CN203498456U - 热丝电弧喷涂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种热丝电弧喷涂装置，包括热丝喷涂枪，所述热丝喷涂枪包括供第一喷涂丝材送入的第一导电嘴和第三导电嘴，供第二喷涂丝材送入的第二导电嘴和第四导电嘴；所述热丝电弧喷涂装置还包括第一恒流源、第二恒流源和恒压源。第一恒流源的两个输出端分别连接第一导电嘴和第三导电嘴，对送入的第一喷涂丝材进行预热；第二恒流源的两个输出端分别连接第二导电嘴和第四导电嘴，对送入的第二喷涂丝材进行预热；恒压源的两个输出端分别连接第一导电嘴和第二导电嘴，提供产生电弧的电压和电流。本实用新型能够对喷涂丝材进行预热，在不提高电流或者电压情况下，可以使丝材的熔化量更多，降低氧化，获得较好的涂层质量，提高喷涂的效率和喷涂的质量。

Description

热丝电弧喷涂装置

技术领域

本实用新型涉及一种热丝电弧喷涂装置，属于热加工技术领域。

背景技术

近年来，表面工程发展很快，尤其是热喷涂技术获得了巨大的进展，提高了工件的使用寿命。目前热喷涂技术中应用比较广泛的是电弧喷涂技术。电弧喷涂是利用两根形成涂层材料的消耗性电极丝之间产生的电弧为热源，加热熔化消耗性电极丝，并被压缩气体将其雾化和喷射到基体上，形成涂层的热喷涂方法。因其具有效率高、成本低、操作安全简便、涂层结合强度高和适宜现场原位大面积施工等优点，在国内外得到普遍的重视。在电弧喷涂时，电压增加会使金属粒子的尺寸有某些增加，造成金属粒子的严重氧化。工作电流的大小，在一定情况下决定电弧喷涂的生产率，喷涂电流与喷涂生产率是成正比的。但是，常规电弧喷涂的电流不能过大，喷涂电流过大，涂层韧性以及结合强度降低，涂层质量降低。

目前常用的电弧喷涂原理如图1所示。

电源的正极接输出滤波电感的第一端，输出滤波电感的第二端接喷涂枪的第一端，电源的负极接喷涂枪的第二端。

喷涂时，两根丝状金属喷涂材料（喷涂丝材）通过送丝装置均匀连续的分别送进电弧喷涂枪中的两个导电嘴内，两个导电嘴分别接电源的正负极并保证两根喷涂丝材在未接触前的可靠绝缘。当两根金属丝材端部由于送进而相互接触时,发生短路而产生电弧，使丝材端部瞬间熔化，接着在外加压缩空气的吹力作用下使熔化的喷涂材料破碎雾化，在压缩空气作用下喷涂粒子被加速，当具有一定速度和温度的喷涂粒子到达基材表面时，喷涂粒子以一定的动能冲击基材表面，在产生碰撞的瞬间，粒子的动能和大部分热能被基体以热的形式传走，粒子与基材的表面紧密接触产生变形，并迅速冷凝而收缩，呈扁平状粘结在基材上。接之而来的粒子连续不断地冲击基材表面或在其上堆积并产生上述过程，粒子与基材表面之间和粒子与粒子之间就会相互交错地粘结在一起而形成电弧喷涂层。

电弧喷涂时，当喷涂电流或者电弧电压过大时，会导致涂层平均晶粒度增大，韧性以及结合强度降低，使得喷涂效率降低。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种热丝电弧喷涂装置，在每根喷涂丝材上增加了一个导电嘴，并且在每根喷涂丝材的两个导电嘴接上稳定的直流电源，通过附加电流预先加热填充丝材，以提高喷涂丝材的熔化速度，增加熔敷金属量。与传统的电弧喷涂装置相比，本实用新型可以在不提高电流或者电压情况下，可以使喷涂丝材的熔化量更多，在获得较好的涂层质量的同时，提高喷涂的效率。本实用新型采用的技术方案是：

一种热丝电弧喷涂装置，包括热丝喷涂枪，所述热丝喷涂枪包括供第一喷涂丝材送入的第一导电嘴、供第二喷涂丝材送入的第二导电嘴，所述热丝喷涂枪还包括供第一喷涂丝材送入的第三导电嘴和供第二喷涂丝材送入的第四导电嘴；所述热丝电弧喷涂装置还包括第一恒流源、第二恒流源和恒压源。所述第一恒流源的两个输出端分别连接第一导电嘴和第三导电嘴，与送入第一导电嘴和第三导电嘴间的第一喷涂丝材一起构成电流回路，对送入的第一喷涂丝材进行预热；所述第二恒流源的两个输出端分别连接第二导电嘴和第四导电嘴，与送入第二导电嘴和第四导电嘴间的第二喷涂丝材一起构成电流回路，对送入的第二喷涂丝材进行预热；所述恒压源的两个输出端分别连接第一导电嘴和第二导电嘴，提供产生电弧的电压和电流。

