[發(fā)明專(zhuān)利]串聯(lián)電極式焊機(jī)和通過(guò)兩個(gè)電極進(jìn)行焊接的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00109259.6
• 申請(qǐng)日: 2000-06-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1277900A
• 公開(kāi)（公告）日: 2000-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 埃利奧特·K·斯特瓦;史蒂文·R·彼得斯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 林肯環(huán)球公司
• 主分類(lèi)號(hào): B23K9/00
• 分類(lèi)號(hào): B23K9/00;B23K9/02;B23K9/09;B23K9/12;B23K9/173;H02M3/28;H02M5/45;H02M7/515
• 代理公司: 北京銀龍專(zhuān)利代理有限公司
• 代理人: 皋吉甫

本發(fā)明涉及電弧焊接的領(lǐng)域，特別是涉及使用兩個(gè)自耗電極的焊機(jī)，以及通過(guò)串聯(lián)自耗電極進(jìn)行焊接的方法。

本發(fā)明采用晶體管開(kāi)關(guān)型的高頻倒相器，將3相輸入電源，轉(zhuǎn)換為耦合到變壓器的負(fù)載，而上述倒相器中的交流輸出可通過(guò)該變壓器整流，從而在與焊接操作的工件和電極之間，形成電流。上述焊機(jī)采用脈沖幅度調(diào)制器，其以超過(guò)18kHz的頻率工作，以便對(duì)在焊接操作中流動(dòng)的焊接電流的大小進(jìn)行控制。這些倒相器是本技術(shù)領(lǐng)域公知的，其在Blankenship的US5349157號(hào)專(zhuān)利和Blankenship的US5351175號(hào)專(zhuān)利中進(jìn)行一般描述，這些專(zhuān)利在這里是作為背景供參考而引用的。上述專(zhuān)利描述了3相倒相器，該倒相器中的電流通過(guò)高頻脈沖幅度調(diào)制器控制，該調(diào)制器將電流脈沖發(fā)送給倒相器的輸出變壓器。上述3相倒相器包括脈沖幅度調(diào)制器，該調(diào)制器通過(guò)誤差放大器操作，對(duì)倒相器的輸出電流進(jìn)行控制。在Stava的US4861965號(hào)專(zhuān)利和Stava的US4947021號(hào)專(zhuān)利中公開(kāi)了用于從直流端形成交流焊接電流的電弧焊機(jī)中的輸出開(kāi)關(guān)電路，上述專(zhuān)利在本專(zhuān)利供參考而引用。Shutt的US4246463號(hào)專(zhuān)利和Fratiello的US5155330號(hào)專(zhuān)利描述了串聯(lián)自耗電極，該電極用于焊接兩個(gè)間隔開(kāi)的板之間的接縫。因?yàn)檫@些專(zhuān)利涉及本發(fā)明所屬的領(lǐng)域，它們也是作為背景信息，供參考而引用的。

