具有噴涂基體加熱功能的雙弧電弧噴涂裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有噴涂基體加熱功能的雙弧電弧噴涂裝置，包括恒壓輸出電路、恒壓輸出電路驅(qū)動(dòng)電路、第一電壓電流反饋電路、人機(jī)交互界面、主控電路、噴涂槍，所述噴涂槍具有供第一噴涂絲材送入的第一導(dǎo)電嘴和供第二噴涂絲材送入的第二導(dǎo)電嘴；本發(fā)明還包括恒流輸出電路、恒流輸出電路驅(qū)動(dòng)電路、第二電壓電流反饋電路，以及第一送絲機(jī)和第二送絲機(jī)。主控電路通過恒壓輸出電路驅(qū)動(dòng)電路連接恒壓輸出電路，通過恒流輸出電路驅(qū)動(dòng)電路連接恒流輸出電路。本發(fā)明通過設(shè)置恒流輸出電路在主路絲材與噴涂基體之間建立恒流電路，產(chǎn)生輔助電弧，加速融化主路絲材并同時(shí)加熱噴涂基體，能夠獲得較好的噴涂效果。
【專利說明】具有噴涂基體加熱功能的雙弧電弧噴涂裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熱加工領(lǐng)域，涉及一種窄間隙內(nèi)金屬噴涂基體可加熱的雙弧電弧噴涂裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電弧噴涂是熱加工【技術(shù)領(lǐng)域】里新近發(fā)展起來的一種熱噴涂技術(shù)，也屬于表面工程的重要組成部分。用于設(shè)備表面功能噴涂、噴涂成型。其原理是利用兩根連續(xù)送進(jìn)的金屬作為自耗電極，在其端部產(chǎn)生電弧作為熱源，利用壓縮空氣將熔化了的絲材霧化，并以較高的速度噴向工件表面形成涂層的一種熱噴涂方法。因其具有效率高、成本低、操作安全簡(jiǎn)便、涂層結(jié)合強(qiáng)度高和適宜現(xiàn)場(chǎng)原位大面積施工等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外得到普遍的重視。在電弧噴涂時(shí)，控制合理的電壓電流大小保證電弧噴涂的穩(wěn)定性，可以得到較好的噴涂效果。電壓增加會(huì)使金屬粒子的尺寸有某些增加，造成金屬粒子的嚴(yán)重氧化。工作電流的大小，在一定情況下決定電弧噴槍的生產(chǎn)率，噴涂電流與噴涂生產(chǎn)率是成正比的。但是，常規(guī)電弧噴涂的電流不能過大，噴涂電流過大，涂層韌性以及結(jié)合強(qiáng)度降低，涂層質(zhì)量降低。
[0003]如圖1傳統(tǒng)電弧噴涂示意圖，傳統(tǒng)的電弧噴涂技術(shù)一般采用單一恒壓輸出電源裝置，使用特定的控制技術(shù)和噴涂槍頭。噴涂時(shí)，兩根絲狀金屬噴涂材料(噴涂絲材)通過送絲裝置均勻連續(xù)的分別送進(jìn)電弧噴涂槍中的兩個(gè)導(dǎo)電嘴內(nèi)，兩個(gè)導(dǎo)電嘴分別接電源的正負(fù)極并保證兩根絲材在未接觸前的可靠絕緣。當(dāng)兩根金屬絲材端部由于送進(jìn)而相互接觸時(shí)，發(fā)生短路而產(chǎn)生電弧，使絲材端部瞬間熔化,壓縮空氣將熔融金屬熔化成微熔滴,到達(dá)霧化后以很高的速度噴射到工件表面，當(dāng)具有一定速度和溫度的噴涂粒子到達(dá)基體表面時(shí)，噴涂粒子以一定的動(dòng)能沖擊基材表面，在產(chǎn)生碰撞的瞬間，粒子的動(dòng)能和大部分熱能被基體以熱的形式傳走，粒子與基體的表面緊密接觸產(chǎn)生變形，并迅速冷凝而收縮，呈扁平狀粘結(jié)在基體上。接之而來的粒子連續(xù)不斷地沖擊基體表面或在其上堆積，通過上述過程，粒子與基體表面之間、粒子與粒子之間就會(huì)相互交錯(cuò)地粘結(jié)在一起而形成電弧噴涂層。
[0004]對(duì)于現(xiàn)有的電弧噴涂工藝技術(shù)，其共同特點(diǎn)是在兩根絲材之間建立穩(wěn)定的恒壓源電路，兩路絲材之間形成穩(wěn)定的電弧，保證絲材的均勻熔化的穩(wěn)定，噴涂槍能夠穩(wěn)定的工作；常規(guī)的電弧噴涂工藝中，噴涂槍與噴涂基體是兩個(gè)互為獨(dú)立的整體，一般兩者理想的工作距離大約在IOOmm到150mm之間,普遍適用于在大空間范圍內(nèi)操作；但是當(dāng)工作面為一些窄間隙空間或細(xì)管狀金屬基體內(nèi)表面，或者噴涂距離小于20mm內(nèi)時(shí)，傳統(tǒng)的電弧噴涂工藝技術(shù)無法處在其最佳的工作位內(nèi)進(jìn)行工作，這是因?yàn)閷?duì)于傳統(tǒng)的電弧噴涂工藝技術(shù)而言，由于當(dāng)噴涂槍與噴涂基體的距離縮短后，直接減少了霧化金屬絲材在壓縮空氣作用下的有效噴射加速距離,加速距離過短導(dǎo)致霧化的絲材到達(dá)噴涂基體時(shí)速度過低,低速的霧化絲材因得不到足夠的動(dòng)能，便無法獲得最大的熱能值，這樣便降低了霧化絲材的附著噴涂基體的能力，導(dǎo)致噴涂效果不理想。