專(zhuān)利名稱(chēng)：一種直流脈沖電弧加工系統(tǒng)及電弧加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于表面技術(shù)領(lǐng)域，主要應(yīng)用于電弧噴涂加工方面。具體指不同于其他快速交流和直流的脈沖小流量精確控制的電弧噴涂系統(tǒng)及其使用方法。
背景技術(shù)：
隨著表面技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，電弧噴涂工藝已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于多種表面改性領(lǐng)域， 各種生產(chǎn)行業(yè)對(duì)于噴涂工藝也提出了更高的要求。在有些表面工藝中經(jīng)常需要給不同的金屬母材噴涂上很薄的耐磨或防腐金屬層，有些需要在塑料等非金屬材料上噴涂工藝金屬材料，有些需要在薄板金屬上覆蓋新的功能材料；在傳統(tǒng)的連續(xù)噴涂方法中很難實(shí)現(xiàn)精確控制噴涂厚度的要求，而且在傳統(tǒng)快速的噴涂過(guò)程中因熱輸出過(guò)大的問(wèn)題容易導(dǎo)致母材發(fā)生熱塑性變形，甚至使母材熔化從而影響工件的實(shí)際功能，這些都需要我們從新的設(shè)計(jì)角度考察工藝技術(shù)方法的實(shí)用性。綜上所述，傳統(tǒng)的高能量高速率噴涂技術(shù)雖然已經(jīng)比較成熟， 但是存在兩個(gè)基本問(wèn)題1噴涂過(guò)程中由于噴涂粒子的溫度過(guò)高，經(jīng)常造成被加工工件過(guò)熱，產(chǎn)生變形，嚴(yán)重的甚至?xí)茐脑瓉?lái)材料的性能。2在某些要求很高的超精密?chē)娡窟^(guò)程中， 涂層厚度過(guò)大，無(wú)法滿足實(shí)際要求。簡(jiǎn)單的降低常規(guī)噴涂工藝的規(guī)范參數(shù)無(wú)法滿足電弧穩(wěn)定工作的要求，其原因如下常規(guī)電弧噴涂在高速連續(xù)大能量噴涂過(guò)程中電弧有足夠的能量，在高速噴涂氣體的作用下可以保持電弧空間有足夠的電離度，電弧可以保持穩(wěn)定。但是當(dāng)噴涂電流降低時(shí)，噴涂氣體的強(qiáng)烈作用會(huì)帶走大量的熱量，而電弧無(wú)法提供足夠的能量， 電弧空間的電離度降低，則會(huì)產(chǎn)生斷弧。此外大流量氣體沖擊力可能使電弧的形狀發(fā)生彎曲，弧長(zhǎng)變長(zhǎng)，電弧的穩(wěn)定性也會(huì)下降。如果在降低電流的同時(shí)降低噴涂氣體流量，雖然可以實(shí)現(xiàn)電弧穩(wěn)定，但是由于粒子速度不夠，無(wú)法保證粒子和基體表面的結(jié)合強(qiáng)度，涂層質(zhì)量也無(wú)法滿足要求。目前低能量高精度的噴涂加工領(lǐng)域還是空白，我們需要一種能量間歇輸出的噴涂系統(tǒng)，能夠協(xié)同在噴涂絲熔化的時(shí)間段高速送絲供氣，而在低速的時(shí)候能夠保持噴涂電弧的穩(wěn)定性的功能。因此我們?cè)O(shè)計(jì)了新的脈沖電弧加工方法，能夠有效的解決以上問(wèn)題，并且可以在某些精密?chē)娡亢图庸すに囍邪l(fā)揮重要作用。

發(fā)明內(nèi)容
