CN110785254A - 停止电渣焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

停止进给多个带极的电渣带极堆焊操作包括在朝向形成于工件上的熔渣池进给第一带极和第二带极的电渣焊接操作的焊接阶段期间，检测停止阶段的启动。一旦检测到，就停止朝向熔渣池进给第一带极。另外，反转进给第二带极的进给方向以远离熔渣池收回第二带极。

Description

停止电渣焊接工艺
技术领域
本公开涉及电渣焊接，并且特别地，涉及停止电渣焊接工艺。
背景技术
电渣带极堆焊(ESSC)是埋弧式带极堆焊的发展，所述埋弧式带极堆焊基于导电渣的欧姆电阻加热以产生熔渣池。在ESSC操作期间，带状电极与母材或基材(即，工件)之间没有电弧。相反地，熔渣池(在一些情况下称为焊浴)生成的热量会熔化基材的表面、浸没在熔渣中的带状电极的边缘、以及焊剂(其保护熔渣池并且对正在用于ESSC工艺的焊头进行脱气)。为了与可以保持在约2300℃的温度下的熔渣池一起操作，镀头或堆焊头(即，将一个或多个金属带极引导至熔渣池的头)通常是水冷却的重型头。镀头通常还包括用于带极进给的机动驱动辊。
与电弧相反，熔渣池的利用使ESSC成为一种可靠的适合用于堆焊操作(其在大表面区域上施加焊接沉积物)的高沉积速率工艺。相比之下，与用ESSC典型产生的7-10％的稀释度相比，埋弧式堆焊产生的稀释度要大得多(即对于相同的热量输入，其稀释度比ESSC的稀释度高50％以上)。此外，与埋弧式堆焊相比，ESSC提供更高的沉积速率(即，将焊接金属沉积到工件表面上的速率)并且产生更小的熔深。至少出于这些原因，在对扁平和弯曲的物体(例如热交换器、管件、管板和各种压力容器)进行镀面或堆焊时，ESSC可能优于埋弧式堆焊。话虽如此，ESSC仍然相当昂贵，因此，对ESSC的效率、生产率、稀释度等的任何改进都是符合期望的。
更具体地，ESSC的成本通常由设备(最显著的是镀头和进给***、以及用于堆焊的材料)的成本驱动。实际上，现存的主要是堆焊技术，其原因是完全由堆焊材料形成零件、容器、板等通常比由廉价材料形成零件并用堆焊材料堆焊零件要昂贵得多。因此，在设备或进给***中提高效率、质量、生产率或以其他方式最小化堆焊所需的时间和材料的任何发展都是非常符合期望的。
例如，为了提高生产率，一些堆焊头现在容纳两个带极并将两个带极引入相同的熔渣池中(在相同的熔渣池内的不同位置处)。将两个带极引入熔渣池中可以延长熔渣池的长度(即，第二带极的引入可以使渣池延长约20-35mm)，以使得熔渣池在后带极(即，第二带极)之后约20-25mm开始凝固。这样可以有助于在ESSC期间形成扁平的焊道和适当的连接。而且，容纳两个带极的头可以提高沉积速率(从而提高生产率)、降低稀释度并允许独特的堆焊组成(即，通过混合不同的带极)。
然而，第二带极的引入也可能会产生与一次性进给两个(或更多个)带极相关的生产率问题。例如，取决于后带极的进给速率，当ESSC操作停止(即，暂停或完成)时，一个或多个后带极可能会与熔渣池接触。这可能会对焊接完整性产生不利影响和/或产生额外的工作。特别地，如果在熔渣池凝固时后带极与熔渣池接触，则后带极可能会固定在其中，并且需要用切割和/或熔化操作将其移除(这相应地可能需要进一步的焊接或精加工操作)。
发明内容
本公开涉及停止利用多个带极的电渣焊接操作，或者更具体地，涉及停止具有多个带极的电渣带极堆焊。本发明可以体现为方法、***、装置、以及在计算机可读存储介质中用以实施方法的可执行指令。
根据至少一个示例性实施例，停止进给多个带极的电渣带极堆焊操作包括在朝向形成于工件上的熔渣池进给第一带极和第二带极的电渣焊接操作的焊接阶段期间，检测停止阶段的启动。一旦检测到，就停止朝向熔渣池进给第一带极。另外，反转进给第二带极的进给方向以远离熔渣池收回第二带极。
附图说明
图1是示出根据示例性实施例的堆焊环境的图，在所述堆焊环境中本文提出的技术可以用于堆焊工件。
图2是进一步详细示出图1的工件的图。
图3是根据示例性实施例的装置的左侧视图，本文提出的技术可以与所述装置一起使用。
图4是高层级流程图，示出了根据示例性实施例的用于停止利用多个带极的电渣带极堆焊操作的方法。
图5和图6是流程图，示出了根据示例性实施例的在停止利用多个带极的电渣带极堆焊操作的同时控制带极收回的方法。
图7是框图，其示出了根据示例性实施例的计算机***，在所述计算机***上可以实施本文提出的技术。
在所有附图中，相似的附图标记始终表示相似的部件。
具体实施方式
本文提出的技术在利用多个带极的堆焊(ESSC)工艺中的停止或暂停期间控制后带极。这些技术确保在堆焊工艺终止时正确地定位任何的后带极(即，第二带极、第三带极、或者在第一带极或前带极之后的任何带极)，并且因此提高ESSC工艺期间形成的焊接质量。更具体地，本文提出的技术在停止ESSC操作时反转任何后带极的进给方向，以便确保将后带极从ESSC操作期间所使用的熔渣池移除。相反地，如果在ESSC操作结束时后带极布置在熔渣池内，则当渣池凝固时后带极可能会滞留在渣池中。也就是说，后带极可能会固定或结合至凝固的渣池。这种结合可能会阻止焊接装置从工件移开和/或如果试图移动焊接装置则可能会损坏焊接装置。而且，不合需要的结合可能会破坏或损坏堆焊的工件，并且可能需要用户切割、磨削和/或重新焊接工件/堆焊件以完成ESSC工艺(即，破坏结合并且进行区域的精加工或再加工)。
换句话说，在ESSC操作的停止阶段期间，本文提出的技术控制一个或多个后带极的进给速度和进给方向。反转进给方向以从熔渣移除后带极，然而，反转的速度可以取决于所测量的焊接参数。不管如何控制一个或多个后带极的进给速度(即，不管输入如何)，本文提出的技术都能从熔渣池移除任何的后带极以确保后带极不会滞留在凝固的渣池中。
