專利名稱：一種應用脈沖電流的手弧焊接裝置及其焊接方法
技術領域：
本發明涉及一種手弧焊接裝置，以及該手弧焊接裝置的焊接方法。
背景技術：
電焊的基本工作原理是我們通過常用的220V電壓或者380V的工業用電，通過電焊機里的減壓器降低了電壓，增強了電流，并使電能產生巨大的電弧熱量融化鋼鐵，而焊條的融入使鋼鐵之間的融合性更高。電弧焊是目前應用最廣泛的焊接方法，它包括有手弧焊、埋弧焊、鎢極氣體保護電弧焊、等離子弧焊、熔化極氣體保護焊等。手弧焊是各種電弧焊方法中發展最早、目前仍然應用最廣的一種焊接方法。它是 以外部涂有涂料(藥皮)的焊條作電極和填充金屬，電弧是在焊條的端部和被焊工件表面之間燃燒。涂料(藥皮)在電弧熱作用下一方面可以產生氣體以保護電弧，另一方面可以產生熔渣覆蓋在熔池表面，防止熔化的金屬與周圍氣體相互作用生成氧化物；熔渣的更重要作用是與熔化金屬產生物理化學反應或添加合金元素，改善焊縫金屬性能。手弧焊設備簡單、輕便，操作靈活，可以應用于維修及裝配中的短縫的焊接，特別是可以用于難以達到的部位的焊接。手弧焊配用相應的焊條可適用于大多數工業用碳鋼、不銹鋼、鑄鐵、銅、鋁、鎳及其
I=I -Wl o現在市面上常見的手弧焊機主要有直流焊機和交流焊機，其中直流焊機中配置有變壓器和整流模塊，交流電輸入時，經變壓器變壓后，再由整流器整流，輸出為低壓大電流的直流電。現有的手弧直流焊機在工作時的輸出電流不少于120A，輸出功率不少于4000W，能耗大，當輸入電壓為220V時，其輸入電流約為20A，輸入電流大，對使用環境要求較高，不適合在家庭環境中使用(家庭環境中的電線較細，當電流過大時容易引起火災，因此設有過流保護且其動作設定值一般不高于60A);同時直流焊機的變壓器變比大，需要繞置較多的線圈，造成焊機的體積大、重量大，不方便攜帶。此外，由于現有的直流焊機的焊接電流較大，應用在薄板焊接時，持續的大電流產生的電弧容易將薄板燒穿。

發明內容
為了解決現有手弧焊機能耗大、輸入電流大、不便于家庭使用和使用時容易燒穿薄板的問題，本發明的目的在于提供一種應用脈沖電流進行焊接的手弧焊接裝置及其焊接方法。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是
一種應用脈沖電流的手弧焊接裝置，包括依次連接的整流模塊、波形發生器、變壓器和二次整流模塊，還包括一控制單元，控制單元的輸出端連接波形發生器用于控制波形發生器產生高頻脈沖波形，所述整流模塊的輸入端連接電源，所述二次整流模塊的輸出端連接焊槍，二次整流模塊的輸出端還連接控制單元的輸入端。本發明中設置有波形發生器和控制單元，應用脈沖電流進行焊接，達到節能、降低輸入電流等的效果。上述手弧焊接裝置的焊接方法，包括以下步驟①、輸入的交流電通過整流模塊，整流為直流電、步驟①得到的直流電通過波形發生器，由控制單元控制波形發生器將直流電轉化為高頻脈沖波，所述高頻脈沖波包括用于焊條引弧的引弧波段tl和周期性循環的工作波段，引弧波段中包括交替設置的峰段I t3和谷段t4，所述工作波段的一個周期t2中包括用于點弧的峰段II t5、用于提供工作電流的中段t6和低電流的尾段t7，所述峰段I t3的電流值與峰段II t5的電流值相等，所述谷段t4的電流值與中段t6的電流值相等；
