CN114346374A - 一种超声辅助电弧焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超声辅助电弧焊接装置，包括装置机箱本体，机箱本体内部固定安装有超声信号发生器、隔离耦合电路、自动开关装置。本发明通过多组并联交流接触器对超声电源与隔离耦合装置进行隔离保护，避免超声电源被焊接过程中的大电流与高频高压脉冲损坏，并能够有效促进焊接电源与超声电源的相互作用，较好的将超声信号耦合进焊接电弧，并激发出超声电弧，作用于电弧起弧至熄弧的焊接全过程。本装置设计了电压检测及霍尔电流检测装置，能够自动识别焊机输出端的电信号特征，实现超声信号随电弧起弧至熄弧的焊接全过程的耦合与截止自动控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种超声辅助电弧焊接装置，尤其涉及一种用于将超声信号自动导通入焊接电弧从而激发出超声电弧的辅助焊接装置。
背景技术
随着工业技术的快速发展，对于材料连接技术的可靠性要求越来越高。电弧焊接是应用极为广泛且不可或缺的焊接方法，但是当前电弧焊接焊后接头中往往存在气孔率大、接头组织晶粒粗大，导致接头塑韧性差、强度低，限制了接头服役性能的进一步提高。针对以上问题，本发明设计并开发了一种超声辅助电弧焊接装置，将超声信号通过隔离耦合装置自动耦合进入焊接电弧中，激发超声电弧，通过影响焊缝熔池金属的结晶、凝固、传热过程，改善焊缝金属组织、降低焊接接头气孔率，从而有效提高焊接接头的服役性能。
发明内容
本发明的目的在于设计一种超声辅助电弧焊接装置，能够将输出的超声信号耦合进入焊接电弧，进而激发出超声电弧，并通过隔离耦合装置确保超声发生器与焊接电源的隔离，通过自动控制开关实现超声信号的自动导通与断开。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种超声辅助电弧焊接装置，主要包括机箱本体、超声信号发生器、隔离耦合装置、自动开关控制装置，机箱本体前侧顶部固定安装有超声发生器显示及控制面板，包括超声信号频率、超声信号电压、超声信号占空比的调节旋钮，频率Hz、峰值电压与峰值电流显示窗口，机箱本体前侧上部固定安装有超声电信号装置开关、两组超声信号频率档位旋钮，机箱本体顶部固定安装有两组提手。
所述超声信号发生器是通过直流调压电源将交流电转换为直流电，并可以对输出的直流电信号电压值进行调节，所述超声信号发生器是通过直流调压电源为半桥逆变电路供电，通过半桥逆变电路将直流电信号转化为交流脉冲信号输出到隔离耦合装置。
所述隔离耦合装置是通过串联谐振电路公式进行电容、电感值搭配计算，所述隔离耦合装置是通过一组或多组交流接触器与焊接电源进行隔开，防止焊接起弧时产生的高频高压脉冲信号对超声电弧辅助焊接装置产生损坏。
所述自动控制开关装置通过交流或直流霍尔互感器检测焊接过程的电流信号，输出0、1的开关控制信号，通过与电压继电器、交流接触器的检测端、交流变压器串联，控制交流接触器的导通与断开，实现对焊接过程的电流信号检测完成超声信号的导通。
所述自动控制开关装置通过电压继电器检测焊接过程的电压信号，输出0、1的控制信号，电压继电器的控制端与交流接触器的检测端、交流变压器串联，控制交流接触器的导通与断开，实现对焊接过程的电压信号检测完成超声信号的导通。
所述机箱本体前侧顶部固定安装有超声发生器显示及控制面板，通过旋转电压调节旋钮可调节超声信号输出的电压峰值，通过旋转脉宽调节旋钮可调节超声信号输出的信号脉宽，通过旋转频率调节旋钮可调节超声信号输出的信号频率，前侧顶部的峰值电压、峰值电流、频率Hz显示窗口负责超声信号参数的显示。
所述机箱本体前侧上部固定安装有超声电信号装置开关、两组超声信号频率档位旋钮，超声电信号装置开关负责控制超声信号发生器、隔离耦合装置、自动控制装置的供电，两组超声信号频率档位旋钮负责控制不同的电容、电感的匹配导通。
所述机箱本体顶部固定安装有两组提手，用于超声辅助电弧焊接装置的搬运。所述机箱本体底部固定安装有四个支撑脚，用于超声辅助电弧焊接装置的平稳放置。
本发明的有益效果：
1.本发明的隔离耦合装置，通过多组并联交流接触器对超声电源与隔离耦合装置进行隔离保护，避免超声电源被焊接过程中的大电流与高频高压脉冲损坏，并能够有效促进焊接电源与超声电源的相互作用，较好的将超声信号耦合进焊接电弧，并激发出超声电弧；