若希望電弧噴涂工藝技術(shù)在近距離噴涂時(shí)，同樣得到其最佳噴涂距離下工作的噴涂效果，可以從有兩方面對(duì)新型電弧噴涂工藝技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì):(一)、提高壓縮空氣的壓力，使霧化絲材在短距離內(nèi)加速到足夠的速度，獲得足夠的能量，其問題在于壓縮空氣壓力過高，近距離接觸噴涂基體時(shí)破壞了噴涂效果，可調(diào)節(jié)范圍不大；(二)、對(duì)金屬噴涂基體進(jìn)行預(yù)熱，在噴涂基體在不發(fā)生熱變形的前提下，使基體擁有一定的低輸入熱能值，具有一定熱能的金屬基體表面粒子活性增強(qiáng)，同樣產(chǎn)生一定的粘附力力，便于粒子與基體的表面緊密接觸，這樣便可以解決低能霧化絲材與冷基體不易接觸的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種具有噴涂基體加熱功能的雙弧電弧噴涂裝置，解決普通電弧噴涂工藝技術(shù)在噴涂窄間隙空間范圍內(nèi)的金屬材料時(shí)，由于噴涂操作空間過窄，常規(guī)電弧噴涂工藝無法達(dá)到其最佳噴涂距離，而影響噴涂效果的問題；能夠在近距離噴涂窄間隙空間范圍內(nèi)的金屬材料時(shí)，得到較好的噴涂效果。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種具有噴涂基體加熱功能的雙弧電弧噴涂裝置，包括恒壓輸出電路、恒壓輸出電路驅(qū)動(dòng)電路、第一電壓電流反饋電路、人機(jī)交互界面、主控電路、噴涂槍，所述噴涂槍具有供第一噴涂絲材送入的第一導(dǎo)電嘴和供第二噴涂絲材送入的第二導(dǎo)電嘴；本發(fā)明還包括恒流輸出電路、恒流輸出電路驅(qū)動(dòng)電路、第二電壓電流反饋電路，以及第一送絲機(jī)和第二送絲機(jī)。所述主控電路通過恒壓輸出電路驅(qū)動(dòng)電路連接恒壓輸出電路，通過恒流輸出電路驅(qū)動(dòng)電路連接恒流輸出電路，主控電路還連接人機(jī)交互界面、第一電壓電流反饋電路、第二電壓電流反饋電路、第一送絲機(jī)和第二送絲機(jī)。
[0006]所述人機(jī)交互界面用于設(shè)定恒壓輸出電路的輸出電壓、輸出電流參數(shù)，以及設(shè)定恒流輸出電路的輸出電壓、輸出電流參數(shù)。
[0007]所述恒壓輸出電路的兩個(gè)輸出端分別連接噴涂槍的第一導(dǎo)電嘴和第二導(dǎo)電嘴，分別與送入第一導(dǎo)電嘴的第一噴涂絲材和送入第二導(dǎo)電嘴的第二噴涂絲材電連接；通過第一電壓電流反饋電路檢測(cè)第一導(dǎo)電嘴和第二導(dǎo)電嘴間的電弧電壓和電弧電流并反饋至主控電路，主控電路將反饋的第一導(dǎo)電嘴和第二導(dǎo)電嘴間的電弧電壓和電弧電流與相應(yīng)的設(shè)定參數(shù)進(jìn)行比較，并通過恒壓輸出電路驅(qū)動(dòng)電路控制恒壓輸出電路中的功率開關(guān)管的通斷，從而調(diào)節(jié)恒壓輸出電路的輸出電壓和輸出電流。
[0008]所述恒流輸出電路的兩個(gè)輸出端分別連接噴涂槍的第一導(dǎo)電嘴和噴涂基體；通過第二電壓電流反饋電路檢測(cè)第一導(dǎo)電嘴和噴涂基體間的電弧電壓和電弧電流并反饋至主控電路，主控電路將反饋的第一導(dǎo)電嘴和噴涂基體間的電弧電壓和電弧電流與相應(yīng)的設(shè)定參數(shù)進(jìn)行比較，并通過恒流輸出電路驅(qū)動(dòng)電路控制恒流輸出電路中的功率開關(guān)管的通斷，從而調(diào)節(jié)恒流輸出電路的輸出電壓和輸出電流。
[0009]主控電路根據(jù)第一電壓電流反饋電路反饋的電弧電壓和第二電壓電流反饋電路反饋的電弧電壓分別調(diào)節(jié)第一送絲機(jī)和第二送絲機(jī)獲得匹配的送絲速度。
[0010]進(jìn)一步地，所述恒壓輸出電路包括整流橋電路BR1、濾波電容Cl、功率開關(guān)管Tl、T2、T3和Τ4、變壓器B1、二極管Dl和D2、濾波電感LI。三相交流電的三相分別接至整流橋電路BRl的三個(gè)輸入端，整流橋電路BRl的正輸出端(四端)和負(fù)輸出端(五端)之間并聯(lián)有濾波電容Cl，整流橋電路BRl的正輸出端連接功率開關(guān)管Τ1、Τ2的集電極，整流橋電路BRl的負(fù)輸出端連接功率開關(guān)管Τ3、Τ4的發(fā)射極；功率開關(guān)管Tl的發(fā)射極和Τ4的集電極、以及變壓器BI原邊的第一輸入端相連；功率開關(guān)管Τ2的發(fā)射極和Τ3的集電極、以及變壓器BI原邊的第二輸入端相連；變壓器BI副邊的第一輸出端連接二極管Dl的陽極，變壓器BI副邊的第二輸出端連接二極管D2的陽極；變壓器BI副邊的中心抽頭作為恒壓輸出電路的負(fù)輸出端連接噴涂槍的第二導(dǎo)電嘴202 ;二極管Dl和D2的陰極相連并連接濾波電感LI的一端，濾波電感LI的另一端作為恒壓輸出電路的正輸出端連接噴涂槍的第一導(dǎo)電嘴201。功率開關(guān)管T1、T2、T3、T4的柵極分別與恒壓輸出電路驅(qū)動(dòng)電路連接，受恒壓輸出電路驅(qū)動(dòng)電路2的控制。
