[发明专利]一种电弧能量调节装置及方法

说明书

本发明涉及一种电弧能量调节装置及方法，属焊接技术领域。其基本工作原理是通过控制电路中开关管的导通与关断状态，调整旁路电流分流量的大小，间接控制电弧对焊接母材的直接热输入总量。该方法能够在电源输入不变的情况下，通过分流作用，实现对电弧能量的调节，可广泛应用于多电极电弧复合焊接中，实现对复合电弧能量的调控，以满足不同焊接工艺的需求。

技术领域

本发明涉及一种电弧能量调节装置及方法，属于焊接设备领域。

背景技术

焊接技术作为一种重要的连接技术，被广泛应用于制造业生产中。优质高效的焊接方法是焊接研究人员的不断追求。实现优质高效的焊接的方式之一就是使用多电极电弧复合焊接技术。常用的多电极复合焊接技术有：双(多)丝复合焊接技术、旁路耦合焊接技术、交叉耦合电弧焊接技术等。

此类型的多电极电弧复合焊接技术采用多个电极和工件同时放电，可以减小单电弧焊接工艺的局限性，在焊接速率、熔覆效率、焊接热输入等方面具有明显优势。不同工艺的复合搭配，为实现优质高效焊接提供新的思路方法。

但是，传统的焊接电源的直接组合，大多不能满足复合焊接工艺的要求。例如：(1)多个输入电源的直接组合在工作时，很难精准实现同时输出与同时停止。(2)由多个电源直接组合的焊接电源，在波形的动态叠加与动态响应等方面存在一定问题。(3)当多个输入电源存在共用的输出电极时，组合电源的极性相对固定，不能在工作时完成实时变极性输出。

因此，传统电源的直接组合，不能直接应用于复合焊接。现有组合焊接电源的问题，也在一定程度上，限制并阻碍了多电极复合电弧焊接技术的发展。所以，对多电极复合电弧能量调节的研究意义重大。

发明内容

本发明为解决多电极电弧的能量调节分配问题，提出了一种电弧能量调节装置。通过控制开关管开通和关断的时间比率(占空比)，调整电弧电流的分流量，进而调节电弧对焊接母材直接热输入总量。

本发明在不改变电源输入状态的情况下，利用能量调节装置，实现了对电弧能量的调节分配。

本发明涉及的调节装置主体结构1，如图1中所示，包括：开关管(Q1)、电阻(R1)、电容(C1)、二极管(D1)、输入端(IN)、输出端(OUT)。具体连接方式为：开关管Q1集电极与输入端IN相连，发射极与输出端OUT相连。电阻R1与电容C1串联连接。电阻R1另一端与开关管Q1集电极相连，电容C1另一端与开关管Q1发射极相连。二极管D1与电阻R1并联连接，且其阳极与开关管Q1集电极相连。电路工作过程中，通过控制开关管Q1开通和关断的时间比率(占空比)，控制从输入端IN流向输出端OUT的电流的大小。占空比越大，电流越大。当开关管Q1切换至关闭状态时，电容C1充电，充电回路：输入端IN-二极管D1-电容C1-输出端OUT。当开关管Q1切换至导通状态时，输入端IN与输出端OUT之间通过开关管Q1连通，电容C1放电，放电回路：电容C1-电阻R1-开关管Q1。

本发明涉及的调节主体变形结构2，如图2中所示，包括：开关管(Q1、Q_T)、电容(C1)、二极管(D1、D_T)、变压器(T1)、输入端(IN)、输出端(OUT)。具体连接方式为：开关管Q1集电极与输入端IN相连，发射极与输出端OUT相连。二极管D1阳极与开关管Q1集电极相连，阴极与电容C1的一端相连。电容C1的另一端与开关管Q1发射极相连；变压器T1原边的一端A端与二极管D1阴极相连，原边另一端B端与开关管Q_T的集电极相连；开关管Q_T的发射极与输出端OUT相连；变压器T1副边a端与直流母线负极相连。变压器T1副边b端与二极管D_T阳极相连。二极管D_T阴极与直流母线正极相连。变压器T1的A端与a端为同名端，B端与b端为同名端。电路装置工作过程中，通过控制开关管Q1开通和关断的时间比率(占空比)，控制从输入端IN流向输出端OUT的电流的大小。占空比越大，电流越大。