DE212013000149U1

DE212013000149U1 - Warmdrahtverbrauchsmaterial, das nicht in der Lage ist, einen Lichtbogen aufrecht zu erhalten

Info

Publication number: DE212013000149U1
Application number: DE212013000149.5U
Authority: DE
Original assignee: Lincoln Global Inc
Current assignee: Lincoln Global Inc
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2015-03-24
Anticipated expiration: 2023-07-06
Also published as: BR112015000225A2; KR20150027834A; CN104411448A; US20140008331A1; WO2014006491A1

Abstract

Fülldraht (140, 140A, 140B, 140C) zur Verwendung in Warmdrahtanwendungen, wobei der Fülldraht (140, 140A, 140B, 140C) Folgendes umfasst: einen ersten Abschnitt, der einen ersten Widerstand pro Längeneinheit aufweist; und einen zweiten Abschnitt, der einen zweiten Widerstand pro Längeneinheit aufweist, der höher als der erste Widerstand pro Längeneinheit ist, wobei der zweite Abschnitt dafür konfiguriert ist, während Warmdrahtanwendungen vor dem ersten Abschnitt zu schmelzen.

Description

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/668,849, eingereicht am 6. Juli 2012, die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Text aufgenommen wird.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen Fülldraht zur Verwendung in Warmdrahtanwendungen nach Anspruch 1 und ein Warmdrahtsystem nach Anspruch 10 eine Verwendung von Fülldraht in einem Warmdrahtsystem nach Anspruch 14. Konkrete Ausführungsformen betreffen einen Fülldraht, der in Auftragsschweiß-, Schweiß- und Verbindungsanwendungen verwendet wird. Genauer gesagt, betreffen konkrete Ausführungsformen ein System, das einen Fülldraht von variierendem Widerstand in einem System für Hartlöt-, Plattierungs-, Aufbau-, Füll-, Hartauftragsschweiß-, Verbindungs- und Schweißanwendungen verwendet.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Das herkömmliche Fülldrahtschweißverfahren (zum Beispiel ein Gas-Wolfram-Lichtbogenschweiß(GTAW)-Fülldrahtverfahren) kann höhere Abscheidungsraten und Schweißgeschwindigkeiten als herkömmliches Lichtbogenschweißen allein erbringen. Bei solchen Schweißoperationen kann der Fülldraht, der einem Schweißbrenner vorauseilt, durch eine separate Stromversorgung widerstandserwärmt werden. Der Draht wird durch ein Kontaktrohr in Richtung eines Werkstücks geleitet und erstreckt sich über das Rohr hinaus. Die Verlängerung wird widerstandserwärmt, um das Schmelzen des Fülldrahtes zu unterstützen. Eine Wolframelektrode kann zum Erwärmen und Schmelzen des Werkstücks zum Bilden der Schweißpfütze verwendet werden. Eine Stromversorgung stellt einen Großteil der Energie bereit, die benötigt wird, um den Fülldraht widerstandszuschmelzen. In einigen Fällen kann die Drahtzufuhr durchrutschen oder stocken, und der Strom in dem Draht kann einen Lichtbogen zwischen der Spitze des Drahtes und dem Werkstück erzeugen. Die zusätzliche Wärme eines solchen Lichtbogens kann Durchbrand und Schweißspritzer verursachen, was zu einer schlechten Schweißqualität führt.
Weitere Einschränkungen und Nachteile von konventionellen, herkömmlichen und vorgeschlagenen Lösungsansätzen werden dem Fachmann anhand eines Vergleichs solcher Lösungsansätze mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbar, die in den restlichen Teil der vorliegenden Anmeldung mit Bezug auf die Zeichnungen dargelegt werden.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Um Durchbrand zu vermeiden und/oder die Schweißqualität zu verbessern, beschreibt die Erfindung einen Fülldraht zur Verwendung in Warmdrahtanwendungen nach Anspruch 1 und ein Warmdrahtsystem nach Anspruch 10 eine Verwendung von Fülldraht in einem Warmdrahtsystem nach Anspruch 14. Weitere Ausführungsformen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein System und ein Verfahren zum Verwenden mindestens eines Fülldrahtes von variierendem Widerstand in einem System für Hartlöt-, Plattierungs-, Aufbau-, Füll-, Hartauftragsschweiß-, Verbindungs- und Schweißanwendungen. Der Fülldraht hat einen ersten Abschnitt, der einen ersten Widerstand pro Längeneinheit aufweist. Der Fülldraht hat außerdem einen zweiten Abschnitt, der einen zweiten Widerstand pro Längeneinheit aufweist, der höher als der erste Widerstand pro Längeneinheit ist. Der zweite Abschnitt des Fülldrahtes ist dafür konfiguriert, während Warmdrahtanwendungen vor dem ersten Abschnitt zu schmelzen. In einigen Ausführungsformen sind ein spezifischer Widerstand des ersten Abschnitts und ein spezifischer Widerstand des zweiten Abschnitts gleich, und der zweite Abschnitt hat eine Querschnittsfläche, die kleiner als eine Querschnittsfläche des ersten Abschnitts ist. In einigen Ausführungsformen sind ein spezifischer Widerstand von Füllmaterial in dem ersten Abschnitt und ein spezifischer Widerstand von Füllmaterial in dem zweiten Abschnitt verschieden. Das Problem gemäß der Anmeldung wird auch durch ein Warmdrahtsystem gelöst. Das System umfasst eine hoch-intensive Wärmequelle, die mindestens ein Werkstück erwärmt und eine Schmelzpfütze erzeugt. Es umfasst des Weiteren eine Drahtzuführvorrichtung, die einen Fülldraht zu der Schmelzpfütze führt, und eine Warmdrahtstromversorgung, die mit dem Fülldraht wirkverbunden ist. Die Warmdrahtstromversorgung liefert einen Erwärmungsstrom durch den Fülldraht zum Erwärmen des Fülldrahtes. Der Fülldraht umfasst einen ersten Abschnitt, der einen ersten Widerstand pro Längeneinheit aufweist, und einen zweiten Abschnitt, der einen zweiten Widerstand pro Längeneinheit aufweist, der höher als der erste Widerstand pro Längeneinheit ist. Der zweite Abschnitt ist dafür konfiguriert, während Warmdrahtanwendungen vor dem ersten Abschnitt zu schmelzen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Systems sind ein spezifischer Widerstand von Füllmaterial in dem ersten Abschnitt und ein spezifischer Widerstand von Füllmaterial in dem zweiten Abschnitt verschieden.
