CN120936449A - 多重电弧接合方法 - Google Patents

Abstract

为了能够在多重电弧接合方法中制造鳞片状接缝图案，规定，在每个电弧接合过程中，至少一个接合参数（FPa、FPb）（所述接合参数影响电弧接合过程的取决于送丝速度（V_Da、V_Db）和接合丝（5a、5b）的熔化功率A）借助具有变化频率（f_V）的周期性变化函数（V_a、V_b）变化，从而基于该变化在每个电弧接合过程中送丝速度（V_Da、V_Db）的预定时间变化曲线和接合电流（I_Fa、I_Fb）的预定时间变化曲线根据变化函数（V_a、V_b）周期性变化。

Description

多重电弧接合方法

技术领域

本发明涉及一种多重电弧接合方法，借助该方法同时执行多个电弧接合过程，以便在工件上制造接合缝，在执行多重电弧接合方法期间，为了实现每个参与的电弧接合过程，电弧至少暂时在接合电极和工件之间燃烧并且电接合电流至少暂时流经接合电极并且接合丝以送丝速度向电弧移动，每个参与的电弧接合过程以接合参数的预定时间变化曲线执行并且接合参数的时间变化曲线至少包括接合电流的预定时间变化曲线和送丝速度的预定时间变化曲线，它们彼此相关。本发明还涉及一种用于实施这种多重电弧接合方法的所属的接合系统。

背景技术

焊接方法可以区分为使用熔化电极的焊接方法和使用非熔化电极的焊接方法。使用熔化电极的焊接方法的示例是金属保护气体焊接方法（MSG）并且使用非熔化电极的焊接方法的示例是钨惰性气体焊接方法（WIG）。在使用非熔化电极的焊接方法中，通常使用焊丝作为焊接时的焊接填料，其被供应给电弧并在电弧中熔化。在使用熔化电极的焊接方法中，焊丝同时构成电极，但也可以向电弧供应附加的焊丝。

金属保护气体焊接方法（MSG）（其例如包括金属惰性气体方法（MIG）或金属活性气体方法（MAG））多年来在现有技术中已知。在MSG焊接中，由金属电极材料制成的熔化电极被保护气体包围，以使焊接部位与环境空气的有害影响隔离。

通常，在电弧焊接中，借助电焊接电压或由此产生的电焊接电流在电极和待焊接的工件之间点燃电弧。在使用熔化电极的焊接方法中，电弧使电极和围绕电极的工件区域熔化，由此形成材料锁合连接。作为电极材料，通常使用与工件相同或相似的材料。电极以特定的送丝速度供应给焊接部位，该送丝速度可以固定预定，例如在手动焊接时用手或通过在焊接设备上设置，或者也可以取决于其它参数，例如取决于所实施的焊接方法、电极相对于基材移动的焊接速度或焊接电流等。

在电弧焊领域中，还充分已知各种焊接过程。焊接过程基本上理解为焊接电压和/或焊接电流的时间变化曲线的控制。已知的焊接过程示例是脉冲焊接过程或间歇焊接过程或喷射电弧焊接过程。在脉冲焊接过程中，基础电压上定期叠加与其相比提高的焊接电压，由此基础电流和脉冲电流以预定的频率和脉冲时间交替。借助脉冲焊接过程可以减少向工件中的热量输入，这在许多应用情况中非常有利。在间歇焊接过程中，焊接阶段和暂停阶段循环交替，焊接循环包括一个焊接阶段和一个暂停阶段。焊接阶段和暂停阶段之间的过渡以电极熔滴的脱落为特征。在此之前，通过电极与熔池接触常常会发生短路。焊接电流可以在焊接阶段中或也可以在暂停阶段中具有期望的时间变化曲线，例如在焊接阶段期间具有脉冲状焊接电流。这种间歇焊接过程的一种示例是已知的冷金属过渡（CMT）焊接方法，在该方法中附加地在焊接期间电极的送丝动态变化。借助间歇焊接过程也可以减少向工件中的热量输入，这在许多应用情况中非常有利。此外，还有一系列其它焊接方法。在喷射电弧焊接过程中，通常使用恒定的焊接电流并且在没有短路中断的情况下进行焊接。喷射电弧产生向工件中的高热量输入、高熔化功率和深焊焰穿透。

除了焊接之外，电弧钎焊也是已知的接合方法。电弧钎焊与电弧焊接的区别在于：在焊接时待焊接的工件熔化，而在电弧钎焊时不熔化。在电弧钎焊中，仅钎料熔化。电弧钎焊方法可以使用与电弧焊接相同的设备运行。在电弧钎焊中，同样可以区分使用熔化电极（其用作钎料）的钎焊方法和使用非熔化电极的钎焊方法。同样，已知MSG钎焊和WIG钎焊。钎焊方法也可以类似于电弧焊接方法执行，如作为间歇钎焊方法、脉冲钎焊方法或喷射电弧钎焊方法。与焊接的不同之处在于，钎焊使用较低的钎焊电流和/或较低的钎焊电压，因为工件在钎焊时不应熔化。

发明内容

因此，下文中仅更概括地提及“电弧接合”或“电弧接合方法”，在本发明的意义中这理解为电弧焊接或电弧焊接方法或者电弧钎焊或电弧钎焊方法。同样“接合电流”理解为焊接电流或钎焊电流，通过在电极上施加接合电压（焊接电压或钎焊电压）该电流流经电极。

