熱絲電弧噴涂裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種熱絲電弧噴涂裝置，包括熱絲噴涂槍，所述熱絲噴涂槍包括供第一噴涂絲材送入的第一導(dǎo)電嘴和第三導(dǎo)電嘴，供第二噴涂絲材送入的第二導(dǎo)電嘴和第四導(dǎo)電嘴；所述熱絲電弧噴涂裝置還包括第一恒流源、第二恒流源和恒壓源。第一恒流源的兩個輸出端分別連接第一導(dǎo)電嘴和第三導(dǎo)電嘴，對送入的第一噴涂絲材進行預(yù)熱；第二恒流源的兩個輸出端分別連接第二導(dǎo)電嘴和第四導(dǎo)電嘴，對送入的第二噴涂絲材進行預(yù)熱；恒壓源的兩個輸出端分別連接第一導(dǎo)電嘴和第二導(dǎo)電嘴，提供產(chǎn)生電弧的電壓和電流。本實用新型能夠?qū)娡拷z材進行預(yù)熱，在不提高電流或者電壓情況下，可以使絲材的熔化量更多，降低氧化，獲得較好的涂層質(zhì)量，提高噴涂的效率和噴涂的質(zhì)量。
【專利說明】熱絲電弧噴涂裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種熱絲電弧噴涂裝置，屬于熱加工【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，表面工程發(fā)展很快，尤其是熱噴涂技術(shù)獲得了巨大的進展，提高了工件的使用壽命。目前熱噴涂技術(shù)中應(yīng)用比較廣泛的是電弧噴涂技術(shù)。電弧噴涂是利用兩根形成涂層材料的消耗性電極絲之間產(chǎn)生的電弧為熱源，加熱熔化消耗性電極絲，并被壓縮氣體將其霧化和噴射到基體上，形成涂層的熱噴涂方法。因其具有效率高、成本低、操作安全簡便、涂層結(jié)合強度高和適宜現(xiàn)場原位大面積施工等優(yōu)點，在國內(nèi)外得到普遍的重視。在電弧噴涂時，電壓增加會使金屬粒子的尺寸有某些增加，造成金屬粒子的嚴重氧化。工作電流的大小，在一定情況下決定電弧噴涂的生產(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)合強度降低，涂層質(zhì)量降低。
[0003]目前常用的電弧噴涂原理如圖1所示。
[0004]電源的正極接輸出濾波電感的第一端，輸出濾波電感的第二端接噴涂槍的第一端，電源的負極接噴涂槍的第二端。
[0005]噴涂時，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)的分別送進電弧噴涂槍中的兩個導(dǎo)電嘴內(nèi)，兩個導(dǎo)電嘴分別接電源的正負極并保證兩根噴涂絲材在未接觸前的可靠絕緣。當兩根金屬絲材端部由于送進而相互接觸時，發(fā)生短路而產(chǎn)生電弧，使絲材端部瞬間熔化，接著在外加壓縮空氣的吹力作用下使熔化的噴涂材料破碎霧化，在壓縮空氣作用下噴涂粒子被加速，當具有一定速度和溫度的噴涂粒子到達基材表面時，噴涂粒子以一定的動能沖擊基材表面，在產(chǎn)生碰撞的瞬間，粒子的動能和大部分熱能被基體以熱的形式傳走，粒子與基材的表面緊密接觸產(chǎn)生變形，并迅速冷凝而收縮，呈扁平狀粘結(jié)在基材上。接之而來的粒子連續(xù)不斷地沖擊基材表面或在其上堆積并產(chǎn)生上述過程，粒子與基材表面之間和粒子與粒子之間就會相互交錯地粘結(jié)在一起而形成電弧噴涂層。
[0006]電弧噴涂時，當噴涂電流或者電弧電壓過大時，會導(dǎo)致涂層平均晶粒度增大，韌性以及結(jié)合強度降低，使得噴涂效率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種熱絲電弧噴涂裝置，在每根噴涂絲材上增加了一個導(dǎo)電嘴，并且在每根噴涂絲材的兩個導(dǎo)電嘴接上穩(wěn)定的直流電源，通過附加電流預(yù)先加熱填充絲材，以提高噴涂絲材的熔化速度，增加熔敷金屬量。與傳統(tǒng)的電弧噴涂裝置相比，本實用新型可以在不提高電流或者電壓情況下，可以使噴涂絲材的熔化量更多，在獲得較好的涂層質(zhì)量的同時，提高噴涂的效率。本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種熱絲電弧噴涂裝置，包括熱絲噴涂槍，所述熱絲噴涂槍包括供第一噴涂絲材送入的第一導(dǎo)電嘴、供第二噴涂絲材送入的第二導(dǎo)電嘴，所述熱絲噴涂槍還包括供第一噴涂絲材送入的第三導(dǎo)電嘴和供第二噴涂絲材送入的第四導(dǎo)電嘴；所述熱絲電弧噴涂裝置還包括第一恒流源、第二恒流源和恒壓源。所述第一恒流源的兩個輸出端分別連接第一導(dǎo)電嘴和第三導(dǎo)電嘴，與送入第一導(dǎo)電嘴和第三導(dǎo)電嘴間的第一噴涂絲材一起構(gòu)成電流回路，對送入的第一噴涂絲材進行預(yù)熱；所述第二恒流源的兩個輸出端分別連接第二導(dǎo)電嘴和第四導(dǎo)電嘴，與送入第二導(dǎo)電嘴和第四導(dǎo)電嘴間的第二噴涂絲材一起構(gòu)成電流回路，對送入的第二噴涂絲材進行預(yù)熱；所述恒壓源的兩個輸出端分別連接第一導(dǎo)電嘴和第二導(dǎo)電嘴，提供產(chǎn)生電弧的電壓和電流。
