JP2021058935A - 超高堆積速度溶接システム - Google Patents

Abstract

【課題】 超高堆積速度溶接システムを提供する。【解決手段】 本開示は、超高堆積速度を達成することができる改善されたシステムに向けられた装置及び方法を説明する。特に、超高堆積速度を達成するためにＧＭＡＷ溶接システム及びホットワイヤ溶接システムを含む溶接システムを実現するための装置及び方法について説明される。一般的に、溶接システムは電極として働く消耗コア溶接ワイヤを含む。消耗コア溶接ワイヤは消耗コア溶接ワイヤの全重量を基準に０．００５％〜１０％の濃度の１つ又は複数のアルカリ土類金属元素を含む。ホットワイヤ溶接システムは、溶融された消耗コア溶接ワイヤにより生成される溶融池内へ位置決めされるように構成された消耗ホットワイヤを含む。【選択図】図１

Description

溶接システム及び表面エンジニアリングシステムは多くの産業環境の中で普及している。したがって、ユーザからの改善された溶接部の連続的な要求がある。改善された溶接部は、高品質外観も維持する一方でより高い堆積速度及び改善された物理的特性を必要とする。例えば、改善された物理的特性は高い降伏強度、延性及び破壊靱性を含み得る。同様に、より高い堆積速度は、より多くの溶接材料が工作物に入ること又は溶接システムの改善された速度を可能にする。したがって、これらの望ましい特質の能力がある改善されたシステムの必要性がある。

米国特許出願第２０１８／０１３３８４４号明細書

本明細書に開示される様々な実施形態はシステムに関する。いくつかの実施形態では、本システムは、ホットワイヤ溶接サブシステムと組み合わせられたガス金属アーク溶接（ＧＭＡＷ：ｇａｓ ｍｅｔａｌ ａｒｃ ｗｅｌｄｉｎｇ）サブシステムを含む。本システムは溶接ワイヤの全重量の０．００５％〜１０％の濃度の１つ又は複数のアルカリ土類金属元素を含む消耗コア溶接ワイヤを含み、１つ又は複数のアルカリ土類金属元素はベース金属成分と合金化される。本システムはまた、消耗コア溶接ワイヤを溶融するのに十分な溶接アークを生成するための電流を流すように構成された第１の電源を含む。本システムはまた、溶融された消耗コア溶接ワイヤを工作物上へ堆積するように構成された第１の溶接銃、溶接アークに直接晒されることなく溶融するように構成された消耗ホットワイヤ、消耗ホットワイヤを工作物上の溶融池へ誘導するように構成されたホットワイヤトーチ、及び本システムが毎時２２．７キログラム（５０ポンド）を超える堆積速度を達成するように第１の電源、消耗コア溶接ワイヤのフィード速度及び消耗ホットワイヤのフィード速度を制御するように構成されたコントローラを含む。

一般的に、本システムは、電極として働くように構成された消耗コア溶接ワイヤであって、その全重量の０．００５％〜１０％の濃度の１つ又は複数のアルカリ土類金属元素を含む消耗コア溶接ワイヤを、工作物の近傍に提供するように設計される。本システムはさらに、消耗コア溶接ワイヤを溶融し及び溶融された消耗コア溶接ワイヤを工作物上へ堆積するのに十分な溶接アークが形成されるように電流を第１の溶接銃へ供給するように設計される。本システムはさらに、消耗ホットワイヤの堆積速度と消耗コア溶接ワイヤの堆積速度とが併せて毎時２２．７キログラム（５０ポンド）を超えるように消耗ホットワイヤを工作物上へ堆積するように設計される。いくつかの実施形態では、消耗ホットワイヤは、ホットワイヤトーチにより溶融池とまた溶接アークの極近傍とへ誘導される。いくつかの実施形態では、消耗ホットワイヤを堆積することはさらに、第１の電流が工作物上の溶融池まで伝わるように第１の電流をホットワイヤ電源から消耗ホットワイヤへ流すことにより消耗ホットワイヤを加熱することを含む。いくつかの実施形態では、コントローラは、第１の電流を監視し、及び消耗ホットワイヤと溶融池との間のアーク事象を検出することに応答して第１の電流をオフにする。