所述接合方法借助接合设备执行，该接合设备通常设计为传统的焊接设备。接合设备包括用于产生接合电压和接合电流的电源以及电极保持器，例如焊炬，在其中引导或保持接合电极。此外，接合设备包括用于移动接合丝的送丝机构，该接合丝在使用熔化电极的接合方法中同时形成接合电极。

本发明尤其是涉及一种电弧接合方法，在其中为了进行接合电弧至少暂时在电极和待接合工件之间燃烧并且在此熔化接合丝。

为了提高接合功率，也已知多重电弧接合方法，在其中借助至少两个电弧接合过程同时进行接合。这例如包括所谓的串联脉冲接合方法，在其中两个脉冲电弧接合过程同时进行。在此，为了进行接合，至少两个以焊丝或钎料丝形式的接合电极在电弧中熔化。通常，为此对于每个脉冲电弧接合过程使用一个自身的接合设备。借助每个接合设备实现一个脉冲电弧接合过程，其方式是，接合设备的相应控制单元相应地控制或调节接合参数，即尤其是接合电流、接合电压、送丝速度和可选的保护气体量。为了防止同时进行的脉冲电弧接合过程的可能的相互不利影响（这会降低接合质量），也已知两个脉冲电弧接合过程在时间上同步。在WO 2020/8187 A1或WO 2022/129122 A1中可以找到借助同步焊接过程的多焊接方法的示例。在借助电弧焊接或电弧钎焊的接合中，也常常期望接合缝的特定接缝图案。原则上可以区分为连续接缝图案和鳞片状接缝图案。在连续接缝图案中产生基本上平坦的接合缝表面。相反，在鳞片状接缝图案中，可以在表面上清楚地看到鳞片，这些鳞片沿新月形焊道形式的接合缝形成。鳞片状接缝图案尤其是有助于在接合期间将氢气、氧气和其它气体从接合缝中排出，这减少接合缝中的气孔形成。在焊接时，也附加地增强熔池中不同温度区域的混合，这提高焊缝的连续性和因此焊接质量。例如在铝焊接中，但也在CrNi钢焊接中，力求鳞片状接缝图案。

在仅借助一个接合电极和一个电弧接合过程进行接合的单电弧接合方法中，鳞片状接合缝可以以已知方式实现，即，通过使所实施的接合过程的熔化功率以恒定频率周期性变化。通过熔化功率的周期性变化产生鳞片状接合缝。但这里一个重大缺点在于，基于熔化功率的周期性降低，接合速度以及平均熔化功率都比在具有连续接缝图案的接合缝中小。因此，在鳞片状接合缝的情况下只能较慢地接合。由此这种接合缝的经济性往往难以保证。

但在可以提高接合功率本身的多重电弧接合方法中，参与的电弧接合过程的熔化功率不能简单地周期性变化，因为这会不利地影响参与的电弧接合过程。在此可能出现不稳定的电弧接合过程、接合缺陷、基材上的焊丝飞溅、电弧断裂、粘结缺陷、严重的电弧相互偏转等。因此，迄今为止不能借助多重电弧接合方法制造鳞片状接缝图案。

因此，本发明的任务在于提出一种多重电弧接合方法和一种用于实施多重电弧接合方法的接合系统，借助该方法和系统可以制造鳞片状接缝图案。

根据本发明，该任务通过以下方式解决：在每个电弧接合过程中，至少一个接合参数（所述接合参数影响电弧接合过程的取决于送丝速度和接合丝的熔化功率）借助具有变化频率的周期性变化函数变化，从而基于该变化在每个电弧接合过程中送丝速度的预定时间变化曲线和接合电流的预定时间变化曲线根据变化函数周期性变化。在此每个变化函数中的变化频率都是相同的。因此，送丝速度的预定时间曲线和接合电流的预定时间曲线以相同的频率（变化频率）变化。这使得能够借助多重电弧接合方法在没有上述不利影响的情况下制造期望的鳞片状接缝图案。

如果每个参与的电弧接合过程以预定的、以循环频率周期性重复的接合循环执行，参与的电弧接合过程的最小循环频率选择为变化频率的2倍至50倍。因此，接合参数的变化比电弧接合过程的循环频率慢得多，这对电弧接合过程的执行干扰很小。

尤其是在借助三个以上同时执行的电弧接合过程的多重电弧接合方法中有利的是，电弧接合过程的变化函数在时间上彼此同步。因此，可以防止电弧接合过程因接合参数的变化而相互不利影响。在两个电弧接合过程中始终存在变化函数的特定时间关系并且通过同步防止该时间关系在执行多重电弧接合方法期间变化，这可能不利地影响接合过程。