2.本发明的自动控制开关装置，通过直流或交流霍尔互感器、电压继电器对焊接过程的电信号进行检测，输出0或1的开关信号，从而控制交流接触器的导通与断开，来实现超声信号的自动导通控制，解决了传统手动控制方式开关控制效率低、生产效率低的难题，有利于工业化应用与推广；
3.本发明的一种超声辅助电弧焊接装置，可以用于手工电弧焊、熔化极气体保护焊、非熔化极气体保护焊等焊接方法的隔离耦合以及实现超声信号的自动导通；
4.使用本发明的一种超声辅助电弧焊接装置进行焊接时，能够有效改善焊缝组织形态，降低焊缝气孔率，显著提高焊接接头力学性能。
附图说明
图1装置前侧立体图
图2装置反面立体图
图3装置电路逻辑图一
图4装置电路逻辑图二
图5串联谐振电路
图6高通滤波电路
图7基于电压继电器的自动控制开关
图8基于霍尔电流感应开关的自动控制开关
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例一
安装过程
超声辅助电弧焊接装置，主要包括超声信号发生器、隔离耦合装置、自动开关装置、机箱本体，机箱本体前侧包括顶端的超声信号峰值电流、超声信号峰值电压、超声信号频率显示器，机箱前侧上部的超声信号电压调节旋钮、超声信号电流调节旋钮、超声信号脉宽调节旋钮，超声信号发生器以及自动开关装置供电开关，超声信号频率档位旋钮。
本发明提供了一种超声辅助电弧焊接装置，包括机箱本体1，机箱本体1内部第一层为超声信号发生器，超声信号发生器包括直流调压电源23与半桥逆变电路31，超声辅助电弧焊接装置开关12负责控制超声信号发生器的电源导通与截止。机箱本体1内部第二层为隔离耦合装置和自动开关控制装置。
优选的，如附图3所示，装置电路逻辑图一为本实施例的装置电路逻辑，直流调压电源23将220V的交流电信号转换为电压幅值可调的直流电信号，之后转换后的直流电信号接入半桥逆变电路31中，由半桥逆变电路31转换为电压、频率、脉冲均可调节的交流脉冲信号，并将转换后的交流脉冲信号接入隔离耦合装置；
优选的，如附图5所示，串联谐振电路包括电容44-48、电感32-40，电容44-48与电感32-40通过串联谐振电路公式计算搭配数值，减少隔离耦合电路的消耗，41-43为一号超声信号频率档位旋钮开关触点并通过导线接入串联谐振电路，49-53为二号超声信号频率档位旋钮开关触点并通过导线接入串联谐振电路；
优选的，如附图7所示，本实例中使用了一个交流接触器，本实例的基于电压继电器的自动开关控制装置包括一号交流接触器67、一号电压继电器68、一号交流变压器62，电压继电器的检测端65、66负责检测焊接过程的电压信号，电压继电器的控制端63、64与一号交流变压器62、接触器的检测端60、61通过导线完成串联，实现对一号交流接触器触点56、57、58、59的接通与断开控制，从而达到自动开关控制过程；
优选的，装置前侧的超声信号峰值电流4、超声信号峰值电压14、超声信号频率显示器5，装置前侧的超声信号电压调节旋钮13、超声信号频率调节旋钮6、超声信号脉宽调节旋钮9，超声信号频率档位旋钮包括一号超声信号频率档位旋钮开关8、二号超声信号频率档位旋钮开关7，一号超声信号频率档位旋钮开关8的触点41-43、二号超声信号频率档位旋钮开关7的触点49-53通过导线与串联谐振电路相连，并控制导通；
优选的，机箱本体后侧，机箱本体后侧固定安装有四组端口包括输出端口16、检测端口17、示波端口21、输入端口22，便于信号的输出与输入以及供电，三个通风口包括通风口15、通风口19、通风口20，机箱本体侧面固定安装有两个通风口包括通风口11、通风口18，便于装置的散热从而保障设备的稳定运行；
优选的，机箱本体顶部前后两侧固定安装有两组提手2便于设备的搬运，机箱本体底部四个角落固定安装有四个支撑脚10便于设备的平稳放置。
实施例二
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
安装过程
超声辅助电弧焊接装置，主要包括超声信号发生器、隔离耦合装置、自动开关装置、机箱本体，机箱本体前侧包括顶端的峰值电流、峰值电压、频率Hz显示器，机箱前侧上部的电压调节旋钮、电流调节旋钮、脉宽调节旋钮，超声信号发生器以及自动开关装置供电开关，超声信号频率档位旋钮。
