CN1646251A - 使用不熔化电极的焊接和定位焊接方法 - Google Patents

使用不熔化电极的焊接和定位焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种使用不熔化电极(12)的焊接方法，根据该方法，在电极(12)与将被连接的工件(13，14)之间的电弧(11)点火之后，电极(12)从电源被供给能量。本发明也涉及定位焊接方法。本发明的目的是在焊接工艺起始阶段改进焊缝质量。为此，在实际的焊接工艺之前，执行起动程序(22)而不用引入辅助材料，通过起动程序电极(12)在可预先设定的时间周期(23)内被供给电流或电压脉冲形式的脉冲能量，从而使液体熔池振动，并且在起动程序(22)终止之后进行焊接工艺本身，在焊接工艺过程中，电极(12)优选地被供给恒定能量。

Description

使用不熔化电极的焊接和定位焊接方法
技术领域
本发明涉及一种使用不熔化电极的焊接方法，其中在电极与将被连接的工件之间的电弧点火之后电极从电源被供给能量。
而且，本发明还涉及一种使用不熔化电极并且不引入任何辅助材料的定位焊接方法，其中在电极与将被连接的工件之间的电弧点火之后电极从电源被供给能量。
背景技术
已知各种不同的焊接方法，其中在电极与将被连接的工件之间的电弧点火之后电极从电源被供给能量，从而导致工件被熔化在一起。为了电弧点火，可以采用不同的点火工艺并且尤其是触点点火或HF点火。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用不熔化电极的焊接方法、和一种使用不熔化电极并且不引入任何辅助材料的定位焊接方法，通过这些方法可以在焊接工艺起始阶段提高焊接质量。
本发明的目的是这样实现的，在焊接工艺本身之前，即，在电弧点火之后，执行起动程序而不用引入辅助材料，通过起动程序电极在可预先设定的时间周期内被供给电流或电压脉冲形式的脉冲能量，从而使液体熔池振动，并且在起动程序终止之后进行焊接工艺本身。
在焊接工艺本身过程中，电极优选地被供给恒定能量。
而且，本发明的目的也通过如上所述的定位焊接方法来实现，其中，在焊接工艺本身之前，执行起动程序，通过起动程序电极在可预先设定的时间周期内被供给电流或电压脉冲形式的脉冲能量，从而使液体熔池振动，并且在起动程序终止之后通过供给电极恒定能量进行焊接工艺本身。
通过进行所述特定的起动程序并且尤其是所谓的定位焊接工艺，可以确保所形成的熔池以振动方式设定，并且通过熔池的振动有助于两个工件的熔池流到一起。这是十分重要的，因为没有焊丝形式的辅助材料被引入熔池，焊缝仅仅由熔融材料形成，从而使得不可能使焊缝填充辅助材料。在这种没有引入辅助材料的焊接方法中，可以防止在焊接工艺开始阶段形成焊缝孔，并且可以从焊接工艺开始阶段形成没有任何焊缝孔的恒定焊缝。如果电弧以现有技术的焊接方法被点火，工件熔融材料实际上将被引入的能量压开并且将固化。这样，在焊接工艺开始时，可能形成焊缝孔，或者在焊缝中心区域具有较小的焊缝厚度。这实际上可通过起动程序避免，通过起动程序，在熔池没有永久受到恒定能量引入时，由于引入脉冲能量，熔池以震动方式被设定。
而且，由于起动程序可以形成非常短的焊缝，因为焊缝的完全形成是从焊接工艺的开始即紧接着电弧点火之后获得的，从而使焊缝长度可保持非常短。如果铝被用作将被焊接的工件的材料，这是特别有利的，因为在短焊缝的情况下不会发生由于轻微加热导致的材料变形。
通过本发明的方案，也可实现将被焊接工件之间的间隙桥接的相当大的扩大，因为由工件形成的振动熔池确保了工件流动到一起。
