金屬工件表面強化修復機的製作方法

2023-05-29 09:16:31 2

專利名稱：金屬工件表面強化修復機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及金屬表面修復設備，尤其是金屬工件表面修復機。
背景技術：
金屬表面缺欠的修補設備一般為堆焊設備，採用此種設備修復時加熱體積比所須修復部分大得多，易造成工件變形和氧化脫碳，也有利用電極放電方法的設備，但是至今沒有太好的成形設備，極個別設備也存在結構複雜，成本高，效率低、操作麻煩等缺點，目前國內尚沒有較好的方法來解決這些問題。

發明內容本實用新型的目的是解決上述不足問題，提供一種金屬工件表面強化修復機，工作效率高、敷層與工件良好結合，工件不變形，可調節電氣參數以適應不同的修復和強化需要，操作簡單方便，成本低。
本實用新型為實現上述目的所採用的技術方案是金屬工件表面強化修復機，由機殼和機殼內工作電路構成，所述工作電路為交流電源經保護電路、變壓電路變壓後，輸入雙向可控矽調壓和輸出電壓調節電路調整電壓至所需交流電壓、該交流電壓經整流濾波電路轉換成相對應的直流電壓、直流電壓經RLC諧振儲能電路和儲能電容調節電路調節輸出功率、然後經可調頻率的可控矽觸發電路控制可控矽推輓輸出電路，輸出電路經旋轉式工作槍上的電極在被修復部位進行放電，實現修復。
所述保護電路由帶有漏電保護器的自動斷路器K1和熔斷器B1組成。
所述變壓電路由電源變壓器T2組成，主要作用是變壓和隔離。
所述輸出電壓調節與雙向可控矽調壓電路電阻R42與電容C18組成RC吸收回路，防止瞬間的電網幹擾脈衝擊穿雙向可控矽，電阻R15、電阻R16、電阻R17，電容C12、電容C13，三極體BG4，電位器Rw2與IC3的內部電路組成電壓調節電路，調節位於操作面板上的電位器Rw2可調節輸出電壓，其中IC3的①、②腳為雙向可控矽的外接點，③、④腳為外加同步交流電源端，接～220V交流電源，+5V端輸出5V的直流電源，COM端為5V電源的地端，CON為控制端。
所述整流濾波電路由二極體整流橋D20接電阻R43、電容C19和續流二極體D21組成的濾波電路構成。
所述RLC諧振儲能與儲能電容調節電路，由鐵心電感L1、L2，電阻R44和儲能電容C20～C29以及續流二極體D22、D23組成，電感L3與電容C20，C22，C24，C26，C28組成一個諧振儲能迴路，電感L2與電容C21，C23，C25，C27，C29組成另一個諧振儲能迴路，按鍵開關K2～K5與交流接觸器JK2～Jk5組成儲能電容調節電路，操作按鍵開關K2～K5，則改變兩個儲能迴路電容的電容值，達到調節輸出功率的目的。
所述可控矽觸發電路中集成電路IC1為專用開關電源控制模塊，其5腳的對地電容C2值與6腳的對地電阻R2與Rw1值決定輸出脈衝頻率，調節位於操作面板上的電位器Rw2可調節輸出脈衝頻率，8腳、11腳為片內兩個輸出三極體的集電極，7腳為接地端，12腳為電源正端，13腳為片內5V穩壓電源輸出，14腳加5V電壓時，9腳、10腳輸出推挽脈衝信號，9腳輸出的脈衝信號，經電容C5、電阻R5組成的微分電路和電晶體BG1、二極體D1後，輸出一路可控矽觸發信號；10腳輸出的脈衝信號，經電容C6、電阻R9組成的微分電路和電晶體BG2，二極體D2後，輸出另一路可控矽觸發信號，兩路觸發信號的頻率相同，交替出現，交替工作的觸發脈衝信號分別加至可控矽G1和G2的觸發極，使其工作於推輓輸出方式，4腳為脈衝寬度調整端。
二極體D3、D4和三極體BG3及外圍元件組成頻率檢測電路，將兩路交替出現的脈衝信號合頻後送給頻率顯示錶，顯示可控矽的工作頻率。
所述直流穩壓電源電路變壓器T1將220V的交流電壓變換為兩組電壓，其中一組電壓經二極體整流橋D5整流，電容C7、C8濾波，集成電路IC2穩壓，電容C9、C10濾波後輸出穩定直流電壓供給可控矽觸發電路工作，另一組電壓經二極體整流橋D6整流，電容C11濾波後輸出直流電壓，供給電源指示燈、工作指示燈和按鍵開關K2～K5的指示燈工作。
