串联电极式焊机和通过两个电极进行焊接的方法技术

一种电弧焊机，其至少包括：第１自耗电极和第２自耗电极；第１电源和第２电源，每个电源包括以线路频率工作的３相电压输入端；整流器，将上述输入电压转换为中继直流电压；高频切换倒相器，将上述中继直流电压转换为高频交流电流；输出整流电路，提供正电压端子和负电压端子；输出开关电路，按照给定的低频工作，使来自上述端子的上述给定低频的脉冲焊接电流，流过上述板和上述电极中的一个；调整电路，可单独地调整上述电源的给定的低频值。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电弧焊接的领域，特别是涉及使用两个自耗电极的焊机，以及通过串联自耗电极进行焊接的方法。本专利技术采用晶体管开关型的高频倒相器，将3相输入电源，转换为耦合到变压器的负载，而上述倒相器中的交流输出可通过该变压器整流，从而在与焊接操作的工件和电极之间，形成电流。上述焊机采用脉冲幅度调制器，其以超过18kHz的频率工作，以便对在焊接操作中流动的焊接电流的大小进行控制。这些倒相器是本
公知的，其在Blankenship的US5349157号专利和Blankenship的US5351175号专利中进行一般描述，这些专利在这里是作为背景供参考而引用的。上述专利描述了3相倒相器，该倒相器中的电流通过高频脉冲幅度调制器控制，该调制器将电流脉冲发送给倒相器的输出变压器。上述3相倒相器包括脉冲幅度调制器，该调制器通过误差放大器操作，对倒相器的输出电流进行控制。在Stava的US4861965号专利和Stava的US4947021号专利中公开了用于从直流端形成交流焊接电流的电弧焊机中的输出开关电路，上述专利在本专利供参考而引用。Shutt的US4246463号专利和Fratiello的US5155330号专利描述了串联自耗电极，该电极用于焊接两个间隔开的板之间的接缝。因为这些专利涉及本专利技术所属的领域，它们也是作为背景信息，供参考而引用的。本专利技术涉及使用两个自耗电极的焊机，其用于焊接相对较厚的板的两个边缘之间的接缝，该板可以是在管道焊接操作中由两个焊接在一起管节段的圆筒状端部的形状，或者实际上，该焊机是将成形板以接缝焊方式焊接成管。在这些焊接步骤中，两个串联自耗电极共同沿接缝移动，从而两个熔化金属层首先从前部电极上沉积下来，之后从后部电极上沉积下来，从而填充板的相邻边的两个倾斜边缘之间的接缝以形成管。就整个申请来说，这些边缘在后面称为“相邻板”。本专利技术适合用于对管进行接缝焊接；但是，对管的焊接将在把管节段的端部焊接在一起的焊接操作中进行描述。本专利技术具有相当宽的应用领域，并且可用于将两个相邻的厚板进行对接焊接，该两个相邻的厚板可以是形成石油钻塔用的门式起重机的部分的板，用于造船的护板，或管道的接缝焊接所使用的扳。串联自耗电极沉积大量的熔化金属，并且以在焊接厚板中所必须的较高速度，使该金属熔化于板之间的接缝中。在过去，单相电源一般用于形成两个串联电极用的焊接电流。相邻电极在焊接操作中用的频率是相同的，这样便造成严重的由电弧产生的干扰。上述系统要求采用复杂的连接，比如产生电的移相的斯柯特连接。上述焊接步骤中的频率由单相输入电源的线路频率来定。因此，串联电极的脉冲焊接电流的频率大致为由输入电压确定的50Hz或60Hz的相同的固定值。采用串联自耗电极的已有焊机一般会使3相电源系统产生不平衡，并且其焊接频率由输入电压的线路频率控制。当采用管焊接的高电流时，该高电流大约超过200安培，并且经常高达1000～1200安培或更高，则这种方式的局限性是非常致命的。当串联电极接受由线路频率确定的，相对固定的低频，并且流过用于管焊接和厚板焊接的极高电流时，电弧干扰便造成严重的问题，该问题要求复杂的连接和屏蔽。在已有的装置中，较常规的做法是通过具有相同频率，比如50Hz或60Hz的电流驱动每个电极。减小电弧干扰的唯一方式是使传送给串联电极中的每个的线路电流的移相。该方式是非常复杂的。上述通过线路频率控制移相的方法不会完全减轻电弧干扰。使焊接电流的频率大于100～200Hz以便减小干扰的方式在已有系统中是不切实际的。因此，确实需要提供一种改进的电弧焊机，该焊机采用两个或多个自耗电极，该焊机不具有电弧干扰的问题，并且不采用较高电流脉冲频率。本专利技术的目的在于克服由下述尝试中所碰到的问题，以便提供一种电弧焊机，该电弧焊机采用两个自耗电极，在不要求高频焊接电流的同时减小或基本上消除电弧干扰。