專利名稱：逆變式脈沖直流電焊機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電焊機，特別是一種逆變式脈沖直流電焊機。
中國專利(公告號CN2081774U)中公開了一種“場效應(yīng)管高頻脈沖電焊機”；中國專利(公告號CN2083974U)中公開了另一種“絕緣柵型雙極性晶體弧焊逆變器”。前者采用場效應(yīng)管作為主逆變電路的開關(guān)元件，其優(yōu)點是工作頻率高，且無二次擊穿問題，使弧焊逆變器在提高效率和節(jié)能及可靠性方面取得了新進展。后者采用控制能力比場效應(yīng)管強5至10倍的絕緣柵雙性晶體管作為開關(guān)元件，避免了多只開關(guān)并聯(lián)造成的困難和不利，簡化逆變器電路結(jié)構(gòu)。然而這兩者均只是提供一種焊接電流方式。前者提供20KHZ以上高頻脈沖交流焊接電流，后者只提供直流焊接電流，兩者都沒有在同一焊機上具有脈沖、直流兩種焊接方式，更沒有提供低頻脈沖調(diào)制的脈沖焊接電流。另外，它們的焊接電流顯示系統(tǒng)也不先進，僅能在焊接時才能顯示出電流值。在提供直流電流焊接的逆變式焊機中，由于受高頻輸出整流元件耐壓性能的限制，而不容易提高空載電壓。故普通存在空載電壓偏低的缺點。對于焊條和工件兩表面有銹污或雜質(zhì)時未能快速擊穿接觸面，形成導(dǎo)電通路，因而影響引弧。另外空載損耗雖然已大大減少，但還未達到零損耗的理想程度。
在生產(chǎn)實踐中，對于薄板和熱輸入敏感性大的金屬材料以及全位置施焊等工藝，若采用一般電流焊接，包括上述這兩個專利中的直流焊接或幾十khz以上的高頻脈沖交流焊接，在溶滴過渡，焊縫成型，接頭質(zhì)量以及工件變形方面往往仍不夠理想。
本實用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種能選擇脈沖、直流兩種方式焊接，具有焊縫光潔平滑、高效節(jié)電的逆變式脈沖直流電焊機。
本實用新型的目的可以通過以下措施來達到本實用新型的目的還可以通過以下措施來達到


圖1為本實用新型的原理方框圖；圖2為本實用新型的外形結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為整流濾波、主逆變電路、高頻整流濾波、高空載電壓電路以及取樣電路的電原理圖；圖4為低頻脈沖發(fā)生和調(diào)制電路、預(yù)置焊接電流顯示電路、脈寬調(diào)制及驅(qū)動電路、空載零損耗電路的電原理圖。
本實用新型下面將結(jié)合附圖(實施例)作進一步詳述參照
圖1、圖2，本實用新型由輸入整流濾波電路1、主逆變電路2、高頻整流濾波電路3、分流器4、低頻脈沖發(fā)生和調(diào)制電路5、脈寬調(diào)制及驅(qū)動電路6、預(yù)置焊接電源顯示電路7、高空載電壓和零損耗電路8、取樣電路9、殼體10、面板11等組成。面板11上裝有電位器W2、W3電流表A及開關(guān)HK、K1、K2。
參照圖4，由脈寬調(diào)制專用集成電路IC1(TL494)及外圍電路產(chǎn)生低頻脈沖信號，脈沖頻率由C11和R24至R30決定，轉(zhuǎn)換開關(guān)HK改變串聯(lián)電阻R24至R30，就可以改變?yōu)槠叻N低頻脈沖頻率。IC1的10腳輸出脈沖電壓，但這時的脈沖電壓由于前沿很陡，脈沖幅度也不合乎需要，而要分壓和整形后才能使用。由R31和R32對脈沖分壓后經(jīng)D19送到D14和R12端，D15、D14、R13、R12、V1組成恒流電路，脈沖經(jīng)恒流電路對C10充電，從而使脈沖前沿獲得合乎需要的斜率。C10所充得的電壓值就是合乎需要的脈沖幅值。脈沖寬度決定于IC1的4腳電壓，由W3調(diào)節(jié)。脈沖寬度比在10％至90％范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。
