CN103240509A

CN103240509A - 一种直流埋弧焊机熔深增强方法及实现电路

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Publication number: CN103240509A
Application number: CN2013101809080A
Authority: CN
Inventors: 袁荣勤; 王洪; 张永刚
Original assignee: CHENGDU HUAYUAN ELECTRIC EQUIPMENT Co Ltd
Current assignee: CHENGDU HUAYUAN ELECTRIC EQUIPMENT Co Ltd
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2033-05-16
Also published as: CN103240509B

Abstract

本发明公开了一种直流埋弧焊机熔深增强方法及实现电路，所述方法包括以下步骤：（1）保持焊接电流有效值不变，调节脉冲电流峰峰值，使其在300~500A的范围内；（2）保持焊接电流有效值不变，调节脉冲电流的脉宽比，使其在40%~60%的范围内；（3）调节脉冲电流的频率，使其在20Hz~1000Hz范围内；所述电路包括脉冲底值电流输出电路、脉冲峰值电流输出电路及振荡电路。本发明通过以上设计，能够增加熔深，提高焊接效率，更大程度的满足用户的焊接要求。

Description

一种直流埋弧焊机熔深增强方法及实现电路

技术领域

本发明涉及以直流埋弧焊领域，具体涉及一种直流埋弧焊机熔深增强方法及实现电路。

背景技术

目前大量使用的直流埋弧焊机主要有两种，分别是晶闸管整流式和逆变式，输出的焊接电流都是经滤波电抗器滤波后，输出平稳的直流焊接电流。在实际的使用过程中，不能满足用户在某些金属厚板上的焊接工艺要求，主要是在工艺规定的焊接电流及焊接电压下，焊接熔深达不到要求，大大降低了焊接效率。

发明内容

本发明提供了一种直流埋弧焊机熔深增强方法及实现电路，解决了以往直流埋弧焊的焊接熔深达不到要求，导致焊接效率降低的问题。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种直流埋弧焊机熔深增强方法，包括以下步骤：

（1）保持焊接电流有效值不变，调节脉冲电流峰峰值，使其在300~500A的范围内；

（2）保持焊接电流有效值不变，调节脉冲电流的脉宽比，使其在40%~60%的范围内；

（3）调节脉冲电流的频率，使其在20~100Hz范围内。

所述步骤（3）中脉冲电流的频率为20~50Hz。

所述步骤（1）中的脉冲电流峰峰值调节为400A，步骤（2）中的脉宽比调节为50%，步骤（3）中的频率调节为25Hz。

一种实现上述的直流埋弧焊机熔深增强方法的电路，包括脉冲底值电流输出电路、脉冲峰值电流输出电路及振荡电路；

所述脉冲底值电流输出电路包括运算放大器N1A、二极管V1、电阻R4，所述运算放大器N1A的输出端与二极管V1的正极连接，二极管V1的负极与电阻R4连接；

所述脉冲峰值电流输出电路包括电源VCC、电位器VR1、运算放大器N1B、运算放大器N1C、二极管V2，所述电源VCC与电位器VR1的输入端连接，电位器VR1的输出端与运算放大器N1B的正极输入端连接，运算放大器N1B的正极输入端与接地端之间连接有电阻R6，运算放大器N1B的输出端经电阻R8与运算放大器N1C的正极输入端连接，运算放大器N1C的输出端与二极管V2的正极连接，二极管V2的负极与二极管V1的负极连接，运算放大器N1C的输出端与运算放大器N1C的负极输入端之间连接有电阻R9，运算放大器N1C的负极输入端与接地端之间连接有电阻R10；