[0011]進(jìn)一步地，所述恒流輸出電路包括整流橋電路BR2、濾波電容C2、功率開關(guān)管Τ5、Τ6、Τ7和Τ8、變壓器Β2、二極管D3和D4、濾波電感L2。三相交流電的三相分別接至整流橋電路BR2的三個(gè)輸入端，整流橋電路BR2的正輸出端(四端)和負(fù)輸出端(五端)之間并聯(lián)有濾波電容C2，整流橋電路BR2的正輸出端連接功率開關(guān)管Τ5、Τ6的集電極，整流橋電路BR2的負(fù)輸出端連接功率開關(guān)管Τ7、Τ8的發(fā)射極；功率開關(guān)管Τ5的發(fā)射極和Τ8的集電極、以及變壓器Β2原邊的第一輸入端相連；功率開關(guān)管Τ6的發(fā)射極和Τ7的集電極、以及變壓器Β2原邊的第二輸入端相連；變壓器Β2副邊的第一輸出端連接二極管D3的陽極，變壓器Β2副邊的第二輸出端連接二極管D4的陽極；變壓器Β2副邊的中心抽頭作為恒流輸出電路的負(fù)輸出端連接噴涂基體3 ;二極管D3和D4的陰極相連并連接濾波電感L2的一端，濾波電感L2的另一端作為恒流輸出電路的正輸出端連接噴涂槍的第一導(dǎo)電嘴201。功率開關(guān)管Τ5、Τ6、Τ7、Τ8的柵極分別與恒流輸出電路驅(qū)動(dòng)電路連接，受恒流輸出電路驅(qū)動(dòng)電路的控制。
[0012]進(jìn)一步地，所述第一電壓電流反饋電路包括電流傳感器LEM1、電壓傳感器LEM2、恒壓輸出電流采樣及濾波電路和恒壓輸出電壓采樣及濾波電路；電壓傳感器LEM2并聯(lián)在恒壓輸出電路的兩個(gè)輸出端間，采樣第一導(dǎo)電嘴和第二導(dǎo)電嘴間的電弧電壓并反饋給恒壓輸出電壓采樣及濾波電路進(jìn)行濾波處理后，再進(jìn)一步反饋給主控電路；電流傳感器LEMl設(shè)在恒壓輸出電路的一個(gè)輸出端上，米樣第一導(dǎo)電嘴和第二導(dǎo)電嘴間的電弧電流并反饋給恒壓輸出電流采樣及濾波電路進(jìn)行濾波處理后，再進(jìn)一步反饋給主控電路。
[0013]進(jìn)一步地，所述第二電壓電流反饋電路包括電流傳感器LEM3、電壓傳感器LEM4、恒流輸出電流采樣及濾波電路和恒流輸出電壓采樣及濾波電路；電壓傳感器LEM4并聯(lián)在恒流輸出電路的兩個(gè)輸出端間，采樣第一導(dǎo)電嘴和噴涂基體間的電弧電壓并反饋給恒流輸出電壓采樣及濾波電路進(jìn)行濾波處理后，再進(jìn)一步反饋給主控電路；電流傳感器LEM3設(shè)在恒流輸出電路的一個(gè)輸出端上，采樣第一導(dǎo)電嘴和噴涂基體間的電弧電流并反饋給恒流輸出電流采樣及濾波電路進(jìn)行濾波處理后，再進(jìn)一步反饋給主控電路。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明所述的電弧噴涂裝置，通過設(shè)置的恒流輸出電路在主路絲材(即第一噴涂絲材)與噴涂基體之間建立響應(yīng)性能穩(wěn)定的恒流電路，使主路絲材與金屬噴涂基體之間產(chǎn)生輔助電弧，加速融化主路絲材并同時(shí)加熱金屬噴涂基體，具有一定熱能的金屬噴涂基體表面粒子活性增強(qiáng)，在近距離噴涂窄間隙空間范圍內(nèi)的金屬材料時(shí)，霧化粒子可以與基體的表面緊密接觸，得到較好的噴涂效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為傳統(tǒng)電弧噴涂工藝原理示意圖。
[0016]圖2為雙弧電弧噴涂工藝原理示意圖。
[0017]圖3為雙弧電弧噴涂恒壓電源工作電流示意圖。
[0018]圖4為雙弧電弧噴涂恒流電源工作電流示意圖。[0019]圖5為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖6為功率開關(guān)管Tl、T3導(dǎo)通，T2、T4關(guān)斷時(shí)恒壓輸出電路電流流向圖。
[0021]圖7為功率開關(guān)管Tl、T3關(guān)斷，T2、T4導(dǎo)通時(shí)恒壓輸出電路電流流向圖。
[0022]圖8為功率開關(guān)管T5、T7導(dǎo)通，T6、T8關(guān)斷時(shí)恒流輸出電路電流流向圖。