[0009]進一步地，所述第一恒流源包括第一可調(diào)電流輸出電路、第一功率開關(guān)管驅(qū)動電路、第一電源電流反饋濾波電路、核心控制電路；所述第一可調(diào)電流輸出電路的兩個輸出端分別連接所述第一導(dǎo)電嘴和第三導(dǎo)電嘴，與送入第一導(dǎo)電嘴和第三導(dǎo)電嘴的第一噴涂絲材構(gòu)成輸出回路；從第一可調(diào)電流輸出電路的輸出回路中采樣熱絲噴涂槍第一導(dǎo)電嘴和第三導(dǎo)電嘴的電流反饋信號，并經(jīng)過第一電源電流反饋濾波電路濾波后，發(fā)送至核心控制電路；核心控制電路將采樣的電流反饋信號與預(yù)設(shè)參數(shù)進行比較，并通過第一功率開關(guān)管驅(qū)動電路控制所述第一可調(diào)電流輸出電路中的功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而使得第一可調(diào)電流輸出電路輸出預(yù)熱第一噴涂絲材所需的附加電流。
[0010]更進一步地，所述第一可調(diào)電流輸出電路的輸出回路中設(shè)有電流傳感器LEM3，所述電流傳感器LEM3采樣第一可調(diào)電流輸出電路的輸出電流并將電流發(fā)饋信號發(fā)送給第一電源電流反饋濾波電路進行濾波。
[0011]更進一步地，所述第一可調(diào)電流輸出電路包括三相整流橋BR2、輸入濾波電容C2、功率開關(guān)管Q5、續(xù)流二極管D3、輸出濾波電感L2 ;三相交流電的三相分別接至三相整流橋BR2的三個輸入端，三相整流橋BR2的正輸出端接輸入濾波電容C2 —端和功率開關(guān)管Q5的集電極；功率開關(guān)管Q5的發(fā)射極與輸出濾波電感L2的一端、續(xù)流二極管D3的陰極相連；輸出濾波電感L2的另一端作為第一可調(diào)電流輸出電路的正輸出端連接熱絲噴涂槍的第三導(dǎo)電嘴；三相整流橋BR2的負輸出端接輸入濾波電容C2另一端和續(xù)流二極管D3的陽極，并作為第一可調(diào)電流輸出電路的負輸出端連接熱絲噴涂槍的第一導(dǎo)電嘴；功率開關(guān)管Q5的基極與第一功率開關(guān)管驅(qū)動電路相連，受第一功率開關(guān)管驅(qū)動電路控制。
[0012]進一步地，所述第二恒流源包括第二可調(diào)電流輸出電路、第二功率開關(guān)管驅(qū)動電路、第二電源電流反饋濾波電路、核心控制電路；所述第二可調(diào)電流輸出電路的兩個輸出端分別連接所述第二導(dǎo)電嘴和第四導(dǎo)電嘴，與送入第二導(dǎo)電嘴和第四導(dǎo)電嘴的第二噴涂絲材構(gòu)成輸出回路；從第二可調(diào)電流輸出電路的輸出回路中采樣熱絲噴涂槍第二導(dǎo)電嘴和第四導(dǎo)電嘴的電流反饋信號，并經(jīng)過第二電源電流反饋濾波電路濾波后，發(fā)送至核心控制電路；核心控制電路將采樣的電流反饋信號與預(yù)設(shè)參數(shù)進行比較，并通過第二功率開關(guān)管驅(qū)動電路控制所述第二可調(diào)電流輸出電路中的功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而使得第二可調(diào)電流輸出電路輸出預(yù)熱第二噴涂絲材所需的附加電流。
[0013]更進一步地，所述第二可調(diào)電流輸出電路的輸出回路中設(shè)有電流傳感器LEM4，所述電流傳感器LEM4采樣第二可調(diào)電流輸出電路的輸出電流并將電流發(fā)饋信號發(fā)送給第二電源電流反饋濾波電路進行濾波。
[0014]更進一步地，所述第二可調(diào)電流輸出電路包括三相整流橋BR3、輸入濾波電容C3、功率開關(guān)管Q6、續(xù)流二極管D4、輸出濾波電感L3 ;三相交流電的三相分別接至三相整流橋BR3的三個輸入端，三相整流橋BR3的正輸出端接輸入濾波電容C3—端和功率開關(guān)管Q6的集電極；功率開關(guān)管Q6的發(fā)射極與輸出濾波電感L3的一端、續(xù)流二極管D4的陰極相連；輸出濾波電感L3的另一端作為第二可調(diào)電流輸出電路的正輸出端連接熱絲噴涂槍的第四導(dǎo)電嘴；三相整流橋BR3的負輸出端接輸入濾波電容C3另一端和續(xù)流二極管D4的陽極，并作為第二可調(diào)電流輸出電路的負輸出端連接熱絲噴涂槍的第二導(dǎo)電嘴；功率開關(guān)管Q6的基極與第二功率開關(guān)管驅(qū)動電路相連，受第二功率開關(guān)管驅(qū)動電路控制。
[0015]進一步地，所述恒壓源包括可調(diào)電壓輸出電路、電源電壓輸出電路功率開關(guān)管驅(qū)動電路、第三電源電流反饋濾波電路、電源電壓反饋濾波電路、核心控制電路；所述可調(diào)電壓輸出電路的兩個輸出端分別連接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，提供起弧的電壓和電流；從可調(diào)電壓輸出電路的輸出電流中采樣流過電弧負載的電流反饋信號，并經(jīng)過第三電源電流反饋濾波電路濾波后發(fā)送至核心控制電路；從熱絲噴涂槍第一導(dǎo)電嘴和第二導(dǎo)電嘴兩端采樣電弧負載的電壓反饋信號，并經(jīng)過電源電壓反饋濾波電路濾波后發(fā)送至核心控制電路；核心控制電路將采樣的電弧負載的電流反饋信號和電壓反饋信號與預(yù)設(shè)參數(shù)進行比較，并通過電源電壓輸出電路功率開關(guān)管驅(qū)動電路控制所述可調(diào)電壓輸出電路中的功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而使得可調(diào)電壓輸出電路輸出起弧所需的電壓和電流。