本開示の前述の及び他の特徴は、添付図面と併せ、以下の説明と添付の特許請求の範囲から十分に明らかになる。これらの図面は本開示によるいくつかの実施形態だけを示し、したがって本開示の範囲の制限と考えるべきではないと理解し、本開示は添付図面を使用することにより、さらに具体的且つ詳細に説明される。

例示的実施形態によるシステムの概略図である。 例示的実施形態によるシステムにおける１つ又は複数の電極ワイヤの構成の等角投影図である。 例示的実施形態による１つ又は複数の元素を有する消耗コア溶接ワイヤの等角投影図である。 例示的実施形態による溶接プロセスの方法を描写する流れ図である。

以下の詳細な説明では、説明の一部を形成する添付図面を参照する。添付図面では、文脈が規定しない限り同様の符号は通常、同様の部品を識別する。詳細説明、添付図面、及び特許請求の範囲において説明される例示的実施形態は制限するように意図されていない。本明細書において提示される主題の精神又は範囲から逸脱することなく他の実施形態が利用され得、他の変更がなされ得る。本明細書において一般的に説明され添付図面に示される本開示の態様は、そのすべてが明示的に企図され本開示の一部をなす多様な構成で配置され、置換され、組み合わせられ、設計され得るということが容易に理解されることになる。

本開示は超高堆積速度を達成することができる改善された溶接システムに向けられた装置及び方法を説明する。特に、超高堆積速度を達成するためにＧＭＡＷ溶接システム及びホットワイヤ溶接システムを含む溶接システムを実現するための装置及び方法について説明される。ＧＭＡＷ溶接システムは、消耗コア溶接ワイヤの全重量を基準に０．００５％〜１０％の濃度の１つ又は複数のアルカリ土類金属元素を含む消耗コア溶接ワイヤ（例えば電極）を含む。ホットワイヤ溶接システムは消耗ホットワイヤ（例えば電極）を含む。一般的に、ＧＭＡＷ溶接システムは、電源により生成される電流が溶接アークを生成し、消耗コア溶接ワイヤを溶融し、その結果の溶融された液滴を工作物上へ堆積するように動作する。消耗ホットワイヤは、間接熱が消耗ホットワイヤを溶融し及び消耗ホットワイヤの結果の溶融された液滴がまた工作物上へ堆積されるように、溶接アークの極近傍にではあるが直接接触することなく置かれる。消耗コア溶接ワイヤと消耗ホットワイヤとの結果の全堆積速度は毎時２２．７キログラム（５０ポンド）を超える。いくつかの実施形態では、全堆積速度は毎時３４．０キログラム（７５ポンド）を上回る。この超高堆積速度は、消耗コア溶接ワイヤにより耐えられる増加電流（及びその結果の熱）と、消耗ホットワイヤへ印加され溶融速度の増加を引き起こし得るその結果の増加された間接熱とにより部分的に達成可能である。単一固体ワイヤＧＭＡＷは時間当たり約１１．３キログラム（２５ポンド）堆積速度の上限を有する。溶接ワイヤのないＧＭＡＷシステムにおいて使用される際の消耗コア溶接ワイヤは、望ましくない溶接特質が発生する前に毎時２２．７キログラム（５０ポンド）までの堆積速度を達成し得るだけである。ＧＭＡＷシステムの望ましくない溶接特質の例は、過剰侵入、過剰跳ね返り、アンダーカット及び多孔性を含む。消耗コア溶接ワイヤ技術とホットワイヤ溶接技術との組合せは、溶接部における品質を依然として維持する一方で毎時２２．７キログラム（５０ポンド）の堆積速度を超えることを可能にする。

