氬弧焊機(jī)工作原理

1、第八章 氬弧焊機(jī)工作原理一、 什么是氬弧焊氬弧焊即鎢極惰性氣體保護(hù)弧焊，指用工業(yè)鎢或活性鎢作不熔化電極，惰性氣體（氬氣）作保護(hù)的焊接方法，簡(jiǎn)稱TIG。二、氬弧焊的起弧方式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(dǎo)電，然后供給持續(xù)的電流，保證電弧穩(wěn)定。三、氬弧焊的一般要求（一） 對(duì)氣體的控制要求：要求氣體先來(lái)后走，氬氣是較易被擊穿的惰性氣體，先在工件與電極針間充滿氬氣，有利于起??；焊接完成后，保持送氣，有助于防止工件迅速冷卻防止氧化，保證了良好的焊接效果。（二） 電流的手開(kāi)關(guān)控制要求：要求按下手開(kāi)關(guān)時(shí)，電流較氣延遲，手開(kāi)關(guān)斷開(kāi)（焊接結(jié)束后），根據(jù)

2、要求延時(shí)供氣電流先斷。（三） 高壓的產(chǎn)生與控制要求：氬弧焊機(jī)采用高壓起弧的方式，則要求起弧時(shí)有高壓，起弧后高壓消失。（四） 干擾的防護(hù)要求：氬弧焊的起弧高壓中伴有高頻，其對(duì)整機(jī)電路產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，要求電路有很好的防干擾能力。四、氬弧焊機(jī)與手弧焊機(jī)的工作電路的差別 氬焊機(jī)與手弧焊機(jī)在主回路、輔助電源、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路等方面都是相似的。但它在后者的基礎(chǔ)上增加了幾項(xiàng)控制：1、手開(kāi)關(guān)控制；2、高頻高壓控制；3、增壓起弧控制。另外在輸出回路上，氬弧焊機(jī)采用負(fù)極輸出方式，輸出負(fù)極接電極針，而正極接工件。五、氬弧焊機(jī)的工作原理氬弧焊機(jī)在主回路、輔助電源、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路等方面的工作原理是與手弧焊機(jī)是相同

3、的。在此不再多敘述，而著重介紹氬弧焊機(jī)所特有的控制功能及起弧電路功能。（一） 手開(kāi)關(guān)控制手開(kāi)關(guān)原理圖如圖8.1圖8.1氬弧焊機(jī)要求氬氣先來(lái)后走，而電流則后來(lái)先走（相對(duì)氣而言），這此都是通過(guò)手開(kāi)關(guān)控制實(shí)現(xiàn)的。由圖知：當(dāng)焊機(jī)主開(kāi)關(guān)合上后，輔助電源工作，給控制電路提供了24V的直流電。手開(kāi)關(guān)未合上時(shí)，24V直流電通過(guò)電阻R5使Q2導(dǎo)通， CW3525芯片的8腳經(jīng)過(guò)T形濾波器（L5、C5組成，抗干擾用）對(duì)地短路，此時(shí)，CW3525處于封波狀態(tài)，電路無(wú)輸出；手開(kāi)關(guān)合上時(shí)，24V直流電通過(guò)電阻R4、 R8使Q1導(dǎo)通，Q2基極被拉低而關(guān)斷，24V直流電通過(guò)電阻R6、 R7使Q3導(dǎo)通繼電器J3A吸合，使控制氣

4、體供給的電磁閥工作，給焊接供氣。而8腳電位由于緩起動(dòng)電阻，電容的作用緩慢增長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，CW3525開(kāi)始工作，電路開(kāi)始輸出功率。這樣，電流就較氣延時(shí)供給延時(shí)時(shí)間由緩起動(dòng)動(dòng)阻、容值決定）。 電磁閥為氣體供給控制器件，當(dāng)繼電器J3A合上，電磁閥中的電感線圈獲得電流，產(chǎn)生磁能，把鐵塊吸離氣管管口，氣體通過(guò)電磁閥供給焊接。 手開(kāi)關(guān)控制電路中，電感線圈L1L4及C1、C2起到防止干擾而使手開(kāi)關(guān)誤導(dǎo)通的作用。1、 手開(kāi)關(guān)合上時(shí)，由于Q3導(dǎo)通繼電器J3A吸合，電磁閥打開(kāi)供氣。輔助電源向電容C17充電。而由于熱敏電阻RT4、RT5的限流，使得手開(kāi)關(guān)不到于因電流過(guò)大而損壞；2、焊接結(jié)束，手開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，Q2導(dǎo)

