本發(fā)明屬于一種雙弧TIG焊接電源裝置，相比于常規(guī)的單絲焊接系統(tǒng)可以達(dá)到更高的焊接速度，相對(duì)于傳統(tǒng)的雙絲或多絲焊接系統(tǒng)具有更小的熱輸入，且母材受熱區(qū)域更集中，可以適用于薄板的焊接。該種焊接工藝采用非熔化極電弧，兩條電弧在兩個(gè)不同鎢極與母材之間交替導(dǎo)通。既可以調(diào)節(jié)焊接熱輸入的分配方式，又可以增加熔敷金屬的數(shù)量，從而有效提高焊接效率。該技術(shù)屬于熱加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

常規(guī)的電弧焊接工藝可以分為熔化極電弧焊接工藝和非熔化極電弧焊接工藝。在TIG焊中，惰性氣體有較好的保護(hù)作用，它本身既不與金屬發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，也不溶解于高溫液體金屬中，使得焊接過程熔池的冶金反應(yīng)簡(jiǎn)單，容易控制，TIG焊接電流在10-500A范圍內(nèi)電弧都很穩(wěn)定，且不存在熔滴過渡問題，無飛濺，焊縫美觀。在薄板焊接中提高效率的主要方式是提高焊接速度，高速焊接和常規(guī)速度焊接在焊接熱輸入的分配方式顯著不同。在低速焊接時(shí)，一般采用較小的熱輸入和較低的焊接速度，而在高速焊接時(shí)需要較高的熱輸入和較高的焊接速度。目前雙弧高速焊接工藝相對(duì)于單弧焊接工藝可以提高焊接速度一倍以上，是目前主要的高速電弧焊接工藝。但是，在直流TIG焊多電極焊接時(shí)，由于相近的電極通以同方向的電流，電極間的電弧相互作用極易造成磁偏吹，使得焊接過程中電弧出現(xiàn)擺動(dòng)而不穩(wěn)定，應(yīng)用困難。而且常規(guī)的恒流或低頻脈沖焊接工藝電弧挺度不夠，在高速移動(dòng)時(shí)電弧會(huì)出現(xiàn)拖拽和跳躍現(xiàn)象，容易產(chǎn)生焊接缺陷。如果簡(jiǎn)單采用雙非熔化極大間距電弧焊接，可以改善焊接速度，但是整體熱輸入較高,無法應(yīng)用于薄板的焊接。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，通過提供一種雙弧復(fù)合焊接工藝方法，實(shí)現(xiàn)焊縫區(qū)域受熱高度集中及高速焊接的目的，從而應(yīng)用于常規(guī)雙弧焊接無法解決的薄板高速焊接工藝問題。

本發(fā)明是采用以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的：

一種雙弧TIG焊接電源裝置，其特征在于：該裝置包括第一恒流輸出電路(10)，第二恒流輸出電路(13)，第三恒流輸出電路(12)和緩沖網(wǎng)絡(luò)；還包括電流切換電路(11)；

該電流切換電路包括：第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3、二極管D1；第一開關(guān)管Q1集電極與二極管D1的A端、第二恒流輸出電路的陽極相連，第一開關(guān)管Q1發(fā)射極與第二開關(guān)管Q2的發(fā)射極、第三開關(guān)管Q3的發(fā)射極相連，第二開關(guān)管Q2的集電極與第一鎢極、第一恒流輸出電路的陰極相連，第三開關(guān)管Q3的集電極與第二鎢極、第三恒流輸出電路的陰極相連；母材與第三恒流輸出電路的陽極、第一恒流輸出電路的陽極、二極管D1的K端相連。

當(dāng)電流切換電路(11)中第一開關(guān)管Q1、第三開關(guān)管Q3關(guān)斷，第二開關(guān)管Q2導(dǎo)通時(shí)，第二恒流輸出電路輸出的電流疊加在第一鎢極上，第一恒流和第二恒流同時(shí)流過第一鎢極，第一鎢極流過脈沖峰值電流，第三恒流流過第二鎢極，第二鎢極流過脈沖基值電流。

當(dāng)電流切換電路(11)中第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2關(guān)斷，第三開關(guān)管Q3導(dǎo)通時(shí)，第二恒流輸出電路輸出的電流疊加在第二鎢極上，第二恒流和第三恒流同時(shí)流過第二鎢極，第二鎢極流過脈沖峰值電流，第一恒流流過第一鎢極，第一鎢極流過脈沖基值電流。

當(dāng)電流切換電路(11)中第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3關(guān)斷，第一開關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)，第二恒流輸出電路輸出的電流通過第一開關(guān)管Q1直接流回第二恒流輸出電路；第一恒流流過第一鎢極，第一鎢極流過脈沖基值電流；第三恒流流過第二鎢極，第二鎢極流過脈沖基值電流。

