CN102216019A - 在拉弧式固定件焊接中的波形控制 - Google Patents

Abstract

一种拉弧式焊接的方法，其包括以下步骤：a)提供具有固定件的焊接装置，b)提供与焊接工具连结的电源和控制器，c)提供工件，d)在焊接工具中激发一个主焊接电流，其局部熔化工件并形成熔池，e)将激发电流改变至预定插入电流，以及f)在预定插入电流将所述固定件插入局部熔化的工件，以在固定件和工件之间形成焊接。

Description

在拉弧式固定件焊接中的波形控制

相关申请的交叉参引

本申请要求2008年9月16日递交的美国临时专利申请No.61/097,351的优先权利益，该美国临时专利申请以引证方式在此纳入。

技术领域

本发明涉及螺柱焊接(stud welding)方法。

背景技术

通常，拉弧式(drawn arc)螺柱焊接可以使用由电源供给、并可以被控制和调整的焊接电流。在拉弧式螺柱焊接的现有技术中，在主电流弧的末端，电源切断焊接装置，以使得所述电弧的输出允许电流衰减至零值。焊接装置接着被命令在主电弧末端将螺柱插入熔化池。当螺柱在插入过程中接触熔池(weld pool)时，实际电流可能对所产生的焊接部的质量产生影响。例如，当电流过高时，可能产生过多的焊接飞溅。然而，当电流过低时，熔池可能被冷却而产生冷焊，使得螺柱将难以令人满意地被焊接至工件。在现有技术的应用中，为了避免出现冷焊，经常需要一个迟延，以将主电弧时间延展至超出需要形成熔池的时间，从而螺柱可以被适当地附接至工件。对这一迟延编程或使电流迟延同步以及螺柱插入的运动是困难的，经常是一种臆断性和试验性的工作并会出现误差。如上所述，不充分的延迟将使得焊接电流过快切断，导致出现冷焊，而过长时间的延迟将导致过多的飞溅，并在与焊接装置相关联的线缆和连接器中形成额外的热量。

因此，在本领域中，存在对于如下拉弧式螺柱焊接方法的需要：其能解决冷插入问题，调节延迟，以及从与焊接装置相关联的线缆上去除多余的热量。在本领域同样存在对于如下拉弧式焊接方法的需要：其能简单地在焊枪系统中实现，使得使用者可以简单地生成有质量的焊接，而不必进行大量的训练，以及对于焊接参数或焊接装置的试错调整。本领域也存在对于更具有容错性的方法的需要，即无论可以影响实际插入动作的焊枪部件的磨损和润滑维护的情况如何，都能产生高质量的焊接。此外，本领域存在对于与现有技术的装置和方法相比使用更少能量的拉弧式焊接方法。

发明内容

在一个方面，公开了一种用于拉弧式焊接的方法，其包括：a)提供具有固定件的焊接装置，b)提供与焊接工具连结的电源和控制器，c)提供工件，d)从焊接工具中激发一个主焊接电流，其局部熔化工件并形成熔池，e)将激发电流降低至预定插入电流，以及f)在预定插入电流下将所述固定件插入局部熔化的工件，以在固定件和工件之间形成焊接。

在另一方面，公开了一种用于拉弧式焊接的方法，其包括a)提供具有固定件的焊接工具；b)提供与焊接工具连结的电源和控制器；c)提供工件；d)测量焊接工具的实际插入时间，包括：提升并朝向工件插入固定件，并启动定时器；检测固定件和工件之间的接触，并停止定时器；以及记录在定时器的启动和停止之间的时间；e)提升固定件，并激发导引电弧，并激发焊接工具中的主焊接电流一段时间，以局部熔化固定件的端部和工件，从而形成熔池，所述时间由预编程的值限定；以及f)将固定件插入所述局部熔化的工件，并将电源电流控制至插入电流的电平(level)，并将该电流维持一时间，该时间由步骤d)中的定时器的值加上额外的时间来确定，以确保在插入电流切断之前，固定件和工件发生接触；以及g)切断插入电流，并从焊接固定件上收回焊接工具。