进一步地，所述第一恒流源包括第一可调电流输出电路、第一功率开关管驱动电路、第一电源电流反馈滤波电路、核心控制电路；所述第一可调电流输出电路的两个输出端分别连接所述第一导电嘴和第三导电嘴，与送入第一导电嘴和第三导电嘴的第一喷涂丝材构成输出回路；从第一可调电流输出电路的输出回路中采样热丝喷涂枪第一导电嘴和第三导电嘴的电流反馈信号，并经过第一电源电流反馈滤波电路滤波后，发送至核心控制电路；核心控制电路将采样的电流反馈信号与预设参数进行比较，并通过第一功率开关管驱动电路控制所述第一可调电流输出电路中的功率开关管的导通和关断，从而使得第一可调电流输出电路输出预热第一喷涂丝材所需的附加电流。

更进一步地，所述第一可调电流输出电路的输出回路中设有电流传感器LEM3，所述电流传感器LEM3采样第一可调电流输出电路的输出电流并将电流发馈信号发送给第一电源电流反馈滤波电路进行滤波。

更进一步地，所述第一可调电流输出电路包括三相整流桥BR2、输入滤波电容C2、功率开关管Q5、续流二极管D3、输出滤波电感L2；三相交流电的三相分别接至三相整流桥BR2的三个输入端，三相整流桥BR2的正输出端接输入滤波电容C2一端和功率开关管Q5的集电极；功率开关管Q5的发射极与输出滤波电感L2的一端、续流二极管D3的阴极相连；输出滤波电感L2的另一端作为第一可调电流输出电路的正输出端连接热丝喷涂枪的第三导电嘴；三相整流桥BR2的负输出端接输入滤波电容C2另一端和续流二极管D3的阳极，并作为第一可调电流输出电路的负输出端连接热丝喷涂枪的第一导电嘴；功率开关管Q5的基极与第一功率开关管驱动电路相连，受第一功率开关管驱动电路控制。

进一步地，所述第二恒流源包括第二可调电流输出电路、第二功率开关管驱动电路、第二电源电流反馈滤波电路、核心控制电路；所述第二可调电流输出电路的两个输出端分别连接所述第二导电嘴和第四导电嘴，与送入第二导电嘴和第四导电嘴的第二喷涂丝材构成输出回路；从第二可调电流输出电路的输出回路中采样热丝喷涂枪第二导电嘴和第四导电嘴的电流反馈信号，并经过第二电源电流反馈滤波电路滤波后，发送至核心控制电路；核心控制电路将采样的电流反馈信号与预设参数进行比较，并通过第二功率开关管驱动电路控制所述第二可调电流输出电路中的功率开关管的导通和关断，从而使得第二可调电流输出电路输出预热第二喷涂丝材所需的附加电流。

更进一步地，所述第二可调电流输出电路的输出回路中设有电流传感器LEM4，所述电流传感器LEM4采样第二可调电流输出电路的输出电流并将电流发馈信号发送给第二电源电流反馈滤波电路进行滤波。

更进一步地，所述第二可调电流输出电路包括三相整流桥BR3、输入滤波电容C3、功率开关管Q6、续流二极管D4、输出滤波电感L3；三相交流电的三相分别接至三相整流桥BR3的三个输入端，三相整流桥BR3的正输出端接输入滤波电容C3一端和功率开关管Q6的集电极；功率开关管Q6的发射极与输出滤波电感L3的一端、续流二极管D4的阴极相连；输出滤波电感L3的另一端作为第二可调电流输出电路的正输出端连接热丝喷涂枪的第四导电嘴；三相整流桥BR3的负输出端接输入滤波电容C3另一端和续流二极管D4的阳极，并作为第二可调电流输出电路的负输出端连接热丝喷涂枪的第二导电嘴；功率开关管Q6的基极与第二功率开关管驱动电路相连，受第二功率开关管驱动电路控制。