附图说明

下面参照图1至8更详细地阐述本发明，所述附图示例性地、示意性地并且非限制性地示出本发明的有利设计方案。附图如下：

图1示出用于实施多重电弧接合方法的接合系统；

图2示出借助脉冲电弧接合过程的多重电弧接合方法；

图3示出借助间歇电弧接合过程的多重电弧接合方法；

图4示出具有鳞片状接缝图案的焊缝；

图5示出变化函数示例；

图6示出根据本发明的借助电弧接合过程的多重电弧接合方法，所述电弧接合过程具有带有变化的接合参数的变化函数；

图7示出具有时间偏移的变化函数的实施例；和

图8示出根据本发明的多重电弧接合方法的执行。

具体实施方式

在图1中示意性示出用于多重电弧接合方法的一种可能的接合系统15。接合系统15包括两个独立的接合设备1a、1b，所述接合设备分别设有电源2a、2b、送丝单元3a、3b以及接合电极保持器4a、4b（例如各一个焊炬）。电源2a、2b分别提供所需的接合电压和所需的接合电流，所述接合电压和接合电流分别施加到接合丝5a、5b（作为接合方法的熔化接合电极16a、16b）上。为此可以在接合电极保持器4a、4b中设置例如接触套筒，接合电压施加到该接触套筒上，例如经由电源2a、2b与接触套筒之间的电气馈线6a、6b，并且该接触套筒与接合丝5a、5b电接触。但也可以使用具有非熔化接合电极16a、16b（例如用于实施WIG方法）的接合电极保持器4a、4b，接合电压经由馈线6a、6b施加到该接合电极保持器上。在这种情况下，接合丝5a、5b利用送丝单元3a、3b供应到在非熔化接合电极和工件10之间燃烧的电弧17中。

因此，在接合时，特定的接合电流I_Fa、I_Fb至少暂时分别流经相应的接合电极16a、16b，为此，为了闭合电路，当然以已知方式在电源2a、2b和工件10之间设置在图1中仅针对接合设备1a示出的接地线9a。

在每个接合设备1a、1b中，接合丝5a、5b由送丝单元3a、3b分别以特定的送丝速度v_a、v_b输送。送丝单元3a、3b可以分别集成在接合设备1a、1b中，但也可以是单独的单元或者也可以设置在其它位置处，例如设置在接合电极保持器4a、4b中或其上。

接合设备1a、1b的接合丝5a、5b和电气馈线6a、6b以及必要时电源2a、2b与接合电极保持器4a、4b之间的其它线路（例如控制线路、保护气体线路或冷却介质线路）也可以在一个共同的软管包中被引导。所述软管包可以经由适合的耦接器优选可拆卸地耦接到接合电极保持器4a、4b和电源2a、2b上。

在接合设备1a、1b中也设置有控制单元7a、7b，所述控制单元控制并监测待执行的接合过程。为此，还可以设置测量单元（未示出），这些测量单元检测接合参数，例如接合电压或接合电流，并将其提供给控制单元7a、7b。为了实施期望的接合过程，在控制单元7a、7b中预定或可设置所需的接合参数，例如循环频率、送丝速度、接合电流值等。为了输入或显示某些接合参数或为了显示接合状态还可以设置输入/输出单元8a、8b。

通常，每个接合设备1a、1b中的控制单元7a、7b也控制接合电流的时间变化曲线，以便通过相应的接合设备1a、1b实施电弧接合过程。接合电流的时间变化曲线通过调节接合电压来设置。但这也可以反过来，即预定接合电压的时间变化曲线并且调节接合电流。为了进行调节，对于调节的每个时间步长（通常在微秒至毫秒范围中），通常还需要调节的实际值，例如接合电压或接合电流的实际值。

控制单元7a、7b通常集成在接合设备1a、1b中并且实施为基于微处理器的硬件，在该硬件上运行软件，该软件实现接合设备1a、1b所需的功能，例如调节接合电流或接合电压。但控制单元7a、7b也可以实施为接合设备1a、1b的外部设备。同样，控制单元7a、7b也可以以其它方式实施，例如实施为集成电路（如专用集成电路（ASIC）或现场可编程门阵列（FPGA））或电气或电子电路的形式。

当然，这种接合系统15和这种接合设备1a、1b是充分已知的，因此在此不再详细描述。作为接合设备1a、1b例如可以使用传统的焊接设备，通过该设备不仅可以实现焊接过程，也可以实现钎焊过程。对于具有两个以上接合过程的多重电弧接合方法，当然相应地设置更多接合设备1a、1b。多重电弧接合方法的多个接合设备1a、1b（必要时还包括所属的送丝单元3a、3b）也可以设置在一个共同的壳体中。

为了实现多重电弧接合方法，两个接合电极保持器4a、4b在所示实施例中在空间上彼此相对布置，使得它们在工件10上工作于同一接合缝11。接合电极保持器4a、4b彼此之间的这种布置可以是固定的，例如通过将两个接合电极保持器4a、4b以彼此固定的空间关系布置在一个焊接机器人13上。焊接机器人13于是引导这两个接合电极保持器4a、4b（如在图1中所示）。但也可以手动引导这两个接合电极保持器4a、4b。但接合电极保持器4a、4b彼此之间的布置也可以是可变的，其方式例如是，每个接合电极保持器4a、4b分别由一个焊接机器人13引导。对于本发明而言，接合电极保持器4a、4b关于接合方向前后相继地、并排地还是以其它方式彼此偏移地布置，也是无关紧要的。

电弧接合方法实施电弧接合过程。“电弧接合过程”理解为接合电流和/或接合电压的时间变化曲线以及送丝速度的时间变化曲线。这些时间变化曲线为了实施相应的电弧接合过程是预定的，例如以接合设备1a、1b上的接合程序的形式或通过接合设备1a、1b上的设置。