本發(fā)明涉及使用兩個(gè)自耗電極的焊機(jī)，其用于焊接相對(duì)較厚的板的兩個(gè)邊緣之間的接縫，該板可以是在管道焊接操作中由兩個(gè)焊接在一起管節(jié)段的圓筒狀端部的形狀，或者實(shí)際上，該焊機(jī)是將成形板以接縫焊方式焊接成管。在這些焊接步驟中，兩個(gè)串聯(lián)自耗電極共同沿接縫移動(dòng)，從而兩個(gè)熔化金屬層首先從前部電極上沉積下來(lái)，之后從后部電極上沉積下來(lái)，從而填充板的相鄰邊的兩個(gè)傾斜邊緣之間的接縫以形成管。就整個(gè)申請(qǐng)來(lái)說(shuō)，這些邊緣在后面稱(chēng)為“相鄰板”。本發(fā)明適合用于對(duì)管進(jìn)行接縫焊接；但是，對(duì)管的焊接將在把管節(jié)段的端部焊接在一起的焊接操作中進(jìn)行描述。本發(fā)明具有相當(dāng)寬的應(yīng)用領(lǐng)域，并且可用于將兩個(gè)相鄰的厚板進(jìn)行對(duì)接焊接，該兩個(gè)相鄰的厚板可以是形成石油鉆塔用的門(mén)式起重機(jī)的部分的板，用于造船的護(hù)板，或管道的接縫焊接所使用的扳。串聯(lián)自耗電極沉積大量的熔化金屬，并且以在焊接厚板中所必須的較高速度，使該金屬熔化于板之間的接縫中。在過(guò)去，單相電源一般用于形成兩個(gè)串聯(lián)電極用的焊接電流。相鄰電極在焊接操作中用的頻率是相同的，這樣便造成嚴(yán)重的由電弧產(chǎn)生的干擾。上述系統(tǒng)要求采用復(fù)雜的連接，比如產(chǎn)生電的移相的斯柯特連接。上述焊接步驟中的頻率由單相輸入電源的線路頻率來(lái)定。因此，串聯(lián)電極的脈沖焊接電流的頻率大致為由輸入電壓確定的50Hz或60Hz的相同的固定值。采用串聯(lián)自耗電極的已有焊機(jī)一般會(huì)使3相電源系統(tǒng)產(chǎn)生不平衡，并且其焊接頻率由輸入電壓的線路頻率控制。當(dāng)采用管焊接的高電流時(shí)，該高電流大約超過(guò)200安培，并且經(jīng)常高達(dá)1000～1200安培或更高，則這種方式的局限性是非常致命的。當(dāng)串聯(lián)電極接受由線路頻率確定的，相對(duì)固定的低頻，并且流過(guò)用于管焊接和厚板焊接的極高電流時(shí)，電弧干擾便造成嚴(yán)重的問(wèn)題，該問(wèn)題要求復(fù)雜的連接和屏蔽。在已有的裝置中，較常規(guī)的做法是通過(guò)具有相同頻率，比如50Hz或60Hz的電流驅(qū)動(dòng)每個(gè)電極。減小電弧干擾的唯一方式是使傳送給串聯(lián)電極中的每個(gè)的線路電流的移相。該方式是非常復(fù)雜的。上述通過(guò)線路頻率控制移相的方法不會(huì)完全減輕電弧干擾。使焊接電流的頻率大于100～200Hz以便減小干擾的方式在已有系統(tǒng)中是不切實(shí)際的。因此，確實(shí)需要提供一種改進(jìn)的電弧焊機(jī)，該焊機(jī)采用兩個(gè)或多個(gè)自耗電極，該焊機(jī)不具有電弧干擾的問(wèn)題，并且不采用較高電流脈沖頻率。

本發(fā)明的目的在于克服由下述嘗試中所碰到的問(wèn)題，以便提供一種電弧焊機(jī)，該電弧焊機(jī)采用兩個(gè)自耗電極，在不要求高頻焊接電流的同時(shí)減小或基本上消除電弧干擾。雖然本發(fā)明可用于直流模式，但最好是涉及將交流焊接電流傳送給兩個(gè)單獨(dú)的自耗電極的電弧焊機(jī)，且可通過(guò)單獨(dú)的3相電源驅(qū)動(dòng)，同時(shí)每個(gè)電極的焊接操作是單獨(dú)控制的。兩個(gè)電極中的每個(gè)的焊接電流的頻率是單獨(dú)控制的，并且不取決于輸入的線路頻率。由于采用本發(fā)明，3相輸入電壓可用于串聯(lián)電極焊機(jī)。于是，形成平衡的輸入電源，而不是象已有技術(shù)那樣，產(chǎn)生非平衡的單相。上述3相電壓輸入具有50Hz或60Hz的線路頻率；但是，上述頻率不規(guī)定每個(gè)自耗電極的焊接電流的頻率。上述焊機(jī)產(chǎn)生超過(guò)約200安培的電流，形成用于厚板用的較高焊接電流一般至少為1000安培。雖然兩個(gè)串聯(lián)自耗電極用于上述優(yōu)選實(shí)施例，在本發(fā)明的電弧焊機(jī)中也可以采用3個(gè)或多個(gè)電極。