[发明专利]一种交流电弧喷涂设备

说明书

技术领域

本发明属于电弧喷涂技术领域，具体指不同于传统直流电弧喷涂系统的交流电弧喷涂设备。

技术背景

随着喷涂技术的发展，追求高效化、个性化是前沿发展方向。在工程实际应用领域中，各种高精尖的表面工程如喷涂防腐等表面处理工艺上已经广泛使用电弧喷涂的办法。此类方法可以比较方便高效地使金属作为一种喷涂料均匀致密地覆盖于工件表面，达到防腐、耐磨等其他效果。而传统的喷涂工艺主要用于各种非金属材料的喷涂作业，这种方法完全不同于以往的传统喷涂工艺，具有广阔的应用前景。这种工艺手段在各种高级机械零件的加工生产、建筑安全工业、各种大型可靠性工程处理等行业的需求量非常大。但是现阶段国内市场上存在的主要双丝喷涂设备都是使用直流喷涂方法。因为这些传统直流喷涂设备往往只具备一套送丝系统只能喷涂一种材料而且送丝速度和喷涂丝直径都是固定的；两根喷涂丝分别处于固定的正极和负极端，由电弧物理特性我们知道处于电弧负极的喷涂丝熔化速度比处在正极的喷涂丝熔化速度更快所以喷涂料的混合比例不可调，说明两极喷涂丝获得的能量不一样。这样的喷涂缺陷将导致喷涂料颗粒的粒径大小不一致同时分布也不够均匀。此外这种喷涂方法比较单一对于很多不同的产品需求往往要设计专用的喷涂系统导致设备的生产远达不到人们的个性化使用要求。因此我们将电弧喷涂的发展方向转向交流电弧喷涂领域，但因国内相应配套喷涂交流电源控制系统和闭环控制送丝系统技术不够成熟而没有得到广泛的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将交流电弧喷涂方法并利用控制电路维持其稳定性的方法。使用高频脉冲电源控制电弧极性在喷涂丝之间快速转换，在这种情况下内两根喷涂丝分别处于电弧正极或负极的概率可以由软件进行人为控制。这样产生喷涂粒子的半径范围比较均匀，在工件表面的分布较为致密。但是这时候我们还需要根据要求控制喷涂丝处在负极时间来使喷涂丝的正负极占有概率不是50％，而是一个我们要求的合理值。如进行铜、铝复合喷涂时我们要求铜基喷涂丝负极占有率为60％而铝为40％。

本发明的技术方案是提供了一种交流电弧喷涂设备，包括主电路部分、控制电路部分、高频稳弧部分、送丝传动部分以及气路和喷枪，喷枪上装有两根喷涂丝，其中两根喷涂丝之间的电弧极性呈周期性变化，通过对喷涂丝1和2处于正负极的时间比例进行控制，实现电弧能量在两喷涂丝之间的调节和分配。

上述交流电弧喷涂设备中，送丝传动部分由两套独立的送丝机构组成，两套送丝机构所使用的喷涂丝采用相同或者不同的材料；所用喷涂丝的直径相同或者不同。

在上述交流电弧喷涂设备中，主电路部分包括开关器件IGBT₁～IGBT₄模块，同时开通IGBT₁和IGBT₄并关断IGBT₂和IGBT₃使变压器电流流向为从A到B，同时开通IGBT₂和IGBT₃并关断IGBT₁和IGBT₄使变压器电流流向为从B到A；通过软件程序调节开关器件IGBT₁～IGBT₄模块的开通和关断时间使输出电流在电弧极性换向，电流变弱为零之前升高到300～400A以维持电弧过零前的高温。

在上述交流电弧喷涂设备中，高频稳弧部分包括开关器件IGBT₇～IGBT₁₀模块；当IGBT₅开通时，电流从C经VD₁、L₁、开关器件IGBT₅向R₁形成电流回路，此时开关器件控制IGBT₇和IGBT₁₀导通；当IGBT₆开通时，电流从变压器中部经R₁、IGBT₆、L₂、VD₄、D形成电流回路，此时开关器件IGBT₈和IGBT₉导通；产生的稳弧电压施加到电弧两端并持续一段时间，在电流过零时负载两端承受来自高压稳弧电路的高压；通过软件程序开通和关断开关器件IGBT₇～IGBT₁₀使高压稳弧电路输出高压脉冲，保证电弧过零后可以再次顺利引燃。