図１は例示的実施形態によるシステム１００の概略図である。いくつかの実施形態では、システム１００は溶接システムである。いくつかの実施形態では、システム１００は表面エンジニアリングシステムである。例えば、このような表面エンジニアリングシステムは、加法アプリケーション、被覆アプリケーション、ビルドアップアプリケーション及び／又は表面硬化アプリケーションのためのシステムを含む。溶接システム１００はＧＭＡＷシステム及びホットワイヤ溶接システムを含む。ＧＭＡＷシステムは電源１０１、消耗コア溶接ワイヤ１０２、ワイヤフィーダ１０４及びトーチ１０５を含む。一般的に、消耗コア溶接ワイヤ１０２は、ワイヤフィーダ１０４及びトーチ１０５を介し工作物１１５上の溶融池１９７へ配送される。電源１０１は電流を生成し、この電流をトーチ１０５へ送る。次に、この電流は消耗コア溶接ワイヤ１０２の端へ伝わり、消耗コア溶接ワイヤと工作物との間に溶接アークを生成する。いくつかの実施形態では、電源１０１はパルス状直流（ＤＣ）電源を生成するように構成される。追加実施形態では、電源１０１は交流（ＡＣ）電源を生成するように構成され得る。ＧＭＡＷシステムが本明細書において示され論述されるが代替実施態様はＧＴＡＷ、ＦＣＡＷ、ＭＣＡＷなどを使用し得るということを認識すべきである。ＧＭＡＷシステムはまた遮蔽ガスシステム又はサブアークフラックスシステムを（図示せず）含み得る。

消耗コア溶接ワイヤ１０２はシースにより囲まれたコアを含み得る。コアは、消耗コア溶接ワイヤ１０２の全重量を基準に０．００５％〜１０％の濃度の１つ又は複数のアルカリ土類金属元素と合金化されたベース金属を有する粒子を含み得る。このような消耗コア溶接ワイヤ１０２の例は、その全体を参照として本明細書に援用する（特許文献１）に記載されている。消耗コア溶接ワイヤ１０２は、安定性を維持するとともに堆積速度を増加する一方で溶接ジョブ中により高いアンペアを有する電流（例えば、したがって高電力）の使用を許容する。

ホットワイヤ溶接システムは消耗ホットワイヤ１０６、ホットワイヤトーチ１０７、ホットワイヤ電源１０８及びホットワイヤフィーダ１５０を含む。一般的に、ホットワイヤ１０６は、ホットワイヤフィーダ１５０及びホットワイヤトーチ１０７を介し工作物１１５上の溶融池へ配送される。いくつかの実施形態では、ホットワイヤトーチ１０７は、工作物１１５上の溶融池１９７内へ堆積されるようにホットワイヤを加熱及び溶融するホットワイヤ電源１０８からの電流により抵抗加熱される。いくつかの実施形態では、ホットワイヤ電源１０８はパルス状直流（ＤＣ）電源を配送する。追加実施形態では、ホットワイヤ電源１０８は交流（ＡＣ）電源をホットワイヤトーチ１０７へ配送する。いくつかの実施形態では、消耗ホットワイヤ１０６は、消耗ホットワイヤ１０６が工作物１１５（例えば溶融池１９７における）上に溶融された液滴を溶融し堆積するように、ＧＭＡＷシステムにより生成された溶接アークの極近傍内へ誘導され得る。いくつかの実施形態では、ホットワイヤ電源１０８は省略され得、溶接アークからの間接熱が消耗コアホットワイヤ１０６を溶融するのに十分であり得る。いくつかの実施形態では、ホットワイヤ溶接システムは、１つ又は複数のホットワイヤトーチを使用することにより工作物１１５上へ溶融（堆積）されるように構成された、１つ又は複数の消耗ホットワイヤを含み得る。

溶接システム１００はまた、ホットワイヤトーチ１０７及びトーチ１０５に対して工作物を移動することができる運動制御システムを含み得る。いくつかの実施形態では、運動制御システムは、運動コントローラ１８０と、溶接ジョブ中に工作物１１５を移動するように構成されたロボット１９０とを含み得る。代替実施形態では、トーチ１０５及びホットワイヤトーチ１０７は、トーチ１０５及びホットワイヤトーチ１０７が工作物１１５に対して手動で又は自動的に移動され得るやり方で一緒に固定され得、溶接ジョブ全体にわたって本明細書において説明されるやり方で溶接を続け得る。すなわち、いくつかの実施形態では、ホットワイヤトーチ１０７及びトーチ１０５は、トーチ１０５、１０７を工作物１１５に対して移動することができるロボット１９０のロボットアームの端へ固定され得る。

溶接システム１００はまたコントローラ１９５を含み得る。コントローラ１９５は、運動コントローラ１８０、電源１０１及びホットワイヤ電源１０８へ作動可能に且つ通信可能に接続され得る。したがって、この構造の結果として、コントローラ１９５は、工作物１１５とそれぞれのトーチ１０５、１０７との間の電位差を測定することができ、工作物１１５及びホットワイヤ１０６を通る電流も測定することができる。コントローラ１９５はまた、測定された電流及び電圧から抵抗値又は電力値を計算することができ、それにしたがってセッティング又は出力を変更し得る。

