフラックスコアードワイヤ
JPH0655273A (ja) * 1992-08-05 1994-03-01 Toyo Bussan Kk 溶接機用コンタクトチップの製造方法
JPH071144A (ja) * 1993-06-18 1995-01-06 Nippon Steel Corp 溶接トーチ
JPH0747474A (ja) * 1993-08-09 1995-02-21 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 横向き１層複数パス溶接方法
DE19611597A1 (de) * 1996-03-23 1997-09-25 Fichtel & Sachs Ag Einrichtung zum Doppeldrahtschweißen
US6005215A (en) * 1998-01-28 1999-12-21 Boyd; Larry L. Electric arc spray gun
US6172333B1 (en) * 1999-08-18 2001-01-09 Lincoln Global, Inc. Electric welding apparatus and method
JP5157006B2 (ja) * 2007-03-29 2013-03-06 株式会社小松製作所 溶接ワイヤの制御装置に適用される溶接方法
CN101745726B (zh) * 2008-12-19 2014-07-16 普莱克斯技术有限公司 双丝熔化极气体保护焊焊炬及其焊接方法
US8338753B2 (en) * 2010-04-30 2012-12-25 Lincoln Global, Inc. Contact tip and diffuser
US20130264323A1 (en) 2012-04-05 2013-10-10 Lincoln Global, Inc. Process for surface tension transfer short ciruit welding
KR101374560B1 (ko) 2012-04-26 2014-03-13 (주)지엔에스케이텍 프로젝션 용접용 전극
US10464168B2 (en) * 2014-01-24 2019-11-05 Lincoln Global, Inc. Method and system for additive manufacturing using high energy source and hot-wire
CN104439623A (zh) * 2014-11-19 2015-03-25 湖南蓝天机器人科技有限公司 一种焊接双丝切换焊接装置
US10583514B2 (en) * 2015-09-18 2020-03-10 Illinois Tool Works Inc. Contact tip rotary lock of a welding torch
DE102015122135A1 (de) * 2015-12-17 2017-06-22 GEFERTEC GmbH Verfahren und Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Formkörpers mittels Auftragsschweißens
CN205496760U (zh) * 2016-03-18 2016-08-24 唐山松下产业机器有限公司 气保焊焊枪
CN207255440U (zh) * 2017-05-11 2018-04-20 江苏阿斯美特精工科技有限公司 多丝共熔池电弧增材制造tig焊枪及焊接装置
EP3610978A1 (de) * 2018-08-13 2020-02-19 FRONIUS INTERNATIONAL GmbH Zweidrahtschweissbrenner für zwei abschmelzende schweissdrähte sowie ein paar düsenstockaufnahmen für einen solchen zweidrahtschweissbrenner

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