第五单元 脉冲弧焊.ppt

第五单元 脉冲弧焊电源 学习目标：通过学习（1）熟悉脉冲弧焊电源的种类、特点及应用范围，脉冲电流的获得方法；（2）掌握各种常用脉冲弧焊电源（包括单相整流式、磁饱和电抗器式、晶闸管式、晶体管式）的基本原理、种类、特点、产品及应用。 综合知识模块一 脉冲弧焊电源概述 脉冲弧焊电源的特点 及应用范围 在生产实践中，对薄板和热输入敏感性大的金属材料焊接以及全位置施焊等工艺，若采用一般电流进行焊接，则在熔滴过渡、焊缝成形、接头质量以及工件变形等方面往往是不够理想的。然而，采用脉冲电流进行焊接不仅可以精确地控制焊缝的热输入，使熔池体积及热影响区减小，高温停留时间缩短，因而无论是薄板还是厚板，普通金属、稀有金属及热敏感性强的金属都有较好的焊接效果。用脉冲电流焊接还能较好地控制熔滴过渡，可以用低于喷射过渡临界电流的平均电流来实现喷射过渡，对全位置焊接有独特的优越性 脉冲弧焊电源与一般弧焊电源的主要区别就在于所提供的焊接电流是周期性脉冲式的，包括基本电流（维弧电流）和脉冲电流；它的可调参数较多，例如：脉冲频率、脉冲幅值、宽度、电流上升速度和下降速度等，还可以变换脉冲电流波形，以便最佳适应焊接工艺的要求。 目前脉冲弧焊电源主要用于气体保护焊和等离子弧焊。它的控制线路一般比较复杂，维修比较麻烦，在工艺要求较高的场合才宜于应用。但结构简单、使用可靠的单相整流式脉冲弧焊电源，也用在一般场合。 脉冲电流的获得方法 （1）利用硅二极管的整流作用获得脉冲电流 这类脉冲弧焊电源采用硅二极管提供脉冲电流，可获得100Hz和50Hz两种频率的脉冲电流。 （2）利用电子开关获得脉冲电流 它是在普通直流弧焊电源直流侧或交流侧接入大功率晶闸管，分别组成晶闸管交流断续器或直流断续器，利用它们的周期性通、断获得脉冲电流。 （3）利用阻抗变换获得脉冲电流 ①变换交流侧阻抗值，使三相阻抗Z1、Z2、Z3数值不相等而获得脉冲电流；②变换直流侧电阻值，采用大功率晶体管组来获得脉冲电流。在这里，大功率晶体管组既可工作在放大状态，起着变换电阻值大小的作用，又可工作在开关状态，起开关作用。 （4）利用给定信号变换和电流截止反馈获得脉冲电流 ①给定信号变换式，在晶体管式、晶闸管式弧焊电源的控制电路中，把脉冲信号指令送到给定环节，从而在主回路中可得到脉冲电流；②电流截止反馈式，通过周期性变化的电流截止反馈信号，使晶体管式弧焊电源获得脉冲电流输出。 用①、②方法获得的脉冲电流波形是不连续的。为了使电弧不致在脉冲电流休止时熄灭，需采取相应措施或用另一电源来产生基本电流，以维持电弧连续、稳定的燃烧。因此，脉冲弧焊电源可以由脉冲电流电源和基本电流电源并联构成，称为双电源式；也可以采用一台电源来兼顾，称为单电源式或一体式，这时需通过切换它的两条外特性，来分别满足脉冲和维弧的需求。 脉冲弧焊电源的分类 脉冲弧焊电源可按不同的方式分类，最常见的分类方式是按获得脉冲电流所用的主要器件不同来分类。 （1）单相整流式脉冲弧焊电源 它利用晶体二极管单相半波或单相全波整流电路来获得脉冲电流。 （2）磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源 它是在普通磁饱和电抗器式弧焊整流器的基础上发展而来的，按获得脉冲电流的方式不同又分为：①阻抗不平衡型；②脉冲励磁型。 （3）晶闸管式脉冲弧焊电源 它是在普通弧焊整流器的交流侧或直流侧接入大功率晶闸管断续器而构成，按构成的方式不同又分为：①交流断续器式；②直流断续器式。 （4）晶体管式脉冲弧焊电源 它是在焊接主回路中接入大功率晶体管（或晶体管组），起电子开关或可控电阻的作用，从而获得脉冲电流。 综合知识模块二 单相整流式脉冲弧焊电源 基本形式及特点 1．并联式单相整流脉冲弧焊电源 它由一台普通直流弧焊电源提供基本电流，用另一台有中心抽头的单相变压器和硅二极管组成的单相整流器与其相并联，提供脉冲电流。其电路原理如图5-1所示。 当开关SA断开时为半波整流，脉冲电流频率为50Hz，开关SA闭合时为全波整流，脉冲电流频率为100Hz。 改变变压器抽头可调节脉冲电流的幅值，如果采用晶闸管代替硅二极管构成整流电路，还可以通过控制触发信号的相位来调节脉冲宽度，从而调节脉冲的幅度，用以对脉冲电流进行细调。 这种脉冲弧焊电源结构简单，基本电流和脉冲电流可以分别调节，使用方便可靠，成本低。但是，它的可调参数不多且会相互影响，所以它只适合于一般要求的脉冲弧焊工艺。 一般采用陡降特性的弧焊电源来提供基本电流，用平特性的整流器来提供脉冲电流。