专利名称：焊接用主动变色面罩的制作方法
技术领域：
本实用新型是涉及一种用于交流电弧焊电焊工所用的焊接用主动变色面罩。
目前的电焊作业中，普遍采用玻璃滤光片作为防护目镜，由于其透光率很小且固定不变，所以无法提供良好的焊接准备视野，而在此类型基础上的改进型，如玻璃滤光片可翻式、滑动式等都是靠人工操作，十分不便，而且起弧前必须将玻璃滤光片复位，所以乃无法让焊工清晰准确地把握焊接点。
由于上述的玻璃滤光片式面罩的诸多缺点，所以透光率可变的液晶光阀用做防护目镜便成为研究潮流。由于液晶光阀由加电到关闭有一个响应时间(几十到一百毫秒左右)所以若采用光控或其它起弧后才给液晶光阀关闭信号的设计方法，每次起弧时焊工的眼睛都受到电弧光的直接照射，还是不够安全的。为避免电弧光直接照射焊工的眼睛，许多专利技术都提出了各自的解决办法。如中国专利局公开的“一种电焊自动变光系统”(专利申请号91103799)、“电控自动遮光面罩”(专利申请号87107392)、“自调光度的遮光装置”(专利申请号89108166)、“自动变光液晶光阀护目镜”(专利申请号89215614)等，它们的结构都比较复杂，成本高，限制了自身的推广应用。
本实用新型的目的就是提供一种结构简单，使液晶光阀在起弧前一瞬间自动关闭，成本低，使电焊工得到更安全的保护及更方便的操作的焊接用主动变色面罩。
本实用新型的解决方案是这样的，在普通玻璃滤光片2上镶有液晶光阀3，液晶光阀3是由控制器6控制，控制器6是在铁芯11上用主线圈8、副线圈9绕制而成；主线圈8的A端与电焊机电缆相连，B端与电焊钳相连；副线圈9的两端与液晶光阀3相连。
我们知道，电弧的产生是一个空载到短路再到引弧最后才到燃弧的渐进过程，如附图6所示。
首先，焊工使焊条端部与工件接触，即由空载进入短路状态，电流迅速上升而电压下降至几乎为零(us=0)。由于焊条与工件的接触面不光滑，所以焊条与工件间存在微小的接触间隙。在大电流的热作用下，焊条与工件的接触间隙中的气体温度急剧升高，可达2400～4000K。在热与电场的作用下，这些高温气体就会部分发生电离。同时，高热还会促使金属蒸发。这样，焊条与工件间就充满由气体电离产生的正负离子及金属蒸气等带电粒子。这就满足电弧产生并维持的第一个条件气体电离。
但是，由于相互接触的两极间电压us极低(us≈0)，达不到电弧产生所必须的电弧电压ua(ua=15～35V)。所以只要焊条与工件接触，电弧是不会产生的。当然，也不会有电弧光发出。在短路过程未，焊工把焊条拉起，进入引弧过程，此时，焊条与工件分开，电流减小而电压升高，当电压恢复到电弧电压ua时，阴极开始发射电子，电子高速由阴极向阳极碰撞。此时，也具务电弧产生并维持的第二个条件阴极电子发射。这样，在热电离及碰撞电离的共同作用，互相促进下电弧便产生了。
由以上起弧过程分析可见，从焊条接触工件到电弧产生，经过两个时间短路时间和电压恢复时间。短路时间由焊工的操作决定，按焊工的习惯操作及反应能力，无论是敲击起弧还是磨擦起弧，焊条与工件都有100毫秒左右的相互接触时间。而电压恢复时间由电焊机的结构参数决定。由于电焊机本身存在电感L，所以电压由us恢复到ua有一个电压恢复时间，电压恢复时间一般为50毫秒左右。也就是说，从焊条接触工件到电弧的产生，有150毫秒左右的时间。