进一步地，所述恒压源包括可调电压输出电路、电源电压输出电路功率开关管驱动电路、第三电源电流反馈滤波电路、电源电压反馈滤波电路、核心控制电路；所述可调电压输出电路的两个输出端分别连接供第一喷涂丝材送入的第一导电嘴和供第二喷涂丝材送入的第二导电嘴，提供起弧的电压和电流；从可调电压输出电路的输出电流中采样流过电弧负载的电流反馈信号，并经过第三电源电流反馈滤波电路滤波后发送至核心控制电路；从热丝喷涂枪第一导电嘴和第二导电嘴两端采样电弧负载的电压反馈信号，并经过电源电压反馈滤波电路滤波后发送至核心控制电路；核心控制电路将采样的电弧负载的电流反馈信号和电压反馈信号与预设参数进行比较，并通过电源电压输出电路功率开关管驱动电路控制所述可调电压输出电路中的功率开关管的导通和关断，从而使得可调电压输出电路输出起弧所需的电压和电流。

更进一步地，所述可调电压输出电路的一个输出端上设有电流传感器LEM2，所述电流传感器LEM2采样可调电压输出电路的输出电流并将电弧负载的电流反馈信号发送给第三电源电流反馈滤波电路进行滤波；在热丝喷涂枪第一导电嘴和第二导电嘴两端间并联有电压传感器LEM1，所述电压传感器LEM1采样电弧负载的电压反馈信号并发送给电源电压反馈滤波电路进行滤波。

更进一步地，所述可调电压输出电路包括三相整流桥BR1，输入滤波电容C1，电压输出电路功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4，中频变压器TRH，整流二极管D1、D2，输出滤波电感L1；三相交流电的三相分别接至三相整流桥BR1的三个输入端，三相整流桥BR1的正输出端接输入滤波电容C1一端、功率开关管Q1和Q2的集电极；三相整流桥BR1的负输出端接输入滤波电容C1另一端、功率开关管Q3和Q4的发射极；功率开关管Q1的发射极和Q3的集电极、中频变压器TRH的第一输入端相连；功率开关管Q2的发射极和Q4的集电极、中频变压器TRH的第二输入端相连；中频变压器TRH的第一输出端和整流二极管D1的阳极相连，中频变压器TRH的第二输出端和整流二极管D2的阳极相连；整流二极管D1和D2的阴极相连并连接输出滤波电感L1的一端，输出滤波电感L1的另一端作为可调电压输出电路的正输出端连接热丝喷涂枪第一导电嘴；中频变压器TRH副边的中心抽头作为可调电压输出电路的负输出端连接热丝喷涂枪第二导电嘴；中频变压器TRH的第一输入端和第一输出端是同名端；功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4的基极分别与电源电压输出电路功率开关管驱动电路连接，受电源电压输出电路功率开关管驱动电路控制。

本实用新型的优点：在本实用新型中，通过第一恒流源和第二恒流源对喷涂丝材附加电流，对喷涂丝材进行预热，与传统的电弧喷涂装置相比，该热丝电弧喷涂装置在不提高电流或者电压情况下，可以使丝材的熔化量更多，可以降低氧化，在获得较好的涂层质量的同时，极大地提高喷涂的效率和喷涂的质量。

附图说明

图1为前常用的电弧喷涂原理图。

图2为本实用新型的系统整体框图。

图3为本实用新型实施例的系统整体结构图。

图4为本实用新型实施例的工作原理图一。

图5为本实用新型实施例的工作原理图二。

图6为本实用新型实施例的工作原理图三。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

按照本实用新型所提供的热丝电弧喷涂装置，其总体架构如图2所示，包括热丝喷涂枪4，所述热丝喷涂枪4包括供第一喷涂丝材送入的第一导电嘴101、供第二喷涂丝材送入的第二导电嘴102，本实用新型的改进之处在于，所述热丝喷涂枪4还包括供第一喷涂丝材送入的第三导电嘴103和供第二喷涂丝材送入的第四导电嘴104；所述热丝电弧喷涂装置还包括第一恒流源、第二恒流源和恒压源。所述第一恒流源的两个输出端分别连接第一导电嘴101和第三导电嘴103，与送入第一导电嘴101和第三导电嘴103间的第一喷涂丝材一起构成电流回路，第一恒流源用于提供附加电流，对送入的第一喷涂丝材进行预热；所述第二恒流源的两个输出端分别连接第二导电嘴102和第四导电嘴104，与送入第二导电嘴102和第四导电嘴104间的第二喷涂丝材一起构成电流回路，第二恒流源亦用于提供附加电流，对送入的第二喷涂丝材进行预热。所述恒压源的两个输出端分别连接第一导电嘴101和第二导电嘴102，提供产生电弧的电压和电流。

热丝电弧喷涂装置的详细结构如图3所示，包括第一可调电流输出电路1、第二可调电流输出电路2、可调电压输出电路3、热丝喷涂枪4、第一功率开关管驱动电路5、第二功率开关管驱动电路6、第一电源电流反馈滤波电路7、第二电源电流反馈滤波电路8、第三电源电流反馈滤波电路9、电源电压反馈滤波电路10、电源电压输出电路功率开关管驱动电路11、核心控制电路12。

