專利名稱：惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊電弧再引燃控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電焊機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊電弧再引燃時(shí)對電弧可靠再引燃的控制技術(shù)。

背景技術(shù)：
目前應(yīng)用的惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊，焊接電弧是直流電弧，短路爆斷引燃焊接電弧之后，直流電弧無再引燃過程，所以無需焊接電弧再引燃控制系統(tǒng)。
《焊接學(xué)報(bào)》1996年第3期上撰文“雙凹波形脈沖氬弧焊的焊接電源”，該文提出雙凹波形脈沖電流控制方案，在惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊電弧電流變換方向的前后一小段時(shí)間區(qū)間內(nèi)，提高弧焊電源輸出電壓，并且控制弧焊電源輸出大電流值；在其余時(shí)間區(qū)段內(nèi)，焊接電弧電流值隨焊絲直徑及送絲速度變化而變化。這種控制方案是以大電流的模式解決了惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊電弧電流變換方向時(shí)電弧的再引燃問題。這種焊接工藝解決的主要問題是利用交流電弧克服直流焊接電弧磁偏吹的問題，為此，這種控制方案是可行的。但是存在的問題是，小電流焊接時(shí)電弧不穩(wěn)定。
最新研究開發(fā)的惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊焊接工藝，其主要目的是更好地控制焊縫熔深及焊絲熔化速度、提高焊接質(zhì)量及焊接效率，這種焊接電弧可以是直流電弧與交流電弧復(fù)合控制的模式，或者是交流電弧控制模式。在這種焊接工藝的控制模式下，焊接電弧電流在變換方向的瞬時(shí)，電弧電流必須控制在較低的數(shù)值區(qū)間，這樣需要電弧再引燃控制系統(tǒng)，保證在焊接電弧電流變換方向的瞬時(shí)可靠實(shí)現(xiàn)焊接電弧再引燃。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明配合最新研究開發(fā)的惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊焊接工藝，提供一種惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊電弧再引燃控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊在電弧電流變換方向的瞬時(shí)可靠再引燃。
本發(fā)明控制系統(tǒng)包括逆變弧焊電源IAWPS、絕緣柵雙極晶體管IGBT、直流電源DCPS1～DCPS2、驅(qū)動電路Dr1～Dr4、反相器Not1～Not3、單穩(wěn)態(tài)電路CD4098、與門And1～And2、4輸入與非門FAND等。逆變弧焊電源IAWPS、直流電源DCPS1及直流電源DCPS2的電源連線A、B、C連接電網(wǎng)三相電。驅(qū)動電路Dr1～Dr4的連線包括第一線(1’)、第二線(2’)、第三線(3’)、第四線(4’)、第五線(5’)和第六線(6’)共六線，第四線、第五線、第六線連接絕緣柵雙極晶體管IGBT，第一線分別接入第一控制信號D1、第二控制信號D2、第三控制信號D3、第四控制信號D4，第二線分別與公共端Vs連接，第三線分別接入第一故障信號F1、第二故障信號F2、第三故障信號F3、第四故障信號F4。第一控制信號D1與反相器Not2的輸出端連接，第二控制信號D2與反相器Not3的輸出端連接，第三控制信號D3與與門And1的輸出端連接、第四控制信號D4與與門And2的輸出端連接?？偪刂菩盘朌和總故障信號F分別與惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊控制系統(tǒng)連接。其中驅(qū)動電路和單穩(wěn)態(tài)電路都為通用典型電路，故不詳細(xì)介紹。
采用本發(fā)明的惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊電弧再引燃控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊電弧電流轉(zhuǎn)變方向的同時(shí)可靠實(shí)現(xiàn)電弧再引燃，同時(shí)能夠?qū)?只絕緣柵雙極晶體管IGBT進(jìn)行故障檢測，進(jìn)而可以采取保護(hù)措施保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。