傳統(tǒng)連續(xù)電弧噴涂中，如果簡(jiǎn)單降低噴涂規(guī)范，則會(huì)在電弧噴涂過(guò)程中的小電流區(qū)間由于氣體吹送力對(duì)電弧的影響造成電弧不穩(wěn)定，甚至?xí)袛嗷‖F(xiàn)象發(fā)生；通過(guò)對(duì)電源能量輸出進(jìn)行脈沖過(guò)程控制，在每個(gè)電源輸出周期的峰值時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確的電壓控制，使電源輸出為一個(gè)恒定的大脈沖峰值電壓，保證噴涂絲的熔化，并實(shí)現(xiàn)弧長(zhǎng)穩(wěn)定；而在電源輸出的基值時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確的電流控制，使電源輸出一個(gè)穩(wěn)定的基值電流，保證電弧連續(xù)。同時(shí)通過(guò)DSP數(shù)據(jù)處理，使送絲速度和壓縮氣體流量實(shí)現(xiàn)脈沖輸出，并在實(shí)際噴涂過(guò)程中使三者脈沖協(xié)同工作。根據(jù)不同的噴涂絲要求，電源輸出恒定峰值電壓保持在18-45V范圍內(nèi)的某個(gè)值，而基值電流保持在20-100A范圍內(nèi)的某個(gè)值。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種直流脈沖電弧加工系統(tǒng)，包括基本參數(shù)控制模塊A，人機(jī)參數(shù)設(shè)定裝置B，主電路C以及DSP控制器D ；DSP控制器D通過(guò)一次逆變驅(qū)動(dòng)電路3與所述的主電路C中的逆變電路1相連；用來(lái)采集整流電路模塊2的輸出電流的電流信號(hào)采樣器件LEMl通過(guò)電流采樣及濾波電路6與DSP控制器D相連；用來(lái)采集噴涂絲間電壓的電壓信號(hào)采樣器件LEM2分別連接噴涂絲一和噴涂絲二，電壓信號(hào)采樣器件LEM2的輸出又通過(guò)電壓采樣及濾波電路7 接入DSP控制器D ；包括噴涂參數(shù)設(shè)定模塊8和實(shí)時(shí)參數(shù)顯示模塊9的參數(shù)設(shè)定與顯示部件B與DSP控制器D相連；與DSP控制器D相連的還包括有基本數(shù)據(jù)輸出部件A，DSP控制器D的輸出數(shù)據(jù)輸送給基本數(shù)據(jù)輸出部件A中的光電隔離器10，光電隔離器10分別連接有噴槍開(kāi)關(guān)11和送絲進(jìn)氣給定裝置12，噴槍開(kāi)關(guān)11和送絲進(jìn)氣給定裝置12的輸出再接入送絲調(diào)速裝置13，送絲調(diào)速裝置13有三路輸出，其中控制送絲速度的兩路分別與噴涂絲一和噴涂絲二相連，另外一路通過(guò)氣體流量控制閥4連接氣瓶與噴嘴之間的送氣，DSP控制器D與氣體流量控制閥4相連來(lái)控制噴涂過(guò)程中的氣體流量。氣體流量控制閥4為一個(gè)， 其接在壓縮氣體的主管道上；或者所述的氣體流量控制閥4為兩個(gè)，分別接在壓縮氣體的主管道的兩個(gè)支管上，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件進(jìn)行頻率范圍為5-300HZ的噴涂加工；主電路C 中，在整流器Zl與逆變電路1之間并聯(lián)有電容Cl和電容C2 ；所述的逆變電路1由開(kāi)關(guān)器件IGBTl IGBT3構(gòu)成，主電路C接入380V三相交流電源，一次逆變驅(qū)動(dòng)電路3控制開(kāi)關(guān)器件IGBTl IGBT4的通斷來(lái)控制主電路C的輸出，輸出給高頻變壓器T的原邊；所述的整流電路2由并聯(lián)的二級(jí)管VD1，VD2、濾波電感Ll限流與電阻R串聯(lián)組成，整流電路2與噴涂絲之間連接有電流信號(hào)采樣器件LEM1，所述的主電路C的輸出電壓范圍為18 45V，輸出電流范圍為20 100A。