虽然本专利技术可用于直流模式，但最好是涉及将交流焊接电流传送给两个单独的自耗电极的电弧焊机，且可通过单独的3相电源驱动，同时每个电极的焊接操作是单独控制的。两个电极中的每个的焊接电流的频率是单独控制的，并且不取决于输入的线路频率。由于采用本专利技术，3相输入电压可用于串联电极焊机。于是，形成平衡的输入电源，而不是象已有技术那样，产生非平衡的单相。上述3相电压输入具有50Hz或60Hz的线路频率；但是，上述频率不规定每个自耗电极的焊接电流的频率。上述焊机产生超过约200安培的电流，形成用于厚板用的较高焊接电流一般至少为1000安培。虽然两个串联自耗电极用于上述优选实施例，在本专利技术的电弧焊机中也可以采用3个或多个电极。按照本专利技术，上述电弧焊机包括第1自耗电极和第2自耗电极，这两个电极可共同沿两个相邻的，共同接地的板的边缘之间的焊接路径，比如制管操作中的接缝移动。具有两个单独的电源，使焊接电流从相应的电极与形成焊接操作中的接地工件的板之间流过。每个电源的构成使它可以提供通过相应的电极进行的焊接操作用的低频电流脉冲。在上述优选实施例中，上述电源包括3相电压输入，该输入在比如50Hz或60Hz的线路频率工作。由于上述线路频率是独立的，并且不对相应的电极的输出频率进行控制，相同3相电压源可用于分别控制串联电极的两个电源。上述3相电源经整流而将输入电压转换为中继直流电压，高频切换倒相器将中继直流电压转换为高频交流电流。上述高频切换倒相器通过下述脉冲幅度调制器控制，该调制器以基本大于20kHz的频率工作，其工作周期可调整从而对电极的输出电流值进行控制。形成高频切换倒相器的输出的高频交流电流是通过输出或负载变压器传送的，该变压器具有次级线圈用于驱动输出整流电路，该电路提供正电压端子和负电压端子。如上所述，每个自耗电极用的相应电源是通过相同3相电源驱动的，但却产生由正极端子和负极端子的形式的相应输出。在本专利技术中所采用的特定电源中，输出端子对以给定的低频驱动的开关电路提供电源，以便引导来自电源的端子的焊接电流流过其中一个上述电极和形成焊接操作中的工件的间隔开的板。由于在标准高频倒相器的输出侧，采用单独控制的输出开关电路，这样焊接电流的频率，在上述电流为交流电流或直流电流的场合，通过输出开关电路进行单独控制，从而开关电路之前的上述电源部件产生直流电流。对每个电极中的电流的频率进行控制的电源的输出频率是可以单独控制的，并且不由电源的输入频率，或另一电极所采用的焊接电流的频率确定。上述操作的独立性使串联电极式电弧焊机允许对每一个分开的，各自独立的自耗电极中的的焊接电流频率单独地进行控制。由于上述电弧焊机的结构，可将两个电极的低频控制在小于300Hz的值，最好是控制在5～200Hz的一般范围内。本专利技术也可用来提供具有两种极性的直流电流，其是连续的，或脉冲的。采用3相输入电压，从而在不对焊接电流的频率起支配作用的情况下，允许上述焊机进行平衡的操作。本专利技术的另一方面在于提供一种电弧焊机，其至少包括第1自耗电极和第2自耗电极，它们可共同沿两个相邻的，共同接地的板的边缘之间的焊接路径移动。设置第1电源，该第1电源使具有第1低频的第1焊接电流从第1电极与上述板之间流过，设置第2电源，该第2电源使具有第2低频的第2焊接电流从第2电极与上述板之间流过。每个电源包括以线路频率工作的3相电压输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电弧焊机，其至少包括：第１自耗电极和第２自耗电极，它们可共同沿两个相邻的，共同接地的板的边缘之间的焊接路径移动；第１电源，其使具有第１低频的第１焊接电流从第１电极与上述板之间流过；第２电源，其使具有第２低频的第２焊接电流从第２电极与上述板之间流过；每个电源包括：以线路频率工作的３相电压输入端；整流器，其将上述输入电压转换为中继直流电压；高频切换倒相器，其将上述中继直流电压转换为高频交流电流；输出整流电路，其提供正电压端子和负电压端子；输出开关电路，其以给定的低频工作，将上述来自端子的给定低频的脉冲焊接电流，从其中一个上述板和上述电极中流过；调整电路，其单独地调整上述给定低频，从而上述第１电源的第１低频的值与上述第２电源的第２低频的值不同。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃利奥特K斯特瓦，史蒂文R彼得斯，
申请(专利权)人：林肯环球公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]