[0023]圖9為功率開關(guān)管T5、T7關(guān)斷，T6、T8導(dǎo)通時(shí)恒流輸出電路電流流向圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0025]圖2為本發(fā)明的整體電弧噴涂工藝原理示意圖。本發(fā)明的電源裝置通過在第一噴涂絲材101與第二噴涂絲材102之間建立響應(yīng)性能穩(wěn)定的恒壓輸出電路，保證第一噴涂絲材101與第二噴涂絲材102之間接觸短路時(shí)產(chǎn)生的穩(wěn)定的恒壓電弧，得到絲材持續(xù)穩(wěn)定瞬間熔化；通過在主路絲材(即第一噴涂絲材101)與噴涂基體3之間建立響應(yīng)性能穩(wěn)定的恒流輸出電路，可以在第一噴涂絲材101與金屬噴涂基體3之間產(chǎn)生輔助電弧，通過調(diào)整恒流電路輸出穩(wěn)定的電流，加熱金屬噴涂基體3，并使主路絲材加速融化。
[0026]圖3、圖4為本發(fā)明兩種電源各自的工作電流流向示意圖。當(dāng)兩路電源同時(shí)工作時(shí)，相比較常規(guī)的電弧噴涂工藝，本發(fā)明兩路電弧的存在，可以保證主路絲材通過兩路較低的熱輸入疊加，得到常規(guī)電弧噴涂工藝的絲材霧化量。同時(shí)通過使用可靠的驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)一步提高電源的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。絲材與金屬噴涂基體3之間建立起的輔助電弧，對(duì)金屬噴涂基體3進(jìn)行預(yù)加熱，確保了低能量的霧化絲材與預(yù)熱的基體可以較好的粘附在一起。
[0027]本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。此具有噴涂基體加熱功能的雙弧電弧噴涂裝置，包括恒壓輸出電路1、恒壓輸出電路驅(qū)動(dòng)電路2、第一電壓電流反饋電路31、人機(jī)交互界面
5、主控電路6、恒流輸出電路7、恒流輸出電路驅(qū)動(dòng)電路8、第二電壓電流反饋電路32，以及第一送絲機(jī)11和第二送絲機(jī)12、噴涂槍，所述噴涂槍具有供第一噴涂絲材101送入的第一導(dǎo)電嘴201和供第二噴涂絲材102送入的第二導(dǎo)電嘴202。所述主控電路6通過恒壓輸出電路驅(qū)動(dòng)電路2連接恒壓輸出電路I，通過恒流輸出電路驅(qū)動(dòng)電路8連接恒流輸出電路7，主控電路6還連接人機(jī)交互界面5、第一電壓電流反饋電路31、第二電壓電流反饋電路32、第一送絲機(jī)11和第二送絲機(jī)12。
[0028]所述人機(jī)交互界面5用于設(shè)定恒壓輸出電路I的輸出電壓、輸出電流參數(shù)，以及設(shè)定恒流輸出電路7的輸出電壓、輸出電流參數(shù)。
[0029]所述恒壓輸出電路I的兩個(gè)輸出端分別連接噴涂槍的第一導(dǎo)電嘴201和第二導(dǎo)電嘴202，分別與送入第一導(dǎo)電嘴201的第一噴涂絲材101和送入第二導(dǎo)電嘴202的第二噴涂絲材102電連接；通過第一電壓電流反饋電路31檢測(cè)第一導(dǎo)電嘴201和第二導(dǎo)電嘴202間的電弧電壓和電弧電流并反饋至主控電路6，主控電路6將反饋的第一導(dǎo)電嘴201和第二導(dǎo)電嘴202間的電弧電壓和電弧電流與相應(yīng)的設(shè)定參數(shù)進(jìn)行比較，并通過恒壓輸出電路驅(qū)動(dòng)電路2控制恒壓輸出電路I中的功率開關(guān)管的通斷，從而調(diào)節(jié)恒壓輸出電路I的輸出電壓和輸出電流。
[0030]所述恒流輸出電路7的兩個(gè)輸出端分別連接噴涂槍的第一導(dǎo)電嘴201和噴涂基體3 ;通過第二電壓電流反饋電路32檢測(cè)第一導(dǎo)電嘴201和噴涂基體3間的電弧電壓和電弧電流并反饋至主控電路6，主控電路6將反饋的第一導(dǎo)電嘴201和噴涂基體3間的電弧電壓和電弧電流與相應(yīng)的設(shè)定參數(shù)進(jìn)行比較，并通過恒流輸出電路驅(qū)動(dòng)電路8控制恒流輸出電路7中的功率開關(guān)管的通斷，從而調(diào)節(jié)恒流輸出電路7的輸出電壓和輸出電流。[0031]主控電路6根據(jù)第一電壓電流反饋電路31反饋的電弧電壓和第二電壓電流反饋電路32反饋的電弧電壓分別調(diào)節(jié)第一送絲機(jī)11和第二送絲機(jī)12獲得匹配的送絲速度。
[0032]上述電路中，恒壓輸出電路I可以實(shí)現(xiàn)恒壓輸出，用于產(chǎn)生電弧噴涂工藝技術(shù)中的主電弧，熔化第一噴涂絲材101與第二噴涂絲材102 ;恒流輸出電路7可以實(shí)現(xiàn)恒流輸出，用于熔化第一噴涂絲材101以及加熱噴涂基體3。恒壓輸出電路I與恒流輸出電路7通過回路中的電壓電流反饋電路反饋實(shí)測(cè)電壓值與電流值到主控電路6，主控電路6根據(jù)人機(jī)交互界面5設(shè)定的參數(shù)值通過恒壓輸出電路驅(qū)動(dòng)電路2調(diào)節(jié)恒壓輸出電路I，通過電路驅(qū)動(dòng)電路8調(diào)節(jié)恒流輸出電路7，并根據(jù)反饋的電弧電壓調(diào)節(jié)第一送絲機(jī)11和第二送絲機(jī)12獲得相匹配的送絲速度。所述的恒壓輸出電路I輸出可調(diào)電壓范圍為20V — 80V，輸出電流范圍為100-300A ;所述的恒流輸出電路7輸出可調(diào)電壓范圍為50V—200V，輸出電流范圍為50-100A。