其特征在于所實(shí)現(xiàn)的電源功能為低頻脈沖輸出方式，在脈沖峰值時(shí)間段內(nèi)保持輸出電壓恒定、電流自動(dòng)調(diào)節(jié)，進(jìn)行噴涂操作；脈沖基值時(shí)間段內(nèi)保持輸出電流恒定、電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)，進(jìn)行穩(wěn)弧操作。直流脈沖的送絲方法為送絲過(guò)程通過(guò)對(duì)送絲電機(jī)控制使噴涂絲的送出為脈動(dòng)過(guò)程，在噴涂電源輸出電壓峰值脈沖時(shí)送絲速度范圍為3 Sm/min，而在電源輸出恒定的基值電流脈沖時(shí)送絲速度范圍為0. 5 1. Sm/min，其送絲速度與噴涂電源輸出脈沖一致。其采用脈沖的氣體送進(jìn)方法通過(guò)氣體流量控制閥4的控制，在噴涂電源輸出電壓峰值脈沖時(shí)氣體流量控制閥4完全打開(kāi)，送進(jìn)氣體流量范圍為1600 2000L/min，而在電源輸出恒定的基值電流脈沖時(shí)氣體流量控制閥4未完全開(kāi)啟，送進(jìn)氣體流量范圍為300 700L/min，其氣體送進(jìn)流速與噴涂電源輸出脈沖一致。本發(fā)明可以獲得如下有益效果該種脈沖噴涂加工過(guò)程的最大的特點(diǎn)就是電弧能量、送絲速度以及壓縮氣體流量都以脈沖方式輸出。在電源的電壓峰值脈沖過(guò)程中電壓隨加工要求設(shè)定為18-45V范圍內(nèi)的某個(gè)值且在輸出過(guò)程中保持恒定，該階段電流隨電弧狀態(tài)可以相應(yīng)調(diào)整，電弧能量輸出大，噴涂絲熔化快、送絲速度快，所以進(jìn)行大流量的氣體送進(jìn)，起噴涂作用；在電源的電流基值輸出中，電流設(shè)定為20-100A范圍內(nèi)的一個(gè)合適的值，且保持恒定，此時(shí)電弧電壓隨電弧的實(shí)時(shí)狀態(tài)相應(yīng)波動(dòng)，整個(gè)電流基值過(guò)程中電弧能量輸出小，噴涂絲熔化慢、送絲速度慢所以進(jìn)行小流量的氣體送進(jìn)，起穩(wěn)弧、散熱作用。整個(gè)氣體送進(jìn)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程有兩種方法第一種，在壓縮氣體的主管中安裝一個(gè)氣體流量控制閥，直接實(shí)時(shí)控制氣體流量的大小，實(shí)現(xiàn)氣體流量脈沖輸出。第二種，在壓縮氣體主管中分出兩個(gè)支管，其中一個(gè)氣體流量大，一個(gè)小。 在兩個(gè)支管中各安裝一個(gè)氣體流量控制閥。在噴涂過(guò)程中，小氣體流量的支管上的氣閥持續(xù)開(kāi)通，保證小的基值氣體流量輸出。而在電源輸出脈沖峰值階段，開(kāi)通大氣體流量支管上的氣體流量控制閥，實(shí)現(xiàn)氣體流量峰值輸出。該氣閥的開(kāi)關(guān)頻率和電源脈沖輸出頻率相同實(shí)現(xiàn)脈沖氣體流量控制，該方法可以使用常規(guī)的氣閥。在本發(fā)明中我們使用直流雙絲的電弧噴涂方法，只在脈沖峰值到來(lái)的時(shí)刻熔化噴涂絲而在基值階段保持小電流輸出，這樣我們可以維持電弧的穩(wěn)定性而且每次噴涂的量小并且精確。由于噴涂的脈沖性，在基值電流區(qū)噴涂絲熔化少，甚至并不熔化，這樣有利于噴涂過(guò)程的散熱；但是在高壓脈沖峰值時(shí)刻電弧能量輸出很高可以熔化粗直徑的噴涂絲。電源輸出是考慮脈沖峰值時(shí)為恒壓模式，電壓輸出高能量輸出大，同時(shí)控制實(shí)現(xiàn)送絲和氣體吹送起脈沖噴涂作用；在脈沖基值時(shí)為恒流模式，電流低能量輸出小，起維持電弧穩(wěn)定的作用。實(shí)現(xiàn)低能量輸出控制，使噴涂在頻率下進(jìn)行噴涂過(guò)程。