[0016]更進一步地，所述可調(diào)電壓輸出電路的一個輸出端上設(shè)有電流傳感器LEM2，所述電流傳感器LEM2采樣可調(diào)電壓輸出電路的輸出電流并將電弧負載的電流反饋信號發(fā)送給第三電源電流反饋濾波電路進行濾波；在熱絲噴涂槍第一導(dǎo)電嘴和第二導(dǎo)電嘴兩端間并聯(lián)有電壓傳感器LEMl，所述電壓傳感器LEMl采樣電弧負載的電壓反饋信號并發(fā)送給電源電壓反饋濾波電路進行濾波。
[0017]更進一步地，所述可調(diào)電壓輸出電路包括三相整流橋BRl，輸入濾波電容Cl，電壓輸出電路功率開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4，中頻變壓器TRH，整流二極管D1、D2，輸出濾波電感LI ；三相交流電的三相分別接至三相整流橋BRl的三個輸入端，三相整流橋BRl的正輸出端接輸入濾波電容Cl 一端、功率開關(guān)管Ql和Q2的集電極；三相整流橋BRl的負輸出端接輸入濾波電容Cl另一端、功率開關(guān)管Q3和Q4的發(fā)射極；功率開關(guān)管Ql的發(fā)射極和Q3的集電極、中頻變壓器TRH的第一輸入端相連；功率開關(guān)管Q2的發(fā)射極和Q4的集電極、中頻變壓器TRH的第二輸入端相連；中頻變壓器TRH的第一輸出端和整流二極管Dl的陽極相連，中頻變壓器TRH的第二輸出端和整流二極管D2的陽極相連；整流二極管Dl和D2的陰極相連并連接輸出濾波電感LI的一端,輸出濾波電感LI的另一端作為可調(diào)電壓輸出電路的正輸出端連接熱絲噴涂槍第一導(dǎo)電嘴；中頻變壓器TRH副邊的中心抽頭作為可調(diào)電壓輸出電路的負輸出端連接熱絲噴涂槍第二導(dǎo)電嘴；中頻變壓器TRH的第一輸入端和第一輸出端是同名端；功率開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4的基極分別與電源電壓輸出電路功率開關(guān)管驅(qū)動電路連接，受電源電壓輸出電路功率開關(guān)管驅(qū)動電路控制。
[0018]本實用新型的優(yōu)點:在本實用新型中，通過第一恒流源和第二恒流源對噴涂絲材附加電流，對噴涂絲材進行預(yù)熱，與傳統(tǒng)的電弧噴涂裝置相比，該熱絲電弧噴涂裝置在不提高電流或者電壓情況下，可以使絲材的熔化量更多，可以降低氧化，在獲得較好的涂層質(zhì)量的同時，極大地提高噴涂的效率和噴涂的質(zhì)量?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0019]圖1為前常用的電弧噴涂原理圖。
[0020]圖2為本實用新型的系統(tǒng)整體框圖。
[0021]圖3為本實用新型實施例的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖4為本實用新型實施例的工作原理圖一。
[0023]圖5為本實用新型實施例的工作原理圖二。
[0024]圖6為本實用新型實施例的工作原理圖三。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0026]按照本實用新型所提供的熱絲電弧噴涂裝置，其總體架構(gòu)如圖2所示，包括熱絲噴涂槍4，所述熱絲噴涂槍4包括供第一噴涂絲材送入的第一導(dǎo)電嘴101、供第二噴涂絲材送入的第二導(dǎo)電嘴102，本實用新型的改進之處在于，所述熱絲噴涂槍4還包括供第一噴涂絲材送入的第三導(dǎo)電嘴103和供第二噴涂絲材送入的第四導(dǎo)電嘴104 ;所述熱絲電弧噴涂裝置還包括第一恒流源、第二恒流源和恒壓源。所述第一恒流源的兩個輸出端分別連接第一導(dǎo)電嘴101和第三導(dǎo)電嘴103，與送入第一導(dǎo)電嘴101和第三導(dǎo)電嘴103間的第一噴涂絲材一起構(gòu)成電流回路，第一恒流源用于提供附加電流，對送入的第一噴涂絲材進行預(yù)熱；所述第二恒流源的兩個輸出端分別連接第二導(dǎo)電嘴102和第四導(dǎo)電嘴104，與送入第二導(dǎo)電嘴102和第四導(dǎo)電嘴104間的第二噴涂絲材一起構(gòu)成電流回路，第二恒流源亦用于提供附加電流，對送入的第二噴涂絲材進行預(yù)熱。所述恒壓源的兩個輸出端分別連接第一導(dǎo)電嘴101和第二導(dǎo)電嘴102，提供產(chǎn)生電弧的電壓和電流。
[0027]熱絲電弧噴涂裝置的詳細結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括第一可調(diào)電流輸出電路1、第二可調(diào)電流輸出電路2、可調(diào)電壓輸出電路3、熱絲噴涂槍4、第一功率開關(guān)管驅(qū)動電路5、第二功率開關(guān)管驅(qū)動電路6、第一電源電流反饋濾波電路7、第二電源電流反饋濾波電路8、第三電源電流反饋濾波電路9、電源電壓反饋濾波電路10、電源電壓輸出電路功率開關(guān)管驅(qū)動電路11、核心控制電路12。
[0028]第一可調(diào)電流輸出電路1、第一功率開關(guān)管驅(qū)動電路5、第一電源電流反饋濾波電路7、核心控制電路12共同構(gòu)成第一恒流源。第一可調(diào)電流輸出電路I主要由三相整流橋BR2、輸入濾波電容C2、功率開關(guān)管Q5、續(xù)流二極管D3、輸出濾波電感L2組成；第一可調(diào)電流輸出電路I可以輸出一個穩(wěn)定的直流。