③、步驟②得到的高頻脈沖波通過變壓器，按變比放大電流值；④、步驟③中放大后的脈沖電流通過二次整流模塊，再次整流，輸出適合焊槍使用的輸出電流，部分輸出電流通過二次整流模塊與控制單元之間的連接反饋到控制單元，使控制單元更好的完善高頻脈沖波。作為上述焊接方法的補充，所述引弧波段tl中，峰段I t3的電流值不少于100A，優選為160A，峰段I t3通過二次整流模塊后輸出時的持續時間為2(Tl00ms ;谷段t4的電流值為2(T80A，優選為70A，谷段t4通過二次整流模塊后輸 出時的持續時間為5(T200ms ；引弧波段tl通過二次整流模塊后輸出時的持續時間為100(T3000ms。所述工作波段中，峰段II t5的電流值不少于100A，優選為160A，峰段II t5通過二次整流模塊后輸出時的持續時間為2(Tl00ms ;中段t6的電流值為2(T80A，優選為70A，中段t6通過二次整流模塊后輸出時的持續時間為20(T800ms ;尾段t7的電流值為0A，尾段t7通過二次整流模塊后輸出時的持續時間為20(T800ms。本發明的焊接方法輸出脈沖電流進行焊接，脈沖電流中包括有引弧波段tl和工作波段。引弧波段tl中大電流的峰段I t3和提供工作電流的谷段t4交替設置，確保焊條在開始工作時有足夠的能量用于引弧，使引弧操作更加容易成功。工作波段的一個周期t2中包括峰段II t5、中段t6和尾段t7，其中做功為峰段II t5和中段t6，峰段II t5采用大電流點弧后，進入中段t6，提供電流值約為峰段II t5電流值一半的工作電流，支持焊條放電工作，尾段t7的電流值為0，使焊條得到休息，同時降低工作波段的平均功率。與現有的直流式手弧焊機進行對比，在獲得相同焊接效果的前提下，本發明的應用脈沖電流的手弧焊接裝置輸出功率為直流焊機輸出功率的一半或更低，大大減少能耗；輸出功率降低使輸入電流同時降低，令本發明的焊接裝置適用于家庭環境中；而平均工作電流的降低，降低了焊接時焊條與母材之間的溫度，不易燒穿母材，令本發明的焊接裝置可用于進行薄板焊接。作為上述技術方案的進一步改進，所述引弧波段tl的開始段為谷段t4，在谷段t4中，焊條進行預熱，避免了開始電流過大造成焊條粘在母材上的情況。作為上述技術方案的進一步改進，所述高頻脈沖波的頻率為20KHz及以上，脈沖波的頻率越高，變壓過程越容易，降低變壓器的線圈要求，減少變壓器的體積和重量，使本發明的手弧焊接裝置的體積小、重量輕。


下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖I是本發明的電氣原理框 圖2是本發明的焊接裝置工作時的電流波形。
具體實施例方式參照圖1，本發明提供的一種應用脈沖電流的手弧焊接裝置，包括整流模塊I、波形發生器2、變壓器3、二次整流模塊4和控制單元5，整流模塊I可為橋式全波整流電路，用于將交流電轉換為直流電；波形發生器2為MOSFET場效應管電路或IGBT絕緣柵雙極型晶體管電路，用于產生高頻脈沖波形；變壓器3為降壓變壓器；二次整流模塊4用于對變壓后的電流進行再次整流，輸出適合焊槍使用的電流；控制單元5為一單片機芯片或PLC芯片及其周邊電路，根據芯片內輸入的程序控制高頻脈沖波形的波形形狀。在本發明中，整流模塊