第一可调电流输出电路1、第一功率开关管驱动电路5、第一电源电流反馈滤波电路7、核心控制电路12共同构成第一恒流源。第一可调电流输出电路1主要由三相整流桥BR2、输入滤波电容C2、功率开关管Q5、续流二极管D3、输出滤波电感L2组成；第一可调电流输出电路1可以输出一个稳定的直流。

具体地，三相交流电的U，V，W三相分别接至三相整流桥BR2的三个输入端（一端、二端和三端），三相整流桥BR2的正输出端（四端）接输入滤波电容C2一端和功率开关管Q5的集电极；功率开关管Q5的发射极与输出滤波电感L2的一端、续流二极管D3的阴极相连；输出滤波电感L2的另一端作为第一可调电流输出电路1的正输出端连接热丝喷涂枪4的第三导电嘴103；三相整流桥BR2的负输出端（五端）接输入滤波电容C2另一端和续流二极管D3的阳极，并作为第一可调电流输出电路1的负输出端连接热丝喷涂枪4的第一导电嘴101；功率开关管Q5的基极与第一功率开关管驱动电路5相连，受第一功率开关管驱动电路5控制。

第一恒流源的工作情况如下所述：第一可调电流输出电路1的两个输出端分别连接第一导电嘴101和第三导电嘴103，与送入第一导电嘴101和第三导电嘴103的第一喷涂丝材构成输出回路；从第一可调电流输出电路1的输出回路中采样热丝喷涂枪第一导电嘴101和第三导电嘴103的电流反馈信号，并经过第一电源电流反馈滤波电路7滤波后，发送至核心控制电路12；核心控制电路12将采样的电流反馈信号与预设参数进行比较，并通过第一功率开关管驱动电路5控制所述第一可调电流输出电路1中的功率开关管的导通和关断，从而使得第一可调电流输出电路1输出预热第一喷涂丝材所需的附加电流。

第二可调电流输出电路2、第二功率开关管驱动电路6、第二电源电流反馈滤波电路8、核心控制电路12共同构成第二恒流源。第二可调电流输出电路2主要由三相整流桥BR3、输入滤波电容C3、功率开关管Q6、续流二极管D4、输出滤波电感L3组成；第二可调电流输出电路2可以输出一个稳定的直流。

具体地，三相交流电的U，V，W三相分别接至三相整流桥BR3的三个输入端（一端、二端和三端），三相整流桥BR3的正输出端（四端）接输入滤波电容C3一端和功率开关管Q6的集电极；功率开关管Q6的发射极与输出滤波电感L3的一端、续流二极管D4的阴极相连；输出滤波电感L3的另一端作为第二可调电流输出电路2的正输出端连接热丝喷涂枪4的第四导电嘴104；三相整流桥BR3的负输出端（五端）接输入滤波电容C3另一端和续流二极管D4的阳极，并作为第二可调电流输出电路2的负输出端连接热丝喷涂枪4的第二导电嘴102；功率开关管Q6的基极与第二功率开关管驱动电路6相连，受第二功率开关管驱动电路6控制。

第二恒流源的工作情况如下所述：第二可调电流输出电路2的两个输出端分别连接第二导电嘴102和第四导电嘴104，与送入第二导电嘴102和第四导电嘴104的第二喷涂丝材构成输出回路；从第二可调电流输出电路2的输出回路中采样热丝喷涂枪第二导电嘴102和第四导电嘴104的电流反馈信号，并经过第二电源电流反馈滤波电路8滤波后，发送至核心控制电路12；核心控制电路12将采样的电流反馈信号与预设参数进行比较，并通过第二功率开关管驱动电路6控制所述第二可调电流输出电路2中的功率开关管的导通和关断，从而使得第二可调电流输出电路2输出预热第二喷涂丝材所需的附加电流。

可调电压输出电路3、电源电压输出电路功率开关管驱动电路11、第三电源电流反馈滤波电路9、电源电压反馈滤波电路10、核心控制电路12共同构成恒压源。可调电压输出电路3主要由三相整流桥BR1，输入滤波电容C1，电压输出电路功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4，中频变压器TRH，整流二极管D1、D2，输出滤波电感L1组成。可调电压输出电路3只要能输出0-85V的直流电压即可，根据电弧喷涂电源功率的要求不同，输出电流容量最大650A。该电路同样可以用半桥逆变电路、推挽逆变电路，或单端逆变电路等获得；也可以采用基于工频变压器的斩波型电压输出电路、基于发电机的斩波型电压输出电路、基于晶闸管整流器的电压输出电路、基于发电机的电压输出电路、或基于带抽头的工频变压器的电压输出电路等。