[0029]具體地，三相交流電的U，V，W三相分別接至三相整流橋BR2的三個輸入端(一端、二端和三端)，三相整流橋BR2的正輸出端(四端)接輸入濾波電容C2 —端和功率開關(guān)管Q5的集電極；功率開關(guān)管Q5的發(fā)射極與輸出濾波電感L2的一端、續(xù)流二極管D3的陰極相連；輸出濾波電感L2的另一端作為第一可調(diào)電流輸出電路I的正輸出端連接熱絲噴涂槍4的第三導(dǎo)電嘴103 ;三相整流橋BR2的負輸出端(五端)接輸入濾波電容C2另一端和續(xù)流二極管D3的陽極，并作為第一可調(diào)電流輸出電路I的負輸出端連接熱絲噴涂槍4的第一導(dǎo)電嘴101 ;功率開關(guān)管Q5的基極與第一功率開關(guān)管驅(qū)動電路5相連，受第一功率開關(guān)管驅(qū)動電路5控制。
[0030]第一恒流源的工作情況如下所述:第一可調(diào)電流輸出電路I的兩個輸出端分別連接第一導(dǎo)電嘴101和第三導(dǎo)電嘴103，與送入第一導(dǎo)電嘴101和第三導(dǎo)電嘴103的第一噴涂絲材構(gòu)成輸出回路；從第一可調(diào)電流輸出電路I的輸出回路中采樣熱絲噴涂槍第一導(dǎo)電嘴101和第三導(dǎo)電嘴103的電流反饋信號，并經(jīng)過第一電源電流反饋濾波電路7濾波后，發(fā)送至核心控制電路12 ;核心控制電路12將采樣的電流反饋信號與預(yù)設(shè)參數(shù)進行比較，并通過第一功率開關(guān)管驅(qū)動電路5控制所述第一可調(diào)電流輸出電路I中的功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而使得第一可調(diào)電流輸出電路I輸出預(yù)熱第一噴涂絲材所需的附加電流。
[0031]第二可調(diào)電流輸出電路2、第二功率開關(guān)管驅(qū)動電路6、第二電源電流反饋濾波電路8、核心控制電路12共同構(gòu)成第二恒流源。第二可調(diào)電流輸出電路2主要由三相整流橋BR3、輸入濾波電容C3、功率開關(guān)管Q6、續(xù)流二極管D4、輸出濾波電感L3組成；第二可調(diào)電流輸出電路2可以輸出一個穩(wěn)定的直流。
[0032]具體地，三相交流電的U，V，W三相分別接至三相整流橋BR3的三個輸入端(一端、二端和三端)，三相整流橋BR3的正輸出端(四端)接輸入濾波電容C3 —端和功率開關(guān)管Q6的集電極；功率開關(guān)管Q6的發(fā)射極與輸出濾波電感L3的一端、續(xù)流二極管D4的陰極相連；輸出濾波電感L3的另一端作為第二可調(diào)電流輸出電路2的正輸出端連接熱絲噴涂槍4的第四導(dǎo)電嘴104 ;三相整流橋BR3的負輸出端(五端)接輸入濾波電容C3另一端和續(xù)流二極管D4的陽極，并作為第二可調(diào)電流輸出電路2的負輸出端連接熱絲噴涂槍4的第二導(dǎo)電嘴102 ;功率開關(guān)管Q6的基極與第二功率開關(guān)管驅(qū)動電路6相連，受第二功率開關(guān)管驅(qū)動電路6控制。
[0033]第二恒流源的工作情況如下所述:第二可調(diào)電流輸出電路2的兩個輸出端分別連接第二導(dǎo)電嘴102和第四導(dǎo)電嘴104，與送入第二導(dǎo)電嘴102和第四導(dǎo)電嘴104的第二噴涂絲材構(gòu)成輸出回路；從第二可調(diào)電流輸出電路2的輸出回路中采樣熱絲噴涂槍第二導(dǎo)電嘴102和第四導(dǎo)電嘴104的電流反饋信號，并經(jīng)過第二電源電流反饋濾波電路8濾波后，發(fā)送至核心控制電路12 ;核心控制電路12將采樣的電流反饋信號與預(yù)設(shè)參數(shù)進行比較，并通過第二功率開關(guān)管驅(qū)動電路6控制所述第二可調(diào)電流輸出電路2中的功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而使得第二可調(diào)電流輸出電路2輸出預(yù)熱第二噴涂絲材所需的附加電流。
[0034]可調(diào)電壓輸出電路3、電源電壓輸出電路功率開關(guān)管驅(qū)動電路11、第三電源電流反饋濾波電路9、電源電壓反饋濾波電路10、核心控制電路12共同構(gòu)成恒壓源。可調(diào)電壓輸出電路3主要由三相整流橋BRl，輸入濾波電容Cl，電壓輸出電路功率開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4，中頻變壓器TRH，整流二極管Dl、D2，輸出濾波電感LI組成。可調(diào)電壓輸出電路3只要能輸出0-85V的直流電壓即可，根據(jù)電弧噴涂電源功率的要求不同，輸出電流容量最大650A。該電路同樣可以用半橋逆變電路、推挽逆變電路，或單端逆變電路等獲得；也可以采用基于工頻變壓器的斬波型電壓輸出電路、基于發(fā)電機的斬波型電壓輸出電路、基于晶閘管整流器的電壓輸出電路、基于發(fā)電機的電壓輸出電路、或基于帶抽頭的工頻變壓器的電壓輸出電路等。