本发明提供了一种超声辅助电弧焊接装置，包括机箱本体1，机箱本体1内部第一层为超声信号发生器，超声信号发生器包括直流调压电源23与半桥逆变电路31，超声辅助电弧焊接装置开关12负责控制超声信号发生器的电源导通与截止。机箱本体1内部第二层为隔离耦合装置和自动开关控制装置。
优选的，如附图4所示，装置电路逻辑图二为本实施例的装置电路逻辑，直流调压电源23将220V的交流电信号转换为电压幅值可调的直流电信号，之后转换后的直流电信号接入半桥逆变电路31中，由半桥逆变电路31转换为电压、频率、脉冲均可调节的交流脉冲信号，将转换后的交流脉冲信号接入隔离耦合装置；
优选的，如附图5、6所示，串联谐振电路与高通滤波电路包括电容44-48、电感54、电感32-40、电阻55，电容44-48与电感32-40通过串联谐振电路公式计算搭配数值，减少隔离耦合电路的消耗，41-43为一号超声频率档位旋钮开关触点并通过导线接入电路，49-53为二号超声频率档位旋钮开关触点并通过导线接入电路。电感54与电阻55搭配组合为高通滤波电路，通过高通滤波电路计算公式计算电感值与电阻值的搭配，用于超声辅助电弧焊接装置与交流钨极氩弧焊组合使用时，避免交流焊接信号通过串联谐振电路进入超声电弧辅助焊接装置，可有效保护焊接过程的平稳进行与超声电弧辅助焊接装置，本具体实施方案中用到了三个交流接触器标号为一号交流接触器73、二号交流接触器74、三号交流接触器75负责超声辅助电弧焊接装置与焊接电源的隔离；
优选的，如附图8所示，本实例中使用了三个交流接触器，基于霍尔电流感应开关的自动开关控制装置包括一号交流接触器73、二号交流接触器74、三号交流接触器75、三号电压继电器79、二号交流变压器78，霍尔电流感应开关80、直流变压器85，霍尔电流感应开关80的第一输入口83与第二输入口84通过导线与直流变压电源85的24V第一供电口86、第二供电口87相连，霍尔电流感应开关80的第一控制端81、第二控制端82与二号电压继电器79、二号交流变压器78、交流接触器的第一控制端76、第二控制端77通过导线串联，通过霍尔电流感应开关80检测焊接过程的电流信号对一号交流接触器73、二号交流接触器74、三号交流接触器75进行控制，完成自动控制过程；
优选的，如附图8所示，若霍尔电流感应开关80为交流霍尔电流感应开关则不需要直流变压电源85供电；
优选的，装置前侧的超声信号峰值电流4、超声信号峰值电压14、超声信号频率显示器5，装置前侧的超声信号电压调节旋钮13、超声信号频率调节旋钮6、超声信号脉宽调节旋钮9，超声信号频率档位旋钮包括一号超声信号频率档位旋钮开关8、二号超声信号频率档位旋钮开关7，一号超声信号频率档位旋钮开关8的触点41-43、二号超声信号频率档位旋钮开关7的触点49-53通过导线与串联谐振电路相连，并控制导通；
优选的，机箱本体后侧，机箱本体后侧固定安装有四组端口包括输出端口16、检测端口17、示波端口21、输入端口22，便于信号的输出与输入以及供电，三个通风口包括通风口15、通风口19、通风口20，机箱本体侧面固定安装有两个通风口包括通风口11、通风口18，便于装置的散热从而保障设备的稳定运行；
优选的，机箱本体顶部前后两侧固定安装有两组提手2便于设备的搬运，机箱本体底部四个角落固定安装有四个支撑脚10便于设备的平稳放置。
Claims (9)
1.一种超声辅助电弧焊接装置，所述超声辅助电弧焊接装置包括机箱本体，其特征在于，所述机箱本体内部固定安装有超声信号发生器、隔离耦合装置、自动开关控制装置，超声信号发生器包括直流调压电源和半桥逆变电路，所述隔离耦合装置包括串联谐振电路，所述自动开关控制装置包括交流接触器、电压继电器和交流变压器；
机箱本体前侧顶部固定安装有超声发生器显示及控制面板，包括超声信号频率、超声信号电压、超声信号占空比的调节旋钮，频率Hz、峰值电压与峰值电流显示窗口，机箱本体前侧上部固定安装有超声电信号装置开关、两组超声信号频率档位旋钮；两组超声信号频率档位旋钮为一号超声信号频率档位旋钮和二号超声信号频率档位旋钮；
所述超声信号发生器是通过直流调压电源将交流电转换为直流电，并可以对输出的直流电信号电压值进行调节，所述超声信号发生器是通过直流调压电源为半桥逆变电路供电，通过半桥逆变电路将直流电信号转化为交流脉冲信号输出到隔离耦合装置；