本實用新型機殼操作面板上有電壓表和輸出電壓調節旋鈕、頻率表和頻率調節旋鈕、輸出功率選擇按鍵、電源指示燈和工作指示燈，機殼內還裝有冷卻風機。
本實用新型的有益效果是以瞬態高能方式工作，利用電火花按設定頻率放電將電極瞬間加熱到8000～25000℃，使電極材料沉積至被修復工件缺陷部位表面，電極材料與修復表面形成良好的冶金結合，由於每次放電僅持續10-6～10-5秒，工件不會產生變形。而且提供良好的人機接口，使用者可很方便地調節輸出電壓，電火花放電頻率，儲能容量，選擇電極材料，以適合不同的工件修復和強化需要。如金屬工件表面缺損的修補、各種模具的修復、金屬工件表面性能改進等，工作效率高，可實現現場在線修復，操作簡單方便，成本低，且不需對工件進行預熱或後熱處理，可使用保護氣體避免敷層氧化。


圖1為本實用新型外觀圖。
圖2為本實用新型電路框圖。
圖3為本實用新型主電路圖。
圖4為本實用新型可控矽觸發電路圖。
圖5為本實用新型輸出電壓調節與雙向可控矽調壓電路圖。
圖6為本實用新型直流穩壓電源電路圖。
圖7為本實用新型操作面板接線圖。
具體實施方式
金屬工件表面強化修復機，由機殼和機殼內工作電路構成，所述工作電路為交流電源經保護電路、變壓電路變壓後，輸入雙向可控矽調壓和輸出電壓調節電路調整電壓至所需交流電壓、該交流電壓經整流濾波電路轉換成相對應的直流電壓、直流電壓經RLC諧振儲能電路和儲能電容調節電路調節輸出功率、然後經可調節頻率的可控矽觸發電路控制可控矽推輓輸出電路，輸出電路經旋轉式工作槍上的電極在被修復部位進行放電，使電極材料沉積到被修復部位，實現工件的修復。
其中，保護電路主要由圖3帶有漏電保護器的自動斷路器K1和熔斷器B1組成。當電路出現異常產生過電流時，熔斷器B1熔斷；電路出現短路故障時，K1將自動斷開。同時，K1還完成防觸電保護功能，當觸電漏電流超過30mA時，K1自動斷開，能有效防止觸電事故的發生。
變壓電路由圖3中的電源變壓器T2組成。該變壓器的額定容量為2kVA，輸入電壓為～220V(接～220V電源)，輸出電壓為～115V，其主要作用是變壓和隔離。
輸出電壓調節與雙向可控矽調壓電路如圖5所示。其主要作用是將電源變壓器T2二次側的115V電壓調節為所需要的電壓。該電路主要由集成雙向可控矽調壓模塊與有關外圍元件組成。圖中電阻R42與電容C18組成RC吸收回路，防止瞬間的電網幹擾脈衝擊穿雙向可控矽。電阻R11、R16、R17，電容C12、C13，三極體BG4，電位器Rw2與IC3的內部電路組成電壓調節電路，調節位於操作面板上的電位器Rw2可調節輸出電壓。其中IC3的①、②腳為雙向可控矽的外接點，③、④腳為外加同步交流電源端，接～220V交流電源。+5V端輸出5V的直流電源，COM端為5V電源的地端，CON為控制端。如果CON端的電壓為0V，雙向可控矽截止，輸出高流電壓為零；CON端的電壓為+5V，雙向可控矽全導通，輸出電壓最高(100V左右)。這樣改變CON端的電壓(0～5V)，則改變雙向可控矽的導通角，達到調節輸出電壓的目的。
R15、R16將來自D點(調壓整流後)的輸出直流電壓引入，並與Rw2串聯分壓，所以調整Rw2則會改變BG4的基極電流，從而改變其集電極電流，調整CON點電壓達到調壓目的。R17與C13為上電防止過電流的目的而設計的。在上電瞬間，由於電容C13兩端電壓不能躍變故CON點的電壓為零，R17向C13充電，CON的電壓才能逐漸升高，從而使調節輸出電壓從零伏緩慢的升高到調整值，達到防止過電流的目的。
整流濾波電路如圖3所示，由二極體整流橋D20和電阻R43、電容C19和續流二極體D21組成的濾波電路構成，其主要作用是將經雙向可控矽調壓後的交流電壓轉換成相對應的直流電壓。