[0035]具體地，三相交流電的U，V，W三相分別接至三相整流橋BRl的三個輸入端(一端、二端和三端)，三相整流橋BRl的正輸出端(四端)接輸入濾波電容Cl 一端、功率開關(guān)管Ql和Q2的集電極；三相整流橋BRl的負輸出端(五端)接輸入濾波電容Cl另一端、功率開關(guān)管Q3和Q4的發(fā)射極；功率開關(guān)管Ql的發(fā)射極和Q3的集電極、中頻變壓器TRH的第一輸入端(一端)相連；功率開關(guān)管Q2的發(fā)射極和Q4的集電極、中頻變壓器TRH的第二輸入端(二端)相連；中頻變壓器TRH的第一輸出端(三端)和整流二極管Dl的陽極相連，中頻變壓器TRH的第二輸出端(五端)和整流二極管D2的陽極相連；整流二極管Dl和D2的陰極相連并連接輸出濾波電感LI的一端,輸出濾波電感LI的另一端作為可調(diào)電壓輸出電路3的正輸出端連接熱絲噴涂槍第一導(dǎo)電嘴101 ;中頻變壓器TRH副邊的中心抽頭(四端)作為可調(diào)電壓輸出電路3的負輸出端連接熱絲噴涂槍第二導(dǎo)電嘴102 ;中頻變壓器TRH的第一輸入端(一端)和第一輸出端(三端)是同名端；功率開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4的基極分別與電源電壓輸出電路功率開關(guān)管驅(qū)動電路11連接，受電源電壓輸出電路功率開關(guān)管驅(qū)動電路11控制。
[0036]恒壓源的工作情況如下所述:可調(diào)電壓輸出電路3的兩個輸出端分別連接供第一噴涂絲材送入的第一導(dǎo)電嘴101和供第二噴涂絲材送入的第二導(dǎo)電嘴102，提供起弧的電壓和電流；從可調(diào)電壓輸出電路3的輸出電流中采樣流過電弧負載的電流反饋信號，并經(jīng)過第三電源電流反饋濾波電路9濾波后發(fā)送至核心控制電路12 ;從熱絲噴涂槍第一導(dǎo)電嘴101和第二導(dǎo)電嘴102兩端采樣電弧負載的電壓反饋信號，并經(jīng)過電源電壓反饋濾波電路10濾波后發(fā)送至核心控制電路12 ;核心控制電路12將采樣的電弧負載的電流反饋信號和電壓反饋信號與預(yù)設(shè)參數(shù)進行比較，并通過電源電壓輸出電路功率開關(guān)管驅(qū)動電路11控制所述可調(diào)電壓輸出電路3中的功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而使得可調(diào)電壓輸出電路3輸出起弧所需的電壓和電流。
[0037]核心控制電路12與一個人機交互電路13連接，用于設(shè)置電源的輸出參數(shù)。
[0038]第一功率開關(guān)管驅(qū)動電路5 (功率開關(guān)管Q5的驅(qū)動電路)和第二功率開關(guān)管驅(qū)動電路6 (功率開關(guān)管Q6的驅(qū)動電路)主要由IGBT專用驅(qū)動芯片M57962組成，第一電源電流反饋濾波電路7、第二電源電流反饋濾波電路8、第三電源電流反饋濾波電路9由低通濾波器組成，電源電壓反饋濾波電路10由低通濾波器組成，核心控制電路12由PIC30f2020等組成，人機交互電路13由常規(guī)的LED或LCD等顯示電路和鍵盤、編碼器等電路組成。
[0039]如圖3所示，LEMl為隔離式電壓傳感器，并聯(lián)于熱絲噴涂槍第一導(dǎo)電嘴101和第二導(dǎo)電嘴102兩端，用于檢測電弧兩端的電壓值。電源電壓反饋濾波電路10位于LEMl和核心控制電路12之間。LEM2、3、4為隔離式電流傳感器，用于檢測電源輸出電流。LEM2設(shè)在可調(diào)電壓輸出電路3的負輸出端上，LEM3設(shè)在第一可調(diào)電流輸出電路I的輸出回路中，LEM4設(shè)在第二可調(diào)電流輸出電路2的輸出回路中。第三電源電流反饋濾波電路9位于LEM2和核心控制電路12之間。第一電源電流反饋濾波電路7位于LEM3和核心控制電路12之間。第二電源電流反饋濾波電路8位于LEM4和核心控制電路12之間。第一功率開關(guān)管驅(qū)動電路5位于核心控制電路12和功率開關(guān)管Q5之間，第二功率開關(guān)管驅(qū)動電路6位于核心控制電路12和功率開關(guān)管Q6之間。核心控制電路12與人機交互電路13連接，可以設(shè)置電源參數(shù)。下面結(jié)合噴涂過程，具體說明電源的工作過程。
[0040]在可調(diào)電壓輸出電路3中，功率開關(guān)管Q1、Q4同時導(dǎo)通,功率開關(guān)管Q2、Q3同時導(dǎo)通。Ql、Q4和Q2、Q3的導(dǎo)通時刻反相，相位相差180度。通過控制可調(diào)電壓輸出電路3功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，調(diào)節(jié)可調(diào)電壓輸出電路3的輸出電壓，從而調(diào)節(jié)負載電流的大小，使之按照理想的波形變化。
