焊接用主動變色面罩的製作方法
2023-10-17 16:06:09 1
專利名稱：焊接用主動變色面罩的製作方法
技術領域：
本實用新型是涉及一種用於交流電弧焊電焊工所用的焊接用主動變色面罩。
目前的電焊作業中，普遍採用玻璃濾光片作為防護目鏡，由於其透光率很小且固定不變，所以無法提供良好的焊接準備視野，而在此類型基礎上的改進型，如玻璃濾光片可翻式、滑動式等都是靠人工操作，十分不便，而且起弧前必須將玻璃濾光片復位，所以乃無法讓焊工清晰準確地把握焊接點。
由於上述的玻璃濾光片式面罩的諸多缺點，所以透光率可變的液晶光閥用做防護目鏡便成為研究潮流。由於液晶光閥由加電到關閉有一個響應時間(幾十到一百毫秒左右)所以若採用光控或其它起弧後才給液晶光閥關閉信號的設計方法，每次起弧時焊工的眼睛都受到電弧光的直接照射，還是不夠安全的。為避免電弧光直接照射焊工的眼睛，許多專利技術都提出了各自的解決辦法。如中國專利局公開的「一種電焊自動變光系統」(專利申請號91103799)、「電控自動遮光面罩」(專利申請號87107392)、「自調光度的遮光裝置」(專利申請號89108166)、「自動變光液晶光閥護目鏡」(專利申請號89215614)等，它們的結構都比較複雜，成本高，限制了自身的推廣應用。
本實用新型的目的就是提供一種結構簡單，使液晶光閥在起弧前一瞬間自動關閉，成本低，使電焊工得到更安全的保護及更方便的操作的焊接用主動變色面罩。
本實用新型的解決方案是這樣的，在普通玻璃濾光片2上鑲有液晶光閥3，液晶光閥3是由控制器6控制，控制器6是在鐵芯11上用主線圈8、副線圈9繞制而成；主線圈8的A端與電焊機電纜相連，B端與電焊鉗相連；副線圈9的兩端與液晶光閥3相連。
我們知道，電弧的產生是一個空載到短路再到引弧最後才到燃弧的漸進過程，如附圖6所示。
首先，焊工使焊條端部與工件接觸，即由空載進入短路狀態，電流迅速上升而電壓下降至幾乎為零(us=0)。由於焊條與工件的接觸面不光滑，所以焊條與工件間存在微小的接觸間隙。在大電流的熱作用下，焊條與工件的接觸間隙中的氣體溫度急劇升高，可達2400～4000K。在熱與電場的作用下，這些高溫氣體就會部分發生電離。同時，高熱還會促使金屬蒸發。這樣，焊條與工件間就充滿由氣體電離產生的正負離子及金屬蒸氣等帶電粒子。這就滿足電弧產生並維持的第一個條件氣體電離。
但是，由於相互接觸的兩極間電壓us極低(us≈0)，達不到電弧產生所必須的電弧電壓ua(ua=15～35V)。所以只要焊條與工件接觸，電弧是不會產生的。當然，也不會有電弧光發出。在短路過程未，焊工把焊條拉起，進入引弧過程，此時，焊條與工件分開，電流減小而電壓升高，當電壓恢復到電弧電壓ua時，陰極開始發射電子，電子高速由陰極向陽極碰撞。此時，也具務電弧產生並維持的第二個條件陰極電子發射。這樣，在熱電離及碰撞電離的共同作用，互相促進下電弧便產生了。
由以上起弧過程分析可見，從焊條接觸工件到電弧產生，經過兩個時間短路時間和電壓恢復時間。短路時間由焊工的操作決定，按焊工的習慣操作及反應能力，無論是敲擊起弧還是磨擦起弧，焊條與工件都有100毫秒左右的相互接觸時間。而電壓恢復時間由電焊機的結構參數決定。由於電焊機本身存在電感L，所以電壓由us恢復到ua有一個電壓恢復時間，電壓恢復時間一般為50毫秒左右。也就是說，從焊條接觸工件到電弧的產生，有150毫秒左右的時間。