Gemäß einem Verfahren kann außerdem das Anlegen von Energie von einer hoch-intensiven Energiequelle an das Werkstück enthalten sein, um das Werkstück zu erwärmen, mindestens während ein Laser zum Erwärmen des mindestens einen Fülldrahtes verwendet wird. Die hoch-intensive Energiequelle kann mindestens eines von Folgendem enthalten: eine Laservorrichtung, eine Plasma-Lichtbogenschweiß(PAW)-Vorrichtung, eine Gas-Wolfram-Lichtbogenschweiß(GTAW)-Vorrichtung, eine Gas-Metall-Lichtbogenschweiß(GMAW)-Vorrichtung, eine Flussmittelkern-Lichtbogenschweiß(FCAW)-Vorrichtung, und eine Unterpulver-Lichtbogenschweiß(SAW)-Vorrichtung. Es kann vorgesehen sein, dass ein spezifischer Widerstand von Füllmaterial in dem ersten Abschnitt und ein spezifischer Widerstand von Füllmaterial in dem zweiten Abschnitt verschieden sind.
Diese und weitere Merkmale der beanspruchten Erfindung sowie Details von veranschaulichenden Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnungen besser verstanden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben erwähnten und/oder weitere Aspekte der Erfindung werden anhand einer ausführlichen Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen offenkundiger, wobei in den Zeichnungen Folgendes dargestellt ist:
1 veranschaulicht ein schematisches Funktionsblockschaubild einer beispielhaften Ausführungsform eines kombinierten Fülldrahtzuführvorrichtungs- und Energiequellensystems für Hartlöt-, Plattierungs-, Aufbau-, Füll-, Hartauftragsschweiß-, Verbindungs- und Schweißanwendungen;
2A–C veranschaulichen beispielhafte Ausführungsformen von Fülldrähten, die in dem System von 1 verwendet werden können; und
3 veranschaulicht ein schematisches Funktionsblockschaubild einer beispielhaften Ausführungsform eines kombinierten Fülldrahtzuführvorrichtungs- und Energiequellensystems für Hartlöt-, Plattierungs-, Aufbau-, Füll-, Hartauftragsschweiß-, Verbindungs- und Schweißanwendungen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden werden nun beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen sollen das Verständnis der Erfindung unterstützen und sind nicht dafür gedacht, den Schutzumfang der Erfindung in irgend einer Weise zu beschränken. Gleiche Bezugszahlen beziehen sich stets auf gleiche Elemente.
Es ist bekannt, dass Schweiß- oder Verbindungsoperationen in der Regel mehrere Werkstücke in einer Schweißoperation miteinander verbinden, wobei ein Füllmetall mit mindestens einem Teil des Werkstückmetalls kombiniert wird, um eine Schweißfuge zu bilden. Aufgrund des Wunsches nach Steigerung des Produktionsdurchsatzes in Schweißoperationen besteht eine unablässige Nachfrage nach schnelleren Schweißoperationen, die nicht zu Schweißnähten von unterdurchschnittlicher Qualität führen. Das Gleiche gilt für Plattierungs- und Oberflächenbeschichtungsoperationen, die mit ähnlicher Technologie arbeiten. Es ist anzumerken, dass zwar in den folgenden Besprechungen oft von „Schweiß”-Operationen und -Systemen die Rede ist, dass aber Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht nur auf Verbindungsoperationen beschränkt sind, sondern auf ähnliche Weise auch für Plattierungs-, Hartlöt-, Auftragsschweiß- und sonstige Operationen verwendet werden können. Des Weiteren besteht Bedarf an Systemen, die rasch unter schwierigen Umgebungsbedingungen schweißen können, wie zum Beispiel an entfernt gelegenen Arbeitsorten. Wie unten beschrieben, stellen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung signifikante Vorteile gegenüber derzeitigen Schweißtechnologien bereit. Zu diesen Vorteilen gehören beispielsweise eine verringerte Gesamtwärmezufuhr, die zu einem nur geringen Verziehen des Werkstücks führt, sehr hohe Schweißvorschubgeschwindigkeiten, sehr niedrige Schweißspritzerraten, Schweißen ohne Abschirmung, Schweißen plattierter oder beschichteter Materialien bei hohen Geschwindigkeiten mit allenfalls wenigen Schweißspritzern, und Schweißen komplexer Materialien bei hohen Geschwindigkeiten.
1 veranschaulicht ein schematisches Funktionsblockschaubild einer beispielhaften Ausführungsform eines kombinierten Fülldrahtzuführvorrichtungs- und Energiequellensystems 100 zum Ausführen von Hartlöt-, Plattierungs-, Aufbau-, Füll-, Hartauftragsschweiß- und Verbindungs- oder Schweißanwendungen. Das System 100 enthält eine hoch-energetische Wärmequelle, die in der Lage ist, das Werkstück 115 zu erwärmen, um eine Schweißpfütze 145 zu bilden. Die hoch-energetische Wärmequelle kann ein Laser-Teilsystem 130/120 sein, das eine Laservorrichtung 120 und eine Schweißpfützen-Laserstromversorgung 130 enthält, die miteinander wirkverbunden sind. Der Laser 120 ist in der Lage, einen Laserstrahl 110 auf das Werkstück 115 zu fokussieren, und die Stromversorgung 130 stellt die Energie zum Betreiben der Laservorrichtung 120 bereit. Das Laser-Teilsystem 130/120 kann jede beliebige Art einer hoch-energetischen Laserquelle sein, wie zum Beispiel Kohlendioxid-, Nd:YAG-, Yb-Scheiben-, YB-Faser-, Faserübertragungs- oder Direktdioden-Lasersysteme. Des Weiteren können sogar Weißlicht- oder Quarzlasersysteme verwendet werden, wenn sie genügend Energie haben. Zum Beispiel kann eine hoch-intensive Energiequelle mindestens 500 W/cm² bereitstellen.