图2作为可能的设计方案示出具有（多个）电弧接合过程的多重电弧接合方法，其中通过接合设备1a、1b分别实施一个脉冲电弧接合过程。这些脉冲电弧接合过程根据流经接合电极16a、16b的接合电流I_Fa、I_Fb随时间t的变化来解释。在通过接合设备1a、1b执行脉冲电弧接合过程期间，电弧17当然至少暂时在接合电极16a、16b和工件10之间燃烧。

在脉冲电弧接合过程的接合电流I_Fa、I_Fb的时间变化曲线中，设置有接合循环FZa、FZb，在所述接合循环中基础电流I_FG和与其相比增大的脉冲电流I_FI以预定的循环频率f_Da、f_Db循环交替。当然，循环频率f_Da、f_Db作为接合循环FZa、FZb的周期持续时间t_Da、t_Db的倒数得出，所述接合循环包括一个具有基础电流I_FG的基础电流阶段和一个具有脉冲电流I_FI的脉冲电流阶段。在脉冲电流阶段期间，接合丝5a、5b的熔滴应有利地脱落到接合缝11中。在接合期间，所述接合过程中的至少一个的脉冲频率f_Da、f_Db和/或基础电流l_FG或脉冲电流I_FI的值也可以变化。脉冲电弧接合过程的循环频率f_D通常在5Hz至1kHz的范围内。

当然也可以想到，各脉冲电弧接合过程中的接合循环FZ中脉冲电流阶段的持续时间不相同（如图2所示）或者基础电流I_FG或脉冲电流I_FI的值不相同。也可以想到，两个脉冲电弧接合过程中的循环频率f_Da、f_Db不相同。

当然，接合电流I_Fa、I_Fb的时间变化曲线在图2中理想化地且简化地示出。实际上，当然在边沿上产生一定的电流斜坡。同样，在从脉冲电流I_FI向基础电流l_FG过渡时，经常规定接合电流I_Fa、I_Fb阶梯状地或以其它电流变化曲线下降，以便支持熔滴脱落。也经常在基础电流阶段中规定短暂的中间电流脉冲，以提高过程稳定性。但这不改变接合循环FZ的周期持续时间t_D和由此产生的循环频率f_D。

参与根据图2的多重电弧接合方法的脉冲电弧接合过程的送丝速度V_Da、V_Db（其在图2中未示出）可以是预定的，例如在接合设备1a、1b上设置。但在实施脉冲电弧接合过程时，送丝速度V_Da、V_Db也可以根据接合电流I_Fa、I_Fb预定。

图3示出一种多重电弧接合方法，在其中通过接合设备1a、1b实施间歇电弧接合过程。在间歇电弧接合过程中，接合阶段FPa、FPb和暂停阶段PPa、PPb循环交替，其中接合循环FZa、FZb分别包括一个接合阶段FPa、FPb和一个暂停阶段PPa、PPb。这在图3中基于接合电流I_Fa、I_Fb的时间变化曲线以借助两个间歇电弧接合过程的多重电弧接合方法为例示出。在所示实施例中，在接合阶段FPa、FPb中规定脉冲接合电流I_Fa、I_Fb，但并非必须是这种情况。在暂停阶段PPa、PPb中，接合电流I_Fa、I_Fb的电流水平相对于接合阶段FPa、FPb中的脉冲电流降低，以减少向工件10中的热量输入，但接合仍在继续。但在暂停阶段PPa、PPb中，接合电极16a、16b和工件10之间也可能暂时发生有针对性的短路。同样，可想到这样的间歇电弧接合过程，在其中电弧17在接合循环FZa、FZb中熄灭一定时间，甚至多次熄灭。

接合电流I_Fa、I_Fb的时间变化曲线在图3中当然再次理想化地且简化地示出。实际上，当然在边沿处产生一定的电流斜坡。接合电流I_Fa、I_Fb在暂停阶段PPa、PPb和/或接合阶段FPa、FPb中的时间变化曲线也可以与图3所示不同。

从图3中又可以看出接合循环FZa、FZb的周期持续时间t_Da、t_Db，由此可以得出接合循环FZa、FZb的循环频率f_Da、f_Db。间歇电弧接合过程的循环频率f_D通常在0.5Hz到100Hz的范围内。

在图3中除了接合循环FZa、FZb之外，还示出送丝速度V_Da、V_Db。可以看出，在所示实施例中，送丝在暂停阶段P_Pa、P_Pb中停止并且甚至短暂地逆向送丝。送丝速度V_Da、V_Db的时间变化曲线也仅为示例性的。

除了图2和3中示例性描述的电弧接合过程之外，还可以存在一系列其它电弧接合过程，其也具有周期性重复的接合循环FZ、具有接合电流I_F、接合电压或送丝速度V_D的预定时间变化曲线。具有周期性重复的接合循环FZ的电弧接合过程的一种示例是冷金属过渡（CMT）焊接过程。在该焊接过程中，焊丝（接合丝5a、5b）向工件10方向移动，直至形成短路。接着，焊接电流（接合电流I_F）中断并且焊丝向相反的方向返回。通过焊丝移动，短路时形成的焊珠很容易从焊丝脱落。仅产生少量飞溅。该过程周期性重复。在焊接阶段期间，也可以使用脉冲状焊接电流进行焊接。另一种示例是喷射电弧接合过程，在其中未规定接合循环FZ，而是接合电流I_F以及送丝速度V_D恒定。通过喷射电弧接合过程可以实现特别高的熔化功率。但对于本发明优选使用具有周期性重复的接合循环FZ的电弧接合过程。