本發(fā)明方法的主電路圖如下電路圖1和框架圖2中的C部分，包括一次連接的整流器Z1、濾波電容C1與C2、由四個(gè)開(kāi)關(guān)器件IGBT1 IGBT4組成的一次逆變結(jié)構(gòu)1、高頻變壓器T、由二極管VD1 VD2與濾波電感Ll組成的整流濾波2、限流電阻R、噴涂絲一 I、噴涂絲二 II。整個(gè)電路接入380v三相交流電由整流器\及濾波電容Cp C2濾波得到基準(zhǔn)直流電，經(jīng)逆變過(guò)程后再次轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，然后?jīng)由高頻變壓器Τ、二極管VDl VD2、濾波電感 L1、限流電阻R組成的全橋逆變電路得到系統(tǒng)直流電。該直流的實(shí)際輸出由4個(gè)開(kāi)關(guān)器件 IGBT控制。由DSP芯片控制輸出PWM信號(hào)，驅(qū)動(dòng)4個(gè)IGBT的開(kāi)關(guān)，通過(guò)寫(xiě)入DSP控制芯片的程序?qū)崿F(xiàn)變壓器原邊的脈沖電壓輸入。經(jīng)前述電路處理供給噴涂絲直流電進(jìn)行工作。本發(fā)明方法的總系統(tǒng)框架包括相連的主電路C部分、控制部分、輸入輸出界面部分以及氣體流量控制閥4。其中主電路C部分如上所述各部分連接關(guān)系；控制部分包括依次相連的DSP芯片控制器件D、一次逆變驅(qū)動(dòng)3、保護(hù)電路5、電流信號(hào)采樣器件LEMl、電壓信號(hào)采樣器件LEM2、電流采樣及濾波6、電壓采樣及濾波7幾個(gè)部分；DSP控制芯片D發(fā)出的信號(hào)直接傳送給一次逆變驅(qū)動(dòng)3對(duì)主電路進(jìn)行控制改變電弧的實(shí)際狀態(tài)，同時(shí)保護(hù)電路5能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)一次逆變驅(qū)動(dòng)3的信號(hào)電壓值，對(duì)于電壓過(guò)高的非正常電壓信號(hào)保護(hù)電路5立即將信息反饋給DSP控制器件D進(jìn)行處理，同時(shí)DSP控制器件D能夠同時(shí)接收來(lái)自LEM采樣器件經(jīng)過(guò)濾波處理后的電弧實(shí)際電流電壓信號(hào)并作出相應(yīng)計(jì)算發(fā)出適當(dāng)控制信號(hào)給一次逆變驅(qū)動(dòng)3。輸入輸出界面部分包括都和DSP控制器件D相連的基本數(shù)據(jù)輸出Α，人機(jī)界面B。 其中基本數(shù)據(jù)輸出A包括光電隔離10將DSP控制器傳來(lái)的脈沖控制信號(hào)進(jìn)行信號(hào)隔離后發(fā)送給噴槍開(kāi)關(guān)11和送絲送氣給定12進(jìn)行氣體送進(jìn)，然后和送絲調(diào)速13連接，控制伺服電機(jī)進(jìn)行送絲調(diào)速；人機(jī)界面B包括噴涂參數(shù)給定8和實(shí)時(shí)參數(shù)顯示9，通過(guò)噴涂參數(shù)給定 8可以在此設(shè)定操作所需的噴涂涂層厚度和送絲直徑值，通過(guò)實(shí)時(shí)參數(shù)顯示9可以顯示經(jīng)過(guò)反饋得到的電弧實(shí)際電流和電壓值。本發(fā)明的脈沖波形3如上所述在噴涂過(guò)程中峰值電壓采用恒定大電壓輸出模式保證噴涂絲的熔化，基值過(guò)程采用小電流恒定輸出模式保證噴涂電弧的穩(wěn)定。本發(fā)明能在各種薄質(zhì)母材包括金屬、非金屬、聚合物等上覆蓋一層特殊材質(zhì)的金屬層，并且產(chǎn)生的形變??；本發(fā)明能在塑料或其他熔點(diǎn)低的工件上進(jìn)行小能量的噴涂；本發(fā)明能在普通工件上進(jìn)行相當(dāng)于鍍層厚度的10-30 μ m金屬涂層噴涂。


