电弧焊机和焊接方法技术

一种电弧焊机用于由电源在具有外皮和芯体的特殊类型的有芯焊条与工件之间以一系列的ＡＣ波形的形式建立焊接过程，该电源包括高频转换装置，用于以所述一系列波形建立单个波形，每一个波形具有由以至少１８ｋＨｚ的频率产生的大量短电流脉冲的每一个电流脉冲的幅度形成的轮廓，所述轮廓是由输入给控制所述短电流脉冲的波形整形器的输入信号确定的；用来建立表示所述特殊类型焊条的轮廓信号的电路；和选择电路，基于所述轮廓信号选择所述输入信号，从而所述波形整形器使得所述电源建立用于所述特殊类型有芯焊条的特定的波形轮廓。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电弧焊接技术，特别涉及管线焊接主要是无支柱(off-shore)管线焊接中使用的有芯焊条的具有波形轮廓控制的电弧焊机。
技术介绍
本专利技术是针对利用高容量交流电路电源的电弧焊机系统，该高容量交流电路电源用于驱动在大金属毛坯例如管线的缝焊中使用的类型的2个或更多的串行的焊条。优选的是该电源使用在Stava 6,111,216中揭示的转换概念，其中该电源是具有两个大输出极性开关且其电弧电流在开关反转极性之前减少的变换器。因此，术语“转换点”是复杂的过程，从而首先关闭等待小于预定值例如100安培的电流的电源。在达到100安培的阀值时，反转电源的输出开关从而反转变换器的D.C.输出链路的极性。因而“转换点”是给于电源变换器的称为“抑制”(kill)命令的中断输出命令，其后跟随的是转换命令从而反转输出极性。抑制输出可以是减少的电流电平的下降(drop)。在每个连续的极性反转重复这个过程，所以交流电源只在低电流反转极性。以这种方式，减小输出极性控制开关的缓冲电路的尺寸或者将其去除。由于这个转换概念优选的定义在本专利技术中使用的转换点，所以引用Stava 6,111,216作为参考。串列焊条(tandem electrode)的AC电流的概念在本
中是公知的。专利号6,207,929揭示了一个系统，从而由分离的变换器型的电源给每一串列焊条供电。改变频率从而减少在相邻串列焊条中的交流电流之间的干扰。实际上，受让人的先前专利涉及单个电源，该电源驱动后面跟随着AC焊条的DC供电的焊条或者驱动两个或更多的AC驱动的焊条。在每一示例中，分离的变换器型的电源是用于每根焊条，而且在交流电高容量电源中，采用Stava的6,111,216的转换点概念。用于由分离的高容量电源分别驱动每一个串列焊条的这个系统是本专利技术的背景信息，并且在这里引用作为
技术介绍
。以相似的方式，美国专利号6,291,798和6,207,929进一步揭示了电弧焊系统，其中由与单个电弧焊条并联连接的两个或更多的独立的的电源驱动串联焊接操作中的每根焊条。该系统包括具有两个或更多的准确平衡的电源的单组开关，该电源形成根据Stava 6,111,216操作的极性反转转换网络的输入。每个电源由单个命令信号驱动，并因此共享组合的且通过极性反转开关的相同的电流值。由于焊条的所有电流经过单组开关，所以这种类型的系统需要大型极性反转开关。美国专利号6,291,798的确显示了用于单根焊条的电源的主和从属组合，并且揭示了本专利技术所指的综合背景信息。由于这个原因，该专利也引用供参考。在Houston 6,472,634中揭示了用于操作具有受控的转换点的串列焊条的改进。该专利引用供参考。本专利技术涉及AC波形的特定波形轮廓的协调，该轮廓协调是在焊接例如管线焊接中使用的特定的有芯焊条。这样的焊接，特别是在使用有芯焊条时通常使用DC正极或DC负极。在已经尝试的有芯焊条中有一个例外。在现有技术中，已经建议将有芯焊条与STT波形结合使用，该波形可以是正或负。在图示中该处理在STT正极和STT负极之间交替。这个概念不是AC，但是表示在这里参考为背景信息的Stava 6,051,810中。诸如管道焊接的焊接应用通常需要大电流并且使用由串列焊条建立的几个电弧。因为在两相邻的串列焊条之间的磁相互作用，这样的焊接系统非常趋向于由电弧干扰引起的一些不一致性。在Stava 6,207,929中揭示了用于校正由相邻AC驱动的串列焊条引起的缺点的系统。在该已有专利中，每个AC驱动的焊条具有基于电源的它自己的变换器。变化每个电源的输出频率，从而防止相邻焊条之间的干扰。这个系统要求用于每根焊条的分离的电源。由于给定焊条所需的电流超过了基于电源的变换器的电流额定值，所以必须设计、制造和生产新的电源。