RLC諧振儲能與儲能電容調節電路如圖3所示，主要由鐵心電感L1、L2，電阻R44和儲能電容C20～C29以及續流二極體D22、D23組成。其中，電感L1與電容C20，C22，C24，C26，C28組成一個諧振儲能迴路，電感L2與電容C21，C23，C25，C27，C29組成另一個諧振儲能迴路。按鍵開關K2～K5與交流接觸器JK2～Jk5組成儲能電容控制電路，操作按鍵開關K2～K5，則改變兩個儲能迴路電容的電容值。因諧振頻率f=1/2LC,]]>所以當改變電容C的電容值時，可改變所儲存的能量，達到調節輸出功率的目的。
可控矽觸發電路如圖4所示，可控矽觸發電路的主要作用是產生兩路交替工作的可控矽觸發脈衝，脈衝頻率可由頻率調節旋鈕進行調節。圖中集成電路IC1為專用開關電源控制模塊，其5腳的對地電容(C2)值與6腳的對地電阻(R2與Rw1)值，決定其輸出脈衝頻率。8腳、11腳為片內兩個輸出三極體的集電極(加+12V直流電源)，7腳為接地端，12腳為電源正端(加12V直流電源)，13腳為片內5V穩壓電源輸出，14腳加5V電壓時，9腳、10腳(片內兩輸出三極體的發射極)輸出11V左右的推挽脈衝信號，9腳輸出11V左右的脈衝信號，經C5、R5組成的微分電路和電晶體BG1、二極體D1後，輸出9V左右的一路可控矽觸發信號。10腳輸出11V左右的脈衝信號，經C6、R9組成的微分電路和電晶體BG2，二極體D2後，輸出9V左右的另一路可控矽觸發信號。兩路觸發信號的頻率相同，但交替出現，輸出的交替工作的觸發脈衝信號分別加至圖3中的可控矽G1和C2的觸發極，使其工作於推輓輸出方式。4腳為脈衝寬度調整端，改變4腳電壓的大與小，則改變輸出脈衝的寬與窄。所以R3與R1的分壓值決定輸出脈衝的佔空比，調節Rw1，則改變輸出脈衝的頻率。
二極體D3、D4和三極體BG3及外圍元件組成頻率檢測電路。將兩路交替出現的脈衝信號合頻後送給頻率顯示錶，顯示可控矽的工作頻率。
直流穩壓電源電路如圖6所示，變壓器T1將220V的交流電壓變換為一組15V電壓和一組20V電壓。其中15V電壓經二極體整流橋D5整流，電容C7、C8濾波，集成電路IC2穩壓，電容C9、C10濾波後輸出穩定的12V電壓供給可控矽觸發電路工作。20V電壓經二極體整流橋D6整流，電容C11濾波後輸出24V左右的直流電壓，供給電源指示燈、工作指示燈和按鍵開關K2～K5的指示燈工作。
本實用新型機殼如圖1所示，操作面板上有電壓表和輸出電壓調節旋鈕、頻率表和頻率調節旋鈕、輸出功率選擇按鍵、電源指示燈和工作指示燈，機殼內還裝有冷卻風機，接線圖如圖7所示。因選用數字電壓表(V)、數字頻率表(F)和冷卻風機(M1)均需要外提供交流220V電源，故只要設備供電後，電壓表、頻率表和冷卻風機均應供電工作。而電磁閥(J5)和工作指示燈，只有當旋轉式工作槍工作時才能工作，所以圖中的輸出開關為旋轉式工作槍工作開關。該開關合上後，旋轉式工作槍工作，同時繼電器J0閉合，使電磁閥(J5)工作，同時工作指示燈點亮。另外，只有J0閉合後，可控矽推輓輸出電路才能有輸出。
本實用新型在使用時可以根據修複目的選用保護氣體，提高電極沉積速率和沉積層的緻密度，減少沉積層缺陷的形成，通常選擇氬氣。
權利要求1.金屬工件表面強化修復機，由機殼和機殼內工作電路構成，其特徵在於工作電路為交流電源經保護電路、變壓電路變壓後輸入雙向可控矽調壓和輸出電壓調節電路調整電壓至所需交流電壓、該交流電壓經整流濾波電路轉換成相對應的直流電壓、直流電壓經RLC諧振儲能電路和儲能電容調節電路調節輸出功率、然後經可控矽觸發電路控制可控矽推輓輸出電路，輸出電路經工作槍電極在被修復部位進行放電，實現修復。
2.根據權利要求1所述的金屬表面強化修復機，其特徵在於保護電路由帶有漏電保護器的自動斷路器(K1)和熔斷器(B1)組成。
3.根據權利要求1所述的金屬表面強化修復機，其特徵在於所述變壓電路由電源變壓器(T2)組成，主要作用是變壓和隔離。