现在转向图1，提供了示例性堆焊环境100的描述，在所述堆焊环境中可以采用本文提出的技术。在环境100中，示出了堆焊装置110的各种部件在工件50上执行ESSC操作。装置110是双工ESSC装置110(即，双ESSC镀头或堆焊头)，并且因此配置成朝向工件50引导或进给第一堆焊材料带极102和第二堆焊材料带极104。更具体地，在所示的实施例中，装置110包括配置成将第一带极102进给到接触钳口120的第一带极进给器130、以及配置成将第二带极104进给到相同接触钳口120的第二带极进给器140。然后接触钳口120将带极102和104朝向工件50引导。然而，在其他的实施例中，带极不需要进给到相同的接触钳口(或甚至进给通过相同的堆焊头)，而是可以进给到分离的钳口(或头)。在其他的实施例中，该装置可以沿着相同的线路将两个以上的带极引导或进给到工件50。实际上，在一些实施例中，任何数量的带极可以进给到任何数量的钳口/头，其中带极的任何组合进给到任何的钳口/头(即，两个头中的每个头都用两个带极，每个头包括单个钳口)。
在所示的实施例中，带极102和104被布置为“双带极”，原因是带极被并行地进给以作为双带极布置。然而，术语“并行”并不旨在暗示带极102和104由它们各自的进给器130和140以相同的速率进给。相反地，带极102和104能够以不同的速率进给。为了进给带极102和104，进给器130和140均可以包括(经由钳口120)使带极102和104朝向工件50移动的任何零件或部件。例如，进给器130和140可以包括由诸如电动马达的驱动单元驱动的槽轮。在利用槽轮的实施例中，两个槽轮可以接合每个带极的任一侧并在相反方向上旋转以使带极朝向工件50移动。槽轮可以经由任何期望的驱动轴、传动系、齿轮装置、或者其他这样的允许将旋转能量传递给进给器的机械联接件联接到驱动马达。
而且，在所示的实施例中，第一材料带极102和第二材料带极104均被设置为堆焊材料的卷筒或卷(即，宽度为90mm且厚度为0.5mm的金属带极的卷筒)。因此，当进给器130和140经由接触钳口120将带极102和104进给到工件50时，第一进给器130和第二进给器140解绕或解卷第一带极102和第二带极104。尽管并未示出，但是在一些实施例中，进给器130和/或进给器140可以包括或联接到矫直器或矫直单元，所述矫直器或矫直单元配置成当带极从其卷/卷筒拉出时(即，当带极102或104接近进给器130或140的相应槽轮时)矫直和/或对准带极。然而，在其他的实施例中，带极可以从任何期望的储存器进给，并且在进给带极时进给器130和140不需要解绕或解卷带极102和104。
一旦将带极102和104进给到接触钳口120，接触钳口120就在焊接方向D1上对准带极102和104，使得当焊接操作在焊接方向D1上移动时所述装置将带极102和104引导到工件50的相同部分。也就是说，带极102和104在焊接方向D1上彼此间隔开一定距离，只要“焊接方向”是打算进行焊接的方向即可(即，焊接方向是堆焊头的移动方向)。因此，第一带极102可以被称为前带极102，第二带极104可以被称为后带极104。然而，在其他的实施例中，能够以各种设置或形式来布置两个或更多个带极。例如，带极可以沿着垂直于焊接方向D1的轴线布置、在焊接方向上彼此间隔开不同的距离、或其组合。
在两个或更多个带极沿着垂直于焊接方向D1的轴线间隔开(即，沿着“横向轴线”间隔开)的情况下，带极可以例如以并排的方式定位以便一次性地进行宽跨度的堆焊。相比之下，当带极在焊接方向上对准时(如带极102和104)，带极可以在单个堆焊道次中发挥不同的作用和/或形成具有混合组成的堆焊层(即，在不同的带极是不同的材料的情况下)。更进一步地，在一些实施例中，多个带极能够以网格状布置进行布置，使得多个带极中的至少一些沿着横向轴线间隔开，并且其他的带极在焊接方向D1上对准(即，在宽跨度上提供特定的焊接组成)。
仍然参考图1，装置110还包括焊剂料斗160，其是焊剂60的储存室。焊剂料斗配置成将焊剂60选择性地输送到布置在接触钳口120附近的焊剂排出器162。焊剂通常是颗粒状易熔矿物，通常包含锰、硅、钛、铝、钙、锆、镁的氧化物和其他化合物(例如氟化钙)。焊剂60在ESSC中的作用将在下面进一步详细描述，但是，一般而言，焊剂60有助于在渣层54下产生具有特定化学组成和特定机械性质的金属焊缝52。也就是说，焊剂60专门配制成与给定的一个或多个堆焊材料带极兼容，使得焊剂和带极的组合可以产生期望的机械性质。在所示的实施例中，焊剂60在接触钳口120的前缘上输送(即，通过焊剂排出器162的喷嘴输送)以在熔渣池上产生保护层62，如下面进一步详细所述。附加地或替代地，可以将焊剂输送到接触钳口120的后缘以在被包括在金属焊缝52上方的任何熔渣上提供焊剂层(即，组件110可以包括第二或重新定位的料斗160和/或排出器162)。
装置110还包括电源150、控制器170和一个或多个传感器180。这些部件均在与装置110的虚线框相连的虚线框中示出，原因是这些部件可以包括在装置110中(即，在装置110的制造期间被包括)或与其连接(即，改装到装置110和/或经由有线或无线连接进行连接)。例如，控制器170的操作可以由电源150中包括的部件执行(即，控制器170可以是用户接口，并且电源150可以管控带极102和104的进给速度)。下面依次介绍了这些部件中的每一个。
第一，电源150可以包括在装置110中或连接到装置110，并且可以包括任何数量或类型的电源，例如焊接转换器、焊接变压器、整流器、晶闸管可控整流器或逆变器。作为示例，电源150可以包括两个并联的直流(DC)电源152和154，它们均连接到组件110。无论如何提供电源150，电源150都向接触钳口120提供电流，所述电流流入被进给通过接触钳口的任何带极。电流传递到与接触钳口120接触的带极的整个表面区域，并且重要的是，电流单独地施加到经过堆焊头的每个材料带极。然而，由于电流来自单个电源(即使该电源包括多个并联的部件，如电源150)，因此每个带极可能接收大约相同幅值的电流。也就是说，带极102和104可以单独地接收大约等量的电流(取决于熔渣中的局部电阻水平)，除非电流转移离开带极中的一个(可能发生转移的示例性情况在下面结合图4进行讨论)。当电流被引入两个带极时，来自每个带极的电流进入导电渣层54，并且如下面结合图2进一步详细所述，当渣54接收电流时，渣54的电阻产生热量以实现堆焊工艺(即，邻近提供电流的带极的渣的温度可以约为2,300℃)。