在另一方面，公开了一种用于拉弧式焊接的方法，其包括a)提供工件；b)提供焊接工具，其将金属固定件保持在工件之上；c)提供与所述焊接工具连结的电源和控制器；d)在预定的插入电流下将固定件插入局部熔化的工件；e)在电弧中激发主焊接电流，局部地熔化固定件的端部并在工件上形成熔池；f)将激发的主电流调整至与主焊接电流不同的预定插入电流，并在固定件和工件之间形成焊接；以及g)切断由电源提供的电流，并将焊接工具从焊接固定件上收回。

在另一方面，公开了一种用于拉弧式固定件焊接的方法，其包括a)提供工件；b)提供焊接工具，其将金属固定件保持在工件上；c)提供与所述焊接工具连结的电源和控制器；d)在电弧中激发主焊接电流，局部地熔化固定件的端部并在工件上形成熔池；e)在预定插入电流下将固定件插入局部熔化的工件；f)将激发的主电流调整至与主焊接电流不同的预定插入电流，并在固定件和工件之间形成焊接；以及g)切断由电源提供的电流，并将焊接工具从焊接固定件上收回。

附图说明

图1A-F是用于拉弧式焊接的方法的各种实施方案的步骤的流程图；

图2是用于现有技术中的拉弧式焊接操作的电流、电压和固定件位置与时间的关系的图表；

图3是焊接系统的图示；

图4是具有独立的插入电流的拉弧式焊接方法的电流、电压、固定件位置与时间的关系的图表；

图5具有独立的倾斜过渡的插入电流的拉弧式焊接方法的电流、电压、固定件位置与时间的关系的图表；

图6是在主电弧中具有锯齿波形的拉弧式焊接方法中，电流、电压、固定件位置随时间变化的图表；

图7是在具有方波主电弧的拉弧式焊接方法中，电流、电压、固定件位置随时间变化的图表；

图8是在实施例1的拉弧式焊接操作中，电压和电流随时间变化的图表；

图9是在如实施例1具体所述的具有150安的插入电流设置的拉弧式焊接操作中，电压和电流强度随时间变化的图表；

图10包括被附接至具有150安和100安的插入电流设置的工件的固定件的图示，所述电流设置均产生可接受的焊接；

图11是对于具有脉冲主电弧以及独立的插入电流的3/8英寸铝质螺柱拉弧式焊接方法，电流和电压随时间变化的图表；

图12是以图11的图表被焊接的固定件的图示；

图13是以图11的图表被焊接的固定件在弯曲测试之后的图示；

图14是对于具有脉冲主电弧以及独立的插入电流的1/2英寸铝质螺柱的拉弧式焊接方法，电流和电压随时间变化的图表；

图15是对于具有脉冲主电弧以及独立的插入电流的1/2英寸铝质螺柱拉弧式焊接方法，电流和电压随时间变化的图表；

图16是以图14的图表被焊接的固定件的图示；

图17是以图15的图表被焊接的固定件的图示。

具体实施方式

在第一实施方案中，图1B示出了所公开的一种拉弧式焊接方法，其包括以下步骤：a)提供具有金属物体或固定件的焊接装置，b)提供与焊接工具连结的电源和控制器，c)提供工件，d)从焊接工具中激发一个主焊接电流，其局部熔化工件，并形成熔池，e)将激发电流改变至预定插入电流，以及f)在预定插入电流下将所述固定件插入局部熔化的工件，以在固定件和工件之间形成焊接。此外，对于一个新的固定件，可以重复步骤a)-f)以持续进行拉弧式焊接方法。拉弧式焊接方法可以包括拉弧式或电容放电式焊接方法。对于CD焊接操作，该方法可以消除整个能量输入上的定时叶端(timing tip)尺度的影响。在另一方面，步骤d)、e)和f)可以基于期望的应用以各种顺序进行。例如，短时焊接操作可能需要插入步骤在激发主电弧之前开始，或在降低激发电流以产生所期望的弧电流之前开始、在插入时间之前开始或在其他产生特定的焊接操作的参数之前。