在多重电弧接合方法中，各个电弧接合过程通常在时间上彼此同步，即彼此处于特定的时间关系。也就是说，例如接合循环FZa、FZb彼此处于定义的时间关系。该时间关系表示为相位偏移t_p（如图2和图3所示），该相位偏移通常在0°和180°之间。0°通常表示两个电流边沿同时开始的情况，并且180°表示两个电流边沿以最大间隔开始的情况。

用于同步电弧接合过程的方法包含在开头提到的文献中。为了同步，可以在接合设备1a、1b之间设置通信连接14（有线或无线），通过该通信连接根据需要交换同步信息SI。

在图4中以焊接工件10上的焊缝为例示出接合缝11的鳞片状接缝图案。可以看到沿接合缝11的新月形焊道12，所述焊道产生鳞片状接缝图案。为了借助多重电弧接合方法制造这种鳞片状接缝图案，根据本发明如下操作。

借助多重电弧接合方法同时执行多个（至少两个）电弧接合过程，以便在工件10上制造接合缝11。在每个电弧接合过程中，至少暂时将电接合电压施加到接合电极16a、16b上，该接合电压引起流经接合电极16a、16b的相应接合电流I_Fa、I_Fb。在执行多重电弧接合方法期间，在每个参与的电弧接合过程中电弧17至少暂时在接合电极16a、16b和工件10之间燃烧并且电接合电流I_Fa、I_Fb在此至少暂时流经相应的接合电极16a、16b。此外，在此接合丝5a、5b以送丝速度V_Da、V_Db向电弧17方向移动。每个参与的电弧接合过程以接合电流I_Fa、I_Fb和送丝速度V_Da、V_Db的预定时间变化曲线执行。在每个参与的电弧接合过程中，至少一个接合参数（所述接合参数影响电弧接合过程的取决于送丝速度V_Da、V_Db和接合丝5a、5b的熔化功率A）借助具有变化频率f_V的周期性变化函数V_a、V_b变化，使得在每个电弧接合过程中送丝速度V_Da、V_Db的预定时间变化曲线和接合电流I_Fa、I_Fb的预定时间变化曲线根据变化函数V_a、V_b周期性变化。该周期性变化改变本来由所实施的电弧接合过程预定的接合电流I_Fa、I_Fb和送丝速度V_Da、V_Db的时间变化曲线。因此，至少部分地使用不同于由电弧接合过程规定的接合参数进行接合。

根据本发明，参与多重电弧接合方法的电弧接合过程的熔化功率以预定的变化频率f_V周期性变化。优选送丝速度V_Da、V_Db和接合电流I_Fa、I_Fb从预定的送丝速度V_Da、V_Db和接合电流I_Fa、I_Fb周期性降低并且再次提高到预定的送丝速度V_Da、V_Db和接合电流I_Fa、I_Fb。因此，送丝速度V_Da、V_Db和接合电流I_Fa、I_Fb优选在为分别执行的电弧接合过程预定的值和与此相比降低的值之间变化。但代替降低，通过该变化原则上也可以提高。通过该变化也可以降低和提高。

但变化不是在所述值之间跳跃式地进行，而是根据预定的周期性变化函数V（f_V）连续进行。

周期性变化函数V（f_V）例如是正弦或余弦函数、梯形函数或三角形函数（如图5示例性所示），或者是具有在周期持续时间t_V内随时间变化的幅度变化曲线的其它周期性函数。变化函数V（f_V）的周期持续时间t_V决定变化频率f_V。

周期性变化函数V（f_V）的振幅优选在上变化值V_o和下变化值V_u之间变化。如何实现变化无关紧要。

变化函数V可以归一化为1。变化函数V的值1相应于达到送丝速度V_Da、V_Db或接合电流I_Fa、I_Fb的预定值的叠加。下变化值V_u大于零，优选在0.1至1的范围内。上变化值V_o优选为1，但可以在1到10的范围内选择。但变化函数V也可以以百分比表示，其中100%相应于达到送丝速度V_Da、V_Db或接合电流I_Fa、I_Fb的预定值的叠加。同样，变化函数V可以直接相应于送丝速度V_Da、V_Db或接合电流I_Fa、I_Fb的值。

变化频率f_V这样选择，使得在借助具有接合循环FZ的电弧接合过程的多重电弧接合方法的情况下，多重电弧接合方法的电弧接合过程的接合循环的最小循环频率f_D至少是变化频率f_V的两倍。优选多重电弧接合方法的电弧接合过程的最小循环频率f_D是变化频率f_V的2倍到50倍。在借助没有接合循环的电弧接合过程的多重电弧接合方法的情况下，例如在喷射电弧接合过程中，变化频率f_V优选在0.1 Hz到25 Hz之间。原则上，可以说变化频率f_V选择得越高，接合缝11就越细鳞状，并且反之亦然。