Die folgende Spezifikation nimmt wiederholt Bezug auf das Laser-Teilsystem 130/120, den Strahl 110 und die Schweißpfützen-Laserstromversorgung 130; es versteht sich jedoch, dass diese Verweise nur beispielhafter Art sind, da jede beliebige hoch-intensive Energiequelle verwendet werden kann. Zum Beispiel können andere Ausführungsformen der hoch-energetischen Wärmequelle mindestens eines von Folgendem enthalten: einen Elektronenstrahl, ein Plasma-Lichtbogenschweiß-Teilsystem, ein Gas-Wolfram-Lichtbogenschweiß-Teilsystem, ein Gas-Metall-Lichtbogenschweiß-Teilsystem, ein Flussmittelkern-Lichtbogenschweiß-Teilsystem, und ein Unterpulver-Lichtbogenschweiß-Teilsystem. Es ist anzumerken, dass die hoch-intensiven Energiequellen, wie zum Beispiel die im vorliegenden Text besprochene Laservorrichtung 120, von einer Art sein sollten, die genügend Energie besitzt, um die notwendige Energiedichte für die gewünschte Schweißoperation bereitzustellen. Das heißt, die Laservorrichtung 120 sollte genügend Energie besitzen, um während des gesamten Schweißprozesses eine stabile Schweißpfütze zu erzeugen und aufrecht zu erhalten und auch den gewünschten Einbrand zu erreichen. Zum Beispiel sollten Laser für einige Anwendungen die Fähigkeit besitzen, ein „Schlüsselloch” in den geschweißten Werkstücken zu bilden. Das bedeutet, dass der Laser genügend Energie haben sollte, um vollständig in das Werkstück einzubrennen, während dieses Einbrandniveau beibehalten wird, wenn sich der Laser an dem Werkstück entlang bewegt. Beispielhafte Laser sollten Leistungskapazitäten im Bereich von 1 bis 20 kW haben und können eine Leistungskapazität im Bereich von 5 bis 20 kW haben. Leistungsstärkere Laser können auch verwendet werden, aber diese können sehr teuer werden.
Das System 100 enthält außerdem ein Warmfülldrahtzuführvorrichtungs-Teilsystem, das in der Lage ist, mindestens einen ohmschen Fülldraht 140 bereitzustellen, um einen Kontakt mit dem Werkstück 115 in der Nähe des Laserstrahls 110 herzustellen. Natürlich versteht es sich, dass durch Verweis auf das Werkstück 115 im vorliegenden Text die Schmelzpfütze, d. h. die Schweißpfütze 145, als Teil des Werkstücks 115 gilt, so dass ein Verweis auf einen Kontakt mit dem Werkstück 115 auch den Kontakt mit der Pfütze 145 enthält. Das Warmfülldrahtzuführvorrichtungs-Teilsystem enthält eine Fülldrahtzuführvorrichtung 150, ein Kontaktrohr 160 und eine Warmdrahtstromversorgung 170. Während des Betriebes wird der Fülldraht 140 durch einen elektrischen Strom von der Warmdrahtschweißstromversorgung 170 widerstandserwärmt, die zwischen dem Kontaktrohr 160 und dem Werkstück 115 wirkverbunden ist. Vor seinem Eintreten in die Schweißpfütze 145 auf dem Werkstück 115 wird der verlängerte Abschnitt des Fülldrahtes 140 durch den Strom von der Stromversorgung 170 dergestalt erwärmt, dass der Draht 140 sich seinem Schmelzpunkt nähert oder diesen erreicht, bevor er die Schweißpfütze 145 berührt. Im Gegensatz zu den meisten Schweißprozessen schmilzt die vorliegende Erfindung den Fülldraht 140 in der Schweißpfütze 145, anstatt einen Schweißlichtbogen zum Transferieren des Fülldrahtes 140 in die Schweißpfütze 145 zu verwenden. Weil der Fülldraht 140 auf oder nahe seinen Schmelzpunkt erwärmt wird, ist sein Vorhandensein in der Schweißpfütze 145 nicht geeignet, die Pfütze 145 merklich abzukühlen oder zu verfestigen, und der Draht 140 wird rasch in der Schweißpfütze 145 aufgezehrt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Warmdrahtschweißstromversorgung 170 eine gepulste Gleichstromversorgung, während auch Wechselstrom- oder andere Arten von Stromversorgungen möglich sind. Der Draht 140 wird von der Fülldrahtzuführvorrichtung 150 durch das Kontaktrohr 160 in Richtung des Werkstücks 115 geleitet und erstreckt sich über das Rohr 160 hinaus. Der Verlängerungsabschnitt des Drahtes 140 wird dergestalt widerstandserwärmt, dass der Verlängerungsabschnitt sich dem Schmelzpunkt nähert oder diesen erreicht, bevor er die Schweißpfütze 145 auf dem Werkstück 115 berührt. Der Laserstrahl 110 dient zum Schmelzen eines Teils des Grundwerkstoffs des Werkstücks 115, um die Schweißpfütze 145 zu bilden, und kann auch helfen, den Draht 140 auf das Werkstück 115 zu schmelzen. Die Stromversorgung 170 stellt einen Großteil der Energie bereit, die zum Widerstandsschmelzen des Fülldrahtes 140 benötigt wird.
Weil in dem im vorliegenden Text beschriebenen Prozess kein Schweißlichtbogen zum Transferieren des Fülldrahtes 140 benötigt wird, kann das Zuführvorrichtungs-Teilsystem 150 gemäß einigen anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in der Lage sein, gleichzeitig einen oder mehrere Drähte bereitzustellen. Zum Beispiel kann ein erster Draht zum Hartauftragsschweißen und/oder Korrosionsschutz für das Werkstück verwendet werden, und ein zweiter Draht kann dafür verwendet werden, die Struktur des Werkstücks zu stärken. Außerdem kann durch das Richten mehr als eines Fülldrahtes auf jeweils eine Schweißpfütze die Gesamtabscheidungsrate des Schweißprozesses signifikant erhöht werden, ohne dass die Wärmezufuhr signifikant zunimmt. Deshalb wird in Betracht gezogen, dass Stöße mit Stegabstand in einem einzigen Schweißdurchgang gefüllt werden können.
Natürlich variiert die Schmelztemperatur des Fülldrahtes 140 in Abhängigkeit von der Größe und chemischen Zusammensetzung des Drahtes 140. Dementsprechend variiert die gewünschte Temperatur des Fülldrahtes während des Schweißens in Abhängigkeit von dem Draht 140. Die gewünschte Betriebstemperatur für den Fülldraht 140 kann eine Dateneingabe in das Schweißsystem sein, dergestalt, dass die gewünschte Drahttemperatur während des Schweißens beibehalten wird. In jedem Fall sollte die Temperatur des Drahtes 140 so sein, dass der Draht 140 während der Schweißoperation in der Schweißpfütze 145 aufgezehrt wird.