参考图3，示出了焊接系统15的示意图，其可以被用于下文所述的方法的各种实施方案中。输入功率17可以被连接至主电弧功率转换器19以及导引电弧电源21，所述主电弧功率转换器19以及导引电弧电源21都被连接至具有固定件25的熔池23。导引电弧电源21被连结至程序装置(sequencer)27，该程序装置27被连接至主电弧波形发生器29和固定件运动控制装置31。所述主电弧波形发生器29连结至PID过滤器33，该PID过滤器33从焊接电路接收电流反馈。PWM模块35被连结至PID过滤器33，并连接至主电弧功率发生器29。PWM模块35是脉冲宽度调制模块，其可控制开关模式电源中使用的开关组或半导体开关。数字控制可以产生这些PWM脉冲，这些PWM脉冲驱动脉冲变压器，脉冲变压器进而驱动所述开关组。PID滤波器或比例-积分-微分滤波器(Proportional-Integral-Differential filter)33提供焊接电流的闭环控制。在一个方面，与现有技术的模拟的方式不同，焊接系统15是利用软件的数字实现系统。程序装置27具有软件逻辑，该软件逻辑命令电流控制和固定件运动控制或定时控制，以及电流和固定件提升和插入的配合。

参考图1A和2，示出了现有技术的焊接操作中，电流、电压和固定件位置随时间变化的图表。如图2示出的，电流轨迹在图表上呈现框状的结构，其从较低的20A导引电弧开始，并接着上升至1000A的恒定水平，并在焊接操作方法中维持这一电平(level)，接着当主电流被切断时，其被命令变为零。实际的电流延迟变为零的过程取决于电路的电感。如图中所示，主电流被维持到直至固定件从提升位置移动到其完全插入位置，即原始零位置之下5mm。此外，可以看出，在所示的图表中，电流恒定地约为1000A，直到固定件焊接操作完成。

参考图1B和4，示出了第一实施方案的拉弧式焊接方法的电流、电压和固定件位置的图表。如图中所示，电流轨迹最初和图1中的图案类似，在导引电弧后上升至约1000A，并维持恒定，直到在一个时间设定点上主焊接电流被降低至预定插入电流，其在图中示为约200A，虽然其他低于主电流的电流也可以使用，并可以在插入操作的时间内维持恒定。如图中所示，在固定件从其提升位置到其完全插入位置的运动开始之前，即已达到插入电流。此外，插入电流被设置为一个低于初始主电流的量。在一个方面，预定插入电流被设置为一个足以维持熔池的期望温度的量。在另一方面，在插入固定件过程中，来自熔池的焊接飞溅被最小化，因为插入电流低于主电弧电流，由此降低了与插入相关联的飞溅或泼溅，如下文将更详细讨论的。

参考图5，示出了图4的替代实施方案。该替代实施方案在主电流和插入电流之间的过渡中包含一倾斜，以逐渐释放电弧力。施加至熔池表面的等离子电弧力(arc plasma force)大致与电弧电流成比例。如果出现电流或电弧压力的瞬间去除，受压的熔池表面可能回弹或震荡，并在固定件的端部引起不可预知的短路，并产生飞溅。所述回弹有效地增加了固定件的插入速度，因为由于固定件插入和熔池回弹的共同作用，电弧间隙被闭合。所述倾斜过渡可以被用于减缓插入，类似于安装在焊接工具上的减震器，以减慢固定件的运动，从而最小化泼溅。虽然图5示出了在主电流和插入电流之间的直线过渡，但其他形式，诸如通过电路电感有意形成的或自然形成的抛物线或阶梯形的过渡，也是可以使用的。