一般的に、コントローラ１９５は、溶接システムが毎時３４．０キログラム（７５ポンド）を超える堆積速度を達成するように第１の電源１０１を制御し、及び消耗コア溶接ワイヤ１０２のフィード速度を（例えばワイヤフィーダ１０４の制御を介し）制御し、消耗ホットワイヤ１０６のフィード速度を（例えばホットワイヤフィーダ１５０の制御を介し）制御するように構成される。例えば、コントローラ１９５は、消耗ホットワイヤ１０６が（例えば工作物１１５において）溶融池１９７に接しているということをコントローラ１９５へ信号伝達し得るホットワイヤトーチ１０７と工作物１１５との間の電圧差を検出し得る。代替的に、コントローラ１９５は、消耗ホットワイヤ１０６が溶融池１９７（例えば工作物１１５）に接していないということと、ホットワイヤフィーダ１５０が消耗ホットワイヤ１０６を溶融池１９７内に維持するために加速されるべきであるということとを、コントローラ１９５へ信号伝達し得る、ホットワイヤトーチ１０７と工作物１１５との間の電圧（例えば２〜１０Ｖ）を検出し得る。

コントローラ１９５はまた、ホットワイヤトーチ１０７と工作物１１５との間のアーク事象（例えば電圧が急上昇するときの）を検出し、及びアークを抑制するためにホットワイヤ電源１０８を調整し得る。例えば、コントローラ１９５は消耗ホットワイヤ１０６と工作物１１５との間のアーク事象を電流又は電圧変化を介し感知し、及びアークを抑制するためにホットワイヤ電源１０８をオフにし、消耗ホットワイヤ１０６が工作物１１５上の溶融池１９７に再係合することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、コントローラが感知する電流は消耗ホットワイヤ１０６を加熱するために消耗ホットワイヤ１０６を介しホットワイヤ電源１０８から工作物１１５へ送られる電流である。別の例では、コントローラ１９５は、ワイヤフィーダ１０４へ通信可能に結合され、コントローラ１９５のセッティングに基づきワイヤフィーダ１０４を制御して消耗コア溶接ワイヤ１０２のスプールを巻き戻して消耗コア溶接ワイヤ１０２をトーチ１０５（例えば第１の溶接銃）へ誘導するように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラ１９５は、消耗コア溶接ワイヤ１０２が工作物１１５から一定距離離れてトーチ１０５から適正な量だけ突出して適切に位置決めされるということを保証するために、ワイヤフィーダ１０４の速度を活発に調整し得る。

さらに、コントローラ１９５は、ホットワイヤ電源１０８の電流と電源１０１の電流とを追跡し、安定した溶接アークが実現されるということと、２つの電源１０１、１０８の電流（例えば、その結果の磁場）が互いに干渉しないということとを保証するために、これらの電流同士を同期させ得る。代替実施形態では、他の電流同期方法、コントローラ又はハードウェアが安定動作を実現するために実装され得る。

図２は例示的実施形態による溶接システム２００の１つ又は複数の電極の構成の等角投影図である。特に、溶接システム２００は第１の溶接トーチ２０１、消耗コア溶接ワイヤ２０２、ホットワイヤ溶接トーチ２０３、及びホットワイヤ消耗電極２０４を含む。第１の溶接トーチ２０１は、消耗コア溶接ワイヤ２０２を第１の溶接トーチ２０１から工作物２５０に向かって誘導するように設計されたノズル２１０を含み得る。いくつかの実施形態では、第１の溶接トーチ２０１はＧＭＡＷ溶接トーチであり得る。第１の溶接トーチ２０１は電流を電源（図示せず）から受け取り、溶接アーク２８０が消耗コア溶接ワイヤ２０２と工作物２５０との間に生成される。溶接アーク２８０は消耗コア溶接ワイヤ２０２を溶融し、溶融された液滴は溶融池２５１を生成するために工作物２５０上へ堆積される。いくつかの実施形態では、溶接アーク２８０を生成するために供給される電流は約３００アンペア〜１０００アンペアである。いくつかの実施形態では、溶接アーク２８０を生成するために供給される電流は１０００アンペアを超える。