[0033]本發(fā)明以全橋電路構(gòu)建恒流輸出電路7，作為最佳實(shí)施方式，也可以通過其它拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)恒流輸出電路7。同樣以全橋電路構(gòu)建恒壓輸出電路1，作為最佳實(shí)施方式，也可以通過其它拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)恒壓輸出電路I。
[0034]具體地，所述恒壓輸出電路I包括整流橋電路BR1、濾波電容Cl、功率開關(guān)管Tl、T2、T3和Τ4、變壓器B1、二極管Dl和D2、濾波電感LI。三相交流電的三相分別接至整流橋電路BRl的三個(gè)輸入端(一、二、三端)，整流橋電路BRl的正輸出端(四端)和負(fù)輸出端(五端)之間并聯(lián)有濾波電容Cl，整流橋電路BRl的正輸出端連接功率開關(guān)管Τ1、Τ2的集電極，整流橋電路BRl的負(fù)輸出端連接功率開關(guān)管Τ3、Τ4的發(fā)射極；功率開關(guān)管Tl的發(fā)射極和Τ4的集電極、以及變壓器BI原邊的第一輸入端(一端)相連；功率開關(guān)管Τ2的發(fā)射極和Τ3的集電極、以及變壓器BI原邊的第二輸入端(二端)相連；變壓器BI副邊的第一輸出端(三端)連接二極管Dl的陽極，變壓器BI副邊的第二輸出端(五端)連接二極管D2的陽極；變壓器BI副邊的中心抽頭(四端)作為恒壓輸出電路I的負(fù)輸出端連接噴涂槍的第二導(dǎo)電嘴202 ;二極管Dl和D2的陰極相連并連接濾波電感LI的一端，濾波電感LI的另一端作為恒壓輸出電路I的正輸出端連接噴涂槍的第一導(dǎo)電嘴201。功率開關(guān)管Τ1、Τ2、Τ3、Τ4的柵極分別與恒壓輸出電路驅(qū)動(dòng)電路2連接，受恒壓輸出電路驅(qū)動(dòng)電路2的控制。
[0035]通過恒壓輸出電路驅(qū)動(dòng)電路2控制功率開關(guān)管Tl、Τ3同時(shí)導(dǎo)通，以及控制功率開關(guān)管Τ2、Τ4同時(shí)導(dǎo)通，其中Tl、Τ3和Τ2、Τ4的導(dǎo)通時(shí)刻相反，相位相差180度。三相交流電通過整流橋電路BRl整流之后變?yōu)閱蜗蛑绷麟?，電流從整流橋電路BRl的四端流出。如圖6所示，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路控制功率開關(guān)管Tl、Τ3同時(shí)導(dǎo)通，Τ2、Τ4同時(shí)關(guān)斷時(shí)，即全橋電路中Tl、Τ3導(dǎo)通，Τ2、Τ4截止，功率開關(guān)管Tl、變壓器BI原邊、功率開關(guān)管Τ3三者之間形成通路，電流先后流經(jīng)功率開關(guān)管Tl、變壓器BI原邊、功率開關(guān)管Τ3，然后回到整流橋電路BRl的五端，相對(duì)于變壓器BI原邊而言，電流在內(nèi)部從一端流向二端，變壓器BI的副邊電流從四端流入，從三端流出，進(jìn)過二極管Dl流向?yàn)V波電感LI。如圖7所示，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路控制功率開關(guān)管Τ1、Τ3同時(shí)關(guān)斷，Τ2、Τ4同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，即全橋電路中Τ1、Τ3截止，Τ2、Τ4導(dǎo)通，功率開關(guān)管Τ2、變壓器BI原邊、功率開關(guān)管Τ4三者之間形成通路，電流先后流經(jīng)功率開關(guān)管Τ2、變壓器BI原邊、功率開關(guān)管Τ4，然后回到整流橋電路BRl的五端，相對(duì)于變壓器BI原邊而言，電流在內(nèi)部從二端流向一端，變壓器BI的副邊電流從四端流入，從五端流出，經(jīng)過二極管D2流向?yàn)V波電感LI。[0036]通過交替控制兩組功率開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，電流導(dǎo)通方向也交替改變，這樣經(jīng)過整流橋電路BRl整流后的直流電在變壓器BI原邊處形成了交流電，經(jīng)過變壓器BI副邊兩路二極管D1、D2的交替工作，交流電又轉(zhuǎn)為直流電，直流電經(jīng)過濾波電感LI的作用，得到穩(wěn)定恒壓輸出效果。通過改變兩組功率開關(guān)管的開通關(guān)斷的時(shí)間比，可以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。