本发明的方法的焊接工具包括将焊接工具连结至电源的线缆。该线缆包括电感，该电感在焊接操作中引起线缆的发热。在一个方面，降低激发电流的步骤降低了线缆的发热，由此提供了延长的焊接操作时间。在拉弧式焊接操作中，将焊接工具连接至电源的线缆和连接器可能过热并熔化，或最终变得松弛，从而需要焊接操作停止下来以允许对线缆和连接器进行维护，以继续操作。因此，降低激发电流的步骤增加了焊接工具的寿命，并提供了更持续的焊接操作，以及降低了维护成本。此外，因为插入操作过程中降低了焊接电流，焊接操作的总能量消耗较之仅具有单一激发电流的焊接操作(如图2所示)减少。在一个方面，所述方法的电源可以是开关模式电源，可以包括反相器和降压变换器，并受微处理器控制。

本发明的方法还提供了一种用于焊接工具——其性能可能在服务寿命中发生变化——的可靠方法。例如，焊枪可以包括具有一活塞的卡盘(chuck)或卡盘转接件(chuck adaptor)，该活塞可能在其服务寿命中发生稍有不同的移动。此外，焊接工具的各种部件(包括弹簧和线圈)可能在工具的服务寿命中发生性能变化。使用本发明的方法，具有导致焊接工具的不同插入速度和不同操作的性能变化的焊接工具也可以被接受，因为插入电流在插入操作中被维持，使得焊接工具与熔池在不依赖于用于焊接的主电弧电流的给定电流下接触。通过这一方式，避免了现有技术中电流的各种延迟和固定件插入运动的定时，因为焊接电流或插入电流在插入操作中维持稳定。此外，焊接飞溅被最小化，因为当固定件首次接触(或桥接)熔池表面时，电流低于形成熔池的主电弧电流，使得液体桥的高电流密度以及将熔化的金属从熔池中挤出的电磁收缩效应被降低了。在一个方面，在方法中使用的固定件可以包括位于固定件端部的焊剂球(flux ball)，以及位于固定件端部附近的金属箍(ferrule)。或者，可以使用气体保护来替代金属箍或焊剂球。

参考图1C、6和7，示出了与本方法的步骤d)的替代实施方案相关的视图。本方法的第二实施方案公开了一种拉弧式焊接方法，其中焊接电流具有被编程的脉冲波形，该脉冲波形具有带有至少两种电平的可重复的图案。在一个方面，所述波形可以从正弦波、锯齿波和方波中选出。如图6所示，锯齿轮廓显示了一种如下电流，该电流随时间在1000和800安之间上升和下降，以形成锯齿轮廓。在图7中类似地示出了方形齿状轮廓，其中焊接电流随着时间在1000和800安之间变化，以形成方形齿状轮廓。该编程的波形已被发现加强(stiffen)了焊接电弧，降低了来自外部磁场的、较差的接地操作的，以及在边缘或工件处的焊接引起的电弧偏吹(arc blow)。此外，编程波形提供了在穿透表面污染物——诸如锈迹、油脂或布置在工件上的其他污染物——方面的效率的增强。此外，当在非常规位置(out-of-position)进行焊接操作时，编程波形增加了对电弧的方向控制以及固定件的均匀熔化。通常，拉弧式焊接操作可以在俯向(down-hand)(或平坦)位置进行——其中固定件处于竖直位置，焊接工具被定位在其上方，以使固定件被竖直地插入形成在工件上的熔池中。但是，经常需要在头顶或水平位置处进行焊接操作，所述焊接操作可以被称为非常规位置焊接。此外，当电弧被激发使得工件的背侧印痕降低时，编程波形降低了输入至固定件和工件的总热量。给定的固定件直径要求对应的电流电平以产生充分大的电弧柱，以熔化固定件端部的整个区域及其相对的基部金属工件。电弧柱的尺寸随电流电平增加的而增加。包括电流峰值的脉冲波形形成了暂时性增大的电弧柱——该暂时性增大的电弧柱熔化了固定件端部和工件上的区域——同时将平均电流或热量输入保持为较低。此外，工件上产生的热量被减少，从而增加了焊接方法在感热性应用中的应用，诸如在薄规格材料、感热性材料(诸如铝)以及在背部带有喷漆表面(其不可耐受背侧热印痕)的零件上的应用。