在起动程序过程中的能量引入可被控制成，使得脉冲能量的平均值对应于为随后恒定能量的焊接工艺本身设定的焊接电流的大小。起动程序因而易于适应随后的焊接工艺本身。
起动程序的参数并且尤其是脉冲参数，例如脉冲高度、脉冲宽度、脉冲频率、脉冲间断、以及可能的曲线形状优选地可在电源处自由地设定。
随着焊接工艺本身的参数的变化，起动程序的参数也可由设置在焊接装置或电源中的控制和/或评估装置被自动地固定或改变。
在这方面，例如，起动程序的参数可随着用于焊接工艺本身的焊接电流大小的变化被自动地固定或改变。
起动程序的参数也可随着将被焊接的工件的材料厚度和/或材料、或者焊接工艺本身的其它参数的变化被自动地固定或改变。
最后，具有不同参数或曲线形状的几个起动程序也可被确定和存储，并且所述被确定和存储的起动程序通过控制和/或评估装置被使用和/或改变，以便选择用于起动程序的参数。
起动程序也可在电弧点火之后进行可预先设定的时间周期；在起动程序过程中，电极在可预先设定的时间周期内被供给脉冲能量。
在电弧点火之后的所述可预先设定的时间周期过程中，电极优选地被供给恒定能量。
如果在电弧点火之后的所述可预先设定的时间周期过程中，电极被供给与焊接工艺本身过程中被供给的恒定能量不同的恒定能量，可确保在电弧点火与起动程序开始之间的周期、起动程序开始之前、和起动程序之后的焊接工艺本身的过程中电弧被稳定。
以下将通过示意性实施例对本发明进行详细解释。
附图说明
图1是焊接装置的示意图；
图2是以简化示意图表示了在一个焊接工艺过程中焊接电流的时程；以及
图3是以简化示意图表示了在另一个焊接工艺过程中焊接电流的另一时间图。
具体实施方式
图1显示了将用于不同焊接方法例如MIG/TIG(钨极-惰性气体)保护焊接或者电弧焊接的焊接装置1或焊接设备。当然，也可以使用带有电源或者焊接电流源的本发明方案。
焊接装置1包括焊接电流源2，它包括输出部分3、控制和/或评估装置4、以及分别与输出部分3和控制和/或评估装置4连接的开关部件5。开关部件5和控制和/或评估装置4分别与布置在气体8的供应管线7上的控制阀6连接，气体尤其是诸如氦气或氩气等的保护气体，供应管线位于气体储存器9与焊炬10之间。
用于在电极12与将被连接的工件13，14之间形成电弧11的能量并且尤其是电流通过焊接管线15从焊接电源2的输出部分3供给到焊炬10和电极12，其中，将被连接的工件13，14也与焊接装置1连接、并且尤其是通过另一焊接管线16与焊接电流源2连接，以便通过电弧11形成电路。
为了提供焊炬10的冷却，焊炬10可通过冷却回路17与流体储存器连接，并且具体是与水存储器19连接，冷却回路17带有位于其上的流量控制装置18，从而冷却回路17并且具体是用于装在水存储器19中的流体的流体泵在焊炬10工作时起动，从而冷却焊炬10。
焊接装置1还包括输入和/或输出装置20，通过它可以设置焊接装置1的大多数不同的焊接参数或工作模式。在进行这种操作时，通过输入和/或输出装置20设定的焊接参数被传送到控制和/或评估装置4，控制和/或评估装置4又将随后启动焊接装置1的专用组件。
当然，可以将从焊接装置1通向焊炬10的所有管线布置在共用软管组件(未示出)中，并且随后通过中心连接将所述软管组件与焊炬10和焊接装置1连接起来。
在图2和3中，示意地显示了用于一种焊接方法的焊接电流的时程，电流I被标绘在纵坐标上，时间t被标绘在横坐标上。应提及的是，本发明的方法基本上适用于现有技术中已知的任何焊接工艺、并且尤其是适合于交流电焊接工艺，但是直流电焊接方法将被描述在图示的示例性实施例中。