[0037]具體地，所述恒流輸出電路7包括整流橋電路BR2、濾波電容C2、功率開關(guān)管T5、T6、T7和Τ8、變壓器Β2、二極管D3和D4、濾波電感L2。三相交流電的三相分別接至整流橋電路BR2的三個(gè)輸入端(一、二、三端)，整流橋電路BR2的正輸出端(四端)和負(fù)輸出端(五端)之間并聯(lián)有濾波電容C2，整流橋電路BR2的正輸出端連接功率開關(guān)管Τ5、Τ6的集電極，整流橋電路BR2的負(fù)輸出端連接功率開關(guān)管Τ7、Τ8的發(fā)射極；功率開關(guān)管Τ5的發(fā)射極和Τ8的集電極、以及變壓器Β2原邊的第一輸入端(一端)相連；功率開關(guān)管Τ6的發(fā)射極和Τ7的集電極、以及變壓器Β2原邊的第二輸入端(二端)相連；變壓器Β2副邊的第一輸出端(三端)連接二極管D3的陽極，變壓器Β2副邊的第二輸出端(五端)連接二極管D4的陽極；變壓器Β2副邊的中心抽頭(四端)作為恒流輸出電路7的負(fù)輸出端連接噴涂基體3 ;二極管D3和D4的陰極相連并連接濾波電感L2的一端，濾波電感L2的另一端作為恒流輸出電路7的正輸出端連接噴涂槍的第一導(dǎo)電嘴201。功率開關(guān)管Τ5、Τ6、Τ7、Τ8的柵極分別與恒流輸出電路驅(qū)動(dòng)電路8連接，受恒流輸出電路驅(qū)動(dòng)電路8的控制。
[0038]通過恒流輸出電路驅(qū)動(dòng)電路8控制功率開關(guān)管Τ5、Τ7同時(shí)導(dǎo)通，以及控制功率開關(guān)管Τ6、Τ8同時(shí)導(dǎo)通，其中Τ5、Τ7和Τ6、Τ8的導(dǎo)通時(shí)刻反相，相位相差180度。三相交流電通過整流橋電路BR2整流之后變?yōu)閱蜗蛑绷麟?，電流從整流橋電路BR2的四端流出，恒流輸出電路的全橋電路工作原理與恒壓輸出電路的全橋電路工作原理相同，如圖8所示，當(dāng)通過驅(qū)動(dòng)電路控制功率開關(guān)管Τ5、Τ7同時(shí)導(dǎo)通，Τ6、Τ8同時(shí)關(guān)斷時(shí)，即全橋電路中Τ5、Τ7導(dǎo)通，Τ6、Τ8截止，功率開關(guān)管Τ5、變壓器Β2原邊、功率開關(guān)管Τ7三者之間形成通路，電流先后流經(jīng)功率開關(guān)管Τ5、變壓器Β2原邊、功率開關(guān)管Τ7，然后回到整流橋電路BR2的五端，相對(duì)于變壓器Β2原邊而言，電流在內(nèi)部從一端流向二端，變壓器Β2的副邊電流從四端流入，從三端流出，經(jīng)過二極管D3流向?yàn)V波電感L2。如圖9所示，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路控制功率開關(guān)管Τ5、Τ7同時(shí)關(guān)斷，Τ6、Τ8同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，即全橋電路中Τ5、Τ7截止，Τ6、Τ8導(dǎo)通，功率開關(guān)管Τ6、變壓器Β2原邊、功率開關(guān)管Τ8三者之間形成通路，電流先后流經(jīng)功率開關(guān)管Τ6、變壓器Β2原邊、功率開關(guān)管Τ8，然后回到整流橋電路BR2的五端，相對(duì)于變壓器Β2原邊而言，電流在內(nèi)部從二端流向一端，變壓器Β2的副邊電流從四端流入，從五端流出，經(jīng)過二極管D4流向?yàn)V波電感L2。
[0039]通過交替控制兩組功率開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，電流導(dǎo)通方向也交替改變，這樣經(jīng)過整流橋電路BR2整流后的直流電在變壓器Β2原邊處形成了交流電，經(jīng)過變壓器Β2副邊兩路二極管D3、D4的交替工作，交流電又轉(zhuǎn)為直流電，經(jīng)過濾波電感L2的作用，得到穩(wěn)定輸出效果。通過改變兩組功率開關(guān)管的開通關(guān)斷的時(shí)間比，可以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，進(jìn)而可以得到穩(wěn)定的恒流輸出電路。
[0040]當(dāng)電弧噴涂槍工作過程時(shí)，恒壓輸出電路I輸出穩(wěn)定的電壓，絲材101、102分別接恒壓輸出電路電源的正負(fù)極并保證兩根絲材在未接觸前的可靠絕緣，當(dāng)兩根金屬絲材端部由于送進(jìn)而相互接觸時(shí)，發(fā)生短路而產(chǎn)生電弧，使絲材端部瞬間熔化。恒流輸出電路7輸出穩(wěn)定的電流，絲材IO1、噴涂基體3分別接恒流輸出電路電源的正負(fù)極，絲材IOI與金屬噴涂基體3間產(chǎn)生電弧，使絲材101加速融化，同時(shí)因電弧的存在對(duì)噴涂基體3進(jìn)行加熱。[0041 ] 所述第一電壓電流反饋電路31包括電流傳感器LEMl、電壓傳感器LEM2、恒壓輸出電流采樣及濾波電路3和恒壓輸出電壓采樣及濾波電路4。