圖1為本發(fā)明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖； 圖2為驅(qū)動電路1及驅(qū)動電路2的電路圖； 圖3為驅(qū)動電路3及驅(qū)動電路4的電路圖； 圖4為控制信號電路圖； 圖5為故障信號電路圖； 圖6為本發(fā)明控制系統(tǒng)控制信號時(shí)序圖； 其中IAWPS逆變弧焊電源，DCPS1直流電源1，DCPS2直流電源2，Dr1～Dr4驅(qū)動電路1～4，Wire焊絲，Arc惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊的電弧，Not1反相器1，Not2反相器2，Not3反相器3，CD4098單穩(wěn)態(tài)電路，And1與門1，And2與門2，F(xiàn)AND四輸入與非門。

具體實(shí)施例方式 如圖1-5所示，本發(fā)明控制系統(tǒng)包括逆變弧焊電源IAWPS，絕緣柵雙極晶體管IGBT1～I(xiàn)GBT4，直流電源DCPS1，直流電源DCPS2，驅(qū)動電路Dr1～Dr4，反相器Not1～Not3，單穩(wěn)態(tài)電路CD4098，與門And1，與門And2，4輸入與非門FAND，控制信號包括總控制信號D、第一控制信號D1～第四控制信號D4，Vs是其公共端，故障信號包括總故障信號F、第一故障信號F1～第四故障信號F4?？偪刂菩盘朌來自惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊控制系統(tǒng)，總故障信號F輸出到惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊控制系統(tǒng)。
結(jié)合圖6所示本發(fā)明控制系統(tǒng)控制信號D、D1～D4的時(shí)序，詳細(xì)敘述本發(fā)明的控制過程。圖6中時(shí)序圖0時(shí)刻，D及D1由低電平變?yōu)楦唠娖?，D1經(jīng)驅(qū)動電路Dr1去驅(qū)動IGBT1使其導(dǎo)通，逆變弧焊電源IAWPS的輸出正端經(jīng)節(jié)點(diǎn)1、IGBT1、節(jié)點(diǎn)5即焊絲端、惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊電弧Arc空間、節(jié)點(diǎn)3即焊接工件端、逆變弧焊電源輸出0端形成回路，逆變弧焊電源IAWPS的輸出電壓加到惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊的電弧Arc空間兩端，焊絲端為正、焊接工件端為負(fù)，具備再引燃焊接電弧的條件。同時(shí)D3由低電平變?yōu)楦唠娖讲⑶揖S持50～200us時(shí)間區(qū)間，即時(shí)刻0至?xí)r刻1，D3經(jīng)驅(qū)動電路Dr3去驅(qū)動IGBT3，直流電源DCPS1輸出正端經(jīng)節(jié)點(diǎn)1、IGBT1、節(jié)點(diǎn)5即焊絲端、惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊電弧Arc空間、節(jié)點(diǎn)3即焊接工件端、IGBT3、節(jié)點(diǎn)9、直流電源DCPS1輸出負(fù)端形成回路，直流電源DCPS1的輸出高電壓，其電壓值為200～480V，電流值為3～8A，作用到焊接電弧Arc空間兩端，焊絲端正、焊接工件端負(fù)，與逆變弧焊電源IAWPS輸出經(jīng)控制電路加到焊接電弧Arc空間兩端的電壓極性相同，高電壓擊穿焊接電弧空間促使焊接電弧再引燃。焊接電弧再引燃之后，在D1高電平時(shí)間區(qū)間，即時(shí)刻0至?xí)r刻2，焊接電弧電流是由焊絲流向工件，焊接電弧能夠連續(xù)燃燒。以上所述就是惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊電弧電流由焊接工件流向焊絲的流向轉(zhuǎn)變?yōu)橛珊附z流向焊接工件的流向的瞬時(shí)控制焊接電弧再引燃的過程。在時(shí)刻0至?xí)r刻2時(shí)間區(qū)間，D2、D4均為低電平，經(jīng)驅(qū)動電路Dr2及驅(qū)動電路Dr4，IGBT2及IGBT4均處于關(guān)斷狀態(tài)。
在時(shí)序圖時(shí)刻2，D由高電平變換為低電平，D2由低電平變?yōu)楦唠娖剑珼2經(jīng)驅(qū)動電路Dr2去驅(qū)動IGBT2使其導(dǎo)通，逆變弧焊電源IAWPS輸出0端經(jīng)節(jié)點(diǎn)3即焊接工件端、焊接電弧Arc空間、節(jié)點(diǎn)5即焊絲端、IGBT2、節(jié)點(diǎn)2、逆變弧焊電源IAWPS輸出負(fù)端形成回路，逆變弧焊電源IAWPS的輸出電壓加到焊接電弧空間兩端，焊接工件端正、焊絲端負(fù)，具備再引燃焊接電弧的條件。同時(shí)D4由低電平變?yōu)楦唠娖讲⑶揖S持50～200us時(shí)間區(qū)間，即時(shí)刻2至?xí)r刻3，D4經(jīng)驅(qū)動電路Dr4去驅(qū)動IGBT4，直流電源DCPS2輸出正端經(jīng)節(jié)點(diǎn)7、IGBT4、節(jié)點(diǎn)3即焊接工件端、惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊電弧Arc空間、節(jié)點(diǎn)5即焊絲端、IGBT2、節(jié)點(diǎn)2、直流電源DCPS2的輸出負(fù)端形成回路，直流電源DCPS2的輸出高電壓，其電壓值為200～480V，電流值為3～8A，作用到焊接電弧Arc空間兩端，焊接工件端正、焊絲端負(fù)，與逆變弧焊電源IAWPS的輸出經(jīng)控制電路加到電弧Arc空間兩端的電壓極性相同，高電壓擊穿焊接電弧Arc空間促使焊接電弧再引燃。