第二，控制器170连接到装置110并且配置成以下面结合图4-6描述的方式控制第一进给器130和第二进给器140。更具体地，控制器170包括其中存储有停止阶段逻辑174的存储器172。停止阶段逻辑174配置成执行以下结合图4-6讨论的操作。在一些实施例中，控制器170在装置110本地(即，包括在电源150中、嵌入电源150中、或连接到电源150)；然而，在其他的实施例中，控制器170可以远离装置110并且可以经由网络连接(即，由控制器170中包括的通信接口形成的网络连接，如下面结合图7进一步详细所述)而与其连接。下文会结合图7描述代表控制器170的示例性计算装置。
第三，装置110可以包括或联接到一个或多个传感器180。传感器180配置成测量或监测各种焊接参数，包括电压、电流和其他电气参数，如下面进一步详细所述。例如，传感器180可以在电源中包括一个或多个分流器以测量电气参数。传感器180可以将任何数据发送到控制器170，使得控制器170可以确定一个或多个带极的进给速度和/或任何焊接参数。有利地，由传感器180测量或收集的信息一旦被测量/收集就发送到控制器，以防止进给速度管控/调节的不必要的延迟。另外，传感器180可以测量诸如带极104的任何后带极的进给速度。传感器180可以通过测量带极(在任一方向上)经过接触钳口120的速度、带极卷筒缠绕或解绕的速度(即，脉冲传感器可以对带极卷的旋转进行计数)、或指示速度的任何其他参数例如马达参数(即，进给器130和140中的马达的马达参数)、焊接电流等来测量进给速度。
现在参考图2，但是继续参考图1，在焊接或堆焊阶段期间，装置110大体上配置成根据ESSC原理用第一带极102和第二带极104中的至少一个堆焊工件50。也就是说，除了用本文提出的技术在启动ESSC操作的停止阶段时控制装置之外，控制由组件110实现的ESSC工艺的物理原理与用于已知的ESSC方法的物理原理基本相同。也就是说，本文提出的技术旨在用于在停止阶段期间使用，所述停止阶段可以是堆焊操作结束或终止的阶段。作为背景，下面描述了启动阶段和焊接/堆焊阶段，但是，通常，焊接阶段可以是启动阶段(熔渣池的产生和焊接参数的稳定)与停止阶段(焊接工艺的终止)之间的阶段。
最初，在启动阶段期间，焊剂排出器162释放焊剂60，并且由第一带极102、工件50和粉状焊剂60形成熔渣池56。一旦渣池56大到足以用于ESSC操作(即，一旦在图2中示出为“S”的渣池的“干伸长”足以熄灭最初用于产生熔渣池的电弧)，装置110即可开始堆焊操作。也就是说，一旦渣池足够大，装置110即可在焊接方向D1上移动和/或工件50即可在与D1相反的方向上移动以启动ESSC操作。
在焊接/堆焊阶段期间，电流(示出为“I”)在接触钳口120处引入到第一带极102和第二带极104。然后使前带极102与渣层54接触，并且电流流过第一带极102并进入导电渣层54。更具体地，第一带极102的底端与渣54接触，并且电流通过第一带极102流入渣层54的熔融部分56。熔渣56的电阻产生保持焊接工艺继续进行的热量(即，至少在带极附近将熔渣温度至少保持在约2,300℃)。因此，当ESSC操作在焊接方向D1上进行时，第一带极102和工件50由熔渣池56熔化并形成熔融金属，所述熔融金属最终作为金属焊缝52沉积在工件50上。当第一带极102和工件50熔化时，焊剂60也至少部分熔化，在金属焊缝52上形成保护渣层54。然而，在焊缝上延伸的渣层54的至少一部分是熔渣，如56所示。
也就是说，熔渣56在熔融金属焊缝52上延伸，使得熔渣56包括金属层52上方的部分和在金属焊缝52前缘处的熔渣池。最终，金属焊缝52上方的熔渣层56凝固，如57所示；然而，在所示的实施例中，第二带极104在熔渣56硬化(如55所示)之前快速引入(即，掺入或混入)熔渣56中。事实上，后带极104实际搭接在渣层54的顶部上，并且由于电流流过第二带极104，因此第二带极104在熔渣56的长度上延伸。例如，在所示的实施例中，熔渣56可以在第二带极之后大约50mm-150mm、甚至在第二带极之后大约100-200mm开始凝固。因此，所产生的金属焊缝52可以由第一带极102的材料和第二带极104的材料的组合形成。更具体地，所产生的焊缝可以包括由第一带极102形成的小缓冲层，并且其余的焊缝52可以由第一带极102和第二带极104的期望的混合或组成形成。在整个该工艺期间，粉状焊剂层62保护熔渣池56的前缘。
如下面进一步详细所述，堆焊或焊接阶段继续进行，直至检测到停止阶段(即，从用户接口接收到信号)。一旦启动停止阶段，就必须将第一带极102和第二带极104这两者从熔渣56移除以防止第一带极102和第二带极104中的一个固定到凝固的渣。
现在转向图3，以便描述本文所述的技术可以使用的示例性双工ESSC装置200(即，堆焊头200)。在图1和图2中，前缘在右侧示出，而在图3中，前缘在左侧示出(即，图1和图2从右侧示出装置，并且图3从左侧示出装置)；然而，实施例在很大程度上是相同的。因此，装置200已用在图1和图2中使用的至少一些相同的附图标记进行标识以示出装置200的特征如何与上述特征相对应。例如，装置200包括配置成接收前带极102和后带极104的接触钳口120。
更具体地，装置200包括配置成接收并引导第一带极102至工件的前通道122和配置成将第二带极102引导至相同工件的后通道124。装置200还包括配置成在堆焊头的前缘上形成保护层的焊剂料斗162。在该特定实施例中，前通道122和后通道124均配置成接收最大宽度为大约90mm且最大厚度为大约0.5mm的带极；然而，在其他的实施例中，堆焊头200可以接收任何尺寸的带极(即，宽度为大约30mm、60mm、90mm、120mm等和/或宽度为0.3mm、0.7mm等的带极)。接触钳口120还配置成将电流从电源传递到布置在前通道122和后通道124内的带极102和104的整个表面区域。
