專利名稱：焊接用主動(dòng)變色面罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是涉及一種用于交流電弧焊電焊工所用的焊接用主動(dòng)變色面罩。
目前的電焊作業(yè)中，普遍采用玻璃濾光片作為防護(hù)目鏡，由于其透光率很小且固定不變，所以無法提供良好的焊接準(zhǔn)備視野，而在此類型基礎(chǔ)上的改進(jìn)型，如玻璃濾光片可翻式、滑動(dòng)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(fù)位，所以乃無法讓焊工清晰準(zhǔn)確地把握焊接點(diǎn)。
由于上述的玻璃濾光片式面罩的諸多缺點(diǎn)，所以透光率可變的液晶光閥用做防護(hù)目鏡便成為研究潮流。由于液晶光閥由加電到關(guān)閉有一個(gè)響應(yīng)時(shí)間(幾十到一百毫秒左右)所以若采用光控或其它起弧后才給液晶光閥關(guān)閉信號(hào)的設(shè)計(jì)方法，每次起弧時(shí)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(shù)都提出了各自的解決辦法。如中國(guó)專利局公開的“一種電焊自動(dòng)變光系統(tǒng)”(專利申請(qǐng)?zhí)?1103799)、“電控自動(dòng)遮光面罩”(專利申請(qǐng)?zhí)?7107392)、“自調(diào)光度的遮光裝置”(專利申請(qǐng)?zhí)?9108166)、“自動(dòng)變光液晶光閥護(hù)目鏡”(專利申請(qǐng)?zhí)?9215614)等，它們的結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，成本高，限制了自身的推廣應(yīng)用。
本實(shí)用新型的目的就是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使液晶光閥在起弧前一瞬間自動(dòng)關(guān)閉，成本低，使電焊工得到更安全的保護(hù)及更方便的操作的焊接用主動(dòng)變色面罩。
本實(shí)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(jī)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(chǎn)生是一個(gè)空載到短路再到引弧最后才到燃弧的漸進(jìn)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(jìn)入短路狀態(tài)，電流迅速上升而電壓下降至幾乎為零(us=0)。由于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(dá)2400～4000K。在熱與電場(chǎng)的作用下，這些高溫氣體就會(huì)部分發(fā)生電離。同時(shí)，高熱還會(huì)促使金屬蒸發(fā)。這樣，焊條與工件間就充滿由氣體電離產(chǎn)生的正負(fù)離子及金屬蒸氣等帶電粒子。這就滿足電弧產(chǎn)生并維持的第一個(gè)條件氣體電離。
但是，由于相互接觸的兩極間電壓us極低(us≈0)，達(dá)不到電弧產(chǎn)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(huì)產(chǎn)生的。當(dāng)然，也不會(huì)有電弧光發(fā)出。在短路過程未，焊工把焊條拉起，進(jìn)入引弧過程，此時(shí)，焊條與工件分開，電流減小而電壓升高，當(dāng)電壓恢復(fù)到電弧電壓ua時(shí)，陰極開始發(fā)射電子，電子高速由陰極向陽極碰撞。此時(shí)，也具務(wù)電弧產(chǎn)生并維持的第二個(gè)條件陰極電子發(fā)射。這樣，在熱電離及碰撞電離的共同作用，互相促進(jìn)下電弧便產(chǎn)生了。
由以上起弧過程分析可見，從焊條接觸工件到電弧產(chǎn)生，經(jīng)過兩個(gè)時(shí)間短路時(shí)間和電壓恢復(fù)時(shí)間。短路時(shí)間由焊工的操作決定，按焊工的習(xí)慣操作及反應(yīng)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(shí)間。而電壓恢復(fù)時(shí)間由電焊機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)決定。由于電焊機(jī)本身存在電感L，所以電壓由us恢復(fù)到ua有一個(gè)電壓恢復(fù)時(shí)間，電壓恢復(fù)時(shí)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(chǎn)生，有150毫秒左右的時(shí)間。
采用上述方案制成的本實(shí)用新型，在焊條與工件開始接觸的同時(shí)，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(shí)產(chǎn)生一階躍進(jìn)電壓u，同時(shí)驅(qū)動(dòng)液晶光閥3，使液晶光閥3與接觸同步變色。經(jīng)過50毫秒左右，即變2色完畢，光閥關(guān)閉，之后電弧才發(fā)生。其工作過程如附圖所示。選擇合適的主副線圈匝數(shù)，可使副線圈9輸出適合液晶閥驅(qū)動(dòng)電壓。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，液晶光閥在起弧前一瞬間能自動(dòng)關(guān)閉，使電焊工得到更安全的保護(hù)及更方便的操作。
附圖是本實(shí)用新型的實(shí)施例。
附


圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2是控制器6的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3是本實(shí)用新型的電原理圖。
附圖4是液晶光閥3的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖5是本實(shí)用新型的工作流程示意圖。
附圖6是交流電弧的發(fā)生過程示意圖。
本實(shí)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(jī)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是采用多片硅鋼片制成柱狀鐵芯。本實(shí)施例中，控制器6是安裝于焊鉗手把5內(nèi)?？刂茖?dǎo)線4是采用有一定強(qiáng)度的彈性導(dǎo)線做成，與面罩1邊成一體，并用防脫落插頭10與電焊鉗連接，在焊接操作范圍內(nèi)不防礙焊鉗的運(yùn)動(dòng)，在高空作業(yè)時(shí)可預(yù)防焊工失手焊鉗墮落傷人。
本實(shí)用新型的工作原理如下焊接時(shí)，焊條與工件開始接觸的同時(shí)，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(shí)產(chǎn)生一階躍電壓u，同時(shí)驅(qū)動(dòng)液晶光閥3，使液晶光閥3與接觸同步變色。經(jīng)過50毫秒左右，即變色完畢，光閥關(guān)閉，之后電弧光才發(fā)生。其工作過程如附圖5所示，當(dāng)電弧產(chǎn)生，焊機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)后，由于焊接電流I為一交變電流，所以控制器6繼續(xù)提供驅(qū)動(dòng)電壓u，液晶光閥繼續(xù)關(guān)閉，處于保護(hù)狀態(tài)，直到暫停焊接，電弧熄滅，驅(qū)動(dòng)電壓u為零，液晶光閥3又恢復(fù)透光狀態(tài)。
控制器6除提供驅(qū)動(dòng)電壓u之外，還能增加焊接系統(tǒng)中的電感L，保證液晶光閥可靠地提前關(guān)閉。同時(shí)還能使電弧更穩(wěn)定，起到穩(wěn)弧儀的作用。
附圖中，7是螺栓。
權(quán)利要求1.一種焊接用主動(dòng)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，其特征在于所述的控制器(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(jī)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(jù)權(quán)利要求1所述的焊接用主動(dòng)變色面罩，其特征在于控制器(6)的鐵芯(11)是用采用多片硅鋼片制成柱狀鐵芯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊接用主動(dòng)變色面罩，其特征在于控制器(6)是安裝于焊鉗手把(5)內(nèi)。
專利摘要一種焊接用主動(dòng)變色面罩，其特點(diǎn)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(jī)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(nèi)。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，液晶光閥在起弧前一瞬間能自動(dòng)關(guān)閉，使電焊工得到更安全及更方便的操作，適用于各種交流電弧焊上。
文檔編號(hào)A61F9/04GK2354534SQ9821778
公開日1999年12月22日 申請(qǐng)日期1998年9月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月7日
發(fā)明者包雄偉 申請(qǐng)人:包雄偉