一種鎢極氬弧焊電弧力的測(cè)量裝置與測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電弧技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用于分析鎢極氬弧焊接電弧綜合作用，具體涉及一 種鎢極氬弧焊電弧力測(cè)試裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鎢極氬弧焊適用于大多數(shù)的金屬和合金的焊接，可用鎢極氬弧焊焊接的金屬和合 金包括碳鋼、合金鋼、不銹鋼、耐熱合金、難熔金屬、鋁合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鎳合 金、鈦合金和鋯合金等等，而且焊接質(zhì)量較高。隨著生產(chǎn)和實(shí)踐的要求，在鎢極氬弧焊的基 礎(chǔ)上脈沖氬弧焊、活性氬弧焊等也得到了迅速的應(yīng)用。電弧物理特性對(duì)焊縫的質(zhì)量與成型 起到了不可忽視的影響。其中電弧力的研究是重點(diǎn)、難點(diǎn)之一。電弧力影響著熔池的幾何 形狀、焊縫成型等，所以最終也決定著焊接接頭的質(zhì)量?？梢婋娀毫Φ臏y(cè)量手段研究對(duì)改 善焊接熔池形貌及提高焊接接頭的質(zhì)量有著重要的意義。
[0003] 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)電弧力的測(cè)試方法大概分為兩種：一是用玻管氣壓計(jì)測(cè)量，該方法 是以U型管液面差來換算出電弧力。二是采用壓力傳感器的連續(xù)測(cè)量法。兩者都有其優(yōu)點(diǎn)， 前者操作起來比較簡(jiǎn)單直觀，易于實(shí)現(xiàn)，后者則可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量。然而以上兩種方法也各 有其不足之處。玻管氣壓計(jì)測(cè)量一般使用帶孔水冷銅板作為測(cè)試塊，不但不能反映焊接的 實(shí)際材料與電弧的作用關(guān)系，而且小孔也會(huì)對(duì)電弧產(chǎn)生一定的影響。尤其是在進(jìn)行活性氬 弧焊電弧力測(cè)試時(shí)小孔部分不能涂覆活性劑。而采用傳感器的連續(xù)測(cè)量法設(shè)備較為復(fù)雜并 且相對(duì)較昂貴，而且避免不了焊接時(shí)高溫對(duì)傳感器的影響，同時(shí)焊接過程中的電磁相互作 用也會(huì)對(duì)其結(jié)果有一定影響。因此尋找一種合理的電弧力測(cè)試方法具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià) 值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于提供一種測(cè)試電弧力的裝置及方法，主要用于鎢極氬弧焊及基于 鎢極氬弧焊的焊接方法如活性氬弧焊、脈沖氬弧焊等的電弧力的測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)常用金屬 材料焊接電弧力的測(cè)量。測(cè)量原理基于杠桿定律及胡克定律，測(cè)量過程簡(jiǎn)單易行，測(cè)量誤差 小。
[0005] 本發(fā)明提供的一種鎢極氬弧焊電弧力的測(cè)量裝置，所述的測(cè)量裝置包括有起支撐 作用的支撐架；加工有滑道、配重槽的鋁合金長(zhǎng)方體平衡板，與支撐架相連的兩個(gè)軸承座， 兩個(gè)與軸承座配合安裝的深溝球軸承，安裝在平衡板滑道中的帶有凹槽的兩個(gè)直線軸承， 與軸承座上深溝球軸承及直線軸承配套的軸承桿，使裝置維持平衡的配重塊，安裝在電弧 工作端并帶有固定小孔起承托作用的托板，安裝在托板與平衡板間的起隔熱作用的石棉絕 熱片，連接托板與平衡板并起導(dǎo)電作用的固定螺栓，安裝在平衡板另一端的十字激光器，安 裝在平衡板上起監(jiān)視是否水平的水平泡，連接支撐架與平衡板端部的彈簧，起固定和夾緊 作用的固定夾，防止在測(cè)試過程中由于電弧力（或氣體吹力）作用導(dǎo)致電弧工作端產(chǎn)生上 下振動(dòng)的限位桿，測(cè)量數(shù)值的標(biāo)尺。