[0041]在電弧噴涂過程中，當可調(diào)電壓輸出電路3的開關(guān)管Ql，Q4導(dǎo)通，Q2，Q3關(guān)斷，第一可調(diào)電流輸出電路I中功率開關(guān)管Q5導(dǎo)通，第二可調(diào)電流輸出電路2中功率開關(guān)管Q6導(dǎo)通時，如圖4所示。中頻變壓器TRH原邊電流從三相整流橋BRl的正輸出端四端流出，經(jīng)功率開關(guān)管Ql，從中頻變壓器TRH的原邊一端流入，從原邊二端流出，經(jīng)功率開關(guān)管Q4，最后從三相整流橋BRl的負輸出端五端流回。中頻變壓器TRH的副邊電流從三端流出，經(jīng)整流二極管D1，輸出濾波電感LI，電流經(jīng)焊接電弧負載，最后進入中頻變壓器TRH的中心抽頭四端。在第一可調(diào)電流輸出電路I中，電流從三相整流橋BR2的正輸出端四端流出，經(jīng)濾波電容C2的一端、功率開關(guān)管Q5、輸出濾波電感L2、第三導(dǎo)電嘴103、第一導(dǎo)電嘴101,最后從三相整流橋BR2的負輸出端五端流回。在第二可調(diào)電流輸出電路2中，電流從三相整流橋BR3的正輸出端四端流出，經(jīng)濾波電容C3的一端、功率開關(guān)管Q6、輸出濾波電感L3、第四導(dǎo)電嘴104、第二導(dǎo)電嘴102，最后從三相整流橋BR3的負輸出端五端流回。
[0042]當?shù)谝豢烧{(diào)電流輸出電路1、第二可調(diào)電流輸出電路2、可調(diào)電壓輸出電路3中的開關(guān)管都關(guān)斷時，如圖5所示。中頻變壓器TRH原邊電流為零，副邊的輸出濾波電感LI輸出能量，電流從輸出濾波電感LI的二端(即另一端)流出，經(jīng)電弧負載，進入中頻變壓器TRH副邊的中心抽頭，經(jīng)整流二極管Dl和D2續(xù)流，最后流回濾波電感LI的一端。在第一可調(diào)電流輸出電路I中，電流從輸出濾波電感L2的二端(即另一端)流出，電流流經(jīng)第三導(dǎo)電嘴103、第一導(dǎo)電嘴101，到達續(xù)流二極管D3的陽極，最后電流從續(xù)流二極管D3的陰極流回輸出濾波電感L2的一端。在第二可調(diào)電流輸出電路2中，電流從輸出濾波電感L3的二端(SP另一端)流出，電流流經(jīng)第四導(dǎo)電嘴104、第二導(dǎo)電嘴102，到達續(xù)流二極管D4的陽極，最后電流從續(xù)流二極管D4的陰極流回輸出濾波電感L3的一端。
[0043]當可調(diào)電壓輸出電路3中開關(guān)管Q2，Q3導(dǎo)通、Q1，Q4關(guān)斷，第一可調(diào)電流輸出電路I中功率開關(guān)管Q5導(dǎo)通，第二可調(diào)電流輸出電路2中功率開關(guān)管Q6導(dǎo)通時如圖6所示。中頻變壓器TRH原邊電流從三相整流橋BRl的正輸出端四端流出，經(jīng)功率開關(guān)管Q2，從中頻變壓器TRH的原邊二端流入，從原邊一端流出，經(jīng)功率開關(guān)管Q3，最后從三相整流橋BRl的負輸出端五端流回。中頻變壓器TRH的副邊電流從五端流出，經(jīng)整流二極管D2，濾波電感LI，經(jīng)焊接電弧負載，最后進入中頻變壓器TRH的中心抽頭四端。在第一可調(diào)電流輸出電路I中，電流從三相整流橋BR2的正輸出端四端流出，經(jīng)濾波電容C2的一端、功率開關(guān)管Q5，輸出濾波電感L2，第三導(dǎo)電嘴103、第一導(dǎo)電嘴101，最后從三相整流橋BR2的負輸出端五端流回。在第二可調(diào)電流輸出電路2中，電流從三相整流橋BR3的正輸出端四端流出，經(jīng)濾波電容C3的一端、功率開關(guān)管Q6,輸出濾波電感L3,第四導(dǎo)電嘴104、第二導(dǎo)電嘴102,最后從三相整流橋BR3的負輸出端五端流回。
[0044]本實用新型中采用脈沖寬度調(diào)節(jié)(Pluse Width Modulation,簡稱PWM)控制技術(shù)，通過電源電壓輸出電路功率開關(guān)管驅(qū)動電路11控制可調(diào)電壓輸出電路3中功率開關(guān)管Ql，Q2，Q3，Q4的導(dǎo)通與關(guān)斷。通過第一功率開關(guān)管驅(qū)動電路5控制第一可調(diào)電流輸出電路I中功率開關(guān)管Q5的導(dǎo)通與關(guān)斷。通過第二功率開關(guān)管驅(qū)動電路6控制第二可調(diào)電流輸出電路2中功率開關(guān)管Q6的導(dǎo)通與關(guān)斷。通過調(diào)整脈沖占空比，即可控制電弧噴涂過程中的輸出電流。
[0045]在工作過程中，電壓傳感器LEMl對電弧噴嘴兩端的第一導(dǎo)電嘴101、第二導(dǎo)電嘴102之間的電壓進行采樣，電流傳感器LEM2對流過電弧負載的電流進行采樣，電流傳感器LEM3對第一導(dǎo)電嘴101、第三導(dǎo)電嘴103之間的輸出電流進行采樣，電流傳感器LEM4對第二導(dǎo)電嘴102、第四導(dǎo)電嘴104之間的輸出電流進行采樣。將采樣結(jié)果送給核心控制電路12，核心控制電路12將采樣結(jié)果與人機交互電路13設(shè)定的參數(shù)分別進行比較運算，傳遞信號給電源電壓輸出電路功率開關(guān)管驅(qū)動電路11，第一功率開關(guān)管驅(qū)動電路5、第二功率開關(guān)管驅(qū)動電路6，分別調(diào)節(jié)功率開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的導(dǎo)通和關(guān)斷，最終實現(xiàn)輸出電流和電壓參數(shù)分別與人機交換電路設(shè)定值相等。
