CN2097055U - 非熔化极焊接电弧引弧装置 - Google Patents

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毛文杰
陈刚
王加友
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Abstract

本实用新型涉及一种非熔化极焊接电弧引弧装 置，适合于各种非熔化极焊接，尤其适合于等离子喷 涂、等离子喷焊和等离子焊接。它包括一个机械部分 和引弧控制电路部分，通过辅助电极头与主电极的侧 面瞬时接触、回抽来引燃电弧，本实用新型与已有技 术相比具有辅助电极结构设计新颖、引弧时不产生高 频电磁干扰等诸多优点。

Description

本实用新型涉及一种非熔化极焊接电弧引弧装置，适合于各种非熔化极焊接，尤其适合于等离子喷涂、等离子喷焊和等离子焊接。
非熔化极焊接电弧的引弧方法通常有两种：一种是通过电极与工件的接触引弧，另一种是通过高频振荡器产生的高频高压电击穿弧隙引弧。前者适合于TIG焊接，后者适合于非熔化极的各种焊接。接触式引弧的缺点是：接触时，钨极会受到破坏，焊接金属也会受到钨的污染，这对在腐蚀性介质中工作的工件来说是不能允许的；高频引弧的缺点是：引弧时，振荡器会产生很大的干扰，致使数控焊接系统或电子计算机控制的焊接系统误动作。为了克服上述两种引弧的缺点，《国外焊接》1987年第5期公开了一种适合于TIG焊接的引弧装置，它是通过辅助电极端头与主电极的非工作表面瞬时接触并立即断开的方式来实现引弧的。但是，这种引弧装置不适合于等离子弧发生器——等离子喷涂枪、喷焊枪和等离子焊枪等等。这是因为TIG焊枪的钨极是伸出在保护气罩外的，而等离子弧发生器的钨极内缩在喷嘴里面。另外该装置还存在一个缺陷，当引弧任务完成后，辅助电极与主电极一直是接触的，这必将破坏主电极周围的气流的均匀性，影响保护效果或离子气流对等离子弧的冷却压缩效果。
本实用新型的目的在于提供一种适合于非熔化极各种焊接的非高频引弧装置，它通过辅助电极头与主电极的侧面瞬时接触、回抽来引燃电弧，克服上述已有技术中的种种不足。
本实用新型是这样实现的：该引弧装置主要包括一个机械部分和一个控制电路部分，让我们结合附图对这两部分作详细描述。
图1是本实用新型机械结构剖面图；
图2是本实用新型引弧控制电路图。
本实用新型非熔化极焊接电弧引弧装置的机械结构是：绝缘套（6）通过螺纹连接在过渡连接件（3）内，绝缘套内设计有气室，气室内安装着活塞（5），辅助电极（1）通过银焊同轴地固定在活塞上，而弹簧（4）则套在辅助电极上，活塞的另一端通过螺纹与电缆接线座（7）相连。此外还有绝缘衬套（2）、电缆（8）和气管（9）。它的引弧控制电路是：焊机I的负极接至喷枪的主电极（11），而正极一方面引到喷枪的喷嘴（12）上，另一方面应通过电阻（R3）和交流接触器（Q1）的触点（Q1－1）引到辅助电极（1），R3和Q1－1串接，Q1受计算机控制的交流继电器（CJ1）的常开触点（CJ1－1）的控制，同时在J1－1的两端还并接手动开关K2，CJ1－1和Q1串接后接到交流电源e2的两端。分压电阻（R1）和（R2）串接后，跨接在主电极与辅助电极间，即（R1）串接后余下的那一端接主电极，而R2余下的那一端接辅助电极。从R1和R2的串接点处取样出辅助电极对主电极的电压信号后引到稳压管（DW）上，DW的另一端接至复合管（BG1－2）的基极，BG1－2的射极一方面连接到主电极上，另一方面还应接到控制电源（E）的负极，BG1－2的集电极接继电器（J1），J1的另一端接控制电源（E）的正极，在J1的两端并接二极管（D），D的负极应接到J1与E相连接的那一端，以给J1在断电的瞬间提供能量释放回路。
送气电磁气阀（DF1）与J1的常开触点（J1－1）、由计算机等控制的中间继电器J2的常开触点（J2－1）相串联后接交流电源（e1）的两端，手动开关（K1）并接于（J2－1）的两端，而放气电磁气阀（DF2）则与J1的常闭触点（J1－2）串联后并接于J1－1串DF1的两端。