采用上述方案制成的本实用新型，在焊条与工件开始接触的同时，焊接电流由零开始上升，控制器6的主线圈8中的磁通量变率dΦ/dt最大，所以副线圈9同时产生一阶跃进电压u，同时驱动液晶光阀3，使液晶光阀3与接触同步变色。经过50毫秒左右，即变2色完毕，光阀关闭，之后电弧才发生。其工作过程如附图所示。选择合适的主副线圈匝数，可使副线圈9输出适合液晶阀驱动电压。
本实用新型的优点是结构简单，成本低，液晶光阀在起弧前一瞬间能自动关闭，使电焊工得到更安全的保护及更方便的操作。
附图是本实用新型的实施例。
附
图1是本实用新型结构示意图。
附图2是控制器6的结构示意图。
附图3是本实用新型的电原理图。
附图4是液晶光阀3的安装结构示意图。
附图5是本实用新型的工作流程示意图。
附图6是交流电弧的发生过程示意图。
本实用新型是在面罩1所安装的普通玻璃滤光片2上镶有液晶光阀3，液晶光阀3是由控制器6控制。
控制器6是在铁芯11上用主线圈8、副线圈9绕制而成主线圈8的A端与电焊机电缆相连，B端与电焊钳相连；副线圈9的两端与液晶光阀3相连。
控制器6的铁芯11是采用多片硅钢片制成柱状铁芯。本实施例中，控制器6是安装于焊钳手把5内。控制导线4是采用有一定强度的弹性导线做成，与面罩1边成一体，并用防脱落插头10与电焊钳连接，在焊接操作范围内不防碍焊钳的运动，在高空作业时可预防焊工失手焊钳堕落伤人。
本实用新型的工作原理如下焊接时，焊条与工件开始接触的同时，焊接电流由零开始上升，控制器6的主线圈8中的磁通量变化率dΦ/dt最大，所以副线圈9同时产生一阶跃电压u，同时驱动液晶光阀3，使液晶光阀3与接触同步变色。经过50毫秒左右，即变色完毕，光阀关闭，之后电弧光才发生。其工作过程如附图5所示，当电弧产生，焊机进入稳定工作状态后，由于焊接电流I为一交变电流，所以控制器6继续提供驱动电压u，液晶光阀继续关闭，处于保护状态，直到暂停焊接，电弧熄灭，驱动电压u为零，液晶光阀3又恢复透光状态。
控制器6除提供驱动电压u之外，还能增加焊接系统中的电感L，保证液晶光阀可靠地提前关闭。同时还能使电弧更稳定，起到稳弧仪的作用。
附图中，7是螺栓。
权利要求1.一种焊接用主动变色面罩，是在面罩(1)所安装的普通玻璃滤光片(2)上镶有液晶光阀(3)，液晶光阀(3)是由控制器(6)控制，其特征在于所述的控制器(6)是在铁芯(11)上用主线圈(8)、副线圈(9)绕制而成；主线圈(8)的A端与电焊机电缆相连，B端与电焊钳相连；副线圈(9)的两端与液晶光阀(3)相连。
2.根据权利要求1所述的焊接用主动变色面罩，其特征在于控制器(6)的铁芯(11)是用采用多片硅钢片制成柱状铁芯。
3.根据权利要求2所述的焊接用主动变色面罩，其特征在于控制器(6)是安装于焊钳手把(5)内。
专利摘要一种焊接用主动变色面罩，其特点是在普通玻璃滤光片上镶有液晶光阀3，液晶光阀3是由用主、副线圈绕制而成的控制器6控制，其中主线圈与电焊机电缆相连，副线圈与液晶光阀3相连；控制器6安装在电焊钳手把内。其优点是结构简单，成本低，液晶光阀在起弧前一瞬间能自动关闭，使电焊工得到更安全及更方便的操作，适用于各种交流电弧焊上。
文档编号A61F9/04GK2354534SQ9821778
公开日1999年12月22日 申请日期1998年9月7日 优先权日1998年9月7日
发明者包雄伟 申请人:包雄伟