ホットワイヤ溶接トーチ２０３は消耗ホットワイヤ２０４を溶融池２５１へ向けるように設計され位置決めされる。上に示したように、ホットワイヤ溶接トーチ２０３はまた、ホットワイヤ電源（図示せず）から第１の電流を受け取るように且つ消耗ホットワイヤ２０４を溶融温度まで又はその近くまで加熱するために第１の電流を消耗ホットワイヤ２０４を介し工作物へ送るように設計された、第１の端子（図示せず）を含み得る。いくつかの実施形態では、消耗ホットワイヤ２０４は、溶接アーク２８０及び溶融池２５１からの熱が消耗ホットワイヤの溶融に寄与するようにホットワイヤ溶接トーチ２０３により溶融池２５１まで、及び溶接アーク２８０の極近傍に誘導されるが、それと接触することはない。一般的に、消耗ホットワイヤ２０４の溶融は、消耗ホットワイヤ２０４の溶融された液滴が溶融池２５１内へ堆積されることをもたらす。消耗ホットワイヤ２０４の正確な成分は特定溶接ジョブに基づき選択され得る。例えば、消耗ホットワイヤ２０４は炭化タングステンであり得る。

図３は例示的実施形態による１つ又は複数の元素を有する消耗コア溶接ワイヤ４００の断面の等角投影図である。消耗コア溶接ワイヤ３００は外側シース３０１及び内核４０２を含む。一般的に、コア電極はコア又は粒子又は粉体を有する連続フィード管状金属シースである。いくつかの実施形態では、外側シース３０１は、軟鋼、鋼合成物、アルミニウム、アルミニウム合成物又はそれらの組合せから形成される。一般的に、消耗コア溶接ワイヤ３００はスプールへ巻かれるためには十分に柔軟である。いくつかの実施形態では、消耗コア溶接ワイヤ３００は、１．１ｍｍ（０．０４５”）〜１．７７ｍｍ（０．０６８”）、１．１ｍｍ（０．０４５”）〜２．４ｍｍ（３／３２”）、又は１．４ｍｍ（０．０５２”）〜１．７ｍｍ（０．０６８”）の外径３１０を有する。

いくつかの実施形態では、内核３０２は、添加物を有する又はその中に添加された他の元素３２２（例えば、アルカリ土類金属）を有するベース金属を有する。いくつかの実施形態では、ベース金属はアルミニウム又はアルミニウム組成である。いくつかの実施形態では、ベース金属は鋼又は鋼組成である。いくつかの実施形態では、ベース金属はシースを形成するものと同じ金属である。内核３０２は消耗コア溶接ワイヤ３００の全重量の０．００５％〜１０％の濃度の１つ又は複数のアルカリ土類金属元素（Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａｍ Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ）を含む。すなわち、１つ又は複数のアルカリ土類金属元素の原子は、内核３０２を形成するために上記参照範囲内のベース金属成分と合金化される。いくつかの実施形態では、フッ素の元素もまた、フッ素が電極消耗コア溶接ワイヤ４００の全重量の約０．１％〜約１．５％となるように内核成分へ加えられ得る。

図４は例示的実施形態による溶接方法を描写する流れ図である。動作４０１では、消耗コア溶接ワイヤが第１の溶接トーチを介し工作物へ提供される。消耗コア溶接ワイヤは消耗コア溶接ワイヤの端が工作物の極近傍となるように第１の溶接トーチを介しワイヤフィーダからフィードされ得る。消耗コア溶接ワイヤは消耗コア溶接ワイヤの全重量の０．００５％〜１０％の濃度の１つ又は複数のアルカリ土類金属元素（Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａｍ Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ）を含む。消耗コア溶接ワイヤは、全溶接ジョブにわたりワイヤフィーダを介し連続的にフィードされ得、消耗コア溶接ワイヤと工作物との距離はほぼ同じままである。

動作４０２では、溶接アークが消耗コア溶接ワイヤと工作物との間に生成されるように電流が溶接トーチへ供給される。いくつかの実施形態では、コントローラは電源を制御するための入力としての値を受信し、次に、電源は所望電流を第１の溶接トーチへ出力し得る。いくつかの実施形態では、電流は３００アンペア〜５００アンペアの範囲である。いくつかの実施形態では、電流は定電流である。いくつかの実施形態では、電流は交流である。電流は消耗コア溶接ワイヤと工作物との間に溶接アークを生成する。いくつかの実施形態では、コントローラはまた、電流が印加されている間にガスシステムに命じて金属不活性ガスを第１の溶接トーチへ供給させる。次に、第１の溶接トーチは溶融池を大気気体から遮蔽するためにノズルから金属不活性ガスを発射し得る。