具体地，三相交流电的U，V，W三相分别接至三相整流桥BR1的三个输入端（一端、二端和三端），三相整流桥BR1的正输出端（四端）接输入滤波电容C1一端、功率开关管Q1和Q2的集电极；三相整流桥BR1的负输出端（五端）接输入滤波电容C1另一端、功率开关管Q3和Q4的发射极；功率开关管Q1的发射极和Q3的集电极、中频变压器TRH的第一输入端（一端）相连；功率开关管Q2的发射极和Q4的集电极、中频变压器TRH的第二输入端（二端）相连；中频变压器TRH的第一输出端（三端）和整流二极管D1的阳极相连，中频变压器TRH的第二输出端（五端）和整流二极管D2的阳极相连；整流二极管D1和D2的阴极相连并连接输出滤波电感L1的一端，输出滤波电感L1的另一端作为可调电压输出电路3的正输出端连接热丝喷涂枪第一导电嘴101；中频变压器TRH副边的中心抽头（四端）作为可调电压输出电路3的负输出端连接热丝喷涂枪第二导电嘴102；中频变压器TRH的第一输入端（一端）和第一输出端（三端）是同名端；功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4的基极分别与电源电压输出电路功率开关管驱动电路11连接，受电源电压输出电路功率开关管驱动电路11控制。

恒压源的工作情况如下所述：可调电压输出电路3的两个输出端分别连接供第一喷涂丝材送入的第一导电嘴101和供第二喷涂丝材送入的第二导电嘴102，提供起弧的电压和电流；从可调电压输出电路3的输出电流中采样流过电弧负载的电流反馈信号，并经过第三电源电流反馈滤波电路9滤波后发送至核心控制电路12；从热丝喷涂枪第一导电嘴101和第二导电嘴102两端采样电弧负载的电压反馈信号，并经过电源电压反馈滤波电路10滤波后发送至核心控制电路12；核心控制电路12将采样的电弧负载的电流反馈信号和电压反馈信号与预设参数进行比较，并通过电源电压输出电路功率开关管驱动电路11控制所述可调电压输出电路3中的功率开关管的导通和关断，从而使得可调电压输出电路3输出起弧所需的电压和电流。

核心控制电路12与一个人机交互电路13连接，用于设置电源的输出参数。

第一功率开关管驱动电路5（功率开关管Q5的驱动电路）和第二功率开关管驱动电路6（功率开关管Q6的驱动电路）主要由IGBT专用驱动芯片M57962组成，第一电源电流反馈滤波电路7、第二电源电流反馈滤波电路8、第三电源电流反馈滤波电路9由低通滤波器组成，电源电压反馈滤波电路10由低通滤波器组成，核心控制电路12由PIC30f2020等组成，人机交互电路13由常规的LED或LCD等显示电路和键盘、编码器等电路组成。

如图3所示，LEM1为隔离式电压传感器，并联于热丝喷涂枪第一导电嘴101和第二导电嘴102两端，用于检测电弧两端的电压值。电源电压反馈滤波电路10位于LEM1和核心控制电路12之间。LEM2、3、4为隔离式电流传感器，用于检测电源输出电流。LEM2设在可调电压输出电路3的负输出端上，LEM3设在第一可调电流输出电路1的输出回路中，LEM4设在第二可调电流输出电路2的输出回路中。第三电源电流反馈滤波电路9位于LEM2和核心控制电路12之间。第一电源电流反馈滤波电路7位于LEM3和核心控制电路12之间。第二电源电流反馈滤波电路8位于LEM4和核心控制电路12之间。第一功率开关管驱动电路5位于核心控制电路12和功率开关管Q5之间，第二功率开关管驱动电路6位于核心控制电路12和功率开关管Q6之间。核心控制电路12与人机交互电路13连接，可以设置电源参数。下面结合喷涂过程，具体说明电源的工作过程。

在可调电压输出电路3中，功率开关管Q1、Q4同时导通，功率开关管Q2、Q3同时导通。Q1、Q4和Q2、Q3的导通时刻反相，相位相差180度。通过控制可调电压输出电路3功率开关管的导通和关断，调节可调电压输出电路3的输出电压，从而调节负载电流的大小，使之按照理想的波形变化。