[0046]在電源系統(tǒng)(主要指第一恒流源、第二恒流源和恒壓源)中，可調(diào)電壓輸出電路3的輸出電壓范圍為OV — 85V，平均電壓范圍為0-45V，輸出電流范圍為10— 650A。第一可調(diào)電流輸出電路I和第二可調(diào)電流輸出電路2的輸出電流的范圍為50A — 200A。
【權(quán)利要求】
1.一種熱絲電弧噴涂裝置，包括熱絲噴涂槍(4)，所述熱絲噴涂槍(4)包括供第一噴涂絲材送入的第一導(dǎo)電嘴(101)、供第二噴涂絲材送入的第二導(dǎo)電嘴(102)，其特征在于:所述熱絲噴涂槍(4)還包括供第一噴涂絲材送入的第三導(dǎo)電嘴(103)和供第二噴涂絲材送入的第四導(dǎo)電嘴(104);所述熱絲電弧噴涂裝置還包括第一恒流源、第二恒流源和恒壓源； 所述第一恒流源的兩個輸出端分別連接第一導(dǎo)電嘴(101)和第三導(dǎo)電嘴(103)，與送入第一導(dǎo)電嘴(101)和第三導(dǎo)電嘴(103)間的第一噴涂絲材一起構(gòu)成電流回路，對送入的第一噴涂絲材進行預(yù)熱； 所述第二恒流源的兩個輸出端分別連接第二導(dǎo)電嘴(102)和第四導(dǎo)電嘴(104)，與送入第二導(dǎo)電嘴(102)和第四導(dǎo)電嘴(104)間的第二噴涂絲材一起構(gòu)成電流回路，對送入的第二噴涂絲材進行預(yù)熱； 所述恒壓源的兩個輸出端分別連接第一導(dǎo)電嘴(101)和第二導(dǎo)電嘴(102)，提供產(chǎn)生電弧的電壓和電流。
2.如權(quán)利要求1所述的熱絲電弧噴涂裝置，其特征在于:所述第一恒流源包括第一可調(diào)電流輸出電路(I)、第一功率開關(guān)管驅(qū)動電路(5)、第一電源電流反饋濾波電路(7)、核心控制電路(12)； 所述第一可調(diào)電流輸出電路(I)的兩個輸出端分別連接所述第一導(dǎo)電嘴(101)和第三導(dǎo)電嘴(103)，與送入第一導(dǎo)電嘴(101)和第三導(dǎo)電嘴(103)的第一噴涂絲材構(gòu)成輸出回路； 從第一可調(diào)電流輸出電路(I)的輸出回路中采樣熱絲噴涂槍第一導(dǎo)電嘴(101)和第三導(dǎo)電嘴(103)的電流反饋信號，并經(jīng)過第一電源電流反饋濾波電路(7)濾波后，發(fā)送至核心控制電路(12);核心控制電路(12)將采樣的電流反饋信號與預(yù)設(shè)參數(shù)進行比較，并通過第一功率開關(guān)管驅(qū)動電路(5)控制所述第一可調(diào)電流輸出電路(I)中的功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而使得第一可調(diào)電流輸出電路(I)輸出預(yù)熱第一噴涂絲材所需的附加電流。`
3.如權(quán)利要求2所述的熱絲電弧噴涂裝置，其特征在于:所述第一可調(diào)電流輸出電路(I)的輸出回路中設(shè)有電流傳感器LEM3，所述電流傳感器LEM3采樣第一可調(diào)電流輸出電路(I)的輸出電流并將電流發(fā)饋信號發(fā)送給第一電源電流反饋濾波電路(7)進行濾波。
4.如權(quán)利要求2所述的熱絲電弧噴涂裝置，其特征在于:所述第一可調(diào)電流輸出電路(I)包括三相整流橋BR2、輸入濾波電容C2、功率開關(guān)管Q5、續(xù)流二極管D3、輸出濾波電感L2 ； 三相交流電的三相分別接至三相整流橋BR2的三個輸入端，三相整流橋BR2的正輸出端接輸入濾波電容C2 —端和功率開關(guān)管Q5的集電極；功率開關(guān)管Q5的發(fā)射極與輸出濾波電感L2的一端、續(xù)流二極管D3的陰極相連；輸出濾波電感L2的另一端作為第一可調(diào)電流輸出電路(I)的正輸出端連接熱絲噴涂槍(4)的第三導(dǎo)電嘴(103)； 三相整流橋BR2的負輸出端接輸入濾波電容C2另一端和續(xù)流二極管D3的陽極，并作為第一可調(diào)電流輸出電路(I)的負輸出端連接熱絲噴涂槍(4)的第一導(dǎo)電嘴(101)； 功率開關(guān)管Q5的基極與第一功率開關(guān)管驅(qū)動電路(5)相連，受第一功率開關(guān)管驅(qū)動電路(5)控制。
5.如權(quán)利要求1所述的熱絲電弧噴涂裝置，其特征在于:所述第二恒流源包括第二可調(diào)電流輸出電路⑵、第二功率開關(guān)管驅(qū)動電路(6)、第二電源電流反饋濾波電路(8)、核心控制電路(12)； 所述第二可調(diào)電流輸出電路(2)的兩個輸出端分別連接所述第二導(dǎo)電嘴(102)和第四導(dǎo)電嘴(104)，與送入第二導(dǎo)電嘴(102)和第四導(dǎo)電嘴(104)的第二噴涂絲材構(gòu)成輸出回路； 從第二可調(diào)電流輸出電路(2)的輸出回路中采樣熱絲噴涂槍第二導(dǎo)電嘴(102)和第四導(dǎo)電嘴(104)的電流反饋信號，并經(jīng)過第二電源電流反饋濾波電路(8)濾波后，發(fā)送至核心控制電路(12);核心控制電路(12)將采樣的電流反饋信號與預(yù)設(shè)參數(shù)進行比較，并通過第二功率開關(guān)管驅(qū)動電路(6)控制所述第二可調(diào)電流輸出電路(2)中的功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而使得第二可調(diào)電流輸出電路(2)輸出預(yù)熱第二噴涂絲材所需的附加電流。