对于每个参与多重电弧接合方法的电弧接合过程存在这样的变化函数V（f_V），但所有变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）具有相同的变化频率f_V。只要变化频率f_V相同，变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）不必一定相同。参与的电弧接合过程的变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）优选也在时间上彼此同步，即它们彼此处于预定的时间关系中。参与的电弧接合过程的周期性变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）的相位偏移t_pV（例如参见图6）优选在0°到最大180°的范围内、优选最大为30°。通过同步变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）可以确保变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）的时间关系不变，而是在执行多重电弧接合方法期间保持不变，这确保更好的接合结果。

采用接合丝5a、5b的电弧接合过程的熔化功率A取决于送丝速度V_Da、V_Db和接合丝5a、5b并且例如定义为。其中，V_D表示相应的送丝速度V_Da、V_Db（单位：米/分钟）并且G_F表示接合丝5a、5b的单位接合丝重量（单位：克/米）。由于用于电弧接合过程的接合丝5a、5b是已知的，因此当然也已知单位接合丝重量。

从该公式可以看出，电弧接合过程的熔化功率A可以通过送丝速度V_Da、V_Db来影响。由于在电弧接合过程中送丝速度V_Da、V_Db和接合电流I_Fa、I_Fb彼此相关并且这种相关性是已知的或预定的，因此熔化功率A也可以通过接合电流I_Fa、I_Fb来影响，因为基于相关性接合电流I_Fa、I_Fb的变化引起送丝速度V_Da、V_Db的变化。通常，接合电流I_Fa、I_Fb随着增大的送丝速度V_Da、V_Db以已知比例增加。由于接合电流 I_Fa、I_Fb当然由施加在接合丝5a、5b上的接合电压决定，因此熔化功率A最终也受接合电压的影响。

因此，接合电流I_Fa、I_Fb、送丝速度V_Da、V_Db和接合电压是可能的、影响电弧接合过程的熔化功率A的接合参数。

在电弧接合过程中，接合电流I_Fa、I_Fb和送丝速度V_Da、V_Db通常通过定义相关性的预定特性曲线相互关联。因此，接合电流I_Fa、I_Fb的变化通常也引起送丝速度V_Da、V_Db的变化并且反之亦然。

这在图6中通过借助两个脉冲电弧接合过程（如图2中所述）的多重电弧接合方法的实施例来阐述。

图6中的上图示出两个脉冲电弧接合过程的接合电流I_Fa、I_Fb的时间变化曲线，中图示出两个脉冲电弧接合过程的送丝速度V_Da、V_Db的时间变化曲线，下图示出所使用的变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）。在该实施例中，脉冲电弧接合过程的脉冲频率f_Da、f_Db大约为变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）的变化频率f_V的30倍。在该实施例中，变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）归一化为1且为梯形并且变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）的振幅在0.25到1之间变化。两个脉冲接合过程的送丝速度V_Da、V_Db与相应的变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）叠加，使得送丝速度V_Da、V_Db以变化频率f_V= 1/t_V根据变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）的振幅变化，更确切地说在V_Da、V_Db和0.25·V_Da、0.25·V_Db之间变化。在该实施例中，送丝速度V_Da、V_Db因此从预定值周期性降低到预定值的四分之一。由于接合电流I_Fa、I_Fb取决于送丝速度V_Da、V_Db，因此接合电流I_Fa、I_Fb也受到影响并且在该实施例中根据送丝速度与接合电流之间的预定关系周期性降低。通过这种方式，脉冲电弧接合过程的熔化功率A以变化频率f_V周期性变化，这导致期望的鳞片状接缝图案。

替代地，也可以将变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）直接预定为送丝速度V_Da、V_Db和/或接合电流I_Fa、I_Fb的值，例如作为送丝速度V_Da、V_Db的值预定在6米/分钟至12米/分钟之间。“变化”在此情况下意味着用变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）的值替代送丝速度V_Da、V_Db和/或接合电流I_Fa、I_Fb的预定值。

在图6中还可以看出，在该实施例中电弧接合过程的循环频率f_Da、f_Db也取决于送丝速度V_Da、V_Db。在该示例中，随着送丝速度V_Da、V_Db的降低，电弧接合过程的循环频率f_Da、f_Db也降低。但电弧接合过程的循环频率f_Da、f_Db仍明显大于变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）的变化频率f_V。

在图6所示的实施例中，变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）以0°相位偏移t_pV在时间上彼此同步。但也可以规定大于0°（但最大180°）的相位偏移，如图7所示。在图7中为简化起见仅示出变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）和送丝速度V_Da、V_Db。

参与多重电弧接合方法的电弧接合过程的变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）的时间同步可以像接合过程本身的同步一样进行。接合设备1a、1b通过单次或反复交换同步信息SV来同步变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）。为此通信连接 14可以设置在参与的接合设备1a、1b之间、优选在接合设备1a、1b的控制单元7a、7b之间，如图1所示。通信连接14可以是有线或无线的。

通信连接14在最简单的情况下是一条电线，在该电线上由进行发送的接合设备1a、1b将电流脉冲和/或电压脉冲作为同步信息SV传输到进行接收的接合设备1a、1b上。但特定的信号模式或信号频率或任何其它可通过通信连接14传输的信息也可以用作同步信息SV。