现在转向图4，提供了用于停止利用两个或更多个进给带极的电渣焊接操作的方法400的描述。为了清楚起见，图4中所示的操作被描述为由堆焊装置(即，装置110或200)执行；然而，这不应理解为是限制性的，并且在其他的实施例中，这些操作可以由诸如控制器(即，控制器170)的任何实体实施、执行或促成执行。
最初，在410处，堆焊装置检测停止阶段的启动。在大多数情况下，当用户/操作者按压或以其他方式致动停止按钮(即，促使将信号发送到控制器170的按钮，例如触摸屏按钮)时，堆焊装置检测到停止阶段的启动。附加地或替代地，在至少一些实施例中，装置可以通过监测各种焊接参数来检测停止阶段的启动。也就是说，装置可以监测一个或多个焊接参数，并且基于一个或多个被监测的焊接参数来检测停止阶段的启动。
作为示例，当装置检测到可能对操作者、工件、焊接质量或装置本身造成危险的焊接参数时，装置可以检测到停止的启动。替代地，当装置检测到指示焊接或堆焊阶段已结束的焊接参数时，装置可以检测到停止的启动。作为具体示例，装置可以监测流向正被进给通过其中的任何带极的电流。如果堆焊装置检测到不再向带极供应电流，则堆焊装置可以确定焊接阶段已结束并且停止阶段已启动。作为另一示例，如果装置配置成在带极中的一个(即，后带极)已移动脱离与熔渣的接触并且正在产生开弧的情况下自动停止焊接阶段，则在装置检测到带极中的一个不再与熔渣接触的情况下装置可以检测到停止阶段的启动。
更一般地，焊接参数可以包括堆焊特性或者是堆焊特性，例如熔渣池的干伸长(stick out)、堆焊的稀释度、堆焊的熔深、熔渣池的温度或其他这样的特性。可以基于提供给控制器或由控制器收集(即，由传感器提供给控制器)的任何数据或反馈来测量任何焊接参数，并且装置可以基于任何焊接参数在410处检测停止阶段的启动。
如果焊接参数在ESSC操作期间是动态的(即，变化或调节)，则焊接参数可以被称为活动焊接参数。活动焊接参数可以响应于焊接条件的变化(例如，带极的端部和熔渣之间的距离的变化)。活动焊接参数也可以与其他活动焊接参数相关并通过其他活动焊接参数的调节进行调节。例如，调节前带极的进给速度可以改变通过该带极输送的电流量。与旨在保持基本恒定水平的焊接参数相反，本文中限定的活动焊接参数也可以称为可变焊接参数。而且，有时调节活动焊接参数以将一个或多个非活动焊接参数保持在近似恒定的水平。例如，可以响应于检测到的焊接条件的变化来手动地或自动地调节活动焊接参数。然而，不必在相应的带极处测量活动焊接参数。例如，可以在连接到带极的电源处测量焊接电流。
作为一些示例，焊接功率和热量输入可以是活动焊接参数。焊接功率可以定义为P＝U×I，其中P(kJ)是焊接功率，U(V)是焊接电压，I(A)是焊接电流。焊接工艺中的较少能量意味着用来加热渣和熔化带极的多余能量较少。较多能量意味着有更多的多余能量用来加热渣和熔化带极，因此带极进给速度(即前带极进给速度)可以响应于检测到的焊接功率的增加而自动增加。因此，焊接功率可以是活动焊接参数。热量输入可以定义为：Q＝k×((U×I)/v)×10-3，其中Q(kJ/mm)是热量输入，k(无量纲)是热效率，U(V)是电压，I(A)是电流，v(mm/min)是焊接速度。另外，焊接速度可以是活动焊接参数。焊接速度可以被定义为焊头在工件表面上移动的速度。只要这些示例性活动焊接参数中的任何一个落在预定范围之外，装置就可以结束焊接阶段并在410处检测停止阶段的启动。
仍然参考图4，在420处，装置确定是否需要进行填坑序列，本文中所使用的“填坑序列”是用以描述平整堆焊焊缝的端部的进一步的ESSC操作，而并非用于描述与埋弧焊接进行的填坑操作完全相同的操作。如果在420处确定需要进行填坑序列，则装置可以在425处完成该填坑序列。也就是说，装置可以降低被引导到前带极和后带极的电流量，同时减小焊头的行进速度(趋于减速或停止)以收缩(和/或冷却)熔渣池并完成或结束任何ESSC操作，而不会在焊缝的端部引入不必要的坡度或角度。值得注意的是，在填坑序列期间，前带极和任何后带极全部被引入到熔渣池(然而，例如，在填坑操作的过程中，进给速率可能会减小)。这可以确保焊缝在其整个长度上具有相同的组成(即，在将两个不同材料的带极进给到熔渣池的情况下)。
通常，填坑序列是可以包括在停止阶段中的子阶段的一个示例；然而，在其他的实施例中，停止阶段可以包括多个子阶段或零子阶段(即，在所示的实施例中不需要填坑序列的情况)。
作为另一示例性子阶段，在一些实施例中，装置可以在切断向前带极的电流供应之前停止向一个或多个后带极供应电流。为了实现这一点，装置可以将带极从双带极配置切换到串联带极配置，并且将用于一个或多个后带极的能量(即电流)转移到一个或多个负载组(即，两个800安培的负载组)。这样可以只用前带极完成焊接，因此可以节省一个或多个后带极的材料。然而，当后带极与前带极的材料不同时，由于焊缝的端部将没有适当的组成，因此该子阶段将不适合。而且，需要仔细控制该阶段以确保其不会降低焊接结束时的焊接质量(即，当焊接从双工配置转变为单带极配置时，可能需要调节焊接参数以获得一致的焊接质量)。也就是说，如果装置用单个带极焊接，则在单带极ESSC操作期间，后带极可以收回。也就是说，以下关于步骤450描述的操作以及结合图5和图6描述的操作可以在425处执行的单带极ESSC操作期间发生。
在完成子阶段序列或确定不需要子阶段序列之后，在430处，装置可以切断向前带极和任何后带极的供电。随后或同时地，在440处，装置可以停止朝向熔渣池进给第一带极。例如，控制器170可以向进给器130发送信号，以指示进给器130停止向熔渣54进给带极102。在450处反转任何后带极的进给方向，使得后带极远离熔渣池移动(即，收回后带极)。例如，控制器170可以向进给器140发送信号，以指示进给器140反转带极104的进给方向。在450处执行的反转操作也可以在430处执行的电力切断操作以及在440处执行的进给停止操作之后执行或与其同时执行。
