一种在弧焊过程期间增加至焊缝的热输入的方法和系统。在送进的焊接焊条（１９１）和金属工件（１９９）之间生成一系列电弧脉冲，所述生成一系列电弧脉冲是利用能产生电焊波形（１００）的电弧焊接系统来生成电弧脉冲的。电焊波形的周期包括提供渐增的箍缩电流水平（１２１）的箍缩电流段（１２０）、提供峰值电流水平（１３１）的峰值电流段（１３０）、提供渐减的尾拖电流水平（１４１）的尾拖电流段（１４０）和提供基值电流水平（１１１）的基值电流段（１１０）。在基值电路段期间生成所述周期的至少一个增热电流脉冲（１５０），以提供增热电流水平（１５１），其中所述增热电流水平在基值电流水平之上。具有至少一个增热电流脉冲的电焊波形的所述周期可以被重复，直至弧焊过程被完成。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
确定的实施方案涉及电弧焊接。更具体地，确定的实施方案涉及增加至焊缝的热 输入的方法和系统，特别是在气体保护金属极电弧焊(GMAW)的短路电弧过程期间。
技术介绍
留隙焊根(open root)焊接在排除从材料的两个面都焊接的情况下被用于管和单 面板的焊接。这类焊接在石化和工艺管线产业中是常见的。许多年来，管制造业者一直在 寻找用于形成单面的留隙焊根焊缝的更快、更简单的方法。即使是对熟练电焊工，焊接留隙 焊根管也是困难的。不可改变的定位使得管道焊接更困难、更耗时并且更昂贵。更高强度 的管钢不断推进获得低氢焊接金属沉积的要求。气体保护钨极电弧焊(GTAW)是能够获得 所述品质要求的已经可利用的工艺，然而，形成GTAW焊根焊缝是昂贵的。由于有关侧壁熔 合和焊透性不足的问题，已经避免使用气体保护金属极电弧焊(GMAW)工艺。常规的恒压(CV)GMAW焊接工艺生成平坦的内部焊道(bead)，或“吸回(suck back) ”，其中所述焊道由于高焊缝熔池温度而收缩回焊根中。GTAW焊接生成良好的管焊缝， 然而，行进速度可能慢并且热输入可能高。采用纤维素焊条的手工焊接提供良好的熔合特 性，但是留下深的线状夹渣(wagon track)(要求更多的人工用于研磨)、非常凸的焊根焊 缝和高氢沉积。表面张力过渡(STT)工艺已经被开发，例如，用来形成管上的单面焊根焊缝。STT 是产生低氢焊缝沉积和使在所有位置获得高品质焊根焊缝更容易的受控短路过渡GMAW工 艺。STT消除在利用传统的短弧GMAW工艺时遇到的焊透性不足和侧壁熔合不良问题。STT工艺在留隙焊根接缝处产生低氢焊接金属沉积，与其他工艺相比，具有更简单 的操作、更好的背面焊道、更好的侧壁熔合和更少的飞溅和烟气。STT与传统GMAW短弧焊接 工艺的区别在于，电弧电流精确地以独立于焊丝送进速度的方式被控制。并且，电弧电流被 仔细地调整以降低在传统短弧GMAW工艺期间发生的熔池搅动并且消除在此期间发生的剧 烈“爆裂(explosion)”。即使目前的STT工艺显著地优于所述传统的短弧GMAW工艺(尤其是针对焊根焊 接应用)，仍然期望有这样的能力，即更好地控制进入焊缝的热输入以获得甚至更好的焊透 性而不增加焊缝熔池流动性。因此，本专利技术的一个目的是提供允许更好地控制热输入的方 法和系统。通过参照附图对比在本申请的其余部分中提出的本专利技术实施方案的这些方法，对4本领域技术人员来说，常规的、传统的和已提出方法的其他限制和缺点将变得明显。
技术实现思路