通信连接14也可以设计为数据总线。在这种情况下，在数据总线上实现数据通信协议并且根据数据通信协议将同步信息SV从进行发送的接合设备1a、1b传输到进行接收的接合设备1a、1b上，例如在数据通信协议的总线消息中。哪个接合设备1a、1b进行发送并且哪个进行接收可以预定。但在两个以上接合设备1a、1b的情况下，通常只有一个是进行发送的接合设备1a、1b，其它的是进行接收的接合设备。

因此，在借助同步电弧接合过程的多重电弧接合方法中，参与电弧接合过程的变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）也附加地被同步。但电弧接合过程的可选同步和变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）的同步可以彼此独立地进行。但变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）也可以与电弧接合过程在时间上同步。

如何通过变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）实现电弧接合过程的送丝速度V_Da、V_Db或接合电流I_Fa、I_Fb或接合电压或其它（包括间接）影响熔化功率A的接合参数（如循环频率f_Da、f_Db）的变化对于本发明而言无关紧要。存在各种可能的实施变型方案，用于改变影响熔化功率A的接合参数。

（也包括间接）影响熔化功率A的接合参数尤其是送丝速度V_Da、V_Db、接合电流I_Fa、I_Fb、接合电压或循环频率f_Da、f_Db。

例如可以将待影响的接合参数与所属的变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）在每个观察的时间点相乘。这特别适用于归一化为1的变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）或以百分比表示的变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）。以这种方式在每个时间点获得所需的接合参数值。

但可以想到，可以在接合设备1a、1b中为多重电弧接合方法以表格形式存储实现电弧接合过程所需的接合参数值。当变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）预定接合参数值时，这尤为适用。

对于如图2所示的脉冲电弧接合过程，此类表格可以如下按表1中所列出的构建。

表1

变化频率f_V和表格中的行数决定以何时间间隔分别从表格中获取接合参数的新值（在本示例中为送丝速度v_D、循环频率f_D、接合电流I_F（在此为基础电流I_FG和脉冲电流I_FI的形式）、电流脉冲的脉冲持续时间T_P以及可能的其它接合参数）并用于控制电弧接合过程。在表格中的值之间可以根据需要进行内插或外推。

因此，也可以为不同的电弧接合过程存储不同的表格。在实施电弧接合过程时，只需选择正确的表格。

表格的值可以预先确定，例如基于对使用接合设备1a、1b的多重电弧接合方法的测试来确定。这例如可以由接合设备1a、1b的制造商完成并存储在接合设备1a、1b中。

但这种表格也可以取决于其它参数，例如接合速度，其例如说明电极保持器4a、4b移动得有多快。接合速度当然可以影响接合参数，使得对于不同的接合速度可以存在不同的接合参数表格。可以根据当前的接合速度从对应的表格中获取所需的接合参数。

根据本发明的操作方法再次根据图8来阐述，以用于执行多重电弧接合方法的接合设备15为例，在所示实施例中具有两种电弧接合方法，它们分别借助接合设备1a、1b实施电弧接合过程。仅示出接合设备1a、1b的必要部分。每个电弧接合过程由所属的控制单元7a、7b通过接合参数的预定时间变化曲线FPa、FPb来控制。在该实施例中，接合参数FPa、FPb的时间变化曲线从所属的接合设备1a、1b的存储单元18a、18b中读取，但这些时间变化曲线亦可来自其它数据源。接合参数FPa、FPb至少包括接合电流I_Fa、I_Fb和送丝速度V_Da、V_Db。所述接合参数FPa、FPb以预定方式彼此相关，从而所述接合参数FPa、FPb之一的变化引起所述另一接合参数FPa、FPb的变化。对于每个电弧接合过程，还预定周期性变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V），其例如存储在所属的存储单元18a、18b中，如图8所示。在每个电弧接合过程中，至少一个与相应电弧接合过程所属的接合参数FPa、FPb（所述接合参数影响电弧接合过程的取决于送丝速度V_Da、V_Db和接合丝5a、5b的熔化功率A）借助具有变化频率f_V的相应周期性变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）变化。该变化可以在相应的控制单元7a、7b中实现。作为该变化的结果，在每个电弧接合过程中送丝速度V_Da、V_Db的预定时间变化曲线受影响并且因此由于预定相关性接合电流I_Fa、I_Fb的预定时间变化曲线也会受影响。这种影响根据变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）周期性进行。电弧接合过程以送丝速度V_Da、V_Db和接合电流I_Fa、I_Fb的这种变化的时间变化曲线执行。也就是说，例如控制电源2a、2b，以产生接合电流I_Fa、I_Fb的时间变化曲线和必要时其它接合参数FPa、FPb，并且控制送丝单元3a、3b，以产生送丝速度V_Da、V_Db的时间变化曲线。

通过利用变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）的周期性变化改变本来由所实施的电弧接合过程预定的、接合电流I_Fa、I_Fb和送丝速度V_Da、V_Db的时间变化曲线。因此，至少部分地使用不同于由电弧接合过程规定的接合参数FPa、FPb进行接合。

在图8中也可以看出，变化函数V_a（f_V）、V_b（f_V）可以在时间上彼此同步。为此控制单元7a、7b也可以交换同步信息SV，如上所述。

Claims (11)

