[实用新型]一种多脉冲数字控制型电火花沉积堆焊电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及电火花沉积堆焊技术，属于再生制造领域中的精密修复和表面强化领域，特别是一种多脉冲数字控制型电火花沉积堆焊电源。

背景技术

电火花沉积堆焊技术的工作原理是：当电极与工件接触时，电路处于短路状态下，电源输出放电脉冲，在电极和工件接触点的小区域范围内产生极大的电流密度而使接触点处的电极和工件材料瞬间熔化及气化，引发火花放电，电极熔化的材料部分过渡到工件表面，若电极继续接近工件，伴随机械力挤压工件，使电极熔融材料牢固的粘结在工件材料表面，使合金层致密性得到提高。由于电火花沉积堆焊的放电过程在瞬间完成，工件不会产生热扩散和热变形，具有热输入量小、工件基体不发热等优点，所以广泛应用在模具、电机主轴等设备的缺陷和小面积破损的精密修复中，还可应用到零件的表面强化和改性处理中。

传统的电火花沉积堆焊电源只有一个正向脉冲输出，由于电极与工件接触情况的不同，形成电火花的大小不同，即产生微电弧的电流和时间等随机性较强，沉积点位置和过渡的质量不能保证，无法确保沉积效率和质量。电火花沉积堆焊过程中容易产生熔融物的飞溅或高点，影响加工表面的致密性，需要手工锉平或超声波压实，然后重新沉积，加工效率低。

如中国专利201110098113.6公开的一种电容充放电脉冲数字控制型电火花沉积堆焊电源，采用交流调压、整流滤波、电容充电、电容放电的电路结构，通过微处理器控制电路中的开关管，在运动电极与工件之间产生一个正向脉冲输出。

中国专利201310292053.0公开了一种电火花堆焊电路，由一个正向脉冲电路和一个负向脉冲电路构成。具体的脉冲电路是与201110098113.6不同的电路形式。该电火花堆焊电路能够减少熔融物的飞溅和高点产生，但沉积效果仍较差。而且电路控制性能和调节性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多脉冲数字控制型电火花沉积堆焊电源，用以解决现有堆焊电源沉积效率和质量不能保证的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括：

多脉冲数字控制型电火花沉积堆焊电源，包括第一正压脉冲电路，还包括第二正压脉冲电路和负压脉冲电路，所述第一正压脉冲电路、第二正压脉冲电路和负压脉冲电路的输出端并联，用于连接运动电极和工件。

根据权利要求1所述的多脉冲数字控制型电火花沉积堆焊电源，其特征在于，所述第一正压脉冲电路输出电压低于所述第二正压脉冲电路。

所述第一正压脉冲电路、第二正压脉冲电路和负压脉冲电路均包括依次连接的对应交流调压单元、整流滤波单元、充电单元、固定放电电容和放电单元。

所述充电单元中串设有用于充电控制的充电控制开关管，放电单元中串设有用于放电控制的放电控制开关管；充电控制开关管和放电控制开关管受控连接于控制中心。

所述充电控制开关管采用MOSFET。

所述放电控制开关管采用IGBT。

所述控制中心由CPU和FPGA组成。

所述第一正压脉冲电路的固定放电电容两端还并联有至少一组可调放电电容，所述可调放电电容由放电电容组和对应的控制开关串联构成。

所述第一正压脉冲电路和负压脉冲电路共用一个滤波整流单元（D1）。

本实用新型提供了一种堆焊电源，采用至少两个正压脉冲电路和至少一个负压脉冲电路，通过控制正压脉冲和负压脉冲按照设定的时序出现，能够在使不同的脉冲相互配合在沉积过程中发挥相应的作用。

进一步的，本电源通过高低压脉冲输出既可以提高沉积效率，也可通过负脉冲将沉积层上的较高的沉积点去除掉，有利于沉积层的均匀的增长，提高沉积的致密性。具体来说，第一正压脉冲电路为低压脉冲电路，产生低压稳弧脉冲，第二正压脉冲电路为高压脉冲电路，产生高压起弧脉冲。高压脉冲电路的放电电容电压较高，电容量较小，可在运动电极与工件之间产生短时的高压正脉冲，有利于击穿其接触点而产生电火花，提高产生电火花的效率。低压脉冲电路的放电电容电压较低，电容量较大，可在运动电极与工件之间产生相对较长的低压正脉冲。低压正脉冲与高压正脉冲同时输出，当高压正脉冲击穿接触点产生微弧等离子体，低压正脉冲可维持微电弧，延长微电弧离子过渡的时间，有利于电极材料向工件的沉积。负压脉冲电路的放电电容较低，电容量较小，可在运动电极与工件之间产生短时的负脉冲，此时不是向工件沉积材料，而是去除工件上的材料。