圖1直流脈沖電弧加工系統(tǒng)主電路2直流脈沖電弧加工系統(tǒng)框架3直流脈沖電弧加工系統(tǒng)脈沖波形中，Z1——整流器，C”C2——濾波電容，IGBT1 IGBT4——開(kāi)關(guān)器件，T——高頻變壓器，R——限流電阻，VD1 VD2——極管，Ll——高頻電感，I、II——噴涂絲，III—— 高壓壓縮氣體，LEMl——電流信號(hào)采樣器件，LEM2——電壓信號(hào)采樣器件，1——逆變電路， 2——整流電路，3——一次逆變驅(qū)動(dòng)，4——?dú)怏w流量控制閥，5——保護(hù)電路，6——電流采樣及濾波，7——電壓采樣及濾波，8——噴涂參數(shù)給定，9——實(shí)時(shí)參數(shù)顯示，10——光電隔離，11——噴槍開(kāi)關(guān)，12——送絲送氣給定，13一一送絲調(diào)速，A——基本數(shù)據(jù)輸出，B——人機(jī)界面，C——主電路，D——DSP控制器
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)于本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明；采用如上所述的連接關(guān)系。如圖1所示進(jìn)行噴涂作業(yè)的時(shí)，主電路接入380v三相交流電壓。經(jīng)整流器Zl，Z1 是由四個(gè)單向整流二極管組成；之后由濾波電容Cl、C2進(jìn)行濾波得到直流電供給全橋逆變電路，它是由四個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)器件或相關(guān)的集成模塊組成；逆變電壓輸出到高頻變壓器T的原邊，復(fù)變輸出給整流濾波電路，它由兩個(gè)二極管VD1、VD2、高頻電感Li、限流電阻R及作為負(fù)載的噴涂絲一和噴涂絲二組成；DSP控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路，控制IGBTb4中IGBI\、IGBT4 同時(shí)開(kāi)通而IGBT2、IGBT3同時(shí)關(guān)斷和IGBT1UGBT4同時(shí)關(guān)斷而IGBT2、IGBT3同時(shí)開(kāi)通使高頻變壓器T原邊輸入交流電，輸出給整流濾波電路最后得到所需直流噴涂電源基本輸出。如圖2所示在脈沖電源的實(shí)現(xiàn)方式中，通過(guò)DSP芯片控制器件D的控制一次逆變驅(qū)動(dòng)3使逆變電路1的四個(gè)IGBT依次導(dǎo)通與關(guān)斷如上所述操作，在高頻時(shí)得到一個(gè)較高的電壓脈沖峰值加在兩根噴涂絲上來(lái)熔化噴涂絲，在低頻時(shí)得到一個(gè)較低的電流值加在兩根噴涂絲上來(lái)產(chǎn)生電弧，其中保護(hù)電路5能夠向DSP控制器D反饋驅(qū)動(dòng)電路所獲電壓信號(hào)避免驅(qū)動(dòng)電壓過(guò)高起到保護(hù)作用。對(duì)電源的脈沖端的恒定方式的控制上采用閉環(huán)反饋回路的方式，采樣電弧的電流和電壓如圖2中的電流信號(hào)采樣器件LEMl，電壓信號(hào)采樣器件LEM2， 電流采樣及濾波6和電壓采樣及濾波7，反饋值經(jīng)過(guò)DSP控制器D處理判斷電弧的實(shí)時(shí)狀態(tài)；如果在噴涂過(guò)程中噴涂電壓過(guò)低這將影響電弧被拉長(zhǎng)，為避免電弧斷弧DSP控制器接收到上述采樣反饋值后立即發(fā)送高頻的高占空比的PWM控制信號(hào)，使輸出電壓升高電弧逐漸恢復(fù)原始穩(wěn)定狀態(tài)；反之如果電壓升高則DSP控制器發(fā)送高頻的低占空比的PWM控制信號(hào)使輸出電壓降低恢復(fù)到原始狀態(tài)，DSP控制器反應(yīng)使輸出的具體PWM占空比值由程序?qū)崟r(shí)計(jì)算，也達(dá)到了電壓穩(wěn)定的控制過(guò)程。