Wie oben besprochen, wird der Fülldraht 140 ohne einen Lichtbogen in die Schweißpfütze 145 geschmolzen. Herkömmlicherweise hat der Fülldraht eine konstante Querschnittsfläche über die Länge des Drahtes. Dies erlaubt das gleichmäßige Erwärmen des Verlängerungsabschnitts des Drahtes 140 vor seinem Eintreten in die Schweißpfütze 145. Jedoch kann unbeabsichtigt ein Lichtbogen entstehen, wenn der Fülldraht 140 infolge von Überhitzung den Kontakt mit der Schweißpfütze 145 verliert, oder wenn die Drahtzufuhr 150 durchrutscht oder stockt, wenn sie Draht 140 zu der Schweißpfütze 140 leitet. Solche Lichtbögen beeinträchtigen den Schweißprozesses, da sie die Schweißqualität infolge von Durchbrand und Schweißspritzern negativ beeinflussen können. In der Regel werden Steuereinheiten mit komplizierten Algorithmen verwendet, um den Strom durch den Fülldraht 140 vorherzusagen und zu steuern, um einen solchen Kontaktverlust zu verhindern. Die vorliegende Erfindung verwendet jedoch Fülldraht von variierendem Widerstand, um eine Lichtbogenbildung zwischen dem Draht 140 und dem Werkstück 115 zu verhindern (oder wenigstens zu minimieren). Ungeachtet dessen können einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Kombination mit solchen Vorhersage- und Steuerungsalgorithmen verwendet werden. Die Anmeldung Nr. 13/212,025 mit dem Titel „Method And System To Start And Use Combination Filler Wire Feed And High Intensity Energy Source For Welding”, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Text aufgenommen wird, stellt beispielhafte Vorhersage- und Steuerungsalgorithmen bereit, die in die Abfühl- und Steuereinheit 195 integriert werden können, um zu erfühlen, wenn der Draht 140 kurz davor steht, den Kontakt mit dem Werkstück 115 zu verlieren.
Durch Variieren des Widerstands des Fülldrahtes 140 erwärmen sich bestimmte Abschnitte des Drahtes 140 schneller als andere Abschnitte, wenn der Erwärmungsstrom von der Stromversorgung 170 durch den Draht 140 zu fließen beginnt. 2A veranschaulicht eine Ausführungsform eines Fülldrahtes 140A, der in dem System von 1 verwendet werden kann. Der Fülldraht 140A stellt das Füllmaterial für den Schweißprozesses bereit und kann mit Materialien, wie zum Beispiel Flussmittel, beschichtet sein (oder solche Materialien enthalten). Der Fülldraht 140A hat einen variierenden Außendurchmesser, der von einem Maximum D₁ bis zu einem Minimum D₂ reicht. Somit variiert die Querschnittsfläche des Fülldrahtes 140A von einem maximalen Wert bei D₁ bis zu einem minimalen Wert bei D₂. Der Durchmesser D₁ kann zum Beispiel in einem Bereich zwischen 0,030 und 0,095 Inch liegen. Das heißt, der Durchmesser D₁ kann ein standardmäßiger Fülldrahtdurchmesser sein, zum Beispiel 0,030 Inch, 0,045 Inch, 0,052 Inch, 0,063 Inch, 0,068 Inch usw. (1 Inch ist ungefähr 2,54 cm). Natürlich kann der Fülldraht 140A auf der Basis der Fülldrahteigenschaften und des Schweißsystems auch andere Durchmesser haben. Wie weiter unten noch besprochen wird, ist der Durchmesser D₂ von dem gewünschten Energieniveau zum Schmelzen des Fülldrahtes 140A bei Position D₂ abhängig.
Unter der Annahme eines spezifischen Widerstandes (ρ) für das Füllmaterial beträgt der Widerstand (R) für eine gegebene Länge (l) entlang des Drahtes 140 R = (ρ·l)/A, wobei A die Querschnittsfläche ist (d. h. A = π/4·D²). Anhand dieser Gleichung kann man sehen, dass sich der Widerstand (R) umgekehrt proportional zur Querschnittsfläche und proportional zur Länge (l) verhält. Das heißt, für eine gegebene Länge (l) des Fülldrahtes 140A vergrößert sich der Widerstand in dem Maße, wie sich die Querschnittsfläche verkleinert, und für eine gegebene Querschnittsfläche (A) vergrößert sich der Widerstand (R) in dem Maße, wie sich die Länge (l) vergrößert. Dementsprechend ist bei Position D₁ am Draht 140A der Widerstand R₁ = (ρ·l)/(π/4·D₁ ²); und bei Position D₂ am Draht 140A ist der Widerstand R₂ = (ρ·l)/(π/4·D₂ ²).
Wenn also der spezifische Widerstand (ρ) des Füllmaterials als gleichmäßig angenommen wird, so hat der Widerstand pro Längeneinheit des Fülldrahtes 140A sein Minimum bei Durchmesser D₁ und erhöht sich auf sein Maximum bei Durchmesser D₂. Weil der Widerstand pro Längeneinheit des Fülldrahtes 140A bei Durchmesser D₂ am höchsten ist, schmilzt die Widerstandserwärmung des Fülldrahtes 140A aufgrund des ohmschen Erwärmungsstroms, der durch den Draht 140A fließt, diese Position zuerst. In beispielhaften Ausführungsformen wird der Durchmesser D₂ so gewählt, dass der Fülldraht 140A an der Position D₂ bei einer Leistung schmilzt, die 75–95% des Leistungswertes beträgt, der benötigt wird, um den Fülldraht 140A bei Position D₁ zu schmelzen. Natürlich kann es sein, dass bei der Bestimmung des Durchmessers D₂ die Änderung des Widerstands des Fülldrahtes 140 infolge der Temperatur (aufgrund des Erwärmungsstroms) berücksichtigt werden muss.
