2014年2月11日星期二

氬弧焊機概述

  氬弧焊即鎢極惰性氣體保護弧焊,指用工業鎢或活性鎢作不熔化電極氬焊機,惰性氣體(氬氣)作保護的焊接方法,簡稱TIG。

  基本分類

  氬弧焊機按照電極的不同分為熔化極氬弧焊機和非熔化極氬弧焊機兩種。

非熔化極氬弧焊
  非熔化極氬弧焊是電弧在非熔化極(通常是鎢極)和工件之間燃燒,在焊接電弧周圍流過一種不和金屬起化學反應的惰性氣體(常用氬氣),形成一個保護氣罩,使鎢極端頭,電弧和熔池及已處於高溫的金屬不與空氣接觸,能防止氧化和吸收有害氣體。從而形成致密的焊接接頭,其力學性能非常好。

熔化極氬弧焊
  焊絲通過絲輪送進,導電嘴導電,在母材與焊絲之間產生電弧,使焊絲和母材熔化,並用惰性氣體氬氣保護電弧和熔融金屬來進行焊接的。它和鎢極氬弧焊的區別:一個是焊絲作電極,並被不斷熔化填入熔池,冷凝後形成焊縫;另一個是采用保護氣體,隨著熔化極氬弧焊的技術應用,保護氣體已由單一的氬氣發展出多種混合氣體的廣泛應用,如Ar 80% CO220%的富氬保護氣。通常前者稱為MIG,後者稱為MAG。從其操作方式看,目前應用最廣的是半自動熔化極氬弧焊和富氬混合氣保護焊,其次是自動熔化極氬弧焊。

工作原理
  氬弧焊的起弧采用高壓擊穿的起弧方式,先在電極針(鎢針)與工件間加以高頻高壓,擊穿氬氣,使之導電,然後供給持續的電流,保證電弧穩定。

  氬弧焊機在主回路、輔助電源、驅動電路、保護電路等方面的工作原理是與手弧焊機是相同的。在此不再多敘述,而著重介紹氬弧焊機所特有的控制功能及起弧電路功能。

  手開關控制

  氬弧焊機要求氬氣先來後走,而電流則後來先走(相對氣而言),這此都是通過手開關控制實現的。

  由1知:當焊機主開關合上後,輔助電源工作,給控制電路提供了24V的直流1

電。手開關未合上時,24V直流電通過電阻R5使Q2導通,CW3525芯片的8腳經過T形濾波器(L5、C5組成,抗干擾用)對地短路,此時,CW3525處於封波狀態,電路無輸出;手開關合上時,24V直流電通過電阻R4、R8使Q1導通,Q2基極被拉低而關斷,24V直流電通過電阻R6、R7使Q3導通繼電器J3A吸合,使控制氣體供給的電磁閥工作,給焊接供氣。而8腳電位由於緩起動電阻,電容的作用緩慢增長,經過一定時間,CW3525開始工作,電路開始輸出功率。這樣,電流就較氣延時供給延時時間由緩起動動阻、容值決定)。
  電磁閥為氣體供給控制器件,當繼電器J3A合上,電磁閥中的電感線圈獲得電流,產生磁能,把鐵塊吸離氣管管口,氣體通過電磁閥供給焊接。

  手開關控制電路中,電感線圈L1~L4及C1、C2起到防止干擾而使手開關誤導通的作用。

  1、 手開關合上時,由於Q3導通繼電器J3A吸合,電磁閥打開供氣。輔助電源向電容C17充電。而由於熱敏電阻RT4、RT5的限流,使得手開關不到於因電流過大而損壞;

  2、焊接結束,手開關斷開後,Q2導通,CW3525的8腳電位被拉低,電路停止輸出,而C17上仍充有電能,它通過R6、R7放電供給Q3導通,保持電磁閥導通延時供氣。實現了焊接對電流、氣體的控制要求。

  高頻、高壓電流的產生與控制

  (1) 產生:氬弧焊機的起弧需要高壓,為了能在手弧焊機的基礎上產生高壓並送到輸出回路,采用了2的電路。

  (2) 工作原理:

  1) 升壓變壓器;中變壓器為24:70,將307電壓升高約3倍。2

2) 采用4倍壓整流電路;(C11~C14、D11~D14)來產生高壓:①當升壓變壓器(T1)初級流過一正脈衝電流時(電壓值為U),N2產生一上正下負(正向)的感應電動勢,並給電容C14充電,使電容C14的端電壓也為U,(方向);且由於線圈續流和D14的作用,在主變中無電流流過時,C14也不能放電;②升壓變壓器流過一等值的負脈衝電流時,在N2上產生一上負下正的感應電動勢(值為U),給C11充電,使得C11上的壓降VC11=VC14 U感應=2V,方向;③升壓變壓器T1再流過一正脈衝電流時,N2上又產生上正下負的感應電動勢,這時,電容C13充電,端電壓VC13=VC11 U感應-VC14=2V,方向;④升壓變壓器的電流方向再次改變,使得N2上的感應電動勢方向為上負下正,這時,電容C12得到電能,且VC12=VC13 VC14-VC11=2V,方向,這樣,在A、B間便形成了4U的壓降。
  (3) 高頻振蕩發生器:(由L3(N3)、C5、放電嘴組成)

  ①A、B兩點的壓降達到4V(V為逆變器輸出電壓,約1KV),給電容C15充電;

  ②放電嘴因高壓擊穿放電,此時,相當於短路L3、C15;

  ③L3、C15產生高頻振蕩,f=L/2π√LC

  ④由於輸出能量的不斷補充,使得每隔一定時間,L3、C15便產生高頻振蕩電流,並通過T4次級輸出到輸出。由於T4上要通過高頻高壓的電流,其技術參數要求嚴格,它的質量是起弧難易,焊接效果的決定性因素。

  控制

  輸出回路中有高頻高壓電流後,保證了起弧,可如果防護不當,高頻高壓電流便會反向擊穿二次整流中的整流管,甚至損壞主變T1初級線圈所聯接的電路,而且,高頻高壓只是在起弧時使用,起弧後,便不再需要,所以,需適時斷開高頻高壓發生器,其控制電路3所示3

①防干擾控制:在輸出端的正負極間接有壓敏電阻與電容,其對於高頻高壓電流來說明相當於短路同時,正負端都接有抗高頻的電感線圈,這樣,就控制了高頻高壓電流反竄到二次整流的電路中,只在輸出端形成回路。同時,接在正極與機殼間的電阻(壓敏)和電容也能有效地防止高頻電流及其它干擾。
  ②高頻高壓電流的產生與關斷控制:高頻高壓電流的產生與關斷都由繼電器J控制,手開關全上時,把S2合上,這時,電路工作,輸出約56伏的直流電壓,它使繼電器動作,吸合JA,使高頻高壓電路工作,產生高頻高壓電流輸出,引起電弧,電弧一引起,輸出回路便出現大電流,流經電抗器(電感線圈);由於電感的續流作用,能使電抗器正端(中A點)電壓降到很低的電位(甚至為負值),這時,繼電器被可靠地斷開,高頻高壓發生器停止工作,完成了對高頻高壓電流的控制。

  增壓起弧控制

  為了保護輕易起弧,提供焊接質量,氬弧焊機還在輸出端增設了一個增壓起弧的裝置,其利用高頻高壓發生器的變壓器的另一組次邊作為增壓變壓器,使得高頻高壓發生器工作時,也同時抬高了輸出端的電壓,保證起弧,起弧後,增壓裝置也隨著高頻高壓電流發生器一起被斷開。其原理2

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