其中人機(jī)界面B包括噴涂參數(shù)給定8，實(shí)時(shí)參數(shù)顯示9可以供用戶輸入初始工作參數(shù)?；緮?shù)據(jù)輸出A部分包括光電隔離10，噴槍開(kāi)關(guān)11，送絲送氣給定12，送絲調(diào)速13，這幾部分都由DSP控制器D在輸入電壓控制信號(hào)的同時(shí)輸入相應(yīng)的控制信號(hào)，最終同步控制電路電弧工作中的噴涂絲的送絲和高壓氣體的送氣協(xié)調(diào)過(guò)程。如圖3所示本發(fā)明熔化噴涂絲的高壓峰值脈沖、高速送絲的電機(jī)控制脈沖以及控制高壓氣體吹送的的質(zhì)量閥的脈沖是很精確的同步過(guò)程。在熔化噴涂絲的脈沖峰值中通過(guò)反饋調(diào)節(jié)使電壓保持一致，此時(shí)，控制芯片同時(shí)發(fā)出送絲和供氣信號(hào)，打開(kāi)送絲調(diào)速電機(jī)使電機(jī)高速送絲，送絲速度范圍為l-5m/min，氣體質(zhì)量閥接收來(lái)自控制芯片的處理信號(hào)迅速擴(kuò)大氣體流量；在噴涂的下半周期是電弧變?nèi)酢㈦妷簻p小，此時(shí)，通過(guò)電流采樣及濾波6和電壓采樣及濾波7所取信號(hào)反饋給控制電源是電源輸出為恒定的電流基值，這個(gè)基值大小足以維持電弧的穩(wěn)定，此時(shí)氣體質(zhì)量閥門(mén)關(guān)小，因?yàn)闅怏w作用會(huì)使電弧形狀產(chǎn)生一定的變化，但是通過(guò)反饋控制，維持電弧電流值恒定是可行的，這樣，便可起到維持電弧的作用，等待下一個(gè)噴涂過(guò)程到來(lái)。
權(quán)利要求
1.一種直流脈沖電弧加工系統(tǒng)，包括基本參數(shù)控制模塊(A)，人機(jī)參數(shù)設(shè)定裝置(B)， 主電路(C)以及DSP控制器⑶；DSP控制器⑶通過(guò)一次逆變驅(qū)動(dòng)電路⑶與所述的主電路(C)中的逆變電路(1)相連；用來(lái)采集整流電路模塊O)的輸出電流的電流信號(hào)采樣器件(LEM1)通過(guò)電流采樣及濾波電路(6)與DSP控制器⑶相連；用來(lái)采集噴涂絲間電壓的電壓信號(hào)采樣器件(LEM2)分別連接噴涂絲一和噴涂絲二，電壓信號(hào)采樣器件(LEM2)的輸出又通過(guò)電壓采樣及濾波電路(7)接入DSP控制器(D)；包括噴涂參數(shù)設(shè)定模塊(8)和實(shí)時(shí)參數(shù)顯示模塊(9)的參數(shù)設(shè)定與顯示部件⑶與DSP控制器⑶相連；與DSP控制器⑶相連的還包括有基本數(shù)據(jù)輸出部件(A)，DSP控制器(D)的輸出數(shù)據(jù)輸送給基本數(shù)據(jù)輸出部件 (A)中的光電隔離器(10)，光電隔離器(10)分別連接有噴槍開(kāi)關(guān)(11)和送絲進(jìn)氣給定裝置(12)，噴槍開(kāi)關(guān)(11)和送絲進(jìn)氣給定裝置(1 的輸出再接入送絲調(diào)速裝置(13)，送絲調(diào)速裝置(1 有三路輸出，其中控制送絲速度的兩路分別與噴涂絲一和噴涂絲二相連，另外一路通過(guò)氣體流量控制閥(4)連接氣瓶與噴嘴之間的送氣，DSP控制器(D)與氣體流量控制閥(4)相連來(lái)控制噴涂過(guò)程中的氣體流量。