5、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(guò)R6、R7放電供給Q3導(dǎo)通，保持電磁閥導(dǎo)通延時(shí)供氣。實(shí)現(xiàn)了焊接對(duì)電流、氣體的控制要求。（二） 高頻、高壓電流的產(chǎn)生與控制（1） 產(chǎn)生：氬弧焊機(jī)的起弧需要高壓，為了能在手弧焊機(jī)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生高壓并送到輸出回路，采用了如圖8.2的電路。圖8.2（2） 工作原理：1） 升壓變壓器；圖中變壓器為24：70，將307電壓升高約3倍。2） 采用4倍壓整流電路；如圖（C11C14、D11D14）來(lái)產(chǎn)生高壓：當(dāng)升壓變壓器（T1）初級(jí)流過(guò)一正脈沖電流時(shí)（電壓值為U），N2產(chǎn)生一上正下負(fù)（正向）的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并給電容C14充電，使電容C1

6、4的端電壓也為U，（方向如圖）；且由于線圈續(xù)流和D14的作用，在主變中無(wú)電流流過(guò)時(shí)，C14也不能放電；升壓變壓器流過(guò)一等值的負(fù)脈沖電流時(shí)，在N2上產(chǎn)生一上負(fù)下正的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（值為U），給C11充電，使得C11上的壓降VC11=VC14+U感應(yīng) =2V，方向如圖；升壓變壓器T1再流過(guò)一正脈沖電流時(shí)，N2上又產(chǎn)生上正下負(fù)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這時(shí)，電容C13充電，端電壓VC13=VC11+U感應(yīng)-VC14=2V，方向如圖；升壓變壓器的電流方向再次改變，使得N2上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)樯县?fù)下正，這時(shí)，電容C12得到電能，且VC12=VC13+VC14-VC11=2V，方向如圖，這樣，在A、B間便形成了4U的壓降

7、。（3） 高頻振蕩發(fā)生器：（由L3（N3）、C5、放電嘴組成）A、B兩點(diǎn)的壓降達(dá)到4V（V為逆變器輸出電壓，約1KV），給電容C15充電；放電嘴因高壓擊穿放電，此時(shí)，相當(dāng)于短路L3、C15；L3、C15產(chǎn)生高頻振蕩，f=L/2LC 由于輸出能量的不斷補(bǔ)充，使得每隔一定時(shí)間，L3、C15便產(chǎn)生高頻振蕩電流，并通過(guò)T4次級(jí)輸出到輸出。由于T4上要通過(guò)高頻高壓的電流，其技術(shù)參數(shù)要求嚴(yán)格，它的質(zhì)量是起弧難易，焊接效果的決定性因素。（三） 控制輸出回路中有高頻高壓電流后，保證了起弧，可如果防護(hù)不當(dāng)，高頻高壓電流便會(huì)反向擊穿二次整流中的整流管，甚至損壞主變T1初級(jí)線圈所聯(lián)接的電路，而且，高頻高壓只是在起弧

8、時(shí)使用，起弧后，便不再需要，所以，需適時(shí)斷開(kāi)高頻高壓發(fā)生器，其控制電路如圖8.3所示 圖8.3防干擾控制：在輸出端的正負(fù)極間接有壓敏電阻與電容，其對(duì)于高頻高壓電流來(lái)說(shuō)明相當(dāng)于短路同時(shí)，正負(fù)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(shí)，接在正極與機(jī)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。高頻高壓電流的產(chǎn)生與關(guān)斷控制：高頻高壓電流的產(chǎn)生與關(guān)斷都由繼電器J控制，手開(kāi)關(guān)全上時(shí)，把S2合上，這時(shí)，電路工作，輸出約56伏的直流電壓，它使繼電器動(dòng)作，吸合JA，使高頻高壓電路工作，產(chǎn)生高頻高壓電流輸出，引起電弧，電弧一引起，輸出回路便出