Somit braucht die Stromversorgung 170 während des Schweißprozesses nur 75–95% der Energie zu liefern, die in der Regel für den Standardfülldraht benötigt wird, um den Fülldraht 140 an der Position D₂ zu schmelzen und eine kleine Menge Füllmaterial, d. h. den Füllmaterialabschnitt 142, in die Schweißpfütze 145 fließen zu lassen. Weil der Füllmaterialabschnitt 142 mit einem reduzierten Energieniveau in die Schweißpfütze 145 abschmilzt, wird die Wahrscheinlichkeit der Entstehung eines Lichtbogens zwischen dem Fülldraht 140A und dem Werkstück 115 reduziert. In einigen Ausführungsformen kann mindestens ein Teil des Füllmaterialabschnitts 142 fest sein, wenn er in die Schweißpfütze 145 eintritt, bevor die Schweißpfütze 145 schmilzt und den Füllmaterialabschnitt 142 absorbiert.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann die Laservorrichtung 120 das Schmelzen des Füllmaterialabschnitts 142 ermöglichen, weil der Laser 120 die präzise Steuerung der Schweißpfütze 145 erlaubt, einschließlich einfacher Justierungen der Größe und Tiefe der Schweißpfütze 145. Diese Justierungen sind möglich, weil der Laserstrahl 110 auf einfache Weise fokussiert und entfokussiert werden kann oder seine Strahlintensität auf sehr einfache Weise geändert werden kann. Aufgrund dieser Fähigkeiten kann die Wärmeverteilung auf dem Werkstück 115 präzise gesteuert werden. Diese Steuerung erlaubt die Bildung einer Schweißpfütze 145, die einen ungeschmolzenen (oder teilweise geschmolzenen) Füllmaterialabschnitt 142 aufnimmt und ihn schmilzt. In beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Form und/oder Intensität des Strahls 110 während des Schweißprozesses justiert oder geändert werden, um sicherzustellen, dass die Schweißpfütze 145 den Füllmaterialabschnitt 142 vollständig schmilzt. Zum Beispiel kann es während des Schweißprozesses notwendig sein, die Einbrandtiefe zu ändern oder die Größe der Schweißraupe zu ändern, um den Füllmaterialabschnitt 142 zu schmelzen. In solchen Ausführungsformen können die Form, die Intensität und/oder die Größe des Strahls 110 während des Schweißprozesses justiert werden, um die benötigte Änderung der Schweißparameter auszuführen.
Wie oben beschrieben, trifft der Füllmaterialabschnitt 142 auf dieselbe Schweißpfütze 145 wie der Laserstrahl 110. In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann der Füllmaterialabschnitt 142 in einer räumlichen Entfernung zum Laserstrahl 110 auf dieselbe Schweißpfütze auftreffen. In anderen beispielhaften Ausführungsformen hingegen trifft der Füllmaterialabschnitt 142 an derselben Stelle auf die Schweißpfütze 145 wie der Laserstrahl 110. In solchen Ausführungsformen kann der Laserstrahl 110 selbst dafür verwendet werden, das Schmelzen des Füllmaterialabschnitts 142 zu unterstützen. Weil jedoch viele Fülldrähte aus Materialien bestehen, die reflektieren können, sollte, wenn ein reflektierender Laser verwendet wird, der Draht auf eine solche Temperatur erwärmt werden, dass sein Oberflächenreflexionsvermögen reduziert wird, so dass der Strahl 110 zum Erwärmen oder Schmelzen des Füllmaterialabschnitts 142 beitragen kann. In beispielhaften Ausführungsformen dieser Konfiguration überschneiden sich der Füllmaterialabschnitt 142 und der Strahl 110 an dem Punkt, wo der Füllmaterialabschnitt 142 in die Pfütze 145 eintritt.
Für einen bestimmten Fülldrahtdurchmesser wird die Größe des Füllmaterialabschnitts 142 durch die Länge L bestimmt, die die Distanz zwischen den Positionen D₂ ist. Dementsprechend unterstützt die Länge L – zusammen mit Parametern wie zum Beispiel der Drahtgeschwindigkeit – das Bestimmen der Abscheidungsrate des Füllmaterials während des Betriebes. Die Länge L des Füllmaterialabschnitts 142 kann auf der Basis von Faktoren bestimmt werden wie zum Beispiel der Art des Füllmaterials, der Art des auszuführenden Schweißens und der Temperatur der Schweißpfütze 145, um nur einige wenige zu nennen. Zum Beispiel ist die Länge L in einigen beispielhaften Ausführungsformen mindestens so lang wie der Durchmesser D₁. In weiteren beispielhaften Ausführungsformen liegt die Länge L im Bereich von –25 bis +25% des Durchmessers D₁. Die Bereiche der Länge L in Relation zum Durchmesser basieren auf dem Widerstand der Füllmaterialabschnitte bei Raumtemperatur. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Fülldraht 140A durch Quetschen des Umfangs eines Standardfülldrahtes hergestellt werden, um zu erreichen Durchmesser D₂. In einigen Ausführungsformen kann der Fülldraht 140A werkseitig vorgequetscht werden. In anderen Ausführungsformen wird der Fülldraht 140A beispielsweise durch die Drahtzuführvorrichtung 150 gequetscht, während der Draht 140A in die Schweißpfütze 145 geleitet wird. Das heißt, die Drahtzufuhrvorrichtung 150 (oder eine andere mechanische Vorrichtung) quetscht den Draht 140, während er dem Arbeitsvorgang zugeführt wird. Solche Vorrichtungen können eine Kompressionskraft verwenden, um den Draht 140 nach Wunsch zu quetschen. In einer solchen Ausführungsform kann die Länge L eine Nutzereingabe in die Abfühl- und Steuereinheit 195 sein (siehe 1), welche die Drahtzuführvorrichtung 150 und die Quetschoperation im Einklang mit den Eingangsdaten steuern kann. Alternativ kann die Länge L in anderen beispielhaften Ausführungsformen automatisch durch die Abfühl- und Steuereinheit 195 auf der Basis der Schweißbedingungen justiert werden. Zum Beispiel kann die Drahtzufuhrvorrichtung 150 einen Drehmomentsensor (oder etwas Ähnliches) enthalten, der erfühlt, dass der Draht 140 den Boden der Schweißpfütze berührt, und auf der Basis einer Rückmeldung von diesem Sensor können die Länge L und/oder der Erwärmungsstrom geändert werden, um den korrekten Betrieb und das richtige Schmelzen des Drahtes 140 in der Pfütze sicherzustellen. Natürlich können diese Funktionen (d. h. die Nutzereingabe und die automatisierte Steuerung der Länge L) in die Drahtzufuhrvorrichtung 150 oder andere zweckmäßige Komponenten integriert werden.