所述振荡电路包括运算放大器N1D、电位器VR2、电位器VR3、二极管V3、二极管V4、二极管V5，所述电位器VR3、二极管V4、二极管V5组成闭合回路，电位器VR3的两个固定端分别与二极管V4的正极、二极管V5的负极连接，二极管V4的负极与二极管V5的正极连接，二极管V5的正极与运算放大器N1D的负极输入端连接，所述二极管V5的正极还经串联的电容C2和电阻R14与运算放大器N1D的正极输入端连接，电容C2的输出端接地，运算放大器N1D的正极输入端与输出端之间连接有电阻R12，所述电位器VR3的滑动端与电位器VR2的滑动端连接，且电位器VR2的一个固定端与运算放大器N1D的输出端连接，运算放大器N1D的输出端与运算放大器N1C的正极输入端之间依次串联有电阻R11、二极管V3，且二极管V3的正极与运算放大器N1C的正极输入端连接；

所述运算放大器N1A的输出端与负极输入端连接，且运算放大器N1A的输出端经电阻R7与运算放大器N1C的正极输入端连接。

进一步地，本发明还包括电阻R1和电容C1，所述电阻R1和电容C1并联在运算放大器N1A的正极输入端与接地端之间。

进一步地，本发明还包括电阻R2，所述电阻R2与并联的电阻R1和电容C1相互串联后连接在运算放大器N1A的正极输入端与接地端之间。

进一步地，本发明还包括电阻R3，所述电阻R3的一端与二极管V1的负极连接，另一端接地。

进一步地，本发明还包括电阻R5，所述电阻R5连接在电源VCC与电位器VR1之间。

进一步地，本发明还包括电阻R13，所述电阻R13连接在二极管V4的负极与运算放大器N1D的负极输入端之间。

进一步地，所述电容C2的两端还并联有电阻R15。

本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果：

（1）本发明在保持焊机输出的电流有效值不变的情况下，通过调节脉宽比、峰峰值、脉冲频率，从而增加熔深，提高焊接效率，更能满足用户的焊接要求。

（2）采用本发明后，焊机主电路在不增加成本的情况下，提高了焊接穿透能力，即焊接熔深，可减小工件焊缝坡口角度，从而减少了焊缝金属的填充量，可有效降低工件焊缝的焊接层数，从而提高了焊接效率。

（3）普通埋弧焊采用双面焊接不开坡口，在7～12mm范围的工件板厚，可以达到全焊透的要求，采用本发明后，厚度在7～15mm的工件板厚，也可以达到全焊透的要求。

（4）采用本发明后，在保证焊接工件达到同样熔深的情况下，可提高焊接速度，从而提高了焊接效率。

附图说明

图1为本发明的控制原理图；

图2为本发明的实施例1的电路图；

图3为本发明的实施例2的电路图；

图4为本发明的实施例3的电路图；

图5为本发明的实施例4的电路图；

图6为本发明的实施例5的电路图；

图7为本发明的实施例6的电路图；

图8为本发明的实施例7的电路图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例1：

如图1所示，本实施所述的一种直流埋弧焊机熔深增强方法包括以下步骤：

（3）调节脉冲电流的频率，使其在20~100Hz范围内。

下面以有效值为600A为例，表1~表9为电流峰峰值、脉宽比一定时，频率对熔深的影响。

表1 峰峰值为400A、脉宽比为50%时频率对熔深的影响

表1

表2 峰峰值为400A、脉宽比为60%时频率对熔深的影响

Figure 2013101809080100002DEST_PATH_IMAGE002

表2

表3 峰峰值为400A、脉宽比为40%时频率对熔深的影响

表3

表4 峰峰值为300A、脉宽比为60%时频率对熔深的影响

Figure 2013101809080100002DEST_PATH_IMAGE004

表4

表5 峰峰值为300A、脉宽比为50%时频率对熔深的影响

表5

表6 峰峰值为300A、脉宽比为40%时频率对熔深的影响

表6

表7 峰峰值为500A、脉宽比为60%时频率对熔深的影响

表7

表8 峰峰值为500A、脉宽比为50%时频率对熔深的影响

Figure 2013101809080100002DEST_PATH_IMAGE008

表8

表9 峰峰值为500A、脉宽比为40%时频率对熔深的影响

表9

通过以上各数据表可以看出，当电流峰峰值、脉宽比一定时，随着频率的减小，熔深逐渐增加，尤其是当频率在20~50Hz区间内时，熔深变化很明显，当频率低于18Hz时，无法正常焊接，因为当频率过低时，电弧很不稳定。