在电弧喷涂过程中，当可调电压输出电路3的开关管Q1，Q4导通，Q2，Q3关断，第一可调电流输出电路1中功率开关管Q5导通，第二可调电流输出电路2中功率开关管Q6导通时，如图4所示。中频变压器TRH原边电流从三相整流桥BR1的正输出端四端流出，经功率开关管Q1，从中频变压器TRH的原边一端流入，从原边二端流出，经功率开关管Q4，最后从三相整流桥BR1的负输出端五端流回。中频变压器TRH的副边电流从三端流出，经整流二极管D1，输出滤波电感L1，电流经焊接电弧负载，最后进入中频变压器TRH的中心抽头四端。在第一可调电流输出电路1中，电流从三相整流桥BR2的正输出端四端流出，经滤波电容C2的一端、功率开关管Q5、输出滤波电感L2、第三导电嘴103、第一导电嘴101，最后从三相整流桥BR2的负输出端五端流回。在第二可调电流输出电路2中，电流从三相整流桥BR3的正输出端四端流出，经滤波电容C3的一端、功率开关管Q6、输出滤波电感L3、第四导电嘴104、第二导电嘴102，最后从三相整流桥BR3的负输出端五端流回。

当第一可调电流输出电路1、第二可调电流输出电路2、可调电压输出电路3中的开关管都关断时，如图5所示。中频变压器TRH原边电流为零，副边的输出滤波电感L1输出能量，电流从输出滤波电感L1的二端（即另一端）流出，经电弧负载，进入中频变压器TRH副边的中心抽头，经整流二极管D1和D2续流，最后流回滤波电感L1的一端。在第一可调电流输出电路1中，电流从输出滤波电感L2的二端（即另一端）流出，电流流经第三导电嘴103、第一导电嘴101，到达续流二极管D3的阳极，最后电流从续流二极管D3的阴极流回输出滤波电感L2的一端。在第二可调电流输出电路2中，电流从输出滤波电感L3的二端（即另一端）流出，电流流经第四导电嘴104、第二导电嘴102，到达续流二极管D4的阳极，最后电流从续流二极管D4的阴极流回输出滤波电感L3的一端。

当可调电压输出电路3中开关管Q2，Q3导通、Q1，Q4关断，第一可调电流输出电路1中功率开关管Q5导通，第二可调电流输出电路2中功率开关管Q6导通时如图6所示。中频变压器TRH原边电流从三相整流桥BR1的正输出端四端流出，经功率开关管Q2，从中频变压器TRH的原边二端流入，从原边一端流出，经功率开关管Q3，最后从三相整流桥BR1的负输出端五端流回。中频变压器TRH的副边电流从五端流出，经整流二极管D2，滤波电感L1，经焊接电弧负载，最后进入中频变压器TRH的中心抽头四端。在第一可调电流输出电路1中，电流从三相整流桥BR2的正输出端四端流出，经滤波电容C2的一端、功率开关管Q5，输出滤波电感L2，第三导电嘴103、第一导电嘴101，最后从三相整流桥BR2的负输出端五端流回。在第二可调电流输出电路2中，电流从三相整流桥BR3的正输出端四端流出，经滤波电容C3的一端、功率开关管Q6，输出滤波电感L3，第四导电嘴104、第二导电嘴102，最后从三相整流桥BR3的负输出端五端流回。

本实用新型中采用脉冲宽度调节(Pluse Width Modulation，简称PWM)控制技术，通过电源电压输出电路功率开关管驱动电路11控制可调电压输出电路3中功率开关管Q1，Q2，Q3，Q4的导通与关断。通过第一功率开关管驱动电路5控制第一可调电流输出电路1中功率开关管Q5的导通与关断。通过第二功率开关管驱动电路6控制第二可调电流输出电路2中功率开关管Q6的导通与关断。通过调整脉冲占空比，即可控制电弧喷涂过程中的输出电流。

在工作过程中，电压传感器LEM1对电弧喷嘴两端的第一导电嘴101、第二导电嘴102之间的电压进行采样，电流传感器LEM2对流过电弧负载的电流进行采样，电流传感器LEM3对第一导电嘴101、第三导电嘴103之间的输出电流进行采样，电流传感器LEM4对第二导电嘴102、第四导电嘴104之间的输出电流进行采样。将采样结果送给核心控制电路12，核心控制电路12将采样结果与人机交互电路13设定的参数分别进行比较运算，传递信号给电源电压输出电路功率开关管驱动电路11，第一功率开关管驱动电路5、第二功率开关管驱动电路6，分别调节功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的导通和关断，最终实现输出电流和电压参数分别与人机交换电路设定值相等。

在电源系统（主要指第一恒流源、第二恒流源和恒压源）中，可调电压输出电路3的输出电压范围为0V—85V，平均电压范围为0-45V，输出电流范围为10—650A。第一可调电流输出电路1和第二可调电流输出电路2的输出电流的范围为50A—200A。

