[發明專利]一種高頻脈沖TIG焊接電源設備

有效

• 申請號: 201710013842.4
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN106735734B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 黃鵬飛;胡伊通;楊剛;丁斌;盧振洋
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B23K9/09
• 分類號: B23K9/09
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種高頻脈沖TIG焊接電源設備涉及到電力電子器件以及開關電源和焊接電源的應用。本發明可以提供一個穩定可靠的高頻脈沖電流源，來解決薄板高速TIG焊接的工藝問題。通過電流切換電路中兩支開關管來交替導通從而輸出高頻脈沖電流以達到在鎢極和母材之間周期性產生優質電弧的目的，同時還會保證在整個焊接過程中不斷弧。電路中還增加有源緩沖網絡來保護開關管。本發明可以在焊接熱輸入總值不變的情況下進一步的提高電弧的挺度，進而使得焊接質量和焊接速度得以提升。

技術領域

本發明屬于一種可以應用于高頻TIG焊的電源設備，涉及到電力電子器件以及開關電源和焊接電源的應用。

背景技術

TIG焊是一種利用惰性氣體保護的焊接工藝。在焊接時以非熔化鎢極作為陰極，母材作為陽極，利用鎢極和母材之間產生的電弧來融化金屬材料形成焊縫。因為TIG焊本身具有氣體保護性好、熔池的冶金反應簡單、在焊接電流在一定范圍內電弧穩定、飛濺小、焊縫美觀的優點，所以當把該技術應用到熱輸入和焊接速度較低的低速焊接時，將會產生很好的焊接效果。但是當為了提高效率而把該技術應用到高速焊接的情況時，情況就會變得復雜一些。在傳統的TIG焊接工藝中會盡量避免高速焊接，因為TIG焊的特點就是其本身在焊接時熔深較淺，電弧挺度不高，高速焊接時很容易產生跳弧現象從而影響焊接質量，而若想在高速焊接時加強電弧的挺度就得增加焊接電流，這樣就會使焊接時的熱輸入過大引起鎢極的融化和蒸發，造成焊縫接頭夾鎢影響焊接質量，尤其是對于薄板來說，高輸入熱量的危害就會更大。為了解決TIG焊焊接效率和焊接質量的矛盾，可以采用脈沖的方法來提供焊接電流，這樣可以在總輸入熱量不變的情況下，提高每次脈沖峰值的時候產生電弧的挺度。為了保證在每兩次脈沖電流間隔的時候焊接電弧不至于熄弧，通常會過鎢極和母材加一個基值電流來保證有一個能量較為微弱的電弧一直處于燃著狀態。而采用更高頻(一般大于20KHz)的電流脈沖則可以省去基值電流，這樣就可以進一步的提高脈沖峰值來提高焊接效率，同時還可以提高電弧的挺度，增加焊接過程尤其對于焊接薄板時的穩定性。

發明內容

本發明的目的在于，通過設計一種專用的電源設備來提供一個穩定可靠的高頻脈沖電流源，來解決薄板高速TIG焊接的工藝問題。具體的實施方法如下：

一種高頻脈沖TIG焊接電源設備，該裝置包括一個恒流輸出電源(1)，其特征在于包括電流切換電路(2)和有源緩沖網絡(5)；

該電流切換電路包括：開關管Q1、開關管Q2；開關管Q1集電極和恒流輸出電源的正極還有母材相連，開關管Q1的發射極與開關管Q2的發射極還有恒流輸出電源的負極相連，開關管Q2的集電極與鎢極相連。

進一步，有源緩沖網絡(5)包括：二極管D1，二極管D2，二極管D3，電容C，電阻R，開關管Q3；二極管D1陽極與開關管Q1的陽極相連，開關管D2陽極與開關管Q2的陽極相連，二極管D1陰極與二極管D2陰極、C的1端、R1的1端、二極管D3的陰極相連，C的2端與Q3的發射極、恒壓源的負極相連，R的2端與Q3的集電極相連，D3的陽極與穩壓源(11)的正極相連。

當電流切換電路(2)中Q1導通，Q2關斷時，恒流輸出電源輸出電流經Q1直接流回恒流輸出電源，此時母材與鎢極之間無電流通過；當電流切換電路(2)中Q1關斷，Q2導通時，恒流輸出電源輸出電流經母材和鎢極再到開關管Q2最后流回恒流輸出電源，此時母材與鎢極之間流過峰值電流；在Q1和Q2的導通和關斷狀態相互切換的時候，會有一段兩支開關管共同導通的時間，來防止出現Q1和Q2同時關斷的情況。

當D1或者D2導通時，電容C兩端電壓就會升高，通過調節Q3的導通與關斷來控制C兩端的電壓。