通过实验表明，当电流峰峰值小于300A时，熔深变化不明显，对提高焊接质量帮助不大，当电流峰峰值大于500A时，焊接过程会出现不稳定，对焊接质量会有所影响；另外，当脉宽比小于40%或大于60%时，熔深同样变化不明显，对提高焊接质量帮助不大。而通过大量的实验表明，当电流峰峰值为400A、脉宽比为50%、频率为25Hz时，埋弧焊机能够实现全范围电流内的焊接，能保证脉冲埋弧焊接的过程是稳定正常的，一般用户的埋弧焊机的焊接电流有效值在350A~1000A的范围内，当焊机的焊接电流有效值为350A，采用脉冲电流峰峰值为500A时进行焊接，焊接过程就很不稳定，因为此时脉冲电流的底值只有100A，已经不能正常的维持电弧的燃烧；而采用峰峰值为400A的脉冲电流进行焊接时，焊接电流有效值350A~1000A范围内的埋弧焊机均能实现正常焊接，且熔深均有提高，熔深增幅达7%~20%，有效提高焊接质量。

如图2所示为一种实现上述的直流埋弧焊机熔深增强方法的电路，包括脉冲底值电流输出电路、脉冲峰值电流输出电路及振荡电路；

本实施例的脉冲底值电流输出电路包括运算放大器N1A、二极管V1、电阻R4，所述运算放大器N1A的输出端与二极管V1的正极连接，二极管V1的负极与电阻R4连接；

本实施例的脉冲峰值电流输出电路包括电源VCC、电位器VR1、运算放大器N1B、运算放大器N1C、二极管V2，所述电源VCC与电位器VR1的输入端连接，电位器VR1的输出端与运算放大器N1B的正极输入端连接，运算放大器N1B的正极输入端与接地端之间连接有电阻R6，运算放大器N1B的输出端经电阻R8与运算放大器N1C的正极输入端连接，运算放大器N1C的输出端与二极管V2的正极连接，二极管V2的负极与二极管V1的负极连接，运算放大器N1C的输出端与运算放大器N1C的负极输入端之间连接有电阻R9，运算放大器N1C的负极输入端与接地端之间连接有电阻R10；该电路中，VR1用于调节峰值电流给定信号的大小。

本实施例的振荡电路包括运算放大器N1D、电位器VR2、电位器VR3、二极管V3、二极管V4、二极管V5，所述电位器VR3、二极管V4、二极管V5组成闭合回路，电位器VR3的两个固定端分别与二极管V4的正极、二极管V5的负极连接，二极管V4的负极与二极管V5的正极连接，二极管V5的正极与运算放大器N1D的负极输入端连接，所述二极管V5的正极还经串联的电容C2和电阻R14与运算放大器N1D的正极输入端连接，电容C2的输出端接地，运算放大器N1D的正极输入端与输出端之间连接有电阻R12，所述电位器VR3的滑动端与电位器VR2的滑动端连接，且电位器VR2的一个固定端与运算放大器N1D的输出端连接，运算放大器N1D的输出端与运算放大器N1C的正极输入端之间依次串联有电阻R11、二极管V3，且二极管V3的正极与运算放大器N1C的正极输入端连接；该振荡电路中，电位器VR2用于调节振荡频率。电位器VR3用于调节脉宽比。

本实施例的运算放大器N1A的输出端与负极输入端连接，且运算放大器N1A的输出端经电阻R7与运算放大器N1C的正极输入端连接。

本实施例的工作原理：当脉冲振荡电路输出信号为负半周时，将运算放大器N1C的输入信号降为低信号，使二极管V2的峰值电流给定信号低于二极管V1的底值电流给定信号时，由底值电流给定信号经电阻R4至焊机输出控制电路，使焊机输出底值电流；当脉冲振荡电路输出信号为正半周时，将不影响运算放大器N1C的输入信号，使二极管V2的峰值电流给定信号高于二极管V1的底值电流给定信号，由二极管V2的峰值电流给定信号经电阻R4至焊机输出控制电路，使焊机输出峰值电流。