更具体地，在450处，ESSC操作中所包括的每个后带极的底端向上移动、远离工件并离开导电渣56。该运动也可以称为向后运动或收回运动，原因在于该运动是通过使特定后带极的进给器向后运行或与其正常操作方向(即朝向工件和导电渣进给后带极)相反地运行而实现的。而且，向上或收回运动可以被称为机械运动，原因在于该运动由进给器的机械部件驱动(即，推动和/或拉动)。
由于收回机械运动将后带极的底端移出导电渣，因此每个收回的后带极的底端可能已经暴露于导电渣。因此，收回的带极的底端的最外缘可能会部分熔化和/或变形(这样的带极可能与尚未暴露于熔渣的带极部分不同)。另外，熔化的焊剂可能附着到后带极的底端(或附着到位于接触钳口120下方的带极的任何部分)。为了防止变形或者防止附着的焊剂损坏进给器或装置的任何其他部分，在450处执行的收回期间，装置可以监测各种安全参数。也就是说，在450处，当后带极不与障碍物(例如限定通道122和124的装置200的部分)接触时，装置才可以仅收回后带极。下面将进一步详细地讨论一种示例性安全参数-收回阻力。附加地或替代地，装置可以包括机械特征以确保变形或附着的焊剂不会损坏装置或其部分(例如转速受限的进给器)，其也在下面进一步详细地描述。
如上所述，在一些实施例中，操作430、440和450可以同时执行或彼此紧接执行，以使得在检测到停止阶段时或者在完成一个或多个子阶段时(即，恰好在填坑子阶段完成之后)立即从熔渣移除任何后带极。而且，在430、440和450处，焊头可以停止(即，不再在焊接方向D1上移动)或移动。如果焊头仍在焊接方向上移动，则由于焊头的自然运动，可以在440处将前带极从熔渣池移除。然而，在焊接方向上移动焊头将不会立即从熔渣移除任何后带极(这也可能导致焊缝的端部具有倾斜或成角的端部部分)。因此，为了防止后带极滞留在凝固渣中，无论焊头是停止还是移动，都反转后带极的进给方向。也就是说，在450处反向进给后带极，而不管焊头是停止还是移动。
而且，在430、440和450处，前带极和堆焊头不需要收回或移动远离工件。也就是说，在后带极的收回期间，前带极和堆焊头可以保持在离工件一定距离处。例如，在堆焊阶段期间，堆焊头可以在后带极的收回期间保持在离工件一定距离处，并且堆焊头可以保持在同样的距离(“操作距离”)处。同时，前带极保持在不允许前带极接触渣池的位置(但也不收回)。
现在转向图5和图6，但继续参考图1-4，在不同的使用和/或实施例中，后带极能够以不同的方式反转(即，在450处)。在图5中，任何后带极都在设定的时间段反转；然而，该设定的时间段可以因实施例而异，甚至因特定实施例的使用而异。相比之下，在图6中，任何后带极都在设定的距离反转，所述设定的距离也可以因实施例而异，甚至因特定实施例的使用而异。在任一实施例中，后带极被充分收回以确保从熔渣移除后带极。也就是说，后带极的底端在伸出的熔渣上方移动(即，在图2中，带极104的底端在渣层54上方移动)。
更具体地，在任一实施例中，后带极的底端移动收回距离。该收回距离将带极移动超出收回最小值，所述收回最小值确保后带极以一定的安全裕度从渣层移出，但该收回距离也比最大收回距离短，所述最大收回距离可以由带极的从装置伸出的部分的长度限定。也就是说，收回距离优选地小于带极的从装置伸出的部分的长度(即，在图2中的在接触钳口120和带极的底端之间的长度)。由于带极的底端可能部分地熔化或变形(即，底边缘可能不是直的并且可能是成角的或不规则的)，因此在至少一些实施例中，最大值也利用误差裕度/安全裕度来确定。这可以是防止带极的底部收回到装置200中的另一安全特征。同时，最小收回距离可以是设定距离(即约5-15mm)，并且可以基于在停止之前的焊接阶段中测量的焊接参数来确定。如上所述，最小收回距离可以减小后带极在与障碍物接合时收回的可能性。
为了确定最小和最大收回距离，装置可以确定后带极的延伸超出接触钳口的长度和熔渣的干伸长距离。该信息可以基于已知参数(即，焊头的已知位置)以及在焊接阶段和/或停止阶段期间测量或监测的焊接参数的组合来确定。作为一个示例，可以通过光学传感器来测量延伸超出接触钳口的后带极的长度(也称为暴露长度)，而熔渣的干伸长距离可以基于焊接参数的组合来确定。附加地或替代地，在装置上可以包括能够移动成与工件接触以确定焊头和工件和/或熔渣之间的距离的机械元件。
现在具体转向图5，在510处，装置设定任何后带极的收回时间(TR)和收回速度。在一些实施例中，收回速度基于收回时间，并且收回时间基于一个或多个监测的焊接参数，但是在其他的实施例中，收回时间可以基于收回速度，并且收回速度可以基于一个或多个监测的焊接参数。无论哪种方式，共同的是收回速度和收回时间基于一个或多个焊接参数(例如干伸长、焊头速度等)设定，以确保后带极收回的收回距离介于最小收回距离和最大收回距离之间。也就是说，后带极收回一定距离，所述距离将后带极从熔渣移除以防止后带极被固定或附着到凝固渣并且不会过远地收回到装置中。
在至少一些实施例中，收回速度是在大约50cm/min至150cm/min的范围内的恒定速度，例如约为100cm/min。较低的收回速度(例如50cm/min)可能是合适的，原因是熔渣池不会立即***，但是在一些情况下，较快的速度可能会将所收回的带极包括不规则部的几率最小化。也就是说，更快的收回速度需要更精确的控制，尤其是在基于时间控制收回时(即，如图5中所示)。不管特定的速度如何，当利用恒定的收回速度时，恒定速度最初可以是目标速度，并且后带极可以尽可能快地变为所述恒定速度。然后，在收回时段的剩余部分，后带极可以保持所述恒定速度。在收回阶段结束时，收回速度将尽可能快地变为零。替代地，收回速度可以随时间变化。例如，任何后带极的进给速度可以在逐渐反转到目标反向速度之前缓慢地减小(即，速度可以遵循抛物线或类似于抛物线的曲线)。在一些情况下，这种逐渐反转可以保护相关进给器的马达；然而，在其他情况下，逐渐反转可能不是必要的，原因在于马达无法以高速操作并且可以容易地从其低操作速度反转而没有发生故障或损坏的风险。