所述示例性实施例是这样一种焊接工艺，其中，没有辅助材料，尤其是没有焊丝被引入焊接工艺中。焊缝(未示出)仅仅是由工件13，14的熔融材料形成。这种没有另外引入可熔化焊丝的焊接工艺使用不熔化电极12，电弧11从不熔化电极12向着工件13，14形成。它是精确地在焊接工艺起始阶段即在电弧11的点火工艺之后在形成焊缝的过程中频繁地出现问题，因为能量向熔池的引入导致熔池被压开，这可能导致形成所谓的焊缝孔或非常细的焊缝。这实际上可以通过以下描述的新方法避免。
这类焊接工艺例如使用在定位焊接中。定位焊接方法是通过不熔化电极12和不引入任何辅助材料实现的，从而，两个工件13，14，尤其是薄金属板优选地在它们抵靠的表面或以重叠方式焊接在一起，同时只是通过电弧11熔化工件13，14。在进行这种操作时，在电弧11点火之后，焊接工艺之前，电极12在焊接工艺过程中由焊接电源2供给恒定能量，并且尤其是供给通过输入和/或输出装置20调节的直流电流或直流电压。电弧11的点火(由点火脉冲21示意性地示出)可以不同的已知方式进行，例如通过触点点火或HF点火，因而对此不进行详细解释。仅仅指出的是，根据示意图，在示例性实施例中进行HF点火，由点火脉冲21表示的电弧点火与功率曲线非常明显。
在焊接工艺的开始，即，在电弧11点火之后，根据本发明的方案提供在焊接工艺之前尤其是直流电焊接工艺之前的起动程序尤其是定位焊接工艺，在起动程序过程中电极12在可预定时间周期23内被供给脉冲能量。在起动程序23过程中，电极12被供给电流脉冲24和/或电压脉冲。在起动程序22终止之后，即周期23结束时，根据所需焊接工艺的变化，电极12被供给恒定能量，尤其是设定电流强度25。
由于在起动程序22过程中的脉冲能量供给，可确保液体熔池以振动方式设定，从而防止焊接工艺起始阶段熔池流开。由于工件13，14的振动或脉冲熔池，可恒定地实现熔池重新流动在一起。因此，从焊接工艺的开始就可确保没有焊缝孔形成，并且焊缝将具有相应大的焊接厚度。因而可以形成定位焊接时所需的非常短的焊缝。
根据图3，也可以在电弧11点火之后在预定的可设定时间周期26内给电极12供给恒定能量，尤其是恒定电流强度27，于是一旦时间周期26结束进行起动程序22。在此之后，再次实现恒定能量供给即适合在选定电流强度25的焊接工艺。在进行这种操作时，在电弧11点火之后的电弧11初始的恒定能量供给，即电流强度27可以与起动程序之后的焊接工艺本身的恒定能量供给即电流强度25不同。这种应用提供了优点，即，在周期26过程中电极12的初始的恒定能量供给导致电弧11在起动程序22之前稳定，并在此之后开始进行焊接工艺本身。
在起动程序22中的能量引入优选地控制成，使得脉冲能量的平均值对应于用于随后焊接工艺并处于恒定能量的电流强度25。起动程序22因而能够适合于被调节的焊接工艺本身。
在焊接电流源2处，起动程序22的参数并且尤其是脉冲参数，例如脉冲高度、脉冲宽度、脉冲频率、脉冲间断(break)、以及可能的曲线形状尤其是通过输入和/或输出装置20可自由地设定。为此，例如可在输入和/或输出装置20处布置一个操作元件(未示出)，通过该操作元件可启动或者调用起动程序22，并且如果需要随后进行相应修改，以便在电弧11点火之后能够以所需参数运行起动程序。
用于起动程序22的参数的示例如下：
脉冲电流大小：  3A-220A
基本电流大小：  3A-220A
脉冲频率：      40HZ-200HZ
脉冲占空因素：  4％-50％
时间周期：      0s-10s
当然，可以独立于控制和/或评估装置4或者自动地固定起动程序22的参数。在进行这种操作时，可根据存储的表格、算法等由控制和/或评估装置4建立或计算合适的起动程序22，起动程序优选地随着为焊接工艺本身调节的参数的变化而被固定。在进行这种操作时，例如随着焊接工艺本身的电流强度25的变化，起动程序22的参数可由设置在焊接装置1中的控制和/或评估装置4被自动地固定或改变。这可通过不同方式实现，例如通过减小或者增大用于焊接工艺的电流强度25一定量或者百分比、或者根据确定的算法实现。起动程序22也可通过输入将要焊接的工件13，14的材料厚度或者材料由控制和/或评估装置4确定。