測(cè)量裝置在電弧工作端上安裝有托板及托板與平衡板 間墊有石棉絕熱片，托板、石棉絕熱片及平衡板間鉆有相同尺寸的小孔并用固定螺栓加以 固定，使得平衡板既能承受高溫又可以不受隔熱材料的影響依然形成電流回路。使用所述 測(cè)量裝置中的彈簧可以很精準(zhǔn)靈敏的反應(yīng)電弧力。配重槽和配重塊不僅可以平衡系統(tǒng)并且 可以抵消氣體保護(hù)焊氣體吹力。電弧力作用于測(cè)量端的另一側(cè)，通過平衡板間接的進(jìn)行測(cè) 量，解決了高溫電弧不能直接作用于測(cè)量端的問題。
[0006] 本發(fā)明還提供一種鎢極氬弧焊電弧力的測(cè)量方法，所述測(cè)量方法包括以下步驟：
[0007] 第一步，將測(cè)試塊放置在托板上，調(diào)節(jié)平衡板的滑道與直線軸承的相對(duì)位置并進(jìn) 行配重使得測(cè)試裝置處于平衡狀態(tài)（觀看水平泡狀態(tài)），并且使得彈簧處于微張緊狀態(tài)；
[0008] 第二步，分別測(cè)量彈簧上端點(diǎn)到軸承桿軸線的垂直距離^及平衡板電弧作用端到 軸承桿軸線的垂直距離I 2。測(cè)量軸承桿軸線至標(biāo)尺的距離L，并且標(biāo)記十字激光照射在標(biāo) 尺上的初始數(shù)A1;
[0009] 第三步，打開焊槍電源，調(diào)整焊接參數(shù)并記錄；
[0010] 通過焊槍將電弧力作用于測(cè)試塊，并且焊槍以均勻速度水平且垂直于平衡板長(zhǎng)軸 進(jìn)行移動(dòng)。觀察并且記錄標(biāo)尺上的讀數(shù)A 2;
[0011] 第四步，關(guān)閉焊槍電源，從測(cè)試裝置上將測(cè)試塊取下；
[0012] 第五步，計(jì)算電弧力；
[0013] 根據(jù)標(biāo)尺上兩次讀數(shù)差Δ = A2-A^tan δ = (A)/L, tan δ = Δ ' /I1，求得彈簧 在電弧力作用下的變化量Λ'。根據(jù)胡克定律求得彈簧彈力F1=K* Λ'，再由杠桿定律 F1 · I1= Fcos δ · 1 2，求出電弧力為F。
[0014] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0015] 1.本發(fā)明突破以往的電弧力測(cè)量方法，應(yīng)用杠桿原理及胡克定律，簡(jiǎn)單且精準(zhǔn)的 測(cè)量出電弧力的大小。
[0016] 2.將試樣放在托板上，電弧直接作用于金屬材料上，可以真實(shí)的反應(yīng)金屬材料與 電弧在相互作用下產(chǎn)生的電弧力；改善了使用帶小孔的水冷銅板作為測(cè)試塊的局限性，測(cè) 量結(jié)果更加真實(shí)；同時(shí)，避免了使用傳感器測(cè)量時(shí)電磁場(chǎng)的干擾。
【附圖說明】
[0017] 圖1為非熔化極電弧力測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2為電弧作用端的托板、石棉絕熱片以及平衡板的剖面示意圖；
[0019] 圖3位非熔化極電弧力測(cè)試裝置的原理示意圖。
[0020] 圖中：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鎢極氬弧焊電弧力的測(cè)量裝置，其特征在于：所述的測(cè)量裝置包括平衡板、配 重塊、托板、石棉絕熱片、固定螺栓、十字激光器、彈簧、限位桿、固定夾、水平泡、軸承座、深 溝球軸承、直線軸承、軸承桿、支撐架和標(biāo)尺； 支撐架上設(shè)置有一對(duì)堅(jiān)直支架，兩軸承座分別安裝在兩個(gè)支架上，將兩個(gè)深溝球軸承 分別與兩個(gè)軸承座進(jìn)行配合安裝；兩個(gè)直線軸承分別安裝在平衡板兩側(cè)面的滑道中；將固 定夾的兩個(gè)夾片分別套在兩個(gè)直線軸承上，軸承桿穿過平衡板上的兩側(cè)滑道，兩端分別固 定在兩側(cè)的深溝球軸承與直線軸承上； 