在520和530处，将后带极(以一个或多个收回速度)从熔渣收回，直到已在设定的收回时间内收回后带极。一旦已在收回时间内收回后带极(即，一旦当前时间(TN)>TR)，则在540处停止收回。如上所述，可以由控制器基于一个或多个输入、测量或预定的参数值来确定收回时间的长度。相关参数值的示例有停止之前的前带极进给速度、收回速度(或者在收回速度变化的情况下则为速度曲线)、干伸长等。然而，值得注意的是，当后带极基于时间来收回时，装置不需要监测任何的收回参数。相反地，进给器简单地在一定的时间段内反向运行(即，根据任意的收回速度函数)。因此，该实施例可以适用于包括进给器(即进给器130和进给器140)而没有编码器的装置。话虽如此，收回时间也可以设定为具有安全裕度以防止收回期间的任何损坏或不希望的后果。
相比之下，在图6中，装置基于收回的距离收回后带极。因此，装置或进给器包括配置成测量后带极的运动的传感器(即，脉冲传感器可以对带极卷的旋转或进给器马达的旋转进行计数)。更具体地，在610处，装置设定任何后带极的收回距离(DR)和收回速度。在这些实施例中的至少一些中，收回速度基于收回距离，所述收回距离相应地可以基于一个或更多个监测的焊接参数(即，基于各种基础焊接参数确定的干伸长)。替代地，可以基于用户输入来设定收回距离(即为预定)，并且可以基于用户输入和监测的焊接参数来确定速度。无论哪种方式，收回速度可以是恒定的或者以与以上结合图5描述的相同的方式变化，条件是收回速度和收回距离确保将后带极从熔渣移出的收回距离介于最大收回距离和最小收回距离之间(即，安全地防止后带极固定或附着到凝固渣)。
在620和630处，使后带极(以一个或多个收回速度)从熔渣收回，直到后带极已被收回的收回距离大于或等于设定的收回距离(DR)。一旦已在收回时间内收回了后带极(即，一旦当前收回距离(DN)>DR)，收回就在640处停止。为了在630处测量当前收回距离DN，装置可以包括任意数量的可以跟踪后带极的向上运动的传感器(例如光学传感器)。作为一个具体示例，当马达驱动进给器以收回后带极远离工件时，传感器可以对进给器的马达的输出轴的旋转进行计数。传感器可以将旋转计数发送到控制器，所述控制器可以基于该计数确定后带极已收回的距离。也就是说，控制器可以基于计量的转数来确定当前收回距离(DN)。作为另一示例，可以通过直接作用在后带极上的测量装置来确定当前收回距离。
现在大体上参考图5和图6，在一些实施例中，在反馈回路(即，520和530之间的回路，以及620和630之间的回路)期间，装置可以测量收回阻力。能够以许多不同的方式测量收回阻力。例如，可以监测输送到后带极的进给器的电流。马达电流强度的增加指示收回阻力增加，而收回阻力增加相应地可以指示后带极的扩大部分或变形部分已经与障碍物接触。马达电流可以借助于任意合适的电流测量装置进行测量。
如果收回阻力在正常操作范围内(即，在高于下阈值且低于上阈值)，则收回可以基于时间或距离而继续。然而，如果收回阻力在正常操作范围之外，则带极可能是遇到了障碍物、收回得太远(即，底端可能在装置中)、或者后带极可能濒临收回得太远(即，带极的末端可能进入接触钳口)。因此，如果收回阻力在正常操作范围之外，则收回操作(基于时间或距离)可能会停止或暂停。在检测到的收回阻力增加之后，也可以短暂地反转后带极进给器，以使得后带极非常短暂地朝着工件回送。
附加地或替代地，可以通过限制进给器的强度而将收回阻力作为安全量度并入。例如，可以限制流向进给器马达的电流，以使得进给器在收回期间不能让后带极的变形或不规则部分(即包括附着焊剂的部分)移动经过障碍物。
此外，在一些实施例中，装置可以在反馈回路(即，520和530之间的回路、以及620和630之间的回路)期间恒定地或连续地测量任何参数(包括收回距离和收回阻力)。为了实现这一点，嵌入或包括在ESCC装置中的传感器能够以预定的间隔(例如大约250微秒的间隔或者在1微秒至10毫秒的范围内的任何间隔)连续地监测任何期望的焊接参数。例如，传感器可以每毫秒测量后带极的收回阻力，并且将监测的值发送或传输到控制器。在至少一些实施例中，控制器对接收的值进行滤波以分析特定参数。
有利地，不管后带极如何收回，一旦后带极收回，焊接装置就可以相对于工件自由移动。例如，焊接装置可以沿着焊接方向D1重新定位、沿着悬臂移动、和/或相对于工件竖直地移动。而且，在停止阶段之后将不需要磨削、切割、精加工或进一步的焊接操作，原因在于将沉积高质量的焊缝并且任何带极都不会粘附到其上。停止阶段的各个子阶段也可以确保焊缝不会倾斜或不均匀。同时，收回距离、收回时间等方面的安全裕度将防止后带极接触熔渣，即使在焊缝的端部处存在干伸长变化或其他的工件表面不规则的情况下也不例外。由于双带极的ESSC操作中的第二带极通常是较昂贵的材料，因此这些技术可以节省与切割或修补第二带极相关联的成本，而且，这些技术可以节省与重新堆焊被滞留在熔渣中的后带极损坏的区域相关联的成本。
现在参考图7描述可以在其上实施本文提出的技术的计算机***701。计算机***701可以代表图1中所示的控制器170。
计算机***701包括总线702或其他用于通信信息的通信机构、以及与总线702联接的用于处理信息的处理器703。尽管该图示出了用于处理器的单个框703，但是应当理解，处理器703代表多个处理核，每个处理核可以执行单独的处理。计算机***701还包括联接到总线702的主存储器704例如随机存取存储器(RAM)或其他动态存储装置(例如，动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)和同步DRAM(SD RAM))，以用于存储将由处理器703执行的信息和指令。此外，主存储器704可以用于存储停止阶段逻辑174(参见图1)或其至少一部分、临时变量或在处理器703执行指令期间的其他中间信息。