所述隔离耦合装置是通过串联谐振电路公式进行电容、电感值搭配计算，所述隔离耦合装置是通过一组或多组交流接触器与焊接电源进行隔开，防止焊接起弧时产生的高频高压脉冲信号对超声电弧辅助焊接装置产生损坏；
所述自动控制开关装置通过交流或直流霍尔互感器检测焊接过程的电流信号，输出0、1的开关控制信号，通过与电压继电器、交流接触器的检测端、交流变压器串联，控制交流接触器的导通与断开，实现对焊接过程的电流信号检测完成超声信号的导通；或所述自动控制开关装置通过电压继电器检测焊接过程的电压信号，输出0、1的控制信号，电压继电器的控制端与交流接触器的检测端、交流变压器串联，控制交流接触器的导通与断开，实现对焊接过程的电压信号检测完成超声信号的导通。
2.如权利要求1所述的一种超声辅助电弧焊接装置，其特征在于，所述机箱本体前侧顶部固定安装有超声发生器显示及控制面板，通过旋转电压调节旋钮可调节超声信号输出的电压峰值，通过旋转脉宽调节旋钮可调节超声信号输出的信号脉宽，通过旋转频率调节旋钮可调节超声信号输出的信号频率，前侧顶部的峰值电压、峰值电流、频率Hz显示窗口负责超声信号参数的显示。
3.如权利要求1所述的一种超声辅助电弧焊接装置，其特征在于，所述机箱本体前侧上部固定安装有超声电信号装置开关、两组超声信号频率档位旋钮，超声电信号装置开关负责控制超声信号发生器、隔离耦合装置、自动控制装置的供电，两组超声信号频率档位旋钮负责控制不同的电容、电感的匹配导通。
4.如权利要求1所述的一种超声辅助电弧焊接装置，其特征在于，所述机箱本体顶部固定安装有两组提手，用于超声辅助电弧焊接装置的搬运；所述机箱本体底部固定安装有四个支撑脚，用于超声辅助电弧焊接装置的平稳放置。
5.如权利要求1所述的一种超声辅助电弧焊接装置，其特征在于，隔离耦合装置为串联谐振电路，串联谐振电路包括多个电容和多个电感，电容与电感通过串联谐振电路公式计算搭配数值，减少隔离耦合电路的消耗，一号超声信号频率档位旋钮开关触点并通过导线接入串联谐振电路，二号超声信号频率档位旋钮开关触点并通过导线接入串联谐振电路。
6.如权利要求1所述的一种超声辅助电弧焊接装置，其特征在于，隔离耦合装置为串联谐振电路与高通滤波电路，串联谐振电路包括多个电容和多个电感，电容与电感通过串联谐振电路公式计算搭配数值，减少隔离耦合电路的消耗，一号超声频率档位旋钮开关触点通过导线接入电路，二号超声频率档位旋钮开关触点通过导线接入电路；高通滤波电路由一个电感与一个电阻组成，通过高通滤波电路计算公式计算电感值与电阻值的搭配，用于超声辅助电弧焊接装置与交流钨极氩弧焊组合使用时，避免交流焊接信号通过串联谐振电路进入超声电弧辅助焊接装置，可有效保护焊接过程的平稳进行与超声电弧辅助焊接装置。
7.如权利要求1所述的一种超声辅助电弧焊接装置，其特征在于，自动开关控制装置包括一号交流接触器、一号电压继电器、一号交流变压器，电压继电器的检测端负责检测焊接过程的电压信号，电压继电器的控制端与一号交流变压器、一号交流接触器的检测端通过导线完成串联，实现对一号交流接触器触点的接通与断开控制，从而达到自动开关控制过程。
8.如权利要求1所述的一种超声辅助电弧焊接装置，其特征在于，自动开关控制装置包括一号交流接触器、二号交流接触器、三号交流接触器、三号电压继电器、二号交流变压器，霍尔电流感应开关、直流变压器，霍尔电流感应开关的第一输入口与第二输入口通过导线分别与直流变压电源的24V第一供电口、第二供电口相连，霍尔电流感应开关的第二控制端、第一控制端与二号电压继电器、二号交流变压器、交流接触器的第一控制端、第二控制端通过导线串联，通过霍尔电流感应开关检测焊接过程的电流信号对一号交流接触器、二号交流接触器、三号交流接触器进行控制，完成自动控制过程；若霍尔电流感应开关为交流霍尔电流感应开关则不需要直流变压电源供电。
9.如权利要求1所述的一种超声辅助电弧焊接装置，其特征在于，机箱本体后侧固定安装有四组端口，包括输出端口、检测端口、示波端口、输入端口，便于信号的输出与输入以及供电，机箱本体后侧设有三个通风口，机箱本体两侧各有一个通风口。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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