In den obigen Ausführungsformen hat der Fülldraht 140A eine kreisrunde Querschnittsfläche, die von D₁ und D₂ abweicht. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf nur diese Geometrie beschränkt. Zum Beispiel wird in 2B der Fülldraht 140B gebildet, indem der Fülldraht 140B auf gegenüberliegenden Seiten des Drahtes 140 gekerbt wird. Natürlich wird die vorliegende Erfindung nicht durch die Form des Abschnitts des Fülldrahtes 140 beschränkt, und jede beliebige Anzahl unterschiedlicher Abschnittsformen kann verwendet werden, solange es eine Variation der Querschnittsflächen in dem Fülldraht gibt. Diese Variation der Querschnittsfläche ist es, was den spezifischen Widerstand zwischen den Abschnitten ändert. Des Weiteren ist zwar der Füllmaterialabschnitt 142 in 2A so veranschaulicht, dass er sich der Form einer Kugel annähert, doch die Form des Füllmaterialabschnitts 142 ist nicht einschränkend. Zum Beispiel ist der Füllmaterialabschnitt 142 in 2B so veranschaulicht, dass er sich der Form eines Zylinders mit einem Durchmesser von ungefähr D₁ entlang des Füllmaterialabschnitts 142 annähert. Jedoch sind im Allgemeinen Füllmaterialformen, die das Schmelzen des Abschnitts 142 in der Schweißpfütze 145 optimieren, erwünscht. Wie in den obigen Ausführungsformen kann der Fülldraht 140B werkseitig oder durch die Drahtzuführvorrichtung 150 (oder ähnliche Komponenten) während des Schweißprozesses vorgekerbt werden.
In den obigen Ausführungsformen wird die Variation des Widerstandes in den Fülldrähten 140A und 140B durch Ändern des Querschnitts des Fülldrahtes 140 bewerkstelligt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf das bloße Ändern der Querschnittsflächen beschränkt. In einigen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Querschnitt des Fülldrahtes konstant bleiben, und der spezifische Widerstand wird durch Ändern der Dichte der Füllmaterialien in dem Fülldraht 140C variiert, wie in 2C veranschaulicht. In 2C hat das Füllmaterial in Abschnitt 10 des Fülldrahtes 140C einen höheren spezifischen Widerstand (Ohm/Meter) (zum Beispiel infolge einer niedrigeren Dichte) als in Abschnitt 20. Somit hat der Abschnitt 10 für eine bestimmte Querschnittsfläche und ein bestimmtes Füllmaterial einen höheren Widerstand pro Längeneinheit und schmilzt schneller als der Abschnitt 20. Alternativ oder zusätzlich kann das Füllmaterial in Abschnitt 10 eine andere Materialzusammensetzung (und einen anderen spezifischen Widerstand) als in Abschnitt 20 haben. Somit können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen Draht 140 verwenden, der entlang seiner Länge verschiedene Dichten, Konstruktionen, Formen und/oder Materialzusammensetzungen haben kann, wodurch sich der spezifische Widerstand des Drahtes 140 entlang seiner Länge ändert. Eine solche Konstruktion erlaubt die Verwendung eines niedrigeren Erwärmungsstroms, was das Vermeiden der Entstehung eines Schweißlichtbogens unterstützen kann.
In beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung haben die Abschnitte 142 einen Widerstand pro Längeneinheit, der zwischen 5 und 45% niedriger ist als der der Abschnitte D₂, 10. In anderen beispielhaften Ausführungsformen liegt der Unterschied zwischen 5 und 25%. Die oben genannten Bereiche basieren auf Widerstandswerten der Füllmaterialabschnitte bei Raumtemperatur.
In den obigen beispielhaften Ausführungsformen wird angenommen, dass der Fülldraht massiv ist. Jedoch gelten die gleichen Prinzipien auch für einen Kern-Fülldraht (mit Metall- oder Flussmittelkern) oder für mit Flussmittel beschichtete Drähte. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können durchaus auch das Flussmittel (entweder im Kern enthaltenes oder aufbeschichtetes Flussmittel) verwenden, um den Widerstand des Drahtes 140 zu variieren. Das heißt, die vorliegende Erfindung enthält Ausführungsformen, bei denen ein massiver Drahtkern oder -mantel mit gleichmäßigen Eigenschaften verwendet wird – im Einklang mit Lichtbogenschweißverbrauchsmaterialien, wobei die Form, die Geometrie und/oder die chemische Zusammensetzung eines Flussmittels, das an ausgewählten Abschnitten des Metallteils des Drahtes 140 angebracht ist, den Widerstand des Drahtes 140 an diesen Abschnitten ändert.
3 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 zeigt eine Ausführungsform ähnlich der, die in 1 gezeigt ist. Jedoch sind bestimmte Komponenten und Verbindungen aus Gründen der Klarheit nicht gezeigt. 3 zeigt ein System 1400, in dem ein Wärmesensor 1410 zum Überwachen der Temperatur des Drahtes 140 verwendet wird. Der Widerstand des Fülldrahtes 140 variiert, wie oben besprochen, und kann in einigen Ausführungsformen ein beliebiger der Fülldrähte 140A, 140B und 140C sein. Der Wärmesensor 1410 kann von jeder bekannten Art sein, die in der Lage ist, die Temperatur des Drahtes 140 zu detektieren. Der Sensor 1410 kann einen Kontakt mit dem Draht 140 herstellen oder kann mit der Spitze 160 gekoppelt sein, um die Temperatur des Drahtes zu detektieren. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Sensor 1410 von einer Art, die einen Laser- oder Infrarotstrahl verwendet, der in der Lage ist, die Temperatur eines kleinen Objekts, wie zum Beispiel den Durchmesser eines Fülldrahtes, ohne Berühren des Drahtes 140 zu detektieren. In einer solchen Ausführungsform ist der Sensor 1410 dergestalt positioniert, dass die Temperatur des Drahtes 140 am Vorstand des Drahtes 140 detektiert werden kann, d. h. an einem Punkt zwischen dem Ende der Spitze des Kontaktrohres 160 und der Schweißpfütze 145. Der Sensor 1410 sollte des Weiteren dergestalt positioniert werden, dass der Sensor 1410 für den Draht 140 nicht die Temperatur der Schweißpfütze 145 erfühlt.