電壓傳感器LEM2并聯(lián)在恒壓輸出電路I的兩個(gè)輸出端間，采樣第一導(dǎo)電嘴201和第二導(dǎo)電嘴202間的電弧電壓并反饋給恒壓輸出電壓采樣及濾波電路4進(jìn)行濾波處理后，再進(jìn)一步反饋給主控電路6。電流傳感器LEMl設(shè)在恒壓輸出電路I的正輸出端上，米樣第一導(dǎo)電嘴201和第二導(dǎo)電嘴202間的電弧電流并反饋給恒壓輸出電流采樣及濾波電路3進(jìn)行濾波處理后，再進(jìn)一步反饋給主控電路6。[0042]所述第二電壓電流反饋電路32包括電流傳感器LEM3、電壓傳感器LEM4、恒流輸出電流采樣及濾波電路9和恒流輸出電壓采樣及濾波電路10。電壓傳感器LEM4并聯(lián)在恒流輸出電路7的兩個(gè)輸出端間，采樣第一導(dǎo)電嘴201和噴涂基體3間的電弧電壓并反饋給恒流輸出電壓采樣及濾波電路10進(jìn)行濾波處理后，再進(jìn)一步反饋給主控電路6。電流傳感器LEM3設(shè)在恒流輸出電路7的負(fù)輸出端上，采樣第一導(dǎo)電嘴201和噴涂基體3間的電弧電流并反饋給恒流輸出電流采樣及濾波電路9進(jìn)行濾波處理后，再進(jìn)一步反饋給主控電路6。
[0043]在工作過程中，電壓傳感器LEM2用于反饋恒壓輸出電路I的輸出電壓，電流傳感器LEMl用于反饋恒壓輸出電路I的輸出電流；電壓傳感器LEM4用于反饋恒流輸出電路7的輸出電壓，電流傳感器LEM3用于反饋恒流輸出電路7的輸出電流。將所有反饋結(jié)果送給主控電路6后，主控電路6將反饋結(jié)果與人機(jī)交互電路5設(shè)定的參數(shù)分別進(jìn)行比較運(yùn)算，傳遞信號(hào)給功率開關(guān)管T1、T2、T3、T4的驅(qū)動(dòng)電路以及Τ5、Τ6、Τ7、Τ8的驅(qū)動(dòng)電路，并分別調(diào)節(jié)兩組功率開關(guān)管內(nèi)部?jī)蓪?duì)之間的導(dǎo)通和關(guān)斷，最終實(shí)現(xiàn)輸出電流和電壓參數(shù)分別與人機(jī)交互界面9設(shè)定值相等。
【權(quán)利要求】
1.一種具有噴涂基體加熱功能的雙弧電弧噴涂裝置，包括恒壓輸出電路(I)、恒壓輸出電路驅(qū)動(dòng)電路(2)、第一電壓電流反饋電路(31)、人機(jī)交互界面(5)、主控電路(6)、噴涂槍，所述噴涂槍具有供第一噴涂絲材(101)送入的第一導(dǎo)電嘴(201)和供第二噴涂絲材(102)送入的第二導(dǎo)電嘴(202)，其特征在于:所述雙弧電弧噴涂裝置還包括恒流輸出電路(7)、恒流輸出電路驅(qū)動(dòng)電路(8)、第二電壓電流反饋電路(32)，以及第一送絲機(jī)(11)和第二送絲機(jī)(12)； 所述主控電路(6)通過恒壓輸出電路驅(qū)動(dòng)電路(2)連接恒壓輸出電路(I)，通過恒流輸出電路驅(qū)動(dòng)電路(8)連接恒流輸出電路(7)，主控電路(6)還連接人機(jī)交互界面(5)、第一電壓電流反饋電路(31)、第二電壓電流反饋電路(32)、第一送絲機(jī)(11)和第二送絲機(jī)(12)； 所述人機(jī)交互界面(5)用于設(shè)定恒壓輸出電路(I)的輸出電壓、輸出電流參數(shù)，以及設(shè)定恒流輸出電路(7)的輸出電壓、輸出電流參數(shù)； 所述恒壓輸出電路(I)的兩個(gè)輸出端分別連接噴涂槍的第一導(dǎo)電嘴(201)和第二導(dǎo)電嘴(202)； 通過第一電壓電流反饋電路(31)檢測(cè)第一導(dǎo)電嘴(201)和第二導(dǎo)電嘴(202)間的電弧電壓和電弧電流并反饋至主控電路(6)，主控電路(6)將反饋的第一導(dǎo)電嘴(201)和第二導(dǎo)電嘴(202)間的電弧電壓和電弧電流與相應(yīng)的設(shè)定參數(shù)進(jìn)行比較，并通過恒壓輸出電路驅(qū)動(dòng)電路⑵控制恒壓輸出電路⑴中的功率開關(guān)管的通斷，從而調(diào)節(jié)恒壓輸出電路(I)的輸出電壓和輸出電流； 所述恒流輸出電路(7)的兩個(gè)輸出端分別連接噴涂槍的第一導(dǎo)電嘴(201)和噴涂基體(3)；` 通過第二電壓電流反饋電路(32)檢測(cè)第一導(dǎo)電嘴(201)和噴涂基體(3)間的電弧電壓和電弧電流并反饋至主控電路(6)，主控電路(6)將反饋的第一導(dǎo)電嘴(201)和噴涂基體(3)間的電弧電壓和電弧電流與相應(yīng)的設(shè)定參數(shù)進(jìn)行比較，并通過恒流輸出電路驅(qū)動(dòng)電路(8)控制恒流輸出電路(7)中的功率開關(guān)管的通斷，從而調(diào)節(jié)恒流輸出電路(7)的輸出電壓和輸出電流。
2.主控電路(6)根據(jù)第一電壓電流反饋電路(31)反饋的電弧電壓和第二電壓電流反饋電路(32)反饋的電弧電壓分別調(diào)節(jié)第一送絲機(jī)(11)和第二送絲機(jī)(12)獲得匹配的送絲速度。