1.多重电弧接合方法，借助该方法同时执行多个电弧接合过程，以便在工件（10）上制造接合缝（11），在执行多重电弧接合方法期间为了实现每个参与的电弧接合过程，电弧（17）至少暂时在接合电极（16a、16b）和工件（10）之间燃烧并且电接合电流（I_Fa、I_Fb）至少暂时流经接合电极（16a、16b）并且接合丝（5a、5b）以送丝速度（V_Da、V_Db）向电弧（17）移动，每个参与的电弧接合过程以接合参数（FPa、FPb）的预定时间变化曲线执行并且所述电弧接合参数（FPa、FPb）的时间变化曲线至少包括接合电流（I_Fa、I_Fb）的预定时间变化曲线和送丝速度（V_Da、V_Db）的预定时间变化曲线，它们彼此相关，其特征在于，在每个电弧接合过程中，至少一个接合参数（FPa、FPb）借助具有变化频率（f_V）的周期性变化函数（V_a、V_b）变化，所述接合参数影响电弧接合过程的取决于送丝速度（V_Da、V_Db）和接合丝（5a、5b）的熔化功率A，每个变化函数（V_a、V_b）中的变化频率（f_V）都是相同的，从而基于该变化在每个电弧接合过程中送丝速度（V_Da、V_Db）的预定时间变化曲线和接合电流（I_Fa、I_Fb）的预定时间变化曲线根据变化函数（V_a、V_b）周期性变化。

2.根据权利要求1所述的多重电弧接合方法，其特征在于，每个参与的电弧接合过程以预定的、以循环频率（f_Da、f_Db）周期性重复的接合循环（FZa、FZb）执行并且电弧接合过程的最小循环频率（f_Da、f_Db）为变化频率（f_V）的2倍至50倍。

3.根据权利要求1或2所述的多重电弧接合方法，其特征在于，所述电弧接合过程的变化函数（V_a、V_b）在时间上彼此同步。

4.根据权利要求3所述的多重电弧接合方法，其特征在于，所述变化函数（V_a、V_b）以0°与180°之间的相位偏移（t_pV）彼此同步。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的多重电弧接合方法，其特征在于，所述多个电弧接合过程在时间上彼此同步。

6.根据权利要求5所述的多重电弧接合方法，其特征在于，所述多个电弧接合过程以0°与180°之间的相位偏移（t_p）同步。

7.用于执行多重电弧接合方法的接合系统，所述接合系统具有多个接合设备（1a、1b），所述接合设备设置用于分别执行电弧接合过程，以便在使用接合系统（15）时在工件（10）上制造接合缝（11），每个接合设备（1a、1b）包括电源（2a、2b）、送丝单元（3a、3b）、控制单元（7a、7b）和接合电极（16a、16b），并且每个接合设备（1a、1b）在执行多重电弧接合方法期间为了实施参与的电弧接合过程之一设置用于借助电源（2a、2b）产生流经接合电极（16a、16b）的接合电流（I_Fa、I_Fb），使得电弧（17）至少暂时在接合电极（16a、16b）和工件（10）之间燃烧，并且借助送丝机构（3a、3b）使接合丝（5a、5b）以送丝速度（V_Da、V_Db）向电弧（17）移动，并且借助控制单元（7a、7b）操控电源（2a、2b）和送丝机构（3a、3b），以便以接合参数（FPa、FPb）的预定时间变化曲线执行每个参与的电弧接合过程，所述接合参数（FPa、FPb）的时间变化曲线至少包括接合电流（I_Fa、I_Fb）的预定时间变化曲线和送丝速度（V_Da、V_Db）的预定时间变化曲线，它们彼此相关，其特征在于，每个接合设备（1a、1b）为了实现所属的电弧接合过程设置用于借助控制单元（7a、7b）在所属的电弧接合过程中借助具有变化频率（f_V）的周期性变化函数（Va、Vb）改变至少一个接合参数（FPa、FPb），该接合参数影响电弧接合过程的取决于送丝速度（V_Da、V_Db）和接合丝（5a、5b）的熔化功率A，每个变化函数（V_a、V_b）中的变化频率（f_V）都是相同的，以便在每个电弧接合过程中根据变化函数（V_a、V_b）周期性改变送丝速度（V_Da、V_Db）的预定时间变化曲线和接合电流（I_Fa、I_Fb）的预定时间变化曲线。

8.根据权利要求7所述的接合系统，其特征在于，每个接合设备（1a、1b）为了实施所属的电弧接合过程设置用于借助控制单元（7a、7b）以预定的、以循环频率（f_Da、f_Db）周期性重复的接合循环（FZa、FZb）执行所属的电弧接合过程，参与多重电弧接合方法的电弧接合过程的最小循环频率（f_Da、f_Db）为变化频率（f_V）的2倍至50倍。

9.根据权利要求7或8所述的接合系统，其特征在于，为了实施多重电弧接合方法而参与的接合设备（1a、1b）的控制单元（7a、7b）设置用于使电弧接合过程的变化函数（V_a、V_b）在时间上彼此同步。

10.根据权利要求9所述的接合系统，其特征在于，所述接合设备（1a、1b）的控制单元（7a、7b）经由通信连接（14）彼此连接并且所述控制单元（7a、7b）设置用于为了同步变化函数（V_a、V_b）经由通信连接（14）传输同步信息（SV）。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的接合系统，其特征在于，为了实施多重电弧接合方法而参与的接合设备（1a、1b）的控制单元（7a、7b）设置用于使所述多个电弧接合过程在时间上彼此同步。