動作４０３では、消耗コア溶接ワイヤからの溶融された液滴が工作物上へ堆積される。溶接アークは消耗コア溶接ワイヤの端を溶融し、溶融された液滴を工作物上へ堆積する。すなわち、溶融された液滴は工作物上に溶融池を形成する。工作物は、新しい（例えば、又は延長された）溶融池が工作物上へ堆積するように、電流が印加されている間に第１の溶接トーチに対し移動され得る。

動作４０４では、消耗ホットワイヤは、消耗ホットワイヤ及び消耗コア溶接ワイヤの堆積速度が併せて毎時２２．７キログラム（５０ポンド）を超えるように工作物へ提供される。いくつかの実施形態では、消耗ホットワイヤと消耗コア溶接ワイヤの合計堆積速度は併せて毎時３４．０キログラム（７５ポンド）を超える。いくつかの実施形態では、ホットワイヤは直径１．３ｃｍ（０．５２”）である。消耗ホットワイヤはホットワイヤトーチを介し提供される。特に、第２のワイヤフィーダは、消耗ホットワイヤがホットワイヤトーチを貫通して溶融池内へ又はその近くへ且つ溶接アークの極近傍に延びるように消耗ホットワイヤのスプールを巻き戻してホットワイヤトーチをフィードする。いくつかの実施形態では、ホットワイヤトーチは、電流を受け取り消耗ホットワイヤを加熱する抵抗性加熱素子を含み得る。いくつかの実施形態では、ホットワイヤ電源は、消耗ホットワイヤを通して工作物へ送られこれにより消耗ホットワイヤを加熱する第１の電流を生成する。消耗ホットワイヤは、加熱の結果溶融し（例えば、溶接アーク及び溶融池の極近傍にあり、妥当な場合、ホットワイヤトーチからの加熱）、その結果の溶融された液滴が溶融池内へ堆積される。全溶接プロセスのその結果の全堆積速度は１時間当たり３４．０キログラム（７５ポンド）を超える。

本明細書における用語「複数」及び／又は「単数」の使用に関して、当業者は、文脈及び／又はアプリケーションにとって適切であれば複数から単数へ及び／又は単数から複数へ変換し得る。様々な単数／複数の順列が明瞭化のために本明細書では明示的に表され得る。

概して、本明細書及び特に添付の特許請求の範囲（例えば添付の特許請求の範囲の本文）において使用される用語は「開放」用語として意図されている（例えば用語「含む」は「含むが限定しない」と解釈すべきであり、用語「有する」は「少なくとも有する」と解釈すべきである、等）ことを当業者は理解することになる。

特定数の請求項列挙の導入が意図されればこのような意図は請求項内に明示的に列挙され、このような列挙がない場合はいかなるこのような意図もないということを当業者はさらに理解することになる。例えば、理解への助けとして、以下の添付の特許請求の範囲は請求項列挙を導入するために導入句「少なくとも１つ」及び「１つ又は複数」の使用を含み得る。しかしながら、このような語句の使用は、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」による請求項列挙の導入が、同じ請求項が導入句「１つ又は複数」又は「少なくとも１つ」と「ａ」又は「ａｎ」のような不定冠詞とを含むときでさえ、このような導入された請求項列挙を含む任意の特定の請求項を、１つのこのような列挙だけ含む発明に限定することを意味すると解釈すべきでない（例えば「ａ」及び／又は「ａｎ」は「少なくとも１つ」又は「１つ又は複数」を意味するものと通常は解釈されるべきである）。同じことは請求項列挙を導入するために使用される定冠詞の使用にも当てはまる。加えて、特定数の導入される請求項列挙が明示的に列挙されたとしても、当業者は、このような列挙は少なくとも列挙された数を意味する（例えば、「２つの列挙」のありのままの列挙（他の修飾子を持たない）は通常、少なくとも２つの列挙又は２つ以上の列挙を意味する）ように通常は解釈されるべきであるということを認識することになる。