本实用新型引弧装置的动作过程是这样的：
（1）引弧前的准备
1.打开焊机（I）；
2.打开离子气（Ar）；
3.合上开关K1或由计算机控制使中间继电器J2的常开触点J2－1闭合，为引弧作好准备。
（2）引弧
首先合上开关K2或由计算机控制使交流接触器（CJ1）的常开触点（CJ1－1）闭合，这样使交流接触器（Q1）的常开触点闭合，于是主电极与辅助电极间有焊机（I）的空载电压。
此电压经电阻（R1）和（R2）分压后，使复合三极管（BG1－2）饱和导通，因此，中间继电器（J1）吸合，其常开触点（J1－1）闭合，而常闭触点（J1－2）断开。因此充气电磁气阀（DF1）通电导通，放气电磁气阀（DF2）断电关断。于是，气室便开始充气，当气压上升到足以克服弹簧力时，气体便开始推动活塞（5），也即辅助电极（1）向主电极（11）靠近。一旦辅助电极接触到主电极，则辅助电极与主电极间因短路而使两端的电压等于零。因此，BG1－2截止，使中间继电器（J1）失电，这样其常开触点（J1－1）断开，而使DF1断电，停止向气室充气，与此同时，J1的常闭触点J1－2合上，使DF2通电，打开了气室的放气回路。因此，气室的气压下降，在弹簧的作用下，活塞带动辅助电极（1）回抽，在这瞬间，辅助电极与主电极间便产生电弧（14）——辅助电弧。当引弧失败时，加在辅助电极和主电极间的焊机I的空载电压再次使BG1－2饱和导通，再次进行引弧过程，直至引燃辅助电弧。
在旋进的离子气Ar的作用下，辅助电弧在主电极上的电弧斑点会沿气流方向偏转并下移，这样电弧便进入主电极与喷咀之间的空间，使主电极与喷咀间形成“短路”。由于此时主电极与喷咀间的电压V喷咀＝V辅＋I辅·R3（V辅：主电极与辅助电极间电压；I辅：流过R3中的电流）。所以，V喷咀＞V辅，于是很快在主电极与喷咀间形成电弧（15），同时电弧（15）又自动下降（这可通过控制喷咀的压缩角和电极的锥角来保证）至并稳定在电弧（16）的位置。这样稳定的非转移电弧就形成了。一旦非转移弧形成，因此时的V喷咀与V辅大小相近，因此，辅助电弧因I辅很小而自动熄灭。
此外，由于R1与R2的分压和稳压管（DW）的门槛作用，在辅助电弧或非转移电弧建立后，BG1－2一直处于截止状态。这样，辅助电极将处于初始状态，不会被坏离子气流的流动。
在等离子喷焊或等离子焊接时，可将焊机（Ⅱ）打开，这样，在主电极与工件间的电弧（17）——转移弧会因非转移弧而自动引燃。
本实用新型与已有技术相比具有如下优点：
1、本引弧装置是通过辅助电极与主电极的侧面瞬时接触、回抽来引燃电弧的。因此引弧时不产生高频电磁干扰，带有这种引弧装置的新型喷枪可直接用于喷涂、喷焊自动化设备或机器人上。
2、辅助电弧回路设计巧妙，限流电阻（R3）的设计使得：
a）辅助电极与主电极瞬时短路时电流小，因而电极的烧损减少；
b）即使辅助电弧和非转移电弧共用一台电源，辅助电弧也能迅速可靠地引燃非转移电弧。
c）辅助电弧在非转移电弧建立后，自行熄灭。
3、辅助电极结构设计新颖。如上所述，辅助电极的运动是通过压缩气体和弹簧实现的。因而，不仅实现了引弧过程的自动化，而且辅助电极与主电极的接触过程是缓慢柔和的，而回抽过程则是迅速的。这样不仅能进一步减轻电极在接触时的烧损，而且也防止了因猛烈接触时产生的冲击力对主电极对喷嘴同心度的破坏。
4、辅助电极在不工作时，一直是与主电极相脱离的，因此不会破坏焊枪气室内的离子气流动状态。
符号 名称、规格 数量 备注
I、II 硅整流弧焊电源 2 空载电压V。≥70V
R1 金属膜电阻2kΩ1/2W 1
R2 金属膜电阻9／1kΩ1/2W 1
R3 线绕电阻RX20-50W-1Ω-I 3 串联
BG2 三极管3DG6 1 绿点
BG2 三极管3DG130B 1
DW 稳压管2CW109 1
D 二极管IN4001 1
DF1～2 电磁气阀Q23XD 36V AC 2
J1 小型继电器JRX-BF-124VDC 1
Q1 交流接触器CJ10-20A 220VAC 1
E 直流电源1A24V 1
e1 交流电流36VAC 1
e2 交流电源220VAC 1
k1-2 kNX250V2A 2