Claims (10)

1.一种热丝电弧喷涂装置，包括热丝喷涂枪(4)，所述热丝喷涂枪(4)包括供第一喷涂丝材送入的第一导电嘴(101)、供第二喷涂丝材送入的第二导电嘴(102)，其特征在于：所述热丝喷涂枪(4)还包括供第一喷涂丝材送入的第三导电嘴(103)和供第二喷涂丝材送入的第四导电嘴(104)；所述热丝电弧喷涂装置还包括第一恒流源、第二恒流源和恒压源；

所述第一恒流源的两个输出端分别连接第一导电嘴(101)和第三导电嘴(103)，与送入第一导电嘴(101)和第三导电嘴(103)间的第一喷涂丝材一起构成电流回路，对送入的第一喷涂丝材进行预热；

所述第二恒流源的两个输出端分别连接第二导电嘴(102)和第四导电嘴(104)，与送入第二导电嘴(102)和第四导电嘴(104)间的第二喷涂丝材一起构成电流回路，对送入的第二喷涂丝材进行预热；

所述恒压源的两个输出端分别连接第一导电嘴(101)和第二导电嘴(102)，提供产生电弧的电压和电流。

2.如权利要求1所述的热丝电弧喷涂装置，其特征在于：所述第一恒流源包括第一可调电流输出电路(1)、第一功率开关管驱动电路(5)、第一电源电流反馈滤波电路(7)、核心控制电路(12)；

所述第一可调电流输出电路(1)的两个输出端分别连接所述第一导电嘴(101)和第三导电嘴(103)，与送入第一导电嘴(101)和第三导电嘴(103)的第一喷涂丝材构成输出回路；

从第一可调电流输出电路(1)的输出回路中采样热丝喷涂枪第一导电嘴(101)和第三导电嘴(103)的电流反馈信号，并经过第一电源电流反馈滤波电路(7)滤波后，发送至核心控制电路(12)；核心控制电路(12)将采样的电流反馈信号与预设参数进行比较，并通过第一功率开关管驱动电路(5)控制所述第一可调电流输出电路(1)中的功率开关管的导通和关断，从而使得第一可调电流输出电路(1)输出预热第一喷涂丝材所需的附加电流。

3.如权利要求2所述的热丝电弧喷涂装置，其特征在于：所述第一可调电流输出电路(1)的输出回路中设有电流传感器LEM3，所述电流传感器LEM3采样第一可调电流输出电路(1)的输出电流并将电流发馈信号发送给第一电源电流反馈滤波电路(7)进行滤波。

4.如权利要求2所述的热丝电弧喷涂装置，其特征在于：所述第一可调电流输出电路(1)包括三相整流桥BR2、输入滤波电容C2、功率开关管Q5、续流二极管D3、输出滤波电感L2；

三相交流电的三相分别接至三相整流桥BR2的三个输入端，三相整流桥BR2的正输出端接输入滤波电容C2一端和功率开关管Q5的集电极；功率开关管Q5的发射极与输出滤波电感L2的一端、续流二极管D3的阴极相连；输出滤波电感L2的另一端作为第一可调电流输出电路(1)的正输出端连接热丝喷涂枪(4)的第三导电嘴(103)；

三相整流桥BR2的负输出端接输入滤波电容C2另一端和续流二极管D3的阳极，并作为第一可调电流输出电路(1)的负输出端连接热丝喷涂枪(4)的第一导电嘴(101)；

功率开关管Q5的基极与第一功率开关管驱动电路(5)相连，受第一功率开关管驱动电路(5)控制。

5.如权利要求1所述的热丝电弧喷涂装置，其特征在于：所述第二恒流源包括第二可调电流输出电路(2)、第二功率开关管驱动电路(6)、第二电源电流反馈滤波电路(8)、核心控制电路(12)；

所述第二可调电流输出电路(2)的两个输出端分别连接所述第二导电嘴(102)和第四导电嘴(104)，与送入第二导电嘴(102)和第四导电嘴(104)的第二喷涂丝材构成输出回路；

从第二可调电流输出电路(2)的输出回路中采样热丝喷涂枪第二导电嘴(102)和第四导电嘴(104)的电流反馈信号，并经过第二电源电流反馈滤波电路(8)滤波后，发送至核心控制电路(12)；核心控制电路(12)将采样的电流反馈信号与预设参数进行比较，并通过第二功率开关管驱动电路(6)控制所述第二可调电流输出电路(2)中的功率开关管的导通和关断，从而使得第二可调电流输出电路(2)输出预热第二喷涂丝材所需的附加电流。