さらに、「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ」に類似した慣用句が使用される例では、一般的にこのような構文は「当業者がこの慣用句を理解するだろう」という意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣの少なくとも１つを有するシステム」は限定しないがＡだけ、Ｂだけ、Ｃだけ、Ａ及びＢ併せて、Ａ及びＣ併せて、Ｂ及びＣ併せて、及び／又はＡ、Ｂ及びＣ併せて等々を有するシステムなどを含むであろう）。「Ａ、Ｂ又はＣの少なくとも１つ」に類似した慣用句が使用される例では、一般的にこのような構文は当業者がこの慣用句を理解するだろうという意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ又はＣの少なくとも１つを有するシステム」は限定しないが、Ａだけ、Ｂだけ、Ｃだけ、Ａ及びＢ併せて、Ａ及びＣ併せて、Ｂ及びＣ併せて及び／又は、Ａ、Ｂ及びＣ併せて等々を有するシステムを含む）。２つ以上の代替用語を提示する実質的に任意の離接語及び／又は離接句は、本明細書、特許請求の範囲又は添付図面においてかにかわらず、用語の１つ、用語のいずれか、又は両方の用語を含む可能性を考慮するように理解されるべきであることを当業者はさらに理解することになる。例えば語句「Ａ又はＢ」は、「Ａ」又は「Ｂ」又は「Ａ及びＢ」の可能性を含むように理解される。さらに、特記しない限り、「近似的に」、「約」「〜当たり」「実質的に」などの単語の使用は＋／−１０％を意味する。

例示的実施形態のこれまでの説明は、図解及び説明の目的のために提示された。例示的実施形態のこれまでの説明は、網羅的であるように意図されていなく又は開示される正確な形式に関し限定するように意図されていなく、修正及び変形は、上記教示に照らして可能である、又は開示された実施形態の実行から取得され得る。本発明の範囲は本明細書に添付された特許請求の範囲とその等価物とにより定義されるように意図されている。

１００ システム
１０１ 電源
１０２ 消耗コア溶接ワイヤ
１０４ ワイヤフィーダ
１０５ トーチ
１０６ 消耗ホットワイヤ
１０７ ホットワイヤトーチ
１０８ ホットワイヤ電源
１１５ 工作物
１５０ ホットワイヤフィーダ
１９０ ロボット
１９５ コントローラ
１９７ 溶融池
２００ 溶接システム
２０１ 溶接トーチ
２０２ 消耗コア溶接ワイヤ
２０３ ホットワイヤ溶接トーチ
２０４ ホットワイヤ消耗電極
２１０ ノズル
２５０ 工作物
２５１ 溶融池
２８０ 溶接アーク
３００ 消耗コア溶接ワイヤ
３０１ 外側シース
３０２ 内核
３２２ 他の元素
４０１，４０２，４０３，４０４ 工程
Ｉ 電流
Ｖ 電圧

Claims (20)