採用上述方案製成的本實用新型，在焊條與工件開始接觸的同時，焊接電流由零開始上升，控制器6的主線圈8中的磁通量變率dΦ/dt最大，所以副線圈9同時產生一階躍進電壓u，同時驅動液晶光閥3，使液晶光閥3與接觸同步變色。經過50毫秒左右，即變2色完畢，光閥關閉，之後電弧才發生。其工作過程如附圖所示。選擇合適的主副線圈匝數，可使副線圈9輸出適合液晶閥驅動電壓。
本實用新型的優點是結構簡單，成本低，液晶光閥在起弧前一瞬間能自動關閉，使電焊工得到更安全的保護及更方便的操作。
附圖是本實用新型的實施例。
附
圖1是本實用新型結構示意圖。
附圖2是控制器6的結構示意圖。
附圖3是本實用新型的電原理圖。
附圖4是液晶光閥3的安裝結構示意圖。
附圖5是本實用新型的工作流程示意圖。
附圖6是交流電弧的發生過程示意圖。
本實用新型是在面罩1所安裝的普通玻璃濾光片2上鑲有液晶光閥3，液晶光閥3是由控制器6控制。
控制器6是在鐵芯11上用主線圈8、副線圈9繞制而成主線圈8的A端與電焊機電纜相連，B端與電焊鉗相連；副線圈9的兩端與液晶光閥3相連。
控制器6的鐵芯11是採用多片矽鋼片製成柱狀鐵芯。本實施例中，控制器6是安裝於焊鉗手把5內。控制導線4是採用有一定強度的彈性導線做成，與面罩1邊成一體，並用防脫落插頭10與電焊鉗連接，在焊接操作範圍內不防礙焊鉗的運動，在高空作業時可預防焊工失手焊鉗墮落傷人。
本實用新型的工作原理如下焊接時，焊條與工件開始接觸的同時，焊接電流由零開始上升，控制器6的主線圈8中的磁通量變化率dΦ/dt最大，所以副線圈9同時產生一階躍電壓u，同時驅動液晶光閥3，使液晶光閥3與接觸同步變色。經過50毫秒左右，即變色完畢，光閥關閉，之後電弧光才發生。其工作過程如附圖5所示，當電弧產生，焊機進入穩定工作狀態後，由於焊接電流I為一交變電流，所以控制器6繼續提供驅動電壓u，液晶光閥繼續關閉，處於保護狀態，直到暫停焊接，電弧熄滅，驅動電壓u為零，液晶光閥3又恢復透光狀態。
控制器6除提供驅動電壓u之外，還能增加焊接系統中的電感L，保證液晶光閥可靠地提前關閉。同時還能使電弧更穩定，起到穩弧儀的作用。
附圖中，7是螺栓。
權利要求1.一種焊接用主動變色面罩，是在面罩(1)所安裝的普通玻璃濾光片(2)上鑲有液晶光閥(3)，液晶光閥(3)是由控制器(6)控制，其特徵在於所述的控制器(6)是在鐵芯(11)上用主線圈(8)、副線圈(9)繞制而成；主線圈(8)的A端與電焊機電纜相連，B端與電焊鉗相連；副線圈(9)的兩端與液晶光閥(3)相連。
2.根據權利要求1所述的焊接用主動變色面罩，其特徵在於控制器(6)的鐵芯(11)是用採用多片矽鋼片製成柱狀鐵芯。
3.根據權利要求2所述的焊接用主動變色面罩，其特徵在於控制器(6)是安裝於焊鉗手把(5)內。
專利摘要一種焊接用主動變色面罩，其特點是在普通玻璃濾光片上鑲有液晶光閥3，液晶光閥3是由用主、副線圈繞制而成的控制器6控制，其中主線圈與電焊機電纜相連，副線圈與液晶光閥3相連；控制器6安裝在電焊鉗手把內。其優點是結構簡單，成本低，液晶光閥在起弧前一瞬間能自動關閉，使電焊工得到更安全及更方便的操作，適用於各種交流電弧焊上。
文檔編號A61F9/04GK2354534SQ9821778
公開日1999年12月22日 申請日期1998年9月7日 優先權日1998年9月7日
發明者包雄偉 申請人:包雄偉