脉冲波形可以具有多种优势，并使得所述方法更为稳健——在耐受电流和提升变化中具有更大的操作窗口。上文列出的方法先行命令编程电流或已接受命令的电流，以在焊接电流中产生有利的波纹。

如图1C、E和F所示，还公开了电弧焊接方法的第二方法的实施方案，其包括：a)提供具有金属物体或固定件的焊接工具，b)提供与焊接工具连结的电源和控制器，c)提供工件，d)校准焊接工具，包括：朝向工件插入固定件，并启动定时器，将固定件与工件接触、短路一感测电压，并停止定时器，以及纪录在定时器的启动和停止之间的时间。步骤d)可以在激发或不激发主焊接电流的情况下完成，但在存在主电流(实时电弧)的情况下，该校准更为精确。在步骤e)中，焊接工具激发主焊接电流一段时间——该时间由预编程的值确定——局部地熔化工件并形成熔池。在步骤f)，固定件被物理地插入到局部熔化的工件中，从而在固定件和工件之间形成焊接。插入步骤在由步骤d)中记录的时间所确定的时间处进行，以维持主焊接电流的时间的预编程值。由于插入命令(切断激发焊枪提升线圈电源)到实际初始的固定件插入运动之间的延迟或死区时间，有时需要在主电流开始以获得较短的主电弧时间之前的导引电弧周期上实施插入命令。换言之，可以在命令主焊接电流实现基于步骤d)的测量结果的期望主电流时间之前实施插入命令(切断提升线圈)。此外，步骤a)至c)和e)至f)可以接着被重复以在焊接操作中进行多次焊接。此外，主电流可以被降低至插入电流，如第一实施方案中所述。如可以从上述描述中看出的，焊接工具的校准限定了将固定件插入熔融的熔池中的时间。该时间被记录，并接着被控制器所使用，以进行插入操作，从而维持主焊接电流的时间的预编程值。通过这一方式，激发主焊接电弧和将固定件插入工件之间的定时适配于被连接至电源的实际焊接工具(焊枪或焊头)的性能。实时电弧的校准也可以用于上述的校准步骤。考虑到工件表面之下的熔池凹陷增加了下降时间(drop time)，实时电弧具有更精确的下降时间测量的优势；以及螺柱端部的熔化使得该螺柱更长，从而减小了下降时间(尤其是对于铝)。但是，使用实时电弧可能具有风险性和随意性，因为在固定件被插入熔池之前可能发生意外短路，导致错误的检测以及被低估的插入时间测量。低于无电弧时测量值的实时电弧测量将被作为错误的测量舍弃，而并不被用于下一焊接。同样，当在贯穿板(through deck)应用(其中在板和工字梁之间可能存在间隙)中进行焊接时，可能发生错误的短路检测。到上层板的短路将使定时器插入停止，使得插入时间出现低估值。用于下一焊接的实时电弧校准可不被用于贯穿板应用中的焊接。

在一个方面，当提供不同的焊接工具时，步骤d)的校准可以被重复。通过这一方式，当一个焊接工具在一个焊接操作过程中被切换至另一个时，在新的焊接工具通过焊枪线圈电路的切断和重新形成之后被识别之后，校准步骤通过扳机力(trigger pull)被激活，从而可以将焊接工具之间的变化考虑在内。此外，在预定数量的焊接操作之后，校准步骤d)可以被记录和追踪，以反映焊接工具在其服务寿命中的变化，并用来指示焊枪检修中必要的警告。