3.如權(quán)利要求1所述的具有噴涂基體加熱功能的雙弧電弧噴涂裝置，其特征在于:所述恒壓輸出電路(I)包括整流橋電路BR1、濾波電容Cl、功率開關(guān)管Tl、T2、T3和T4、變壓器B1、二極管Dl和D2、濾波電感LI ； 三相交流電的三相分別接至整流橋電路BRl的三個(gè)輸入端，整流橋電路BRl的正輸出端和負(fù)輸出端之間并聯(lián)有濾波電容Cl，整流橋電路BRl的正輸出端連接功率開關(guān)管Tl、T2的集電極，整流橋電路BRl的負(fù)輸出端連接功率開關(guān)管T3、T4的發(fā)射極；功率開關(guān)管Tl的發(fā)射極和T4的集電極、以及變壓器BI原邊的第一輸入端相連；功率開關(guān)管T2的發(fā)射極和T3的集電極、以及變壓器BI原邊的第二輸入端相連；變壓器BI副邊的第一輸出端連接二極管Dl的陽極，變壓器BI副邊的第二輸出端連接二極管D2的陽極；變壓器BI副邊的中心抽頭作為恒壓輸出電路(I)的負(fù)輸出端連接噴涂槍的第二導(dǎo)電嘴202;二極管Dl和D2的陰極相連并連接濾波電感LI的一端，濾波電感LI的另一端作為恒壓輸出電路(I)的正輸出端連接噴涂槍的第一導(dǎo)電嘴201 ； 功率開關(guān)管T1、T2、T3、T4的柵極分別與恒壓輸出電路驅(qū)動(dòng)電路(2)連接，受恒壓輸出電路驅(qū)動(dòng)電路⑵的控制。
4.如權(quán)利要求1所述的具有噴涂基體加熱功能的雙弧電弧噴涂裝置，其特征在于:所述恒流輸出電路(7)包括整流橋電路BR2、濾波電容C2、功率開關(guān)管Τ5、Τ6、Τ7和Τ8、變壓器Β2、二極管D3和D4、濾波電感L2 ； 三相交流電的三相分別接至整流橋電路BR2的三個(gè)輸入端，整流橋電路BR2的正輸出端和負(fù)輸出端之間并聯(lián)有濾波電容C2，整流橋電路BR2的正輸出端連接功率開關(guān)管Τ5、Τ6的集電極，整流橋電路BR2的負(fù)輸出端連接功率開關(guān)管Τ7、Τ8的發(fā)射極；功率開關(guān)管Τ5的發(fā)射極和Τ8的集電極、以及變壓器Β2原邊的第一輸入端相連；功率開關(guān)管Τ6的發(fā)射極和Τ7的集電極、以及變壓器Β2原邊的第二輸入端相連；變壓器Β2副邊的第一輸出端連接二極管D3的陽極，變壓器Β2副邊的第二輸出端連接二極管D4的陽極；變壓器Β2副邊的中心抽頭作為恒流輸出電路(7)的負(fù)輸出端連接噴涂基體3 ;二極管D3和D4的陰極相連并連接濾波電感L2的一端，濾波電感L2的另一端作為恒流輸出電路(7)的正輸出端連接噴涂槍的第一導(dǎo)電嘴201 ； 功率開關(guān)管Τ5、Τ6、Τ7、Τ8的柵極分別與恒流輸出電路驅(qū)動(dòng)電路(8)連接，受恒流輸出電路驅(qū)動(dòng)電路⑶的控制。
5.如權(quán)利要求1所 述的具有噴涂基體加熱功能的雙弧電弧噴涂裝置，其特征在于，所述第一電壓電流反饋電路(31)包括電流傳感器LEM1、電壓傳感器LEM2、恒壓輸出電流采樣及濾波電路(3)和恒壓輸出電壓采樣及濾波電路(4)； 電壓傳感器LEM2并聯(lián)在恒壓輸出電路(I)的兩個(gè)輸出端間,米樣第一導(dǎo)電嘴(201)和第二導(dǎo)電嘴(202)間的電弧電壓并反饋給恒壓輸出電壓采樣及濾波電路(4)進(jìn)行濾波處理后，再進(jìn)一步反饋給主控電路(6)； 電流傳感器LEMl設(shè)在恒壓輸出電路(I)的一個(gè)輸出端上,米樣第一導(dǎo)電嘴(201)和第二導(dǎo)電嘴(202)間的電弧電流并反饋給恒壓輸出電流采樣及濾波電路(3)進(jìn)行濾波處理后，再進(jìn)一步反饋給主控電路(6)。
6.如權(quán)利要求1所述的具有噴涂基體加熱功能的雙弧電弧噴涂裝置，其特征在于，所述第二電壓電流反饋電路(32)包括電流傳感器LEM3、電壓傳感器LEM4、恒流輸出電流采樣及濾波電路(9)和恒流輸出電壓采樣及濾波電路(10)； 電壓傳感器LEM4并聯(lián)在恒流輸出電路(7)的兩個(gè)輸出端間,米樣第一導(dǎo)電嘴(201)和噴涂基體(3)間的電弧電壓并反饋給恒流輸出電壓采樣及濾波電路(10)進(jìn)行濾波處理后，再進(jìn)一步反饋給主控電路(6)； 電流傳感器LEM3設(shè)在恒流輸出電路(7)的一個(gè)輸出端上,米樣第一導(dǎo)電嘴(201)和噴涂基體(3)間的電弧電流并反饋給恒流輸出電流采樣及濾波電路(9)進(jìn)行濾波處理后，再進(jìn)一步反饋給主控電路(6)。
【文檔編號(hào)】C23C4/12GK103510038SQ201310474560
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】徐旦, 徐惠忠, 盧振洋, 黃鵬飛, 路永全 申請(qǐng)人:無錫洲翔成套焊接設(shè)備有限公司, 北京工業(yè)大學(xué)