Der Sensor 1410 ist mit einer Abfühl- und Steuereinheit 195 gekoppelt, so dass Temperaturrückmeldungsinformationen an die Stromversorgung 170, die Laserstromversorgung 130 und/oder die Drahtzuführvorrichtung 150 übermittelt werden können, so dass die Steuerung des Systems 1400 optimiert werden kann. Zum Beispiel kann die Leistungs- oder Stromabgabe der Stromversorgung 170 auf der Basis mindestens der Rückmeldung vom Sensor 1410 justiert werden kann. Das heißt, in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann entweder der Nutzer eine gewünschte Temperatureinstellung (für eine bestimmte Schweißnaht und/oder einen bestimmten Draht 140) eingeben, oder die Abfühl- und Steuereinheit 195 kann eine gewünschte Temperatur auf der Basis anderer Nutzereingabedaten (Fülldrahtdurchmesser, Mindestquerschnittsfläche des Fülldrahtes, spezifischer Widerstand des Füllmaterials, Länge L von Füllmaterialtröpfchen, Drahtzufuhrgeschwindigkeit, Elektrodentyp usw.) einstellen, woraufhin die Abfühl- und Steuereinheit 195 mindestens die Stromversorgung 170, die Laserstromversorgung 130 und/oder die Drahtzuführvorrichtung 150 steuern würde, um diese gewünschte Temperatur aufrecht zu erhalten.
In einer solchen Ausführungsform ist es möglich, das Erwärmen des Drahtes 140 zu berücksichtigen, zu der es kommen kann, weil der Laserstrahl 110 auf den Draht 140 auftrifft, bevor der Draht 140 in die Schweißpfütze 145 eintritt. In Ausführungsformen der Erfindung kann die Temperatur des Drahtes 140 nur über die Stromversorgung 170 durch Steuern des Stroms in dem Draht 140 gesteuert werden. Jedoch kann in anderen Ausführungsformen mindestens ein Teil der Erwärmung des Drahtes 140 von dem Laserstrahl 110 kommen, der auf mindestens einen Teil des Drahtes 140 auftrifft. Insofern kann es sein, dass der Strom oder die Leistung von der Stromversorgung 170 allein nicht für die Temperatur des Drahtes 140 repräsentativ ist. Insofern kann die Verwendung des Sensors 1410 das Regeln der Temperatur des Drahtes 140 durch Steuern der Stromversorgung 170, der Laserstromversorgung 130 und/oder der Drahtzuführvorrichtung 150 unterstützen.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform (auch in 3 gezeigt) wird ein Temperatursensor 1420 angewiesen, die Temperatur der Schweißpfütze 145 abzufühlen. In dieser Ausführungsform wird die Temperatur der Schweißpfütze 145 auch in die Abfühl- und Steuereinheit 195 eingekoppelt. Jedoch kann in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Sensor 1420 auch direkt mit der Laserstromversorgung 130 und/oder der Drahtzuführvorrichtung 150 gekoppelt werden. Die Rückmeldung von dem Sensor 1420 kann zum Steuern des Ausgangs der Laserstromversorgung 130 bzw. des Lasers 120 verwendet werden. Das heißt, die Energiedichte des Laserstrahls 110 kann modifiziert werden, um sicherzustellen, dass die gewünschte Schweißpfützentemperatur erreicht wird. Der Sensor 1420 kann auch zum Steuern der Drahtzuführvorrichtung 150 verwendet werden. Zum Beispiel kann die Länge der Füllmaterialtröpfchen 142 (siehe 2A und 2B) anhand der Temperatur der Schweißpfütze 145 gesteuert werden.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Abfühl- und Steuereinheit 195 mit einer (nicht gezeigten) Zuführkraftdetektionseinheit gekoppelt werden, die mit der Drahtzuführvorrichtung 150 gekoppelt ist. Die Zuführkraftdetektionseinheiten sind bekannt und detektieren die Zuführkraft, die an den Draht 140 angelegt wird, während er dem Werkstück 115 zugeführt wird. Zum Beispiel kann eine solche Detektionseinheit das Drehmoment überwachen, das durch einen Drahtzuführmotor in der Drahtzuführvorrichtung 150 angelegt wird. Wenn der Draht 140 die schmelzflüssige Schweißpfütze 145 durchquert, ohne vollständig zu schmelzen, so berührt er einen festen Abschnitt des Werkstücks 115, und ein solcher Kontakt bewirkt einen Anstieg der Zuführkraft, da der Motor versucht, eine eingestellte Zufuhrrate aufrecht zu erhalten. Dieser Anstieg der Kraft bzw. des Drehmoments kann detektiert und an die Steuereinheit 195 weitergeleitet werden, die diese Informationen verwendet, um den Erwärmungsstrom von der Stromversorgung 170 zu dem Draht 140 so zustellen, dass das richtige Schmelzen des Drahtes 140 in der Schweißpfütze 145 gewährleistet ist. Diese Informationen können auch dafür verwendet werden, die Länge L zu ändern, sofern während des Betriebes irgend eine Formgebung des Drahtes vorgenommen wird.
In den 1 und 3 sind die Laserstromversorgung 130, die Warmdrahtstromversorgung 170, die Drahtzuführvorrichtung 150 und die Abfühl- und Steuereinheit 195 aus Gründen der Klarheit separat gezeigt. Jedoch können diese Komponenten in Ausführungsformen der Erfindung auch innerhalb eines einzigen Schweißsystems integriert werden. Aspekte der vorliegenden Erfindung erfordern nicht, dass die oben einzeln besprochenen Komponenten als separate physische Einheiten oder eigenständige Strukturen belassen werden müssen.
Obgleich die Erfindung mit Bezug auf konkrete Ausführungsformen beschrieben wurde, ist dem Fachmann klar, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Äquivalente substituiert werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem können viele Modifizierungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von ihrem Schutzumfang abzuweichen. Darum ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die konkret offenbarten Ausführungsformen zu beschränken ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfasst, die in den Schutzumfang der beiliegenden Ansprüche fallen.