在另一方面，校准步骤d)利用实时电弧的每一固定件焊接所固有的。定时器记录了电流焊接的实际插入时间，并将其用作编程下一焊接的插入时间的基础。这考虑了当电弧力使得熔融的熔池凹陷时固定件在工件的下方移动的多余的插入时间。这种利用在先焊接的实时电弧的校准提供了精确的校准。

和在先描述的实施方案一样，电源可以是选自反相器和降压变换器的开关模式电源。此外，固定件可以包括位于固定件端部的焊剂球，以及位于固定件端部的金属箍。或者，可以使用气体保护来替代金属箍或焊剂球。

此外，在一个方面，基于对螺柱下降时间的先前了解，在固定件被安排(scheduled)为使电路短路以进入工件之前，电流可以从主电弧转变到插入电流电平。例如，可以在电流短路之前3ms实现转变，以确保例如实际下降时间长于基于先前已知的值的校准值。这一措施可以补偿线缆电感，该线缆电感向要变化的实际电流增加了斜升时间(ramp time)。

实施例

实施例1

在这一实施例中，使用Nelson N1500i电源将H4L 5/8英寸的固定件焊接至标准基材。使用数据获取界面和软件套装记录电弧电压和焊接电流的波形。所述固定件是H4L 5/8×2-11/16英寸的固定件。所述基材是低碳钢。使用的是带有9英尺4/0AWG线缆和25英尺4/0AWG焊接线缆以及25英尺4/0AWG接地线缆的Nelson NS40重型焊枪。主电弧焊接参数包括：电流1100安、时间625毫秒、提升高度为3/32英寸，以及插入深度3/16英寸。

参考图8，示出了采用上述参数的第一焊接操作，其中不包括独立的插入电流。如图所示，焊接电流轨迹为框状图案，其中电流被激发并在一段时间内维持在稳定电平，接着在焊接操作的插入周期的末尾迅速下降。如图所示，电弧电压在电流降低至零的前约50毫秒的时候骤降，因此在固定件被插入熔池之后，额外的能量在1100安被传输50毫秒。所形成的焊接包括与工件和固定件之间形成的角焊缝(fillet)相关的、形成在固定件周围的显著量的飞溅。

参考图9，示出了具有插入焊接电流设置为150安的焊接操作的电流和电压的波形。如图所示，焊接电流维持在约1100安，并接着被降低至在插入操作中检测到的约150安。如图10所示，100安和150安的各种插入电流设置均能产生可接受的焊接。

实施例2

在这一实施例中，使用Nelson N1500i电源将HBA铝质3/8英寸固定件焊接至标准基材。使用数据获取界面和软件套装记录电弧电压和焊接电流的波形。所述固定件是HBA 3/8×1-3/4英寸的固定件。所述基材是1/8英寸厚的5083材料。使用的是带有9英尺4/0AWG线缆和25英尺4/0AWG焊接线缆以及25英尺4/0AWG接地线缆的Nelson NS40焊枪。主电弧焊接参数包括：提升高度0.120至3/8英寸，以及插入深度3/16英寸。

参考图11，示出了一种焊接操作的电流和电压的波形，该焊接操作具有脉冲式的主电弧电流，以及具有不同设置的插入焊接电流。如图所示，焊接电流从约400到800安变化，并接着在插入操作期间被命令为改变至约500安。如图12和13所示，所焊接的各种固定件均产生可接受的焊接，这些焊接通过了将螺柱弯曲至偏离其轴线至少15度的弯曲测试。

实施例3

在这一实施例中，使用Nelson N1500i电源将HBA铝质1/2英寸固定件焊接至标准基材。使用数据获取界面和软件套装记录电弧电压和焊接电流的波形。固定件是HBA 1/2×2英寸固定件或TBA 1/2×7/8英寸固定件。基材是1/4英寸厚的6061T6材料。使用的是带有9英尺4/0AWG线缆和25英尺4/0AWG焊接线缆以及25英尺4/0AWG接地线缆的Nelson NS40焊枪。主电弧焊接参数包括：提升高度0.120至3/8英寸，以及插入深度3/16英寸。