因而，用于操作串联焊接焊条这样的系统要求高容量或高额定电源以获得管道焊接所需的大电流。为了减少串联操作的焊条的特别大电流额定电源的需求，受让人开发了在Stava 6,291,798中揭示的系统，该系统中由并联连接的两个或更多的变换器电源驱动每根AC焊条。这些并联的电源具有在极性转换网络的输入端组合的它们的输出电流。因而，当给定的焊条需要大电流时，使用两个或更多的并联电源。在这个系统中，每个电源都一致操作并且均享输出电流。因而，可以只由单个单元的总电流额定值提供在焊接条件中改变所需的电流。电流均衡系统的确考虑到几个小电源的组合；然而，必须在极性反转转换网络的输入侧并联连接电源。如此，每根焊条需要大型开关。因此，这样的系统克服了需要特殊电源的缺点，该电源用于在管道焊接中使用的串行焊接操作类型中的每根焊条；但是仍存在缺点，开关必须相当大，而且输入、并联电源必须由单个电流命令信号驱动准确地匹配。Stava 6,291,798的确利用了用于焊接元件的同步信号的概念，该焊接元件将电流导入每一根串列焊条。然而，该系统仍需要大型开关。这种类型的系统可用于互连焊接元件的以太网中的操作。在以太网互连中，不可能准确控制定时。在所述的系统中，用于给定焊条的开关定时只需在时间的基础上位移，但不需精确的相等于特定的时间。因而，需要平衡电流和单个开关网络的所述的系统已经是获得高容量电流的方式，该高容量电流是在当使用以太网络或因特网而且以太网控制系统的时候串行电弧焊接操作中使用的。希望由具有或不具有因特网链路的以太网络控制焊接机。由于定时的限制，这些网络专用于只利用一般同步技术类型的串列焊条系统。这样的系统可以由网络控制；然而，不可能变化每个并联连接电源的参数。每一元件只能由同步信号互相补偿。这样的系统不适合于因特网的中心控制和/或局域网控制，因为精心设计网络只提供在元件之间的补偿不是有利的。Houston 6,472,634揭示了用于每根焊条的单个AC电弧焊接元件的概念，其中元件本身包括一个或更多并联的电源，每电源都有其自身的转换网络。然后组合转换网络的输出从而驱动焊条。这允许使用在系统中并联的单个电源的极性反转的相对小的开关。另外，可以并联相对小的电源从而建立输入给串行焊接操作中使用的几个焊条的每个焊条的大电流。在用于驱动单个焊条的极性转换网络之后并联的几个独立控制电源的使用允许诸如因特网或以太网的网络的有利的使用。在Houston 6,472,634中，将每系统中的小电源并联连接从而给单个焊条供电。通过以高精度界面协调每个并联电源的转换点，AC输出电流是在极性转换之前没有合并的并联电源的电流总和。通过使用这个概念，具有或不具有因特网链路的以太网可以控制焊接系统的每个并联电源的焊接参数。由新颖的界面准确地控制转换点的定时，但是可以由不具有精确时基的以太网提供每电源的控制器的焊接参数。因而，可以使用因特网链路将参数导向用于驱动单个焊条的焊接系统的单个电源控制器。为每电源编码的这些焊接参数的时基的准确度是不必要的。在较佳实施中，转换点是等待在最小阀值例如100安培之下的电流下降的检测的“抑制”命令。当每电源具有转换命令时，它们则进行转换。不论是瞬时的或是包括具有等待延迟的“抑制”命令的序列，并联的电源之间的转换点都由具有小于10微秒的精确度且优选的是在1-5微秒的范围内的界面板精确地协调。这个定时精确性协调且符合并联电源中的转换操本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电弧焊机，用于由电源在具有外皮和芯体的特别类型的有芯焊条与工件之间以一系列的ＡＣ波形的形式建立焊接过程，该电源包括以所述一系列波形建立单个波形的的高频转换装置，每一个波形具有由以至少１８ｋＨｚ的频率产生的大量短电流脉冲的每一个电流脉冲的幅度形成的轮廓，其中所述轮廓是由输入给控制所述短电流脉冲的波形整形器的输入信号确定的；用来建立表示所述特别类型焊条的轮廓信号的电路；和选择电路，基于所述轮廓信号选择所述输入信号，从而所述波形整形器使得所述电源建立用于所述特殊类型有芯焊条的特定的波形轮廓。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：埃里奥特K什塔瓦，鲁塞尔K迈尔斯，巴德里K纳拉亚南，帕特里克T绍尔蒂什，
申请(专利权)人：林肯环球公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]