计算机***701还包括联接到总线702的只读存储器(ROM)705或其他静态存储装置(例如，可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)和电可擦除PROM(EEPROM))，以用于存储用于处理器703的静态信息和指令。例如，ROM 705可以用于存储停止阶段逻辑174(参见图1)或其至少一部分。存储器704和/或ROM 705可以代表来自图1的存储器172。
计算机***701还包括联接到总线702磁盘控制器706，其用来控制用于存储信息和指令的一个或多个存储装置，例如磁硬盘707和可移除介质驱动器708(例如软盘驱动器、只读光盘驱动器、读/写光盘驱动器、磁带驱动器以及可移除磁光驱动器、光学驱动器)。可以使用适当的装置接口(例如，小型计算机***接口(SCSI)、集成装置电子器件(IDE)、增强型IDE(E-IDE)、直接存储器存取(DMA)、或Ultra-DMA)将存储装置添加到计算机***701。
计算机***701还可以包括专用逻辑装置(例如，专用集成电路(ASIC))或可配置逻辑装置(例如，简单可编程逻辑装置(SPLD)、复杂可编程逻辑装置(CPLD)以及现场可编程门阵列(FPGA))，除了微处理器和数字信号处理器之外，它们可以单独或共同地是处理电路的类型。处理电路可以位于一个装置中或分布在多个装置中。
计算机***701还可以包括联接到总线702以控制显示器710例如液晶显示器(LCD)或发光二极管(LED)显示器的显示控制器709，以用于向计算机用户显示信息。计算机***701包括用于与计算机用户交互并向处理器703提供信息的输入装置，例如键盘711和点击装置712。点击装置712例如可以是鼠标、轨迹球或点击杆，用于将方向信息和命令选择传达给处理器703，并且用于控制显示器710上的光标移动。点击装置712也可以包含到显示装置(例如电容式触摸屏和/或电阻式触摸屏)中。
计算机***701响应于处理器703执行包含在诸如主存储器704的存储器中的一个或多个指令的一个或多个序列而执行本发明的处理步骤的一部分或全部。这样的指令可以从另一计算机可读介质(例如硬盘707或可移除介质驱动器708)读入主存储器704。也可以采用多处理布置中的一个或多个处理器来执行包含在主存储器704中的指令序列。在替代的实施例中，可以使用硬连线电路来代替软件指令或者与软件指令组合使用。因此，实施例不限于硬件电路和软件的任何特定组合。
如上所述，计算机***701包括至少一个计算机可读介质或存储器，用于保存根据所提出的实施例编程的指令，用于包含本文所述的数据结构、表、记录或其他数据。计算机可读介质的示例是压缩盘、硬盘、软盘、磁带、磁光盘、PROM(EPROM、EEPROM、闪存EPROM)、DRAM、SRAM、SD RAM或任何其他磁性介质、光盘(例如CD-ROM)或任何其他光学介质、打孔卡、纸带或其他具有带孔图案的物理介质、或计算机可以读取的任何其他介质。
本文提出的实施例包括存储在非暂时性计算机可读存储介质中的任何一个或其组合上的软件，其用于控制计算机***701，用于驱动用于实施本发明的一个或多个装置，或者用于使计算机***701能够与使用者(例如，网络工程师)进行交互。这样的软件可以包括但不限于设备驱动器、操作***、开发工具和应用软件。这样的计算机可读存储介质还包括用于执行本文提出的处理的全部或一部分(在处理是分布式的情况下)的计算机程序产品。
计算机代码装置可以是任何可解释或可执行的代码机制，包括但不限于脚本、可解释程序、动态链接库(DLL)、Java类、以及完整的可执行程序。而且，为了更好的性能、可靠性和/或成本，处理的部分可以分布式的。
计算机***701还包括联接到总线702的通信接口713。通信接口713提供联接到网络链路714的双向数据通信，所述网络链路连接到例如局域网(LAN)715、或连接到另一通信网络716(例如Internet)。例如，通信接口713可以是有线或无线网络接口卡以附接到任何分组交换(有线或无线)LAN。作为另一示例，通信接口713可以是非对称数字用户线路(ADSL)卡、综合服务数字网络(ISDN)卡或调制解调器以提供到对应类型的通信线路的数据通信连接。无线链路也可以实施。在任何这样的实施方式中，通信接口713发送和接收电信号、电磁信号或光信号，所述信号携带表示各种类型的信息的数字数据流。
网络链路714通常提供通过一个或多个网络到其他数据装置的数据通信。例如，网络链路714可以通过局域网715(例如，LAN)或通过由服务提供商操作的设备来提供到另一台计算机的连接，所述服务提供商通过通信网络716来提供通信服务。局域网714和通信网络716使用例如携带数字数据流的电、电磁或光信号以及相关物理层(例如，CAT 5电缆、同轴电缆、光纤等)。通过各种网络的信号以及在网络链路714上并且通过通信接口713的信号(其携带去往和来自计算机***701的数字数据)能够以基带信号或基于载波的信号来实现。基带信号将数字数据作为未调制电脉冲进行传输，所述未调制电脉冲描述了数字数据位流，其中术语“位”应广义地解释为平均符号，其中每个符号均传输至少一个或多个信息位。数字数据还可以用于调制载波，例如利用幅值、相位和/或频移来调制在导电介质上传播或作为电磁波通过传播介质传输的键控信号。因此，数字数据可以通过“有线”通信通道作为未调制基带数据被发送和/或在不同于基带的预定频带内通过调制载波而被发送。计算机***701可以通过网络715和716、网络链路714和通信接口713来发送和接收包括程序代码的数据。而且，网络链路714可以通过LAN 715提供到移动装置717(例如个人数字助理(PDA)、笔记本电脑或蜂窝电话)的连接。
总之，在一个形式中，提供了一种方法，其包括：在朝向形成于工件上的熔渣池进给第一带极和第二带极的电渣焊接操作的焊接阶段期间，检测停止阶段的启动；停止朝向所述熔渣池进给所述第一带极；以及反转进给所述第二带极的进给方向以远离所述熔渣池收回所述第二带极。