参考图14和15，示出了一种焊接操作的电流和电压的波形，该焊接操作具有脉冲式的主电弧电流，以及具有不同设置的插入焊接电流。如图14所示，焊接电流从约400安到800安变化，并接着在插入操作期间被命令为改变至约600安。如图16所示，焊接的各种固定件产生了可接受的焊接。

如图15所示，焊接电流从约200变化至800安，并接着变化至在插入操作中被检测到的约700安。如图17所示，焊接的各种固定件都产生了可接受的焊接。

Claims (31)

1.一种拉弧式焊接方法，包括以下步骤：

a)提供工件；

b)提供焊接工具，该焊接工具将金属物体保持在工件之上；

c)提供与所述焊接工具连结的电源和控制器；

d)在电弧中激发主焊接电流，局部地熔化固定件的端部并在工件中形成熔池；

e)将激发的主电流调整至不同于主焊接电流的预定插入电流；

f)将固定件在预定插入电流下插入局部熔化的工件，以形成固定件和工件之间的焊接；以及

g)切断由电源提供的电流，并将焊接工具从焊接固定件上收回。

2.根据权利要求1所述的拉弧式焊接方法，其中所述金属物体选自：固定件、金属螺柱、金属螺母、金属轴以及金属支架。

3.根据权利要求1所述的拉弧式焊接方法，其中主电流到插入电流的过渡包括倾斜的电流延迟。

4.根据权利要求1所述的拉弧式焊接方法，其中主电流到插入电流的过渡包括带有圆形或弧形轮廓的倾斜的延迟。

5.根据权利要求1所述的拉弧式焊接方法，其中所述插入电流是恒定的。

6.根据权利要求1所述的拉弧式焊接方法，其中所述预定插入电流被设置为一足以维持期望的熔池温度的量。

7.根据权利要求1所述的拉弧式焊接方法，其中来自熔池的飞溅被最小化。

8.根据权利要求1所述的拉弧式焊接方法，其中所述焊接工具包括将所述焊接工具连结至电源的线缆和连接器，其中所述线缆包括引起线缆发热的电阻。

9.根据权利要求8所述的拉弧式焊接方法，其中降低激发电流的步骤降低了线缆的热量，提供了延长的焊接操作时间。

10.根据权利要求1所述的拉弧式焊接方法，其中焊接操作的总体浪费能量相对于仅具有激发电流的焊接操作被降低。

11.根据权利要求1所述的拉弧式焊接方法，其中所述电源是选自反相器和降压变换器的开关模式电源。

12.根据权利要求1所述的拉弧式焊接方法，其中所述插入电流的设置降低对依赖于焊接电路电感、固定件插入速度和电流量的同步以及固定件运动的焊接电流时间的调整的需要。

13.根据权利要求2所述的拉弧式焊接方法，其中固定件包括位于固定件的端部的焊剂球，以及位于固定件端部周围的金属箍。

14.根据权利要求1所述的拉弧式焊接方法，其中气体保护被用于防止焊接区域的氧化。

15.一种拉弧式焊接方法，包括以下步骤：

a)提供具有固定件的焊接工具；

b)提供与焊接工具连结的电源和控制器；

c)提供工件；

d)测量焊接工具的实际插入时间，包括：提升并朝向工件插入固定件，以及启动定时器；检测固定件和工件之间的接触，并停止定时器；以及记录在定时器的启动和停止之间的时间；