本专利技术的第一实施方案包括通过在送进的焊接焊条和金属工件之间生成一系列 电弧脉冲来在弧焊过程期间增加至焊缝的热输入的方法，所述生成一系列电弧脉冲是利用 能产生电焊波形的电弧焊接系统来生成所述电弧脉冲的。所述方法包括(a)调整波形的输出电流水平至基值电流水平，以在焊条和工件之间维持电弧，在 焊条的末端上生成熔融金属球；(b)响应于熔融金属球短接于工件并且熄灭电弧，降低输出电流水平到基值电流 水平之下，以允许熔融金属球润湿进入工件上的熔池；(c)自动增加输出电流水平到基值电流水平之上，以导致所述熔融金属球从所述 焊条的所述末端箍断；(d)在熔融金属球从焊条的末端箍断至工件上时，降低输出电流水平到基值电流 水平之下，在焊条和工件之间重建电弧；(e)响应于重建电弧，增加输出电流水平至波形的峰值电流水平；(f)朝基值电流水平逐渐降低输出电流水平，在焊条的末端上生成下一个熔融金 属球；(g)以预定义的脉冲频率使输出电流水平产生在基值电流水平和中间电流水平之 间的脉冲，直至在下一个熔融金属球和工件之间建立下一次短接，所述中间电流水平在基 值电流水平和峰值电流水平之间；以及(h)重复步骤(b)到步骤(g)，直至弧焊过程被完成。本专利技术的另一个实施方案包括通过在送进的焊接焊条和金属工件之间生成一系 列电弧脉冲来在弧焊过程期间增加至焊缝的热输入的方法，所述生成一系列电弧脉冲是利 用能产生电焊波形的电弧焊接系统来生成所述电弧脉冲的。所述方法包括(a)生成电焊波形的基本周期(base cycle)，所述基本周期具有提供基值电流水 平的基值电流段(background current phase)、提供峰值电流水平的峰值电流段(peak currentphase)和提供单调降低的尾拖(tail-out)电流水平的尾拖电流段(tail-out current phase)；(b)在基值电流段和峰值电流段之间生成电焊波形的箍缩电流段(pinch currentphase)，以提供单调增加的箍缩电流水平；以及(c)在基值电流段期间，生成电焊波形的至少一个增热电流脉冲，以提供在基值电 流水平之上的增热电流水平。所述方法还可以包括周期性地依次重复基值电流段、箍缩电流段、峰值电流段和 尾拖电流段，使得基值电流段包括至少一个增热电流脉冲。所述方法还可以包括在基值电 流段的终点降低电焊波形的电流水平到基值电流水平之下，并且在箍缩电流段的终点降低 电焊波形的电流水平到基值电流水平之下。本专利技术的再有实施方案包括通过生成电焊波形来在弧焊过程期间增加至焊缝的 热输入的系统，所述生成电焊波形在送进的焊接焊条和金属工件之间生成一系列电弧脉 冲。所述系统包括第一电子组件配置(configuration)，用以生成电焊波形的基值电流段、峰值电流段和尾拖电流段，其中基值电流段提供基值电流水平，峰值电流段提供峰值电流 水平，以及尾拖电流段提供单调降低的尾拖电流水平。所述系统还包括第二电子组件配置， 用以生成电焊波形的箍缩电流段，其中箍缩电流段提供单调增加的箍缩电流水平。所述系 统还包括第三电子组件配置，用以在基值电流段期间生成电焊波形的至少一个增热电流脉 冲，其中所述至少一个增热电流脉冲提供在基值电流水平和峰值电流水平之间的中间电流 水平。所述系统还可以包括第四电子组件配置，用以在基值电流段的终点，响应于焊条短接 于工件降低电焊波形的电流水平到基值电流水平之下。所述系统还可以包括第五电子组件 配置，用以在预期焊条从工件解除短接的箍缩电流段的终点，降低电焊波形的电流水平到 基值电流水平之下。本专利技术的另一个实施方案包括通过生成电焊波形来在弧焊过程期间增加热输 入至焊缝的系统，所述生成电焊波形在送进的焊接焊条和金属工件之间生成一系列电弧 脉冲。所述系统包括用以生成电焊波形的基值电流段、峰值电流段和尾拖电流段的装置 (means)，其中基值电流段提供基值电流水平，峰值电流段提供峰值电流水平，以及尾拖电 流段提供渐减的尾拖电流水平。所述系统还包括用以生成电焊波形的箍缩电流段的装置， 其中箍缩电流段提供渐增的箍缩电流水平。所述系统还包括用以在基值电流段期间生成电 焊波形的至少一个增热电流脉冲的装置，其中至少一个增热电流脉冲提供在基值电流水平 和峰值电流水平之间的中间电流水平。所述系统还包括用以周期性地依次重新生成基值 电流段、箍缩电流段、峰值电流段和尾拖电流段，使得基值电流段包括至少一个增热电流脉 冲。