I、波形發生器2、變壓器3、二次整流模塊4依次連接，整流模塊I的輸入端連接電源，二次整流模塊4的輸出端連接焊槍，控制單元5的輸出端連接波形發生器2，控制單元5的輸入端連接二次整流模塊4的輸出端，用于接收反饋回來的輸出電流并根據反饋電路調整高頻脈沖波形的波形形狀。上述手弧焊接裝置的焊接方法，包括以下步驟①、輸入的交流電通過整流模塊1，整流為直流電、步驟①得到的直流電通過波形發生器2，由控制單元5控制波形發生器將直流電轉化為高頻脈沖波，圖2為高頻脈沖波的波形，所述高頻脈沖波包括用于焊條引弧的引弧波段tl和周期性循環的工作波段。引弧波段tl中包括交替設置的峰段I t3和谷段t4，其中開始段為谷段t4;峰段I t3的電流值不少于100A，優選為160A，峰段I t3通過二次整流模塊4后輸出時的持續時間為2(Tl00ms，如采用50ms ;谷段t4的電流值為2(T80A，優選為70A，谷段t4通過二次整流模塊4后輸出時的持續時間為5(T200ms，如采用150ms ;引弧波段tl總體通過二次整流模塊4后輸出時的持續時間為100(T3000ms，如采用2000ms。所述工作波段的一個周期t2中包括用于點弧的峰段II t5，峰段II t5的電流值不少于100A，優選為160A，峰段II t5通過二次整流模塊4后輸出時的持續時間為2(Tl00ms，優選與峰段I t3的時間相等；用于提供工作電流的中段t6，中段t6的電流值為2(T80A，優選為70A，中段t6通過二次整流模塊4后輸出時的持續時間為20(T800ms，如采用500ms ;低電流的尾段t7，尾段t7的電流值為0A，尾段t7通過二次整流模塊4后輸出時的持續時間為20(T800ms，如采用500ms。③、步驟②得到的高頻脈沖波通過變壓器3，按變比放大電流值；
④、步驟③中放大后的脈沖電流通過二次整流模塊4，再次整流，輸出適合焊槍使用的輸出電流，部分輸出電流通過二次整流模塊4與控制單元5之間的連接反饋到控制單元，使控制單元5更好的完善高頻脈沖波。當焊機停止使用時，停止時間超過尾段t7的I. 3倍后，控制單元5自動復位，焊機下次工作時重新經引弧波段tl進入工作波段。本發明的焊接方法輸出脈沖電流進行焊接，脈沖電流中包括有引弧波段tl和工作波段。引弧波段tl中大電流的峰段I t3和提供工作電流的谷段t4交替設置，確保焊條在開始工作時有足夠的能量用于引弧，使引弧操作更加容易成功。工作波段的一個周期t2中包括峰段II t5、中段t6和尾段t7，其中做功為峰段II t5和中段t6，峰段II t5采用大電流點弧后，進入中段t6，提供電流值約為峰段II t5電流值一半的工作電流，支持焊條放電工作，尾段t7的電流值為0，使焊條得到休息，同時降低工作波段的平均功率。作為上述技術方案的進一步改進，所述高頻脈沖波的頻率為20KHz及以上，脈沖波的頻率越高，變壓過程越容易，降低變壓器3的線圈要求，減少變壓器3的體積和重量，使本發明的手弧焊接裝置的體積小、重量輕。與現有的直流式手弧焊機進行對比，在獲得相同焊接效果的前提下，本發明的應用脈沖電流的手弧焊接裝置輸出功率為直流焊機輸出功率的一半或更低，大大減少能耗； 輸出功率降低使輸入電流同時降低，令本發明的焊接裝置適用于家庭環境中；而平均工作電流的降低，降低了焊接時焊條與母材之間的溫度，不易燒穿母材，令本發明的焊接裝置可用于進行薄板焊接。
以上所述僅為本發明的優先實施方式，但本發明并不限定于上述例子，只要以基本相同手段實現本發明目的的技術方案都屬于本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種應用脈沖電流的手弧焊接裝置，其特征在于包括依次連接的整流模塊(I)、波形發生器(2)、變壓器(3)和二次整流模塊(4)，還包括一控制單元(5)，控制單元(5)的輸出端連接波形發生器(2 )用于控制波形發生器(2 )產生高頻脈沖波形，所述整流模塊(I)的輸入端連接電源，所述二次整流模塊(4)的輸出端連接焊槍，二次整流模塊(4)的輸出端還連接控制單元(5)的輸入端。