4.根據權利要求1所述的金屬表面強化修復機，其特徵在於所述輸出電壓調節與雙向可控矽調壓電路電阻(R42)與電容(C18)組成RC吸收回路，防止瞬間的電網幹擾脈衝擊穿雙向可控矽，電阻(R15)、電阻(R16)、電阻(R17)，電容(C12)、電容(C13)，三極體(BG4)，電位器(Rw2)與(IC3)的內部電路組成電壓調節電路，調節位於操作面板上的電位器(Rw2)可調節輸出電壓，其中IC3的①、②腳為雙向可控矽的外接點，③、④腳為外加同步交流電源端，接～220V交流電源，+5V端輸出5V的直流電源，COM端為5V電源的地端，CON為控制端。
5.根據權利要求1所述的金屬表面強化修復機，其特徵在於所述整流濾波電路由二極體整流橋(D20)接電阻(R43)、電容(C19)和續流二極體(D21)組成的濾波電路構成。
6.根據權利要求1所述的金屬表面強化修復機，其特徵在於所述RLC諧振儲能電路和儲能電容調節電路，由鐵心電(L1、L2)，電阻(R44)和儲能電(C20～C29)以及續流二極體(D22、D23)組成，電感(L1)與電容(C20，C22，C24，C26，C28)組成一個諧振儲能迴路，電感(L2)與電容(C21，C23，C25，C27，C29)組成另一個諧振儲能迴路，按鍵開關(K2～K5)與交流接觸器(JK2～Jk5)組成儲能電容控制電路，操作按鍵開關(K2～K5)調節輸出功率。
7.根據權利要求1所述的金屬表面強化修復機，其特徵在於所述可控矽觸發電路中集成電路IC1為專用開關電源控制模塊，其5腳的對地電容(C2)值與6腳的對地電阻(R2)與(Rw1)值，決定其輸出脈衝頻率，調節位於操作面板上的電位器(Rw2)調節輸出脈衝頻率，8腳、11腳為片內兩個輸出三極體的集電極，7腳為接地端，12腳為電源正端，13腳為片內5V穩壓電源輸出，14腳加5V電壓時，9腳、10腳輸出推挽脈衝信號，9腳輸出的脈衝信號，經電容(C5)、電阻(R5)組成的微分電路和電晶體(BG1)、二極體(D1)後，輸出一路可控矽觸發信號；10腳輸出的脈衝信號，經電容(C6)、電阻(R9)組成的微分電路和電晶體(BG2)，二極體(D2)後，輸出另一路可控矽觸發信號，兩路觸發信號的頻率相同，交替出現，交替工作的觸發脈衝信號分別加至可控矽(G1)和(G2)的觸發極，使其工作於推輓輸出方式，4腳為脈衝寬度調整端。
8.根據權利要求1所述的金屬表面強化修復機，其特徵在於所述直流穩壓電源電路變壓器(T1)將220V的交流電壓變換為兩組電壓，其中一組電壓經二極體整流橋(D5)整流，電容(C7、C8)濾波，集成電路IC2穩壓，電容(C9、C10)濾波後輸出穩定直流電壓供給可控矽觸發電路工作，另一組電壓經二極體整流橋(D6)整流，電容(C11)濾波後輸出直流電壓，供給電源指示燈、工作指示燈和按鍵開關(K2～K5)的指示燈工作。
9.根據權利要求1所述的金屬表面強化修復機，其特徵在於機殼操作面板上有電壓表和輸出電壓調節旋鈕、頻率表和頻率調節旋鈕、輸出功率選擇按鍵、電源指示燈和工作指示燈，機殼內還裝有冷卻風機。
專利摘要本實用新型涉及金屬表面修復設備。金屬工件表面強化修復機，由機殼和機殼內工作電路構成，工作電路為交流電源經保護電路、變壓電路變壓後，輸入雙向可控矽調壓和輸出電壓調節電路調整電壓至所需交流電壓、該交流電壓經整流濾波電路轉換成相對應的直流電壓、直流電壓經RLC諧振儲能電路和儲能電容調節電路調節輸出功率、然後經可調頻率的可控矽觸發電路控制可控矽推輓輸出電路，輸出電路經旋轉式工作槍上的電極在被修復部位進行放電，實現修復。工件不會產生變形，適合不同的工件修復和強化需要。工作效率高，可實現現場在線修復，操作簡單方便，成本低，且不需對工件進行預熱或後熱處理，可使用保護氣體避免敷層氧化。
文檔編號B23K9/04GK2696761SQ20042003052
公開日2005年5月4日 申請日期2004年2月24日 優先權日2004年2月24日
發明者劉承洋 申請人:大連大工中金工程技術有限公司