平衡板為長(zhǎng)方體空心結(jié)構(gòu)，兩側(cè)面分別加工滑道，平衡板兩端分別為電弧工作端和測(cè) 量端，其中，測(cè)量端下方掛彈簧，彈簧堅(jiān)直掛在平衡板與支撐板中間，平衡板的測(cè)量端上方 從左到右依次設(shè)置十字激光器、配重塊和水平泡；平衡板的工作端上表面從下到上依次設(shè) 置石棉絕熱片和托板，托板用來承托測(cè)試塊；所述平衡板、石棉絕熱片和托板通過兩個(gè)固定 螺栓連接固定，固定螺栓兩端連接螺母； 限位桿兩端固定在支撐板上的支架上，高度距離平衡板上表面Imm以內(nèi)，距離軸承桿 右側(cè)3cm ;標(biāo)尺堅(jiān)直放置在平衡板的長(zhǎng)軸延長(zhǎng)線上，并且位于十字激光器正前方，保證十字 激光線始終照射在標(biāo)尺上； 當(dāng)所述平衡板處于水平狀態(tài)時(shí)，彈簧處于拉伸狀態(tài)張緊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎢極氬弧焊電弧力的測(cè)量裝置，其特征在于：所述的托 板和支撐架采用Q235鋼板，彈簧彈性剛度K范圍0. 1~0. 3N/mm。
3. -種鎢極氬弧焊電弧力的測(cè)量方法，其特征在于：所述測(cè)量方法包括以下步驟， 第一步，將測(cè)試塊放置在托板上，調(diào)節(jié)平衡板的滑道與直線軸承的相對(duì)位置并進(jìn)行配 重使得測(cè)試裝置處于平衡狀態(tài)，并且使得彈簧處于張緊狀態(tài)； 第二步，分別測(cè)量彈簧上端點(diǎn)到軸承桿軸線的垂直距離I1及平衡板電弧作用端到軸承 桿軸線的垂直距離12;測(cè)量軸承桿軸線至標(biāo)尺的距離L，并且標(biāo)記十字激光照射在標(biāo)尺上的 初始數(shù)A1; 第三步，打開焊槍電源，調(diào)整焊接參數(shù)并記錄； 通過焊槍將電弧力作用于測(cè)試塊，并且焊槍以均勻速度水平且垂直于平衡板長(zhǎng)軸進(jìn)行 移動(dòng)，穩(wěn)定后觀察并且記錄標(biāo)尺上的讀數(shù)A2; 第四步，關(guān)閉焊槍電源，將測(cè)試塊取下； 第五步，計(jì)算電弧力； 根據(jù)標(biāo)尺上兩次讀數(shù)差Δ =A2-A^tanS = (A)/L，tanS = Δ' /I1，求得彈簧在電 弧力作用下的變化量Λ'，根據(jù)胡克定律求得彈簧彈力F1=K^A'，再由杠桿定律F1G 1 =Fcos δ · I2，求出電弧力為F。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鎢極氬弧焊電弧力的測(cè)量裝置與測(cè)量方法，屬于電弧技術(shù)領(lǐng)域。所述測(cè)量裝置包括平衡板、配重塊、托板、石棉絕熱片、固定螺栓、十字激光器、彈簧、限位桿、固定夾、水平泡、軸承座、深溝球軸承、直線軸承、軸承桿、支撐架和標(biāo)尺。主要用于鎢極氬弧焊及基于鎢極氬弧焊的焊接方法的電弧力的測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)常用金屬材料焊接電弧力的測(cè)量。測(cè)量原理基于杠桿定律及胡克定律，測(cè)量過程簡(jiǎn)單易行，測(cè)量誤差?。槐景l(fā)明可以真實(shí)的反應(yīng)金屬材料與電弧在相互作用下產(chǎn)生的電弧力；改善了使用帶小孔的水冷銅板作為測(cè)試塊的局限性，測(cè)量結(jié)果更加真實(shí)；同時(shí)，避免了使用傳感器測(cè)量時(shí)電磁場(chǎng)的干擾。
【IPC分類】B23K9-167, B23K9-095
【公開號(hào)】CN104708177
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510044622
【發(fā)明人】馬壯, 時(shí)海芳, 張勇, 安亞君
【申請(qǐng)人】遼寧工程技術(shù)大學(xué), 遼寧科技學(xué)院
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年1月28日