e)提升固定件并激发导引电弧，以及激发焊接工具中的主焊接电流一段时间，局部熔化固定件的端部和工件，并形成熔池，所述一段时间由预编程的值限定；以及

f)将固定件插入所述局部熔化的工件，并将电源电流控制至插入电流的电平，以及将该电流维持一时间，该时间由步骤d)中的定时器的值加上额外的时间来确定，以确保在插入电流切断之前，固定件和工件发生接触；

g)切断插入电流，并从焊接固定件上收回焊接工具。

16.根据权利要求15所述的拉弧式固定件焊接方法，其中步骤d)使用外部电源以在未焊接时测量固定件和工件之间的接触。

17.根据权利要求15所述的拉弧式固定件焊接方法，其中步骤d)实际上是具有拉弧的焊接方法，并且弧电压测量的骤降被用于检测固定件和工件的接触，其中每一焊接测量实际插入时间，该实际插入时间在确认后被用于下一焊接。

18.根据权利要求15所述的拉弧式焊接方法，其中当控制器检测到焊接工具的断开连接和重新连接时，重复步骤d)。

19.根据权利要求15所述的拉弧式焊接方法，其中在预定数目的焊接操作之后，重复步骤d)，且得到一均值，以用于确定命令主电弧电流和命令插入的相对时间。

20.根据权利要求15所述的拉弧式焊接方法，其中步骤f)中的插入电流与主电弧电流相同。

21.根据权利要求15所述的拉弧式焊接方法，其中步骤f)中的插入电流与主电弧电流不同。

22.根据权利要求15所述的拉弧式焊接方法，其中电源是选自反相器和降压变换器的开关模式电源。

23.根据权利要求15所述的拉弧式焊接方法，其中固定件选自：螺柱、金属螺柱、铝质螺柱、金属螺母以及金属支架，所述螺柱包括位于其端部的焊剂球以及位于其端部周围的金属箍。

24.根据权利要求15所述的拉弧式焊接方法，其中气体保护被用于防止焊接区域的氧化。

25.根据权利要求15所述的拉弧式焊接方法，包括将激发主电流改变至与主焊接电流不同的预定插入电流的步骤。

26.根据权利要求15所述的拉弧式焊接方法，其中步骤d)使用外部电源以在未焊接时测量固定件和工件之间的接触。

27.根据权利要求15所述的拉弧式焊接方法，其中步骤d)实际上是具有拉弧的焊接方法，并且电弧电压测量的骤降被用于检测固定件和工件的接触，其中每一焊接测量实际插入时间，该实际插入时间在确认后被用于下一焊接。

28.根据权利要求1所述的拉弧式焊接方法，其中主电弧包括一种选自正弦锯齿波、梯形波和方波波形的波形。

29.根据权利要求15所述的拉弧式焊接方法，其中所述电流可以在所述固定件被安排为使电路短路以进入工件之前从主电弧过渡至插入电流电平。

30.一种拉弧式焊接方法，包括以下步骤：

a)提供工件；

b)提供焊接工具，该焊接工具将金属固定件保持在工件之上；

c)提供与所述焊接工具连结的电源和控制器；

d)在预定的插入电流下将固定件插入局部熔化的工件；

e)在电弧中激发主焊接电流，局部地熔化固定件的端部并在工件中形成熔池；

f)将激发主电流调整至与主焊接电流不同的预定插入电流，并在固定件和工件之间形成焊接；以及

g)切断由电源提供的电流，并将焊接工具从焊接固定件上收回。

31.一种拉弧式焊接方法，包括以下步骤：

a)提供工件；

b)提供焊接工具，该焊接工具将金属固定件保持在工件之上；

c)提供与所述焊接工具连结的电源和控制器；

d)在电弧中激发主焊接电流，局部地熔化固定件的端部并在工件中形成熔池；

e)在预定的插入电流下将固定件插入局部熔化的工件；

f)将激发的主电流调整至与主焊接电流不同的预定插入电流，并在固定件和工件之间形成焊接；以及

g)切断由电源提供的电流，并将焊接工具从焊接固定件上收回。

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