進(jìn)一步，所述的第三恒流輸出電路輸出電流為5—400A。

本發(fā)明由兩組相同硬件能產(chǎn)生高頻高沿脈沖電流的電源組成，且該雙電弧復(fù)合焊接工藝方法，包括第一、第二、第三恒流輸出電路。第一、第三恒流輸出電路是基值恒流輸出電路，可以實(shí)現(xiàn)恒流輸出，可以用于非熔化極電弧焊接工藝，實(shí)現(xiàn)引弧，不斷弧。本發(fā)明以全橋電路構(gòu)建第二恒流輸出電路，作為最佳實(shí)施方式，也可以通過其它拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)恒流輸出電路。恒流輸出電路可以實(shí)現(xiàn)恒流輸出特性，可以用于非熔化極焊接工藝。同樣以全橋電路構(gòu)建基值恒流輸出電路，作為最佳實(shí)施方式，也可以通過其它拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)恒流輸出電路。電流切換電路可以使恒流電路輸出電流從不同的端子輸出。

三個(gè)開關(guān)管通過驅(qū)動(dòng)電路交替工作，使電源的陰陽極輸出端輸出高頻高沿脈沖電流。

前述的電流切換電路可以把恒流輸出電路中的電流輸出回路進(jìn)行切換。

本發(fā)明為復(fù)合電弧焊接裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯的優(yōu)勢(shì)和有益效果：

通過三只開關(guān)管的輪流導(dǎo)通關(guān)斷，配合RCD緩沖網(wǎng)絡(luò)的作用，實(shí)現(xiàn)了電流輸出回路的高速切換，非熔化極電弧可以高速的從兩組鎢極到母材之間切換。相比于常規(guī)的雙熔化極焊絲電弧焊接工藝，可以降低焊接熱輸入的最低臨界值，相對(duì)于簡(jiǎn)單的雙非熔化極的復(fù)合焊接，由于非熔化極電弧的切換時(shí)間比例可以自由調(diào)節(jié)，所以非熔化極電弧能量在兩組鎢極和母材之間的分配比例可以自由調(diào)節(jié)，從而提高焊接工藝的適應(yīng)范圍。由于采用開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷來實(shí)現(xiàn)非熔化極電弧的切換，可以使電弧切換最高頻率大于20KHz。

附圖說明

圖1為主電路原理圖；

圖2為系統(tǒng)總體框圖；

圖3為電流切換電路工作過程圖(一)；

圖4為電流切換電路工作過程圖(二)；

圖5為電流切換電路工作過程圖(三)；

圖6為工作時(shí)電流波形圖。

圖1中Q1、Q2、Q3為開關(guān)管，D1為二極管，虛線框中的為RCD緩沖網(wǎng)絡(luò)。

圖2中LEM1、LEM2、LEM4——電流采樣器，LEM3、LEM6——電壓采樣器，(1)第一恒流輸出電路的驅(qū)動(dòng)電路，(2)第一恒流輸出電路電流采樣及濾波，(3)電壓采樣及濾波，(4)第二恒流輸出電路電流采樣及濾波，(5)電流切換驅(qū)動(dòng)電路，(6)第二恒流輸出電路的驅(qū)動(dòng)電路，(7)第三恒流輸出電路的驅(qū)動(dòng)電路，(8)第三恒流輸出電路電流采樣及濾波，(9)電壓采樣及濾波，(10)第一恒流輸出電路，(11)電流切換電路，(12)第二恒流輸出電路，(13)第三恒流輸出電路(14)人機(jī)界面，(15)DSP控制系統(tǒng)(數(shù)字信號(hào)處理控制系統(tǒng))。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖說明和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

該系統(tǒng)由兩個(gè)交替導(dǎo)通的非熔化極大電流脈沖電弧作為主弧，兩個(gè)非熔化極恒流小電流電弧作為輔助電弧，主電弧可以在母材和兩個(gè)鎢極之間交替導(dǎo)通，當(dāng)輔助電弧在鎢極和母材之間存在時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)引弧，不斷弧。當(dāng)主弧在鎢極和母材之間存在時(shí)，可以提高熔敷速度，實(shí)現(xiàn)高速焊接。由于鎢極電弧可以在很低的電流下穩(wěn)定工作，所以該種工藝相比于雙熔化極焊接可以降低最小工作電流，降低最小焊接熱輸入，從而應(yīng)用于常規(guī)雙絲焊接無法解決的超薄板高速焊接工藝問題。

請(qǐng)參閱圖1、圖2所示，雙弧復(fù)合焊接系統(tǒng)由第一、第二、第三恒流輸出電路，電流切換電路組成。非熔化極和母材之間的脈沖電弧是焊接主弧，是非連續(xù)電弧，當(dāng)Q1、Q2、Q3三個(gè)開關(guān)管交替導(dǎo)通工作時(shí)，非熔化極電弧分別存在于母材與兩個(gè)鎢極之間。通過調(diào)節(jié)三個(gè)開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間的比例，可以調(diào)節(jié)輔助電弧能量在母材和非熔化極之間的分配。從而調(diào)節(jié)引弧時(shí)間，以利于提高焊接速度。