電弧Arc再引燃之后，在D2高電平時(shí)間區(qū)間，即時(shí)刻2至?xí)r刻4，焊接電弧電流是由焊接工件流向焊絲，焊接電弧能夠連續(xù)燃燒。以上所述就是惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊電弧電流由焊絲流向工件的流向轉(zhuǎn)變?yōu)橛晒ぜ飨蚝附z的流向的瞬時(shí)控制焊接電弧Arc再引燃的過程。在時(shí)刻2至?xí)r刻4時(shí)間區(qū)間，D1、D3均為低電平，經(jīng)驅(qū)動電路I及驅(qū)動電路3，IGBT1及IGBT3均處于關(guān)斷狀態(tài)。
在惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊電弧再引燃控制系統(tǒng)工作過程中，若IGBT1出現(xiàn)故障則故障信號F1變換為低電平，IGBT2出現(xiàn)故障引起F2變換為低電平，IGBT3出現(xiàn)故障引起F3變換為低電平，IGBT4出現(xiàn)故障引起F4變換為低電平，F(xiàn)1～F4其中之一變換為低電平將導(dǎo)致F變換為高電平，提供故障信號。F信號傳給惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊控制系統(tǒng)可以進(jìn)行故障處理。
以上所述就是惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊電弧再引燃控制系統(tǒng)控制惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊電弧電流轉(zhuǎn)變方向的同時(shí)促使焊接電弧再引燃的控制過程。
權(quán)利要求
1、一種惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊電弧再引燃控制系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括逆變弧焊電源、絕緣柵雙極晶體管IGBT、直流電源、驅(qū)動電路、反相器、單穩(wěn)態(tài)電路、與門、4輸入與非門等；
逆變弧焊電源及直流電源的電源連線A、B、C連接電網(wǎng)三相電；驅(qū)動電路的連線包括第一線(1′)、第二線(2′)、第三線(3′)、第四線(4′)、第五線(5′)和第六線(6′)共六線，第一線(1′)分別接入第一控制信號(D1)、第二控制信號(D2)、第三控制信號(D3)、第四控制信號(D4)，第二線(2′)分別與公共端(Vs)連接，第三線(3′)分別接入第一故障信號(F1)、第二故障信號(F2)、第三故障信號(F3)、第四故障信號(F4)；第四線(4′)、第五線(5′)、第六線(6′)連接絕緣柵雙極晶體管IGBT，第一控制信號(D1)和第二控制信號(D2)分別與反相器的輸出端連接，第三控制信號(D3)、第四控制信號(D4)分別與與門輸出端連接；總控制信號(D)、總故障信號(F)分別與惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊控制系統(tǒng)連接。
2、一種惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊電弧再引燃控制系統(tǒng)，其特征在于絕緣柵雙極晶體管IGBT中任何一只出現(xiàn)故障時(shí)該系統(tǒng)即時(shí)發(fā)出故障信號。
全文摘要
一種惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊電弧再引燃控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)由絕緣柵雙極晶體管及其驅(qū)動電路、逆變弧焊電源、直流電源、控制信號、故障信號和邏輯門電路等構(gòu)成。本發(fā)明的惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊電弧再引燃控制系統(tǒng)，能夠控制實(shí)現(xiàn)惰性氣體保護(hù)熔化極電弧焊電弧電流轉(zhuǎn)變方向的同時(shí)可靠實(shí)現(xiàn)電弧再引燃，同時(shí)能夠?qū)?只絕緣柵雙極晶體管IGBT進(jìn)行故障檢測，進(jìn)而可以采取保護(hù)措施保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
文檔編號B23K9/173GK1644290SQ20051004578
公開日2005年7月27日 申請日期2005年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月28日
發(fā)明者杭爭翔, 劉桂秋 申請人:沈陽工業(yè)大學(xué)