重量减轻、成本降低的恒流和恒压特性的电弧焊装置

摘要

低成本的电弧焊装置有一恒流特性和一恒压特性的输出端子,适于这两种特性的电抗器。电流控制电路通过电流控制装置控制焊接变压器次级输出电流,第一和第二电抗器制成能使第一线圈和第二线圈形成的磁通相互重叠,线圈绕在环形铁芯上。第一电抗器的另一端连接恒流特性输出端,第二电抗器的另一端连接于焊接母材所用输出端。恒压特性输出端和第一电抗器3的一端连接电流控制电路正极侧,第二电抗器的一端连接电流控制电路负极侧。

说明书

本发明涉及一种仅具有一恒流特性输出装置和一恒压特性输出装置的电弧焊装置。

现有技术中的电弧焊装置结构如图2所示。

在图2中，显示了一焊接变压器1、一通过一电流控制装置来控制焊接变压器1次级输出的电流控制电路2、一用于手工焊的焊钳5、一用于手工焊的焊条6、一恒流特性输出端8、一恒压特性输出端9、一焊接母材输出端10、一用于CO₂电弧焊的焊枪11、一焊接母材12、一恒流特性线圈13和一恒压特性线圈14，其中该恒流特性线圈13和该恒压特性线圈14如图2所示分别绕在分离的铁芯13a和14a上。

现有技术中的电弧焊装置运行时，通过电流控制电路2来控制焊接变压器1的输出电压，并通过线圈13将电流控制电路2的输出提供给恒流特性输出端8，且通过恒压特性输出端9提供给线圈14。

该现有技术通过将手工焊焊钳5连接于恒流特性输出端8使手工焊成为可能，并通过将CO₂电弧焊装置的焊枪11连接于恒压特性输出端9使CO₂电弧焊也成为可能。该现有技术这样构成，以使得在执行CO₂电弧焊时线圈14工作，在执行手工焊时线圈13工作。

图3A表示的是一电源的恒流特性，该电源是用在不考虑电弧长度随焊接方法，如手工焊和TIG(钨极惰性气体电弧)焊的变化而保持焊接电流恒定的情况下，来确保母材金属熔透的恒定深度，它不能自动调整电弧长度。假定现在电弧长度在例如手工焊时是如图中所示的L1，工作点位于显示了焊接电流和焊接电压的关系的图3A的S1。在这种情况下，当由于手的移动或诸如此类的因素使电弧长度伸长到L2时，电弧电压升高，随之工作点从S1移动到S2。然而，就图3A的恒流特性的电源来说，随着工作点到S2的变换，焊接电流几乎没有变化，因此在确保母材金属的恒定熔透深度的时候，焊接可以继续进行。如果应用的是有图3B所示的恒压特性的电源，随着工作点到S2的变换，焊接电流急剧地下降，以至于不仅难以确保恒定的熔透深度，而且焊接的继续进行也变得困难。

另一方面，根据焊丝是自动送进的CO₂电弧焊和MIG(金属极惰性气体电弧)焊，采用如图3B所示的恒压特性的电源，以便通过保持住焊接电压，即不考虑焊接电流的变化使电弧长度大约恒定，可以进行连续满意的焊接。如果现在焊丝送进速度减慢以致电弧长度从L1伸长到L2，那么电弧电压升高使工作点从S1变换到S2。然而，因为焊接电流随着图中所示的变换而急剧地下降，焊丝的熔化量减少从而自动补偿送丝速度的减小，以使电弧长度恢复到原来的长度L1，使得能继续进行令人满意的焊接。如果采用如图3A所示的恒流特性的电源，那么即使当工作点变换到S2时焊接电流也几乎不变化。因此，焊丝的熔化量不减少，随之而来的是送丝速度的减小不能被补偿而电弧熄灭，导致不能焊接。

通常，在CO₂电弧焊中，重要的是在短路过渡区域的电弧的稳定性，因此，适于CO₂电弧焊的线圈的电感量必须做的比手工焊的电感量更小。此外，为了确保电弧的稳定，在手工焊中线圈的电感量必须做的尽可能的大。

因此，在现有技术中，恒流特性线圈13的铁芯13a的截面积做得比恒压特性线圈14的铁芯14a的截面积更大，且恒流特性线圈13的线圈匝数也做的比恒压特性线圈14的线圈匝数更多。如上所述，在现有技术中，有不同电感值的两种类型的线圈已被提供给不同的焊接方法，它们分别通过输出端8和10，输出端9和端10相连接。

然而，因为在现有技术中的电弧焊装置中适于手工焊的恒流特性线圈13的电感量与适于CO₂电弧焊的恒压特性线圈的电感量不同，用于手工焊的恒流特性线圈13和用于CO₂电弧焊的恒压特性线圈14分别绕在分离的铁芯13a和14a上。而且，恒流特性线圈13被连接到恒流特性输出端8上，同时恒压特性线圈14被连接到恒压特性输出端9上。上述布置导致铁芯的使用数量和线圈的使用数量增加，从而引起电弧焊装置的制造成本增加、重量增加等问题。