6.如權(quán)利要求5所述的熱絲電弧噴涂裝置，其特征在于:所述第二可調(diào)電流輸出電路(2)的輸出回路中設(shè)有電流傳感器LEM4，所述電流傳感器LEM4采樣第二可調(diào)電流輸出電路(2)的輸出電流并將電流發(fā)饋信號發(fā)送給第二電源電流反饋濾波電路(8)進行濾波。
7.如權(quán)利要求5所述的熱絲電弧噴涂裝置，其特征在于:所述第二可調(diào)電流輸出電路(2)包括三相整流橋BR3、輸入濾波電容C3、功率開關(guān)管Q6、續(xù)流二極管D4、輸出濾波電感L3 ； 三相交流電的三相分別接至三相整流橋BR3的三個輸入端，三相整流橋BR3的正輸出端接輸入濾波電容C3 —端和功率開關(guān)管Q6的集電極；功率開關(guān)管Q6的發(fā)射極與輸出濾波電感L3的一端、續(xù)流二極管D4的陰極相連；輸出濾波電感L3的另一端作為第二可調(diào)電流輸出電路⑵的正輸出端連接熱絲噴涂槍⑷的第四導(dǎo)電嘴(104)； 三相整流橋BR3的負輸出端接輸入濾波電容C3另一端和續(xù)流二極管D4的陽極，并作為第二可調(diào)電流輸出電路(2)的負輸出端連接熱絲噴涂槍(4)的第二導(dǎo)電嘴(102)； 功率開關(guān)管Q6的基極與第二功率開關(guān)管驅(qū)動電路(6)相連，受第二功率開關(guān)管驅(qū)動電路⑶控制。
8.如權(quán)利要求1所述的熱絲電弧噴涂裝置，其特征在于:所述恒壓源包括可調(diào)電壓輸出電路(3)、電源電壓輸出電路功率開關(guān)管驅(qū)動電路(11)、第三電源電流反饋濾波電路(9)、電源電壓反饋濾波電路(10)、核心控制電路(12)； 所述可調(diào)電壓輸出電路(3)的兩個輸出端分別連接供第一噴涂絲材送入的第一導(dǎo)電嘴(101)和供第二噴涂絲材送入的第二導(dǎo)電嘴(102)，提供起弧的電壓和電流； 從可調(diào)電壓輸出電路(3)的輸出電流中采樣流過電弧負載的電流反饋信號，并經(jīng)過第三電源電流反饋濾波電路(9)濾波后發(fā)送至核心控制電路(12);從熱絲噴涂槍第一導(dǎo)電嘴(101)和第二導(dǎo)電嘴(102)兩端采樣電弧負載的電壓反饋信號，并經(jīng)過電源電壓反饋濾波電路(10)濾波后發(fā)送至核心控制電路(12);核心控制電路(12)將采樣的電弧負載的電流反饋信號和電壓反饋信號與預(yù)設(shè)參數(shù)進行比較，并通過電源電壓輸出電路功率開關(guān)管驅(qū)動電路(11)控制所述可調(diào)電壓輸出電路(3)中的功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而使得可調(diào)電壓輸出電路(3)輸出起弧所需的電壓和電流。
9.如權(quán)利要求8所述的熱絲電弧噴涂裝置，其特征在于:所述可調(diào)電壓輸出電路(3)的一個輸出端上設(shè)有電流傳感器LEM2，所述電流傳感器LEM2采樣可調(diào)電壓輸出電路(3)的輸出電流并將電弧負載的電流反饋信號發(fā)送給第三電源電流反饋濾波電路(9)進行濾波； 在熱絲噴涂槍第一導(dǎo)電嘴(101)和第二導(dǎo)電嘴(102)兩端間并聯(lián)有電壓傳感器LEMl，所述電壓傳感器LEMl采樣電弧負載的電壓反饋信號并發(fā)送給電源電壓反饋濾波電路(10)進行濾波。
10.如權(quán)利要求8所述的熱絲電弧噴涂裝置，其特征在于:所述可調(diào)電壓輸出電路(3)包括三相整流橋BRl，輸入濾波電容Cl，電壓輸出電路功率開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4，中頻變壓器TRH，整流二極管D1、D2，輸出濾波電感LI ； 三相交流電的三相分別接至三相整流橋BRl的三個輸入端，三相整流橋BRl的正輸出端接輸入濾波電容Cl 一端、功率開關(guān)管Ql和Q2的集電極；三相整流橋BRl的負輸出端接輸入濾波電容Cl另一端、功率開關(guān)管Q3和Q4的發(fā)射極；功率開關(guān)管Ql的發(fā)射極和Q3的集電極、中頻變壓器TRH的第一輸入端相連；功率開關(guān)管Q2的發(fā)射極和Q4的集電極、中頻變壓器TRH的第二輸入端相連； 中頻變壓器TRH的第一輸出端和整流二極管Dl的陽極相連，中頻變壓器TRH的第二輸出端和整流二極管D2的陽極相連；整流二極管Dl和D2的陰極相連并連接輸出濾波電感LI的一端，輸出濾波電感LI的另一端作為可調(diào)電壓輸出電路3的正輸出端連接熱絲噴涂槍第一導(dǎo)電嘴(101)； 中頻變壓器TRH副邊的中心抽頭作為可調(diào)電壓輸出電路(3)的負輸出端連接熱絲噴涂槍第二導(dǎo)電嘴(102)； 中頻變壓器TRH的第一輸入端和第一輸出端是同名端； 功率開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4的基極分別與電源電壓輸出電路功率開關(guān)管驅(qū)動電路(11)連接，受電源電壓輸出電路功·率開關(guān)管驅(qū)動電路(11)控制。
【文檔編號】C23C4/12GK203498456SQ201320627769
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】黃鵬飛, 盧振洋, 徐旦, 徐惠忠, 張濤 申請人:無錫洲翔成套焊接設(shè)備有限公司, 北京工業(yè)大學