Bezugszeichenliste

10: Abschnitt
20: Abschnitt
100: System
110: Strahl
115: Werkstück
120: Laser
130: Stromversorgung
140: Fülldraht
140A: Fülldraht
140B: Fülldraht
140C: Fülldraht
142: Füllmaterialabschnitt
145: Schweißpfütze
150: Drahtzuführvorrichtung
160: Kontaktrohr
170: (Schweiß-)Stromversorgung
195: Abfühl-/Steuereinheit
1400: System
1410: Wärmesensor
1420: Temperatursensor
D₁: Durchmesser
D₂: Durchmesser
l, L: Länge

Claims

Fülldraht (140, 140A, 140B, 140C) zur Verwendung in Warmdrahtanwendungen, wobei der Fülldraht (140, 140A, 140B, 140C) Folgendes umfasst: einen ersten Abschnitt, der einen ersten Widerstand pro Längeneinheit aufweist; und einen zweiten Abschnitt, der einen zweiten Widerstand pro Längeneinheit aufweist, der höher als der erste Widerstand pro Längeneinheit ist, wobei der zweite Abschnitt dafür konfiguriert ist, während Warmdrahtanwendungen vor dem ersten Abschnitt zu schmelzen.
Fülldraht (140, 140A, 140B, 140C) nach Anspruch 1, wobei ein spezifischer Widerstand des ersten Abschnitts und ein spezifischer Widerstand des zweiten Abschnitts gleich sind, und wobei der zweite Abschnitt eine Querschnittsfläche hat, die kleiner als eine Querschnittsfläche des ersten Abschnitts ist.
Fülldraht (140, 140A, 140B, 140C) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Abschnitt bei einem Leistungspegel schmilzt, der 75% bis 95% eines Leistungspegels beträgt, der erforderlich ist, um den ersten Abschnitt zu schmelzen, und/oder wobei eine Länge (L) des ersten Abschnitts in einem Bereich von –25% bis +25% eines Durchmessers des ersten Abschnitts liegt, und/oder wobei ein Widerstand pro Längeneinheit des ersten Abschnitts in einem Bereich von 5% bis 45% eines Widerstands pro Längeneinheit des zweiten Abschnitts liegt.
Fülldraht (140, 140A, 140B, 140C) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein spezifischer Widerstand des Füllmaterials in dem ersten Abschnitt und ein spezifischer Widerstand des Füllmaterials in dem zweiten Abschnitt verschieden sind.
Fülldraht (140, 140A, 140B, 140C) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Querschnittsfläche des zweiten Abschnitts und eine Querschnittsfläche des ersten Abschnitts gleich sind.
Fülldraht (140, 140A, 140B, 140C) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Dichte des Füllmaterials in dem zweiten Abschnitt und eine Dichte des Füllmaterials in dem ersten Abschnitt verschieden sind.
Fülldraht (140, 140A, 140B, 140C) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Materialzusammensetzung des Füllmaterials in dem zweiten Abschnitt und eine Materialzusammensetzung des Füllmaterials in dem ersten Abschnitt verschieden sind.
Fülldraht (140, 140A, 140B, 140C) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der zweite Abschnitt bei einem Leistungspegel schmilzt, der 75% bis 95% eines Leistungspegels beträgt, der erforderlich ist, um den ersten Abschnitt zu schmelzen.
Fülldraht (140, 140A, 140B, 140C) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Widerstand pro Längeneinheit des ersten Abschnitts in einem Bereich von 5% bis 45% eines Widerstands pro Längeneinheit des zweiten Abschnitts liegt.
Warmdrahtsystem (100), wobei das System (100) Folgendes umfasst: eine hoch-intensive Wärmequelle, die mindestens ein Werkstück (115) erwärmt und eine Schmelzpfütze (145) erzeugt; eine Drahtzuführvorrichtung, die einen Fülldraht (140, 140A, 140B, 140C) zu der Schmelzpfütze zuführt; eine Warmdrahtstromversorgung (170), die mit dem Fülldraht (140, 140A, 140B, 140C) wirkverbunden ist, wobei die Warmdrahtstromversorgung (170) einen Erwärmungsstrom durch den Fülldraht (140, 140A, 140B, 140C) zum Erwärmen des Fülldrahtes (140, 140A, 140B, 140C) zuführt, wobei der Fülldraht (140, 140A, 140B, 140C) Folgendes umfasst: einen ersten Abschnitt, der einen ersten Widerstand pro Längeneinheit aufweist, und einen zweiten Abschnitt, der einen zweiten Widerstand pro Längeneinheit aufweist, der höher als der erste Widerstand pro Längeneinheit ist, wobei der zweite Abschnitt dafür konfiguriert ist, während Warmdrahtanwendungen vor dem ersten Abschnitt zu schmelzen.
Warmdrahtsystem (100) nach Anspruch 10, wobei mindestens ein Teil (10, 20) des ersten Abschnitts fest ist, wenn der erste Abschnitt in die Schmelzpfütze (145) eintritt, und wobei die Schmelzpfütze (145) den Teil (10, 20) des ersten Abschnitts schmilzt und absorbiert.
Warmdrahtsystem (100) nach Anspruch 10 oder 11, wobei ein spezifischer Widerstand des ersten Abschnitts und ein spezifischer Widerstand des zweiten Abschnitts gleich sind, und wobei der zweite Abschnitt eine Querschnittsfläche hat, die kleiner als eine Querschnittsfläche des ersten Abschnitts ist.
Warmdrahtsystem (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Erwärmungsstrom den zweiten Abschnitt bei einem Leistungspegel schmilzt, der 75% bis 95% eines Leistungspegels beträgt, der erforderlich ist, um den ersten Abschnitt zu schmelzen.
Verwendung eines Fülldrahtes in einem Warmdrahtsystem, umfassend: Erwärmen mindestens eines Werkstücks zu einer Schmelzpfütze; Zuführen eines Fülldrahtes zu der Schmelzpfütze; Zuführen eines Erwärmungsstroms zu der Warmdrahtstromversorgung zum Erwärmen des Fülldrahtes, wobei der Fülldraht Folgendes umfasst: einen ersten Abschnitt, der einen ersten Widerstand pro Längeneinheit aufweist, und einen zweiten Abschnitt, der einen zweiten Widerstand pro Längeneinheit aufweist, der höher als der erste Widerstand pro Längeneinheit ist, wobei der zweite Abschnitt dafür konfiguriert ist, während Warmdrahtanwendungen vor dem ersten Abschnitt zu schmelzen.
Verwendung nach Anspruch 14, wobei ein spezifischer Widerstand des ersten Abschnitts und ein spezifischer Widerstand des zweiten Abschnitts gleich sind, und wobei der zweite Abschnitt eine Querschnittsfläche hat, die kleiner als eine Querschnittsfläche des ersten Abschnitts ist.