專利名稱：水蒸氣等離子切焊機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水蒸氣等離子切焊機。
實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下設計方案這種水蒸氣等離子切焊機，由電源控制電路及切焊槍構成，所述的切焊槍是由絕緣的外殼體及內置的功能部件構成；所述的功能部件包括—帶有注水口且與電源控制電路正極相接的水箱，水箱的前端口連接陽極噴嘴，后端口設密閉的后罩，后罩上開有供陰極桿穿過的通孔；一置于水箱內且與電源控制電路負極相接的陰極桿，其頭端固接陰極銅電極，外圍套有絕緣管，陰極桿的尾部由水箱后罩的通孔伸出，其尾端外側設有可壓使陰極桿向前移動的起弧按鈕；陽極噴嘴附近設有溫度傳感器；所述的電源控制電路由整流電路單元、控制電路單元、電子開關、逆變電路單元及主、副電路整流單元構成，外接電源經整流電路單元全橋整流輸出接逆變電路單元的輸入，逆變電路單元輸出兩路分別接主、副電路整流單元的輸入，主、副電路整流單元的輸出分別接切焊槍、外接工件，整流單元的輸出分別由電子開關控制；所述的控制電路單元的輸出分別控制逆變電路和電子開關。
本實用新型的優(yōu)點是1、熱源能量密度大、熱區(qū)集中、溫度高，穿透能力高。
2、電弧挺度高，弧的擴散角僅為5°左右，切縫較細，焊接火焰集中。
3、采用水蒸氣為離子氣源，經濟效率高且可大大地改善工作環(huán)境，整機攜帶和使用非常方便。
4、用途廣。


圖1為本實用新型切焊槍結構示意圖圖2為本實用新型電源控制電路框圖圖3為本實用新型電源控制電路原理圖如
圖1所示，所述的切焊槍是由絕緣的外殼體及內置的功能部件構成。外殼體20采用耐高溫的酚醛材料制成，內膽是不銹鋼罐；為方便內置的功能部件的維修及更換，外殼體可按本實施例設計成前開口，罩一護套8；后尾開口，蓋設外殼后罩16；殼體適當位置上開電纜口22。
所述的功能部件包括一帶有注水口19且與電源控制電路正極相接的不銹鋼水箱14，水箱的前端口連接陽極噴嘴4，或經與水箱前蓋9、水箱罩蓋6先后連接后接陽極噴嘴。水箱后端口設密閉的水箱后罩18，后罩上開有供陰極桿穿過的通孔，為達密封目的，水箱后罩與水箱箱體接合處有密封橡膠圈13。
一置于水箱內且與電源負極相接的陰極桿10，其頭端固接陰極銅電極7(包括鑲入的陰極21)，陰極桿的外圍套有絕緣石英管12，陰極桿的尾部由水箱后罩的通孔伸出，其尾端外側設有可壓使陰極桿向前移動的起弧按鈕17；陰極銅電極7的外圍設有一圈中間襯套5，陽極銅電極附近設有溫度傳感器15(電路中的WC1)；陰極桿的外圍還套有冷卻器11。
水源只用一般自來水，焊接時可稍加些酒精。
工作時水通過注水口19注入水箱3的區(qū)域，內有礦渣棉吸水。電源的正極接槍的水箱，水箱與噴嘴4、襯套5、冷卻器11相連。電源的負極接陰極桿10、電極7。陰極桿與冷卻器之間有石英管12絕緣，水箱后罩18是絕緣材料。電源接通后，按動按鈕17，立即放開，電極與噴嘴接觸起弧，水在水蒸氣區(qū)2形成蒸氣，水蒸氣隨著區(qū)域內的溫度升高壓力變大，區(qū)域右邊是堵著的，只有左邊氣體有出口。在電弧作用下，一部分水蒸汽變成等離子體，在等離子區(qū)1形成等離子電弧從噴嘴噴出。
為了減少因弧長波動而引起電壓變化，需要電源具有緩降的外特性。為了減小體積和重量，電源控制電路采用逆變形式，電源框圖和原理圖見圖2、圖3。
主電路逆變器件采用IGBT，工作電流分檔可調最大6A，空載電壓350V。逆變后有兩組整流電源串聯(lián)，如果采用非轉移弧，只用主電源。如果采用非轉移弧和轉移弧并存，則需要主副兩組電源串聯(lián)使用。
電路介紹如下主電路輸入220伏交流電，通過全橋整流，經過由D1-D4的全橋逆變，變壓器T1輸出兩組20KHz高頻電壓，分別整流后作為切割、焊接和釬焊的工作電源。