而且，也可以将不同限定的起动程序22、并且尤其是具有不同参数或曲线形状的不同起动程序22存储在电源或焊接装置1中，它们可由控制和/或评估装置4使用或者改变，或者由使用者选择。
最后，应当注意的是，特定条件或者表示是不成比例地显示在所述示例性实施例中，以便易于理解本发明的方案。而且，特定示例性实施例的特征的上述组合的特定状态或表示与其它示例性实施例的其它特定特征一起也可构成根据本发明的独立方案。

Claims (12)

1、一种使用不熔化电极的焊接方法，其中，在电极与将被连接的工件之间的电弧点火之后，电极从电源被供给能量，其特征在于，在焊接工艺本身之前，即，在电弧点火之后，执行起动程序而不用引入辅助材料，通过起动程序电极在可预先设定的时间周期内被供给电流或电压脉冲形式的脉冲能量，从而使液体熔池振动，并且在起动程序终止之后进行焊接工艺本身。
2、一种使用不熔化电极并且不引入辅助材料的定位焊接方法，其中，在电极与将被连接的工件之间的电弧点火之后，电极从电源被供给能量，其特征在于，在焊接工艺本身之前，执行起动程序，通过起动程序电极在可预先设定的时间周期内被供给电流或电压脉冲形式的脉冲能量，从而使液体熔池振动，并且在起动程序终止之后通过供给电极恒定能量进行焊接工艺本身。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在焊接工艺本身过程中，电极被供给恒定能量。
4、如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在起动程序过程中的能量引入被控制成，使得脉冲能量的平均值对应于用于随后恒定能量的焊接工艺本身的设定焊接电流的大小。
5、如权利要求1到4任一所述的方法，其特征在于，起动程序的参数并且尤其是脉冲参数，例如脉冲高度、脉冲宽度、脉冲频率、脉冲间断、以及可能的曲线形状可在电源处自由地设定。
6、如权利要求1到5任一所述的方法，其特征在于，随着焊接工艺本身的参数的变化，起动程序的参数由设置在焊接装置或电源中的控制和/或评估装置被自动地固定或改变。
7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，起动程序的参数随着用于焊接工艺本身的焊接电流大小的变化被自动地固定或改变。
8、如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，起动程序的参数随着将被焊接的工件的参数材料厚度和/或材料、或者焊接工艺本身的其它参数的变化被自动地固定或改变。
9、如权利要求6到8任一所述的方法，其特征在于，具有不同参数或曲线形状的几个起动程序被确定和存储，并且所述被确定和存储的起动程序通过控制和/或评估装置被使用和/或改变，以便选择用于起动程序的参数。
10、如权利要求1到9任一所述的方法，其特征在于，起动程序在电弧点火之后进行可预先设定的时间周期。
11、如权利要求10所述的方法，其特征在于，在电弧点火之后的所述可预先设定的时间周期过程中，电极被供给恒定能量。
12、如权利要求11所述的方法，其特征在于，在电弧点火之后的所述可预先设定的时间周期过程中，电极被供给与焊接工艺本身过程中被供给的恒定能量不同的恒定能量。
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