实施例2：

如图3所示，本实施例与实施例1基本相同，不同的地方是，本实施例还包括电阻R1和电容C1，电阻R1和电容C1并联在运算放大器N1A的正极输入端与接地端之间，电阻R1和电容C1能降低输入信号中的干扰，对信号起到滤波的作用，确保输出稳定、可靠的信号。

实施例3：

如图4所示，本实施例在实施例2的基础上，还包括电阻R2，所述电阻R2与并联的电阻R1和电容C1相互串联后连接在运算放大器N1A的正极输入端与接地端之间，由此增加输入阻抗，防止输入信号中窜入的异常电压损坏运算放大器N1A，增加运算放大器N1A的使用寿命。

实施例4：

如图5所示，本实施例在实施例3的基础上，还包括电阻R3，所述电阻R3的一端与二极管V1的负极连接，另一端接地，电阻R3可以降低二极管V1、V2对控制信号引起的非线性影响，保证调节精度。

实施例5：

如图6所示，本实施例在实施例4的基础上，还包括电阻R5，所述电阻R5连接在电源VCC与电位器VR1之间，电阻R5用于限制电位器VR1的调节范围，保证调节范围在最佳状态。

实施例6：

如图7所示，本实施例在实施例5的基础上，还包括电阻R13，所述电阻R13连接在二极管V4的负极与运算放大器N1D的负极输入端之间，电阻R13用来调整运算放大器N1D的输入阻抗，保证振荡电路的可靠运行。

实施例7：

如图8所示，本实施例在实施例6的基础上，在电容C2的两端并联电阻R15，电阻R15用于辅助稳定振荡电路工作点。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外，本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。

Claims

1.一种直流埋弧焊机熔深增强方法，其特征在于：包括以下步骤：

（3）调节脉冲电流的频率，使其在20~100Hz范围内。

2.根据权利要求1所述的一种直流埋弧焊机熔深增强方法，其特征在于：所述步骤（3）中脉冲电流的频率为20~50Hz。

3.根据权利要求1所述的一种直流埋弧焊机熔深增强方法，其特征在于：所述步骤（1）中的脉冲电流峰峰值调节为400A，步骤（2）中的脉宽比调节为50%，步骤（3）中的频率调节为25Hz。

4.一种实现权利要求1所述的直流埋弧焊机熔深增强方法的电路，其特征在于：包括脉冲底值电流输出电路、脉冲峰值电流输出电路及振荡电路；

5.根据权利要求4所述的一种实现直流埋弧焊机熔深增强方法的电路，其特征在于：还包括电阻R1和电容C1，所述电阻R1和电容C1并联在运算放大器N1A的正极输入端与接地端之间。

6.根据权利要求5所述的一种实现直流埋弧焊机熔深增强方法的电路，其特征在于：还包括电阻R2，所述电阻R2与并联的电阻R1和电容C1相互串联后连接在运算放大器N1A的正极输入端与接地端之间。

7.根据权利要求4所述的一种实现直流埋弧焊机熔深增强方法的电路，其特征在于：还包括电阻R3，所述电阻R3的一端与二极管V1的负极连接，另一端接地。

8.根据权利要求4所述的一种实现直流埋弧焊机熔深增强方法的电路，其特征在于：还包括电阻R5，所述电阻R5连接在电源VCC与电位器VR1之间。

9.根据权利要求4所述的一种实现直流埋弧焊机熔深增强方法的电路，其特征在于：还包括电阻R13，所述电阻R13连接在二极管V4的负极与运算放大器N1D的负极输入端之间。

10.根据权利要求4所述的一种实现直流埋弧焊机熔深增强方法的电路，其特征在于：所述电容C2的两端还并联有电阻R15。