氣體流量控制閥(4)為一個(gè)，其接在壓縮氣體的主管道上；或者所述的氣體流量控制閥(4)為兩個(gè)，分別接在壓縮氣體的主管道的兩個(gè)支管上，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件進(jìn)行頻率范圍為5-300HZ的噴涂加工；主電路(C)中，在整流器(Z1)與逆變電路⑴之間并聯(lián)有電容(C1)和電容(C2)；所述的逆變電路⑴由開(kāi)關(guān)器件(IGBT1 IGBT3)構(gòu)成，主電路(C)接入380V三相交流電源，一次逆變驅(qū)動(dòng)電路(3)控制開(kāi)關(guān)器件(IGBT1 IGBT4)的通斷來(lái)控制主電路(C)的輸出，輸出給高頻變壓器⑴的原邊；所述的整流電路⑵由并聯(lián)的二級(jí)管(VD”VD2)、濾波電感(L1)限流與電阻(R)串聯(lián)組成，整流電路( 與噴涂絲之間連接有電流信號(hào)采樣器件(LEM1),所述的主電路(C)的輸出電壓范圍為18 45V，輸出電流范圍為20 100A。其特征在于所實(shí)現(xiàn)的電源功能為低頻脈沖輸出方式，在脈沖峰值時(shí)間段內(nèi)保持輸出電壓恒定、電流自動(dòng)調(diào)節(jié)，進(jìn)行噴涂操作；脈沖基值時(shí)間段內(nèi)保持輸出電流恒定、電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)，進(jìn)行穩(wěn)弧操作。
2.權(quán)利要求1所述的一種直流脈沖電弧加工系統(tǒng)的加工方法，其特征在于其直流脈沖的送絲方法為送絲過(guò)程通過(guò)對(duì)送絲電機(jī)控制使噴涂絲的送出為脈動(dòng)過(guò)程，在噴涂電源輸出電壓峰值脈沖時(shí)送絲速度范圍為3 Sm/min，而在電源輸出恒定的基值電流脈沖時(shí)送絲速度范圍為0. 5 1. Sm/min，其送絲速度與噴涂電源輸出脈沖一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種直流脈沖電弧加工系統(tǒng)的加工方法，其特征在于其采用脈沖的氣體送進(jìn)方法通過(guò)氣體流量控制閥的控制，在噴涂電源輸出電壓峰值脈沖時(shí)氣體流量控制閥(4)完全打開(kāi)，送進(jìn)氣體流量范圍為1600 2000L/min，而在電源輸出恒定的基值電流脈沖時(shí)氣體流量控制閥(4)未完全開(kāi)啟，送進(jìn)氣體流量范圍為300 700L/ min,其氣體送進(jìn)流速與噴涂電源輸出脈沖一致。
全文摘要
一種直流脈沖電弧加工系統(tǒng)及電弧加工方法，屬于表面技術(shù)領(lǐng)域，包括基本參數(shù)控制模塊A，人機(jī)參數(shù)設(shè)定裝置B，DSP控制器D以及主電路C；所述的主電路C包括順序接入交變電路的整流器Z1，逆變電路1，高頻變壓器T、整流電路2，整流電路2的輸出接有噴涂絲一和噴涂絲二，整流電路2與噴涂絲之間連接有電流信號(hào)采樣器件LEM1。電弧加工過(guò)程中整個(gè)噴涂過(guò)程中送絲脈沖，氣體流量閥4的送氣脈沖，與電源能量輸出頻率一致，同時(shí)達(dá)到峰值和基值。本發(fā)明能在各種薄質(zhì)母材上覆蓋金屬層，并且產(chǎn)生的形變??；能在塑料或其他熔點(diǎn)低的工件上進(jìn)行小能量的噴涂。
文檔編號(hào)C23C4/12GK102352476SQ201110293828
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者盧振洋, 姚明, 徐旦, 黃鵬飛 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)