2.根據權利要求I所述的手弧焊接裝置的焊接方法，其特征在于包括以下步驟 ①、輸入的交流電通過整流模塊(I)，整流為直流電； ②、步驟①得到的直流電通過波形發生器(2)，由控制單元(5)控制波形發生器(2)將直流電轉化為高頻脈沖波，所述高頻脈沖波包括用于焊條引弧的引弧波段tl和周期性循環的工作波段t2，引弧波段中包括交替設置的峰段I t3和谷段t4，所述工作波段的一個周期中包括用于點弧的峰段II t5、用于提供工作電流的中段t6和低電流的尾段t7，所述峰段I t3的電流值與峰段II t5的電流值相等，所述谷段t4的電流值與中段t6的電流值相等； ③、步驟②得到的高頻脈沖波通過變壓器(3)，按變比放大電流值； ④、步驟③中放大后的脈沖電流通過二次整流模塊(4)，再次整流，輸出適合焊槍使用的輸出電流，部分輸出電流通過二次整流模塊(4)與控制單元(5)之間的連接反饋到控制單元(5)。
3.根據權利要求2所述的手弧焊接裝置的焊接方法，其特征在于所述引弧波段tl中，峰段I t3的電流值不少于100A，峰段I t3通過二次整流模塊(4)后輸出時的持續時間為2(Tl00ms ;谷段t4的電流值為2(T80A，谷段t4通過二次整流模塊(4)后輸出時的持續時間為5(T200ms ;引弧波段tl通過二次整流模塊(4)后輸出時的持續時間為100(T3000ms。
4.根據權利要求3所述的手弧焊接裝置的焊接方法，其特征在于所述引弧波段tl的開始段為谷段t4。
5.根據權利要求3所述的手弧焊接裝置的焊接方法，其特征在于所述峰段It3的電流值為160A。
6.根據權利要求3所述的手弧焊接裝置的焊接方法，其特征在于所述谷段t4的電流值為70A。
7.根據權利要求2所述的手弧焊接裝置的焊接方法，其特征在于所述工作波段中，峰段II t5的電流值不少于100A，峰段II t5通過二次整流模塊(4)后輸出時的持續時間為2(Tl00ms ;中段t6的電流值為2(T80A，中段t6通過二次整流模塊(4)后輸出時的持續時間為20(T800ms ;尾段t7的電流值為0A，尾段t7通過二次整流模塊(4)后輸出時的持續時間為 200 800ms。
8.根據權利要求7所述的手弧焊接裝置的焊接方法，其特征在于所述峰段IIt5的電流值為160A。
9.根據權利要求7所述的手弧焊接裝置的焊接方法，其特征在于所述中段t6的電流值為70A。
10.根據權利要求2至9任一權利要求所述的手弧焊接裝置的焊接方法，其特征在于所述高頻脈沖波的頻率為20KHz及以上。
全文摘要
本發明公開了一種應用脈沖電流的手弧焊接裝置，包括依次連接的整流模塊、波形發生器、變壓器和二次整流模塊，還包括一控制單元，控制單元的輸出端連接波形發生器用于控制波形發生器產生高頻脈沖波形，所述整流模塊的輸入端連接電源，所述二次整流模塊的輸出端連接焊槍，二次整流模塊的輸出端還連接控制單元的輸入端。本發明中設置有波形發生器和控制單元，應用脈沖電流進行焊接，達到節能、降低輸入電流等的效果。本發明還公開了一種應用脈沖電流進行焊接的焊接方法。
文檔編號B23K9/00GK102717170SQ20121017845
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月1日 優先權日2012年6月1日
發明者翁良軒 申請人:江門市保值久機電有限公司