[发明专利]一种用外加磁场辅助熔化极气体保护焊的装置和方法

权利要求书

1.一种用外加磁场辅助熔化极气体保护焊的装置，包括焊接电源(9)、送丝马达(5)、焊丝(6)、导电嘴(7)、保护气瓶(8)、焊接工件(10)的常规熔化极气体保护焊必备设备，其特征在于：还包括短路过渡检测电路(4)、激磁驱动电路(3)、激磁主电路(2)和磁头装置(1)；焊接电源的(9)的正极与导电嘴连接，负极与焊接工件(10)相连，同时分别从焊接电源(9)的正极和负极引出两根线与短路过渡检测电路(4)的输入端相连，短路过渡检测电路(4)的输出部分与激磁驱动电路(3)的输入端相连，激磁驱动电路(3)的输出与激磁主电路(2)的输入端相连，激磁主电路(2)输出端与磁头装置(1)相连。

2.根据权利要求1所述的一种用外加磁场辅助熔化极气体保护焊的装置，其特征在于：激磁主电路(2)包含调压器、整流桥、功率电子开关器件以及储能原件；220V交流电接入调压器，调压器的输出接整流桥，整流桥的输出端正负极并联储能元件，同时将功率电子开关的发射极与整流桥的负极相连；激磁主电路(2)的输出为整流桥的正极和功率电子开关的集电极；激磁主电路(2)通过调压器调节激磁电压的大小。

3.根据权利要求2所述的一种用外加磁场辅助熔化极气体保护焊的装置，其特征在于：功率电子开关器件是IGBT、GTR或MOSFET，储能元件是电容。

4.根据权利要求1所述的一种用外加磁场辅助熔化极气体保护焊的装置，其特征在于：短路过渡检测电路(4)由光电耦合器和电压比较电路组成；短路过渡检测电路(4)的输入为导电嘴(7)和焊接工件(10)之间的电弧电压信号，此信号经过光电耦合器隔离后接入电压比较器的同相输入端，通过调节电压比较器的反相输入端的参考电压值，短路过渡检测电路(4)输出以高电平或低电平标识的短路起始时刻信号。

5.根据权利要求1所述的一种用外加磁场辅助熔化极气体保护焊的装置，其特征在于：激磁驱动电路(3)由MCU控制电路、光耦隔离电路和功率放大电路组成；激磁驱动电路(3)以短路过渡检测电路(4)的输出作为输入信号，通过MCU控制电路后，在短路起始时刻输出宽度可调的驱动脉冲，此驱动脉冲再经光耦隔离电路和功率放大电路后产生能够触发激磁主电路(2)中的功率开关器件的驱动信号；其中的驱动脉冲宽度t_on可调，其值为具体焊接规范参数下短路时间的统计平均值。

6.根据权利要求1所述的一种用外加磁场辅助熔化极气体保护焊的装置，其特征在于：磁头装置(1)的两端分别与激磁主电路(2)中的整流桥的正极和功率电子开关的集电极相连。

7.根据权利要求1所述的一种用外加磁场辅助熔化极气体保护焊的装置，其特征在于：磁头装置(1)由漆包铜线紧密缠绕成圆柱形螺线管样式，为增强磁感应强度，在绕制的螺线管中间插入铁芯。

8.根据权利要求7所述的一种用外加磁场辅助熔化极气体保护焊的装置，其特征在于：磁头装置(1)中螺线管的轴线与焊丝的轴线及焊接方向垂直放置；螺线管的轴线延长线应与焊接时短路液桥的缩颈水平对齐，螺线管的端面或螺线管中间插入的铁芯端面与焊丝的距离可调。

9.根据权利要求1所述的一种用外加磁场辅助熔化极气体保护焊的装置，其特征在于磁头装置(1)线圈的通断由激磁主电路(2)中功率电子开关的通断控制，磁头装置(1)所产生的磁场形式为垂直于焊丝轴线方向的横向的脉冲磁场。

10.一种用外加磁场辅助熔化极气体保护焊的方法，步骤如下：

①焊接时，短路过渡检测电路(4)采集导电嘴(7)和焊接工件(10)之间的电弧电压信号，每当熔滴与熔池刚一接触短路，短路过渡检测电路(4)输出以高电平或低电平标识的短路起始时刻的信号；

②短路过渡检测电路(4)输出的短路起始时刻的信号输入激磁驱动电路(3)，激磁驱动电路(3)以上述高电平或低电平为触发时刻，产生能够触发功率开关器件的驱动信号；

③上述驱动信号输入到激磁主电路(2)中功率电子开关器件的门极，在设定一定的激磁电压的情况下，驱动激磁主电路(2)中的功率电子开关器件导通和关断，使得磁头装置(1)产生横向脉冲磁场作用于短路液桥。