在另一形式中，提供了一种装置，其包括：第一带极进给器，用于朝向工件引导第一带极；第二带极进给器，用于朝向工件引导第二带极；电源，用于将电流传递到所述第一带极和所述第二带极中的至少一个以在所述工件上产生足以启动堆焊阶段的熔渣池；以及控制器，其用以：在堆焊阶段检测停止阶段的启动；停止所述第一带极进给器朝向所述熔渣池进给所述第一带极；以及使所述第二带极进给器反转所述第二带极的进给方向以远离所述熔渣池收回所述第二带极。
在又一形式中，提供了一种或多种非暂时性计算机可读存储介质，其用包括计算机可执行指令的软件编码并且在执行所述软件时可操作用以：在朝向形成于工件上的熔渣池进给第一带极和第二带极的电渣焊接操作的焊接阶段期间，检测停止阶段的启动；使第一进给器停止朝向所述熔渣池进给所述第一带极；以及使第二带极进给器反转进给所述第二带极的进给方向以远离所述熔渣池收回所述第二带极。
尽管本文中的技术被图解和描述为在一个或多个具体示例中实施，但是示例的具体细节并不旨在限制本文所提出的技术的范围，原因在于可以在本发明的范畴和范围内进行各种变型和结构更改。另外，来自本文所讨论的示例中的一个示例的各种特征可以被合并到任何其他的示例中。因此，所附的权利要求应该以与本公开的范围相一致的方式并且广义地进行解释。

Claims (20)

1.一种用于停止电渣焊接的方法，其包括：
在朝向形成于工件上的熔渣池进给第一带极和第二带极的电渣焊接操作的焊接阶段期间，检测停止阶段的启动；
停止朝向所述熔渣池进给所述第一带极；以及
反转进给所述第二带极的进给方向以远离所述熔渣池收回所述第二带极。
2.根据权利要求1所述的用于停止电渣焊接的方法，其还包括：
在所述停止和所述反转之前切断向所述第一带极和所述第二带极的电流供应。
3.根据权利要求1所述的用于停止电渣焊接的方法，其中所述反转还包括：
反转进给所述第二带极的进给器的马达方向，从而机械地收回所述第二带极。
4.根据权利要求1所述的用于停止电渣焊接的方法，其中所述反转还包括：
在收回时间内以预定收回速度反转进给方向。
5.根据权利要求4所述的用于停止电渣焊接的方法，其中所述收回时间被确定成提供最大收回距离和最小收回距离之间的收回距离。
6.根据权利要求1所述的用于停止电渣焊接的方法，其中所述反转还包括：
以预定收回速度反转进给方向以获得最大收回距离和最小收回距离之间的收回距离。
7.根据权利要求6所述的用于停止电渣焊接的方法，其中所述收回速度是固定速度。
8.一种装置，其包括：
第一带极进给器，其用于朝向工件引导第一带极；
第二带极进给器，其用于朝向工件引导第二带极；
电源，其用于将电流传递到所述第一带极和所述第二带极中的至少一个以在所述工件上产生足以启动堆焊阶段的熔渣池；以及
控制器，其用于：
在堆焊阶段期间检测停止阶段的启动；
停止所述第一带极进给器朝向所述熔渣池进给所述第一带极；以及
使所述第二带极进给器反转所述第二带极的进给方向以远离所述熔渣池收回所述第二带极。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述控制器还配置成：
在所述第一带极进给器停止并且所述第二带极进给器反转进给方向之前，使所述电源切断向所述第一带极和所述第二带极的电流供应。
10.根据权利要求8所述的装置，其中在使所述第二带极进给器反转进给方向时，所述控制器还配置成：
反转所述第二带极进给器中包括的马达的马达方向，从而机械地收回所述第二带极。
11.根据权利要求8所述的装置，其中在使所述第二带极进给器反转进给方向时，所述控制器还配置成：
在收回时间内以预定收回速度反转进给方向。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述收回时间被确定成提供最大收回距离和最小收回距离之间的收回距离。
13.根据权利要求8所述的装置，其中在使所述第二带极进给器反转进给方向时，所述控制器还配置成：
以预定收回速度反转进给方向以获得最大收回距离和最小收回距离之间的收回距离。
14.根据权利要求11所述的装置，其中所述收回速度是固定速度。
15.一种或多种非暂时性计算机可读存储介质，其用包括计算机可执行指令的软件编码并且在执行所述软件时可操作用以：
在朝向形成于工件上的熔渣池进给第一带极和第二带极的电渣焊接操作的焊接阶段期间，检测停止阶段的启动；
使第一带极进给器停止朝向所述熔渣池进给所述第一带极；以及
使第二带极进给器反转进给所述第二带极的进给方向以远离所述熔渣池收回所述第二带极。
16.根据权利要求15所述的一种或多种非暂时性计算机可读存储介质，其还包括指令，该指令可操作用以：
在所述第一带极进给器停止并且所述第二带极进给器反转进给方向之前，使电源切断向所述第一带极和所述第二带极的电流供应。
17.根据权利要求15所述的一种或多种非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令可操作用以使所述第二带极进给器反转进给方向，其还包括指令，该指令可操作用以：
反转所述第二带极进给器中包括的马达的马达方向，从而机械地收回所述第二带极。
18.根据权利要求15所述的一种或多种非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令可操作用以使所述第二带极进给器反转进给方向，其还包括指令，该指令可操作用以：
在收回时间内以预定收回速度反转进给方向。
19.根据权利要求15所述的一种或多种非暂时性计算机可读存储介质，其中所述收回时间被确定成提供最大收回距离和最小收回距离之间的收回距离。
20.根据权利要求15所述的一种或多种非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令可操作用以使所述第二带极进给器反转进给方向，其还包括指令，该指令可操作用以：
以预定收回速度反转进给方向以获得最大收回距离和最小收回距离之间的收回距离。
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