脈沖結(jié)束后，焊接所需的基本電流或稱維弧電流則由W1調(diào)節(jié)。其原理是這樣脈沖休止時IC1的10腳輸出低電位，R21沒有電流通過，R20在脈沖焊接時沒有電流，而使V4截止，V3恒流導(dǎo)通泄放脈沖對C10所沖的電荷。但C10的電荷并不能完全泄放掉。而由調(diào)節(jié)W1來決定。此時C10上的電壓比W1中心抽頭電壓低1.4V，調(diào)節(jié)W1就是調(diào)節(jié)C10此時的電壓，此電壓值決定基本電流的大小。到IC1的C10腳輸出下一個脈沖后，重復(fù)上述低頻脈沖形成過程。
當選擇直流焊時，則開關(guān)K1的K11接通，IC1的16腳為高電位，IC1停止輸出脈沖，R20通電使V4導(dǎo)通，V3截止，C10的電壓則由R22與R23分壓后經(jīng)D8、R12、V1充電決定。成為恒定的電壓。當選擇脈沖焊時，K13接K15，K11失電而IC1的16腳成為低電位，IC1的10腳輸出上述的脈沖，便得到C10的可調(diào)節(jié)的低頻脈沖電壓。
上述C10的恒定電壓或可調(diào)節(jié)的低頻脈沖電壓通過跟隨器V5至W2，調(diào)節(jié)W2便得到輸出更加合乎需要的恒定電壓或低頻脈沖電壓。這個電壓經(jīng)R45與R44分壓，送至IC2(TL494)內(nèi)部電壓比較器的反相輸入端作為一個合適的基準電壓。這內(nèi)部電壓比較器的同相輸入端則是IC2的1腳，通過R48接至圖3主電路輸出的分流器FL。假定主逆變電路輸出電流增大，分流器的取樣電壓也增大，通過R48使IC2的1腳電壓也增大。與IC2的2腳比較，使該比較器輸出端3腳電壓升高，由于IC2是一個脈寬調(diào)制專用集成電路，3腳電壓升高則其輸出高頻脈沖寬度變窄，從而使主逆變電路輸出電流減小，使輸出電流近似不變。因而主電路輸出電流的大小是受IC2的2腳電壓決定的，2腳電壓高，則輸出電流大，反之2腳電壓低，輸出電流就小，控制2腳電壓的高低，就可以控制輸出電流的大小。調(diào)節(jié)W2就可以調(diào)節(jié)2腳電壓的高低。同樣道理，C10的低頻脈沖電壓經(jīng)W2送至2腳，使2腳獲得低頻脈沖電壓，那么主電路的輸出電流便是一個低頻沖調(diào)制的電流。這樣便完成了低頻脈沖發(fā)生器調(diào)制焊電流的任務(wù)。若C10為恒定電壓，則輸出便是直流，得到直流焊接方式。若C10為低頻脈沖電壓，則主電路輸出是脈沖焊接電流，便可得到脈沖焊接方式。
選擇直流方式或脈沖方式，只需撥動開關(guān)K1便得到。選擇直流焊接，則開關(guān)的K13接至K11，選擇脈沖焊接，則開關(guān)的K13接至K15。
現(xiàn)在闡述預(yù)置電流顯示系統(tǒng)。
上述焊接電流由IC2的2腳基準電壓決定，而2腳電壓由W2調(diào)節(jié)決定。從W2輸出分成兩路，一路經(jīng)R45至IC2的2腳，另一路經(jīng)R55，R56分壓至轉(zhuǎn)換開關(guān)K21，當選擇預(yù)置電流顯示時，K21與K23接通到IC31的同名端，經(jīng)IC31線性放大，經(jīng)R53輸出至K22，選擇預(yù)置電流顯示時，K22與K24接通，K24連K12。當選擇直流焊接方式時，K12與K14接通，K14與電流表相連，使電流表流過與IC2的2腳相對應(yīng)，也就是與焊接時分流器FL相對應(yīng)的電流。由于此時流過電流表的電流，也就是電流表的指示值，與焊接時焊接電流相同，這樣就可以在焊接前調(diào)節(jié)焊接電流并能把它顯示出來。
當選擇脈沖焊接時，由于低頻脈沖的頻率最低達到5Hz，若不經(jīng)過濾波，則電流表的指示值就會激烈擺動。故顯示脈沖電流需經(jīng)R52、C19平滑濾波，IC32跟隨，經(jīng)R54至K16，選擇脈沖工作方式時K14接K16，使電流表流過與脈沖焊接電流平均值相對應(yīng)的電流，從而指示出脈沖焊接平均電流。
最后闡述高空載電壓和零損耗電路。