本发明的目的是解决前述的传统问题。

为了实现这个目的，绕在同一环形铁芯上的两个线圈用作第一线圈和第二线圈，从而第一线圈连接于恒流特性输出装置，第二线圈连接于用于焊接的母材金属。

采用这种布置，当进行CO₂电弧焊时没有电流流经第一线圈，焊接电流仅流经连接于焊接母材的第二线圈。当进行手工焊时，焊接电流流经连接于焊接母材的第二线圈和连接于恒流特性输出装置的第一线圈，其中由这两线圈形成的磁通以一种重叠的方式产生作用。

根据本发明，可产生下述优良效果，那就是第一线圈和第二线圈的铁芯材料的铁的使用量和用来作线圈材料的铝和铜的使用量减少，从而电弧焊装置的直接材料成本可显著地降低。而且，电路结构简化，这也使得在制造电弧焊装置时必需工艺步骤数目减少，从而使装配更容易，且也使得铁的使用量减少和第一、第二线圈的铝或铜的用量减少。因此，电弧焊装置的整个重量可以减轻，使在进行有体力劳动的焊接工作时该具有体力劳动的工作更便利，相应地减轻焊工的负担。

图1所示的是根据本发明实施例的电弧焊装置的简图。

图2所示的是现有技术中电弧焊装置的简图。

图3A是表示恒流特性的曲线图。

图3B是表示恒压特性的曲线图。

根据本发明实施例的电弧焊装置将在下面参照图1详细描述。

在图1中，部件1、2、5、6、8、11和12同现有技术中的相同，因此，不再对它们描述。标记号8和9表示分别作为一恒流特性输出装置和一恒压特性输出装置的恒流特性输出端和恒压特性输出端。标记号3和4表示绕在同一环形铁芯7上的第一线圈和第二线圈，其中第一线圈3的一端和第二线圈4的一端分别被连接到电流控制电路2的正极输出侧和负极输出侧，它们的其它端分别被连接到恒流特性输出端8和焊接母材所用输出端10上。

那就是，第一线圈3被连接在电流控制电路2的正极侧和恒流特性输出端8之间，第二线圈4被连接在电流控制电路2的负极侧和焊接母材所用输出端10之间。

本实施例有下述两个主要特征。第一个特征是电流控制电路2的正极侧通过第一线圈3连接于恒流特性输出端8，并直接连接于恒压特性输出端9，且焊接母材所用输出端10通过第二线圈4连接于负极侧。

通过这样连接第一线圈3和第二线圈4，在CO₂电弧焊时，仅连接于焊接母材所用的输出端10的第二线圈4起作用，在手工焊时，第一线圈3和第二线圈4都工作。采用这种布置，用比现有技术中更小的铁芯和线圈用量可得到大的电感量，并且在CO₂电弧焊时也能得到小电感量的线圈。

第二个特征是由第一线圈3和第二线圈4形成的磁通在环形铁芯7上以同一方向且以一种重叠的方式排列。因此，当进行手工焊时，同一焊接电流流经连接于恒流特性输出端8的第一线圈3和连接于焊接母材12的第二线圈4，且由该电流形成的磁通在同一方向上。采用这种连接，在手工焊时第一和第二线圈3和4互相串联，整体上增加了线圈的匝数，所以与用于CO₂电弧焊的单个的第二线圈4提供的电感量相比，第一和第二线圈3和4的整个电感量成为一个很大的值。

第二线圈4的匝数设置为适于CO₂电弧焊的值。将第一线圈3的匝数加上第二线圈4的匝数所得到的匝数设置为适于进行手工焊的值。当进行手工焊时，第一线圈3和第二线圈4互相电串联，当由第一和第二线圈形成的磁通以同一方向和一种重叠的方式排列后，随之就得到一个具有大的电感容量的线圈。当进行CO₂电弧焊时，焊接电流仅流经第二线圈4，因此，就得到一个适于CO₂电弧焊的小的电感容量。

第一线圈3和第二线圈4绕在同一环形铁芯7上，因此，通过少量的材料可形成适于各种焊接方法的电感量。

尽管本实施例采用恒流特性输出端和恒压特性输出端分别作为恒流特性输出装置和恒压特性输出装置，但它也可通过一个在输出之间不用端子的开关来达到。本实施例采用了手工焊的焊钳和手工焊焊条作为连接于恒流特性输出装置的工具，并采用CO₂电弧焊装置的焊枪作为连接于恒压特性输出装置的工具。然而，采用TIG焊(钨极惰性气体电弧焊)的焊枪和非熔化电极作为连接于恒流特性输出装置的工具，采用MIG焊(金属极惰性气体电弧焊)和MAG焊(金属极氩气电弧焊)的焊枪作为连接于恒压特性输出装置的工具，也是可以接受的。