9、現(xiàn)大電流，流經(jīng)電抗器（電感線圈）；由于電感的續(xù)流作用，能使電抗器正端（圖中A點(diǎn)）電壓降到很低的電位（甚至為負(fù)值），這時(shí)，繼電器被可靠地?cái)嚅_(kāi)，高頻高壓發(fā)生器停止工作，完成了對(duì)高頻高壓電流的控制。（四） 增壓起弧控制為了保護(hù)輕易起弧，提供焊接質(zhì)量，氬弧焊機(jī)還在輸出端增設(shè)了一個(gè)增壓起弧的裝置，其利用高頻高壓發(fā)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(fā)生器工作時(shí)，也同時(shí)抬高了輸出端的電壓，保證起弧，起弧后，增壓裝置也隨著高頻高壓電流發(fā)生器一起被斷開(kāi)。其原理圖如圖8.2逆變式氬弧焊機(jī)高頻振蕩器電路：TB是高頻變壓器升壓變壓器，F(xiàn)D是火花放電器，它是由鎢（或鉬）等高熔點(diǎn)金屬制成的絲，鎢絲后面帶

10、散熱器，火花放電器的兩極間的問(wèn)隙可以調(diào)節(jié)。為了使火花放電器間隙達(dá)到最佳，該值為13mm。如果間隙過(guò)大，即使升壓變壓器最高電壓時(shí)也擊穿不了，振蕩器中電容不可能與電感構(gòu)成振蕩電路，無(wú)法起振。如果間隙過(guò)小，升壓變壓器二次電壓會(huì)使FD連續(xù)擊穿，近乎短路狀態(tài)，使電容沒(méi)有得到充電的機(jī)會(huì)，因此也無(wú)法起振。與此同時(shí)，變壓器TB會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間短路而燒毀。當(dāng)間隙較小時(shí)（如小于0.5mm）FD過(guò)早地被擊穿，電容的充電電壓不高，振蕩的幅度也會(huì)很小，導(dǎo)致引弧效果不理想。TZ是耦合變壓器，耦合變壓器的鐵芯是鐵氧體磁環(huán)（有O形、雙形和雙E形），使用時(shí)要保證磁環(huán)的橫截面最小值、一次繞組和二次繞組的匝數(shù)。耦合變壓器的一次繞組實(shí)際上

11、是振蕩電感，一般使用普通23mm2的多股軟塑料線在鐵氧體磁環(huán)上繞35匝即可。耦合變壓器的二次繞組為耦合線圈，當(dāng)振蕩器與電弧串聯(lián)應(yīng)用時(shí)，要使用與焊接電流相適應(yīng)的電纜線來(lái)繞制，需在鐵氧體磁環(huán)上繞412匝，使耦合變壓器呈升壓狀態(tài)，有利于加強(qiáng)高頻信號(hào)，便于引弧。耦合變壓器的匝數(shù)比可以調(diào)整，促使振蕩器的起振或達(dá)到擊穿電弧間隙。高頻引弧后的自動(dòng)切除，由電弧繼電器KM。和高頻電路控制繼電器KMS共同完成?；『鸽娫礇](méi)有電弧時(shí)，電源輸出的電弧電壓較低，這是由電源的下降外特性所決定的。因此，電弧未引燃時(shí)，空載電壓使電弧繼電器KM3吸合，KM3接通了KMsS，KMS又接通了高頻電路，使火花放電器FD產(chǎn)生了高頻火花，在有電源電壓和氬氣供應(yīng)的條件下便可引燃電弧。電弧引燃之后電弧電壓降低，從而使電弧繼電器KMS達(dá)不到繼電器吸合的動(dòng)作電壓而釋放，繼電器KMS也釋放，切斷了高頻電路，完成了高頻引弧后的自動(dòng)切除過(guò)程。串聯(lián)在電弧繼電器KMS電路里的電位器RP。，是用來(lái)調(diào)整加在繼電器KlM3線圈兩端電壓，使在長(zhǎng)、短弧焊時(shí)均能自動(dòng)切除高頻火花。（3）切斷高頻電路及長(zhǎng)、短弧焊控制電路：長(zhǎng)、短弧焊是用開(kāi)關(guān)SA2控制的。當(dāng)SA2切換到“短焊”位置時(shí)，按下焊接手把上的