Claims (1)

  1. 一种非熔化极焊接电弧引弧装置，适合于非熔化极的各种焊接，
    尤其适合于等离子喷涂、等离子喷焊和等离子焊接，它包括机械部分和引弧控制电路部分，其特征在于：
    (1)它的机械部分：绝缘套(6)通过螺纹连接在过渡连接件(3)内，绝缘套内设计有气室，气室内安装着活塞(5)，辅助电极(1)通过银焊同轴地固定在活塞上，而弹簧(4)则套在辅助电极上，活塞的另一端通过螺纹与电缆接线座(7)相连，此外还有绝缘衬套(2)、电缆(8)和气管(9)；
    (2)它的引弧控制电路部分：焊机I的负极接至喷枪的主电极(11)，而正极一方面引到喷枪的喷嘴(12)上，另一方面应通过电阻(R3)和交流接触器(Q1)的触点(Q1-1)引到辅助电极(1)，R3和Q1-1串接，Q1受计算机控制的交流继电器(CJ1)的常开触点(CJ1-1)的控制，同时在CJ1-1的两端还并接手动开关K2，CJ1-1和Q1串接后接到交流电流e2的两端，分压电阻(R1)和(R2)串接后，跨接在主电极与辅助电极间，即(R1)串接后余下的那一端接主电极，而R2余下的那一端接辅助电极，从R1和R2的串接点处取样出辅助电极对主电极的电压信号后引到稳压管(DW)上，DW的另一端接至复合管(BG1-2)的基极，BG1-2的射极一方面连接到主电极上，另一方面还应接到控制电源(E)的负极，BG1-2的集电极接继电器(J1)，J1的另一端接控制电源(E)的正极，在J1的两端并接二极管(D)，D的负极应接到J1与E相连接的那一端，以给J1在断电的瞬间提供能量释放回路，送气电磁气阀(DF1)与J1的常开触点(J1-1)、由计算机等控制的中间继电器(J2)的
    常开触点(J2-1)相串联后接交流电源(e1)的两端，手动开关(K1)并接于(J2-1)的两端，而放气电磁气阀(DF2)则与J1的常闭触点(J1-2)串联后并接于J1-1串DF1的两端。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012103798A1 (zh) * 2011-01-31 2012-08-09 Liu Yingchun 引弧座
CN101448356B (zh) * 2007-11-27 2013-08-14 通用电气公司 烧蚀性等离子体枪装置和系统
CN112719543A (zh) * 2020-12-22 2021-04-30 无锡马斯克焊割设备有限公司 应用于等离子切割机的低频拉弧式引弧系统

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