所述系统还可以包括用以在基值电流段的终点响应于焊条短接于工件降低电焊波形的 电流水平到基值电流水平之下的装置。所述系统还可以包括用以在预期焊条从工件解除短 接的箍缩电流段的的终点降低电焊波形的电流水本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种通过在送进的焊接焊条和金属工件之间生成一系列电弧脉冲来在弧焊过程期间增加至焊缝的热输入的方法，所述生成一系列电弧脉冲是利用能产生电焊波形的电弧焊接系统来生成所述电弧脉冲的，所述方法包括：（ａ）生成所述电焊波形的基本周期，所述基本周期具有提供基值电流水平的基值电流段、提供峰值电流水平的峰值电流段和提供渐减的尾拖电流水平的尾拖电流段；（ｂ）在所述基值电流段和所述峰值电流段之间生成所述电焊波形的箍缩电流段，所述箍缩电流段提供渐增的箍缩电流水平；以及（ｃ）在所述基值电流段期间，生成所述电焊波形的至少一个增热电流脉冲，以提供在所述基值电流水平之上的增热电流水平。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-6-27 12/163,047一种通过在送进的焊接焊条和金属工件之间生成一系列电弧脉冲来在弧焊过程期间增加至焊缝的热输入的方法，所述生成一系列电弧脉冲是利用能产生电焊波形的电弧焊接系统来生成所述电弧脉冲的，所述方法包括(a)生成所述电焊波形的基本周期，所述基本周期具有提供基值电流水平的基值电流段、提供峰值电流水平的峰值电流段和提供渐减的尾拖电流水平的尾拖电流段；(b)在所述基值电流段和所述峰值电流段之间生成所述电焊波形的箍缩电流段，所述箍缩电流段提供渐增的箍缩电流水平；以及(c)在所述基值电流段期间，生成所述电焊波形的至少一个增热电流脉冲，以提供在所述基值电流水平之上的增热电流水平。2.如权利要求1所述的方法，还包括周期性地依次重复所述基值电流段、所述箍缩电 流段、所述峰值电流段和所述尾拖电流段，使得所述基值电流段包括所述至少一个增热电 流脉冲。3.如权利要求1或2所述的方法，还包括在所述基值电流段的终点使所述电焊波形的 电流水平降低到所述基值电流水平之下。4.如权利要求1至3之一所述的方法，还包括在所述箍缩电流段的终点使所述电焊波 形的电流水平降低到所述基值电流水平之下。5.一种通过在送进的焊接焊条和金属工件之间生成一系列电弧脉冲来在弧焊过程期 间增加至焊缝的热输入的方法，所述生成一系列电弧脉冲是利用能产生电焊波形的电弧焊 接系统来生成所述电弧脉冲的，所述方法包括(a)调整所述波形的输出电流水平至基值电流水平，以在所述焊条和所述工件之间维 持电弧，在所述焊条的末端上生成熔融金属球；(b)响应于所述熔融金属球短接于所述工件并且熄灭所述电弧，降低所述输出电流水 平到所述基值电流水平之下，以允许所述熔融金属球润湿进入所述工件上的熔池；(c)自动增加所述输出电流水平到所述基值电流水平之上，以导致所述熔融金属球从 所述焊条的所述末端箍断；(d)在所述熔融金属球从所述焊条的所述末端箍断至所述工件上时，降低所述输出电 流水平到所述基值电流水平之下，在所述焊条和所述工件之间重建电弧；(e)响应于重建所述电弧，增加所述输出电流水平至所述波形的峰值电流水平；(f)朝所述基值电流水平逐渐降低所述输出电流水平，在所述焊条的所述末端上生成 下一个熔融金属球；(g)以预定义的脉冲频率使所述输出电流水平产生在所述基值电流水平和中间电流水 平之间的脉...
【专利技术属性】
技术研发人员：SR彼得斯，
申请(专利权)人：林肯环球股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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