控制電路由W1為給定電流信號，通過運算放大器IC1和IC2放大后與電流反饋信號經過運放IC10和IC11放大后進行比較，再經過二級運放IC3和IC4送到脈寬調制器(PWM芯片，型號TL494)IC5。由IC5送出兩組信號，其中一組相位恒定，另一組是隨給定信號的大小相位可移。此兩組信號分別經過IC6、D觸發(fā)器IC8和IC9進行整形和驅動放大單元IC8、IC9(D觸發(fā)器)，控制D1-D4的逆變。PWMIC5的一組相位恒定的輸出，經IC7輸出負電平使Q1導通，驅動光耦TLP1，運放IC16輸出使D5導通。逆變橋輸出的一組高頻電壓C，D整流輸出的直流電壓，可加到槍Q的正負兩極，槍就可以工作了。如果槍中的水已用完，槍陽極急度升溫，放在陽極附近的溫度傳感器WC1可使D5關斷，同時D7發(fā)出閃光信號，停機冷卻槍體，重新加入水再開機。如果希望逆變的兩組電壓同時工作時，可打開電位器W3的開關，開啟第二組整流橋A，B接工件，兩組電壓為串聯(lián)，工件為正極。電路中的IC7亦為脈寬調制器(PWM芯片，型號TL494)。
本實用新型水蒸氣等離子切焊機是一種新型的電弧切焊設備，其特別之處是把普通自來水在槍內加熱成水蒸氣，以水蒸氣作為等離子電弧的離子氣源切割和焊接，電弧火焰中心溫度可達8000℃，穿透能力非常高。本裝置雖然只有2個千瓦的輸入功率，但是卻能切割3mm-4mm厚的碳鋼和不銹鋼板，一次焊透4mm厚的鋼板，水蒸氣分解成氫與氧一起參與構成切割和焊接的氣體，出于氧的存在，在切割低碳鋼和低合余鋼時，引起劇烈的氧化反應，加速了工件的燃燒和熔化。在槍內注入20mL水，一次可工作20分鐘；電源采用逆變形式，使用220伏交流電源；工作時不需要氣瓶、壓縮機等附加設備，因而具有體積小、重量輕、攜帶方便的優(yōu)點；火焰燃燒后形成水蒸氣，吸收了煙氣和細小的飛濺，切焊時不會產生煙塵，大大地改善了工作環(huán)境，是一種環(huán)保型的切焊設備；水蒸氣等離子電弧可以切割各種金屬材料，特別是氧乙炔火焰法不能切割的高合金鋼和有色金屬，切割采用非轉移弧，工件可以是不導電的非金屬材料，所以還可以切割石英、陶瓷等，也可以用來烘烤金屬和非金屬板材，在木版上作畫等。焊接可以是熔絲或是釬焊。當工件接地時焊槍是等離子電弧焰，當工件不接地時焊槍是氣弧焰。
權利要求1.一種水蒸氣等離子切焊機，由電源控制電路及切焊槍構成，其特征在于所述的切焊槍是由絕緣的外殼體及內置的功能部件構成；所述的功能部件包括一帶有注水口且與電源控制電路正極相接的水箱，水箱的前端口連接陽極噴嘴，后端口設密閉的后罩，后罩上開有供陰極桿穿過的通孔；一置于水箱內且與電源控制電路負極相接的陰極桿，其頭端固接陰極銅電極，外圍套有絕緣管，陰極桿的尾部由水箱后罩的通孔伸出，其尾端外側設有可壓使陰極桿向前移動的起弧按鈕；陽極噴嘴附近設有溫度傳感器。
2.根據(jù)權利要求1所述的水蒸氣等離子切焊機，其特征在于所述的電源控制電路由整流電路單元、控制電路單元、電子開關、逆變電路單元及主、副電路整流單元構成，外接電源經整流電路單元全橋整流輸出接逆變電路單元的輸入，逆變電路單元輸出兩路分別接主、副電路整流單元的輸入，主、副電路整流單元的輸出分別接切焊槍、外接工件，整流單元的輸出分別由電子開關控制；所述的控制電路單元的輸出分別控制逆變電路和電子開關。
3.根據(jù)權利要求1所述的水蒸氣等離子切焊機，其特征在于水箱的前端口經與水箱前蓋、罩蓋先后連接后接陽極噴嘴。
專利摘要本實用新型公開了一種水蒸氣等離子切焊機，包括電源控制電路及切焊槍，所述的切焊槍是由絕緣的外殼體及內置的功能部件構成，功能部件包括一帶有注水口且與電源控制電路正極相接的水箱，水箱的前端口連接陽極噴嘴，后端口設密閉的后罩，后罩上開有供陰極桿穿過的通孔；一置于水箱內且與電源控制電路負極相接的陰極桿，其頭端固接陰極銅電極，外圍套有絕緣管，陰極桿的尾部由水箱后罩的通孔伸出，其尾端外側設有可壓使陰極桿向前移動的起弧按鈕；陽極噴嘴附近設有溫度傳感器；其熱源能量密度大、熱區(qū)集中、溫度高，穿透能力高；電弧挺度高，切縫較細，焊接火焰集中。
文檔編號B23K10/00GK2535179SQ0220868
公開日2003年2月12日 申請日期2002年4月9日 優(yōu)先權日2002年4月9日
發(fā)明者馮沛, 郜長安, 王鉞, 李銳, 朱力 申請人:北京有色金屬研究總院