[发明专利]一种双弧复合焊接电源装置

说明书

技术领域

本发明属于一种电弧复合焊接设备，相比于常规的单丝焊接系统可以达到更高的焊接速度，相对于传统的双丝或多丝焊接系统具有更小的热输入，可以适用于薄板的焊接。该种焊接工艺由熔化极电弧作为主弧，非熔化极电弧作为辅助弧，辅助电弧在钨极与母材之间和钨极与焊丝之间交替导通。既可以调节焊接热输入的分配方式，又可以增加熔敷金属的数量，从而有效提高焊接效率。该技术属于热加工技术领域。

技术背景

常规的电弧焊接工艺可以分为熔化极电弧焊接工艺和非熔化极电弧焊接工艺。一般来说，熔化极焊接工艺具有较高的焊接效率，所以在工业生产中应用较广。熔化极电弧焊接工艺又可以分为单丝焊接工艺和双丝（或多丝）焊接工艺，一般多丝焊接工艺具有较高的焊接效率。在薄板焊接中提高效率的主要方式是提高焊接速度，高速焊接和常规速度焊接在焊接热输入的分配方式显著不同。在低速焊接时，一般采用较小的热输入和较低的焊接速度，而在高速焊接时需要较高的热输入和较高的焊接速度。如果把母材沿焊接方向分割成多组相互平行的切片，则低速焊接采用较小的能量用较长的时间加热每个单元（切片），而高速焊接则是用较高的能量采用较短的时间加热每个单元。双丝焊接工艺由热量分配沿焊接方向拉长，所以对每个单元的加热时间变长，其结果等效于低速焊接时的温度长分布，所以容易实现高速焊接工艺。此外，由于两个电弧之间的相互作用，提高了焊接热量的利用率，所以在相同热输入的条件下，可以获得更高的熔敷金属量，有利于避免咬边等焊接缺陷的产生。目前双丝高速焊接工艺相对于单丝焊接工艺可以提高焊接速度一倍以上，是目前主要的高速电弧焊接工艺。但是，由于熔化极焊接工艺中每根焊丝的熔化都有一个最小临界工作电流，双丝焊接工艺的最小总工作电流很难降低到200安培以下，所以难以满足一些薄板焊接接头的要求。如果简单采用单熔化极电弧配合非熔化极电弧焊接，可以改善温度场的分布，但是无法提高焊丝的熔敷速度，所以焊接速度的提高也很有限。

发明内容

本发明的目的在于，通过提供一种双弧复合焊接电源装置，降低最小工作电流，降低最小焊接热输入，从而应用于常规双丝焊接无法解决的超薄板高速焊接工艺问题。

本发明是采用以下技术手段实现的：

一种双电弧复合焊接装置，包括恒流输出电路，电流切换电路，以及恒压输出电路。恒压输出电路可以实现恒压输出，可以用于熔化极电弧焊接工艺。本发明以全桥电路构建恒流输出电路，作为最佳实施方式，也可以通过其它拓扑结构来实现恒流输出电路。恒流输出电路可以实现恒流输出特性，可以用于非熔化极焊接工艺。同样以全桥电路构建恒压输出电路，作为最佳实施方式，也可以通过其它拓扑结构来实现恒压输出电路。电流切换电路可以使恒流电路输出电流从不同的端子输出。当功率开关管（T5）导通、功率开关管（T6）关断时，电流从T5的E端流出，经过焊丝和电弧，从变压器（B1）的第四端流回，电弧建立于钨极和焊丝之间。当功率开关管（T6）导通、功率开关管（T5）关断时，电流从T6的E端流出，经过母材和电弧，从变压器（B1）的第四端流回，电弧建立于母材和钨极之间。

所述的恒流输出电路，三相交流电的U端、V端、W端分别与整流桥电路BR1的第一端、第二端、第三端连接，整流桥电路BR1的第四端、第五端之间并联有滤波电容C1。整流桥电路BR1的第四端连接至功率开关管T1的集电极C端、功率开关管T2的集电极C端，整流桥电路BR1的第五端连接至功率开关管T3的发射极E端、功率开关管T4的发射极E端；功率开关管T1的发射极E端、功率开关管T4的集电极C与变压器B1原边的第一端相连，功率开关管T2的发射极E端、功率开关管T3的集电极C端与变压器B1原边的第二端相连；变压器B1副边的第三端与二极管D1的A端、二极管D2的A端相连，变压器B1副边的第四端与母材相连，变压器副边的第五端与二极管D3的A端、二极管D4的A端相连。

所述的电流切换电路，二极管D1的K端、二极管D3的K端与双胞电感中的L1的第一端相连，双胞电感L1的第二端与功率开关管T5的集电极C端相连，该端作为电源的输出端，外部连接熔化极焊丝作为电极。二极管D2的K端、二极管D4的K端与双胞电感L2中的第一端相连，双胞电感L2中的第二端与功率开关管T6的集电极C端相连，该端作为电源的输出端，外部连接母材；电感L1，电感L2为绕在同一磁芯上的双包电感，电感L1的第一端与电感L2的第一端为同名端；