6.如权利要求5所述的热丝电弧喷涂装置，其特征在于：所述第二可调电流输出电路(2)的输出回路中设有电流传感器LEM4，所述电流传感器LEM4采样第二可调电流输出电路(2)的输出电流并将电流发馈信号发送给第二电源电流反馈滤波电路(8)进行滤波。

7.如权利要求5所述的热丝电弧喷涂装置，其特征在于：所述第二可调电流输出电路(2)包括三相整流桥BR3、输入滤波电容C3、功率开关管Q6、续流二极管D4、输出滤波电感L3；

三相交流电的三相分别接至三相整流桥BR3的三个输入端，三相整流桥BR3的正输出端接输入滤波电容C3一端和功率开关管Q6的集电极；功率开关管Q6的发射极与输出滤波电感L3的一端、续流二极管D4的阴极相连；输出滤波电感L3的另一端作为第二可调电流输出电路(2)的正输出端连接热丝喷涂枪(4)的第四导电嘴(104)；

三相整流桥BR3的负输出端接输入滤波电容C3另一端和续流二极管D4的阳极，并作为第二可调电流输出电路(2)的负输出端连接热丝喷涂枪(4)的第二导电嘴(102)；

功率开关管Q6的基极与第二功率开关管驱动电路(6)相连，受第二功率开关管驱动电路(6)控制。

8.如权利要求1所述的热丝电弧喷涂装置，其特征在于：所述恒压源包括可调电压输出电路(3)、电源电压输出电路功率开关管驱动电路(11)、第三电源电流反馈滤波电路(9)、电源电压反馈滤波电路(10)、核心控制电路(12)；

所述可调电压输出电路(3)的两个输出端分别连接供第一喷涂丝材送入的第一导电嘴(101)和供第二喷涂丝材送入的第二导电嘴(102)，提供起弧的电压和电流；

从可调电压输出电路(3)的输出电流中采样流过电弧负载的电流反馈信号，并经过第三电源电流反馈滤波电路(9)滤波后发送至核心控制电路(12)；从热丝喷涂枪第一导电嘴(101)和第二导电嘴(102)两端采样电弧负载的电压反馈信号，并经过电源电压反馈滤波电路(10)滤波后发送至核心控制电路(12)；核心控制电路(12)将采样的电弧负载的电流反馈信号和电压反馈信号与预设参数进行比较，并通过电源电压输出电路功率开关管驱动电路(11)控制所述可调电压输出电路(3)中的功率开关管的导通和关断，从而使得可调电压输出电路(3)输出起弧所需的电压和电流。

9.如权利要求8所述的热丝电弧喷涂装置，其特征在于：所述可调电压输出电路(3)的一个输出端上设有电流传感器LEM2，所述电流传感器LEM2采样可调电压输出电路(3)的输出电流并将电弧负载的电流反馈信号发送给第三电源电流反馈滤波电路(9)进行滤波；

在热丝喷涂枪第一导电嘴(101)和第二导电嘴(102)两端间并联有电压传感器LEM1，所述电压传感器LEM1采样电弧负载的电压反馈信号并发送给电源电压反馈滤波电路(10)进行滤波。

10.如权利要求8所述的热丝电弧喷涂装置，其特征在于：所述可调电压输出电路(3)包括三相整流桥BR1，输入滤波电容C1，电压输出电路功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4，中频变压器TRH，整流二极管D1、D2，输出滤波电感L1；

三相交流电的三相分别接至三相整流桥BR1的三个输入端，三相整流桥BR1的正输出端接输入滤波电容C1一端、功率开关管Q1和Q2的集电极；三相整流桥BR1的负输出端接输入滤波电容C1另一端、功率开关管Q3和Q4的发射极；功率开关管Q1的发射极和Q3的集电极、中频变压器TRH的第一输入端相连；功率开关管Q2的发射极和Q4的集电极、中频变压器TRH的第二输入端相连；

中频变压器TRH的第一输出端和整流二极管D1的阳极相连，中频变压器TRH的第二输出端和整流二极管D2的阳极相连；整流二极管D1和D2的阴极相连并连接输出滤波电感L1的一端，输出滤波电感L1的另一端作为可调电压输出电路3的正输出端连接热丝喷涂枪第一导电嘴(101)；

中频变压器TRH副边的中心抽头作为可调电压输出电路(3)的负输出端连接热丝喷涂枪第二导电嘴(102)；

中频变压器TRH的第一输入端和第一输出端是同名端；

功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4的基极分别与电源电压输出电路功率开关管驱动电路(11)连接，受电源电压输出电路功率开关管驱动电路(11)控制。

Images