1. 消耗コア溶接ワイヤの全重量の０．００５％〜１０％の濃度の１つ又は複数のアルカリ土類金属元素を含む消耗コア溶接ワイヤであって、前記１つ又は複数のアルカリ土類金属元素はベース金属成分により合金化される、消耗コア溶接ワイヤ；
   前記消耗コア溶接ワイヤを溶融するのに十分な溶接アークを生成するために電流を流すように構成された第１の電源；
   前記溶融された消耗コア溶接ワイヤを工作物上へ堆積するように構成された第１の溶接銃；
   前記溶接アークに直接晒されることなく溶融するように構成された消耗ホットワイヤ；
   前記工作物上の溶融池へ前記消耗ホットワイヤを誘導するように構成されたホットワイヤトーチ；及び
   システムが毎時５０ポンドを超える堆積速度を達成するように、前記第１の電源、前記消耗コア溶接ワイヤのフィード速度及び前記消耗ホットワイヤのフィード速度を制御するように構成されたコントローラを含むシステム。
2. 前記第１の電源は前記溶接アークを生成するための電流を前記第１の溶接銃へ供給するように構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記電流は３００アンペア〜１０００アンペアの範囲である、請求項２に記載のシステム。
4. 前記消耗コア溶接ワイヤのスプールを巻き戻すように及び前記消耗コア溶接ワイヤを前記第１の溶接銃へ誘導するように構成されたワイヤフィーダをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
5. 前記溶接アークは前記消耗コア溶接ワイヤの一端と前記工作物との間に生成される、請求項４に記載のシステム。
6. 前記消耗ホットワイヤのスプールを巻き戻すように並びに前記消耗ホットワイヤを前記ホットワイヤトーチへ及び前記ホットワイヤトーチを通して誘導するように構成されたホットワイヤフィーダをさらに含む、請求項５に記載のシステム。
7. 前記ホットワイヤトーチは、第１の電流が前記消耗ホットワイヤを介し前記工作物へ送られるようにホットワイヤ電源から前記消耗ホットワイヤへ電流を送るように構成される、請求項６に記載のシステム。
8. 前記ホットワイヤトーチは、前記ホットワイヤトーチが前記消耗ホットワイヤを前記溶接アークの極近傍内に及び前記溶融池へ誘導するように前記第１の溶接銃に対して取り付けられる、請求項７に記載のシステム。
9. 前記コントローラは前記工作物、前記ホットワイヤトーチ及び前記ホットワイヤフィーダへ通信可能に接続される、請求項８に記載のシステム。
10. 前記コントローラは前記ホットワイヤトーチと前記工作物との間で感知された電圧が２ボルト〜１０ボルトであるとき前記ホットワイヤフィーダを加速するように構成される、請求項９に記載のシステム。
11. 電極として働くように構成された消耗コア溶接ワイヤをシステムを介し提供することであって、前記溶接ワイヤは前記溶接ワイヤの全重量の０．００５％〜１０％の濃度の１つ又は複数のアルカリ土類金属元素を含み、前記１つ又は複数のアルカリ土類金属元素はベース金属成分により合金化される、提供すること；
    前記消耗コア溶接ワイヤを溶融するのに十分な溶接アークを生成するために電流を前記システムを介し印加すること；
    前記溶融された消耗コア溶接ワイヤを第１の溶接銃又は前記システムを介し工作物上へ堆積すること；及び
    消耗ホットワイヤの堆積速度と前記消耗コア溶接ワイヤの堆積速度とが併せて毎時５０ポンドを超えるように、前記消耗ホットワイヤを前記システムのホットワイヤトーチを介し前記工作物上へ堆積すること、を含む方法。
12. 前記電流は３００アンペア〜１０００アンペアであり、前記消耗ホットワイヤは、前記溶接アークの間接熱から溶融される結果として前記工作物上へ堆積される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記消耗ホットワイヤを堆積することは：
    前記消耗ワイヤを前記ホットワイヤトーチにより前記工作物上の溶融池と前記溶接アークの極近傍とへ誘導すること；及び
    毎時５０ポンドの堆積速度が達成されるようにホットワイヤフィーダの巻き戻し速度を前記システムのコントローラにより制御すること、を含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記消耗ホットワイヤを堆積することはさらに、第１の電流が前記工作物上の前記溶融池まで伝わるよう前記第１の電流をホットワイヤ電源から前記消耗ホットワイヤへ印加することにより前記消耗ホットワイヤを加熱することをさらに含み、
    前記コントローラは、前記第１の電流を監視し、及び前記消耗ホットワイヤと前記溶融池との間のアーク事象を検出することに応答して前記第１の電流をオフにする、請求項１３に記載の方法。
15. 前記消耗コア溶接ワイヤを提供することは、ワイヤフィーダ及び前記第１の溶接銃により前記消耗コア溶接ワイヤの一端を前記工作物から離れた距離まで誘導することを含む、請求項１１に記載の方法。
16. 前記電流は前記溶接アークが前記消耗コア溶接ワイヤの一端と前記工作物との間に形成するように電源から前記第１の溶接銃へ提供される、請求項１５に記載の方法。
17. 溶接ジョブを完了するために前記ホットワイヤトーチ及び前記第１の溶接銃を一緒に前記工作物上で移動することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記電流は直流として印加される、請求項１１に記載の方法。
19. 前記電流は交流として印加される、請求項１１に記載の方法。
20. 前記ホットワイヤトーチと前記工作物との間の電圧を前記システムのコントローラを介し監視することと、アーク事象を検出することに応答してホットワイヤ電源をオフにすることとをさらに含む、請求項１１に記載の方法。

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