圖3為開關(guān)管Q2導(dǎo)通、Q1關(guān)斷、Q3關(guān)斷時(shí)主電路幅值電流的流動(dòng)情況。電流由第二恒流輸出電路的陽極流出，經(jīng)過二極管D1，母材，電弧，第一鎢極，Q2最終流回到第二恒流輸出電路的陰極。脈沖主電弧存在的位置在第一鎢極和母材之間。

圖4為開關(guān)管Q3導(dǎo)通、Q1關(guān)斷、Q2關(guān)斷時(shí)主電路幅值電流的流動(dòng)情況。電流由第二恒流輸出電路的陽極流出，經(jīng)過二極管D1，母材，電弧，第二鎢極，Q3最終流回到第二恒流輸出電路的陰極。脈沖主電弧存在的位置在第二鎢極和母材之間。

圖5為開關(guān)管Q1導(dǎo)通、Q2關(guān)斷、Q3關(guān)斷時(shí)主電路電流流動(dòng)情況。電流由第二恒流輸出電路的陽極流出，經(jīng)Q1流回第二恒流輸出電路的陰極。輔助電弧存在的位置在兩組鎢極和母材之間。

綜上所述，主電弧的存在可以通過Q1、Q2、Q3的導(dǎo)通關(guān)斷來控制，當(dāng)Q1導(dǎo)通，Q2、Q3關(guān)斷時(shí)主電弧不存在，當(dāng)Q2或者Q3有一個(gè)導(dǎo)通、Q1關(guān)斷時(shí)主電弧存在。

圖6為電流波形圖。從圖6可以看出第一鎢極電流波形和第二鎢極電流波形是交替的，兩級(jí)幅值不會(huì)同時(shí)存在，但是可以同時(shí)不存在。

如圖2所示為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖，第一恒流輸出電路的驅(qū)動(dòng)電路(1)連接在DSP控制系統(tǒng)(數(shù)字信號(hào)處理控制系統(tǒng))(15)與第一恒流輸出電路之間,第二恒流輸出電路驅(qū)動(dòng)電路(6)連接在DSP控制系統(tǒng)(數(shù)字信號(hào)處理控制系統(tǒng))(15)與第二恒流輸出電路之間，電流切換驅(qū)動(dòng)電路(5)連接在DSP控制系統(tǒng)(數(shù)字信號(hào)處理控制系統(tǒng))(15)與開關(guān)管Q1、Q2、Q3之間，第一恒流輸出電路電流采樣及濾波(2)連接在電流采樣器LEM1與DSP控制系統(tǒng)(數(shù)字信號(hào)處理控制系統(tǒng))(15)之間，第二恒流輸出電路電流采樣及濾波(4)連接在電流采樣器LEM2與DSP控制系統(tǒng)(數(shù)字信號(hào)處理控制系統(tǒng))(15)之間，第一恒流輸出電路電壓采樣及濾波電路(3)連接在電壓采樣器LEM3與DSP控制系統(tǒng)(數(shù)字信號(hào)處理控制系統(tǒng))(15)之間。人機(jī)界面(14)與DSP控制系統(tǒng)(數(shù)字信號(hào)處理控制系統(tǒng))(15)相連。在工作過程中，電流采樣器LEM1，電流采樣器LEM2分別對(duì)所在電路的電流進(jìn)行采樣，電壓采樣器LEM3將采樣結(jié)果送給DSP控制系統(tǒng)(數(shù)字信號(hào)處理控制系統(tǒng))(15)，DSP控制系統(tǒng)(數(shù)字信號(hào)處理控制系統(tǒng))(15)將采樣結(jié)果與人機(jī)界面(14)設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行比較運(yùn)算，傳遞信號(hào)給第一恒流輸出電路驅(qū)動(dòng)電路(1)，第二恒流輸出電路的驅(qū)動(dòng)電路(6)，調(diào)節(jié)第二恒流輸出電路中開關(guān)管的占空比，最終實(shí)現(xiàn)輸出電流參數(shù)與人機(jī)界面(14)設(shè)定值相等，并且DSP控制系統(tǒng)(數(shù)字信號(hào)處理控制系統(tǒng))(15)發(fā)送信號(hào)給電流切換驅(qū)動(dòng)電路(5)，控制開關(guān)管Q1，開關(guān)管Q2，開關(guān)管Q3的開通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)脈沖輸出電流在兩個(gè)不同鎢極之間的切換，由于電流輸出回路的切換是通過功率開關(guān)的開通與關(guān)斷實(shí)現(xiàn)的，所以第一鎢極與母板之間的電弧和第二鎢極與母板之間的電弧可以高速的切換。