如圖3所示，由輔助變壓器B4次級經(jīng)D13半整流，C8濾波，R11限流至輸出端，從而獲得空載電壓80V左右的高空載電壓。這個電壓經(jīng)圖4的R36、R35、R34、C13送至IC2的另一個內(nèi)部電壓比較器的同名端16腳，與其反相輸入端15腳的基準電壓相比較，當空載電壓大于60伏時，16腳的電壓就高過15腳的基準電壓，使該比較器輸出高電位，從而使IC2的高頻脈沖輸出變窄，直至關(guān)斷輸出脈沖，使主逆變器完全停止工作，因而獲得空載零損耗的理想效果。焊接時，輸出電壓降低，使IC2的16腳電壓降低，電壓比較器同名端低于反相端15腳的電壓，3腳輸出低電位，IC2恢復(fù)輸出高頻脈沖，焊機輸出由IC2的2腳控制的焊接電流。
本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點1.拓寬焊接功能，提高焊接質(zhì)量。能選擇直流、脈沖兩方式焊接，一機多用。而脈沖焊接可調(diào)參數(shù)較多，通過對脈沖電流幅值，基本電流(維弧電流)幅值，脈沖頻率、脈沖電流寬度比四個參數(shù)的調(diào)節(jié)或合理組合，就可以很方便地控制電弧的功率，熔池的線能量，焊接的熱循環(huán)，能有效地控制熔滴的過渡，溶池的形成和焊縫的結(jié)晶。用這種焊機焊接出來的接頭具有質(zhì)量高，成形美觀，變形較小，合金元素?zé)龘p少和節(jié)約電能等優(yōu)點。
2.可在焊接前就調(diào)節(jié)好焊接電流并能把它顯示出來，故能很方便地準確調(diào)節(jié)焊接電流，提高焊接質(zhì)量，提高工效。
3.高空載電壓，有利于引弧。而在空載時達到零損耗，節(jié)能效果最理想。
權(quán)利要求1.一種逆變式脈沖直流電焊機，包括整流濾波電路1、主逆變電路2、高頻整流濾波電路3、分流器4、取樣電路9、殼體10、面板11，其特征在于還有低頻脈沖發(fā)生和調(diào)制電路5、脈寬調(diào)制及驅(qū)動電路6、預(yù)置焊接電流顯示電路7、高空載電壓和零損耗電路8，低頻脈沖發(fā)生和調(diào)制電路5的輸出一路送至預(yù)置焊接電流顯示電路7，另一路送到脈寬調(diào)制及驅(qū)動電路6，取樣電路9、高空載電壓和零損耗電路8的輸出都送到脈寬調(diào)制及驅(qū)動電路6，取樣電路9的另一路輸出送到預(yù)置焊接電流顯示電路7，脈寬調(diào)制及驅(qū)動電路6的輸出送到主逆變電路2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電焊機，其特征在于面板11上裝有電位器W1、W2、W3及電流表A，開關(guān)HK、K1、K2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電焊機，其特征在于低頻脈沖發(fā)生和調(diào)制電路5中集成電路IC1的5腳接電容C11、6腳通過開關(guān)HK接電阻R24～R30，10腳通過電阻R31、二極管D9、D14、D15接三極管V1的基極，V1的集電極與電容C10相接，IC1的10腳還通過電阻R21與三極管V4的基極相接，V4的集電極與三極管V2、V3的基極相接，V2的射極及V3的集電極與三極管V5的基極相接，V5的射極通過電位器W2、電阻R45與脈寬調(diào)制及驅(qū)動電路6中集成電路IC2的2腳相接，IC2的1腳通過電阻R48接分流器4，電位器W2還通過電阻R55與預(yù)置焊接電流顯示電路7中開關(guān)K2的觸點K21相接。
專利摘要一種逆變式脈沖直流電焊機，包括整流濾波電路、主逆變電路、高頻整流濾波電路、分流器、取樣電路，其特征在于增設(shè)了低頻脈沖發(fā)生和調(diào)制電路、脈寬調(diào)制及驅(qū)動電路、預(yù)置焊接電流顯示電路、高空載電壓和零損耗電路。因而能選擇脈沖、直流兩種方式焊接，具有高效節(jié)能、體積小及焊縫清潔平滑、成型美觀、合金元素?zé)龘p少等優(yōu)點。另還可在焊接前就調(diào)節(jié)好焊接電流并把它顯示出來，以及空載時達到零損耗的理想性能。
文檔編號B23K9/10GK2180385SQ9324200
公開日1994年10月26日 申請日期1993年10月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月16日
發(fā)明者梁超瑞 申請人:梁超瑞