[发明专利]焊接电弧弧柱气动压力测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接电弧弧柱气动压力测试装置，特别涉及一种适合于非熔化极电弧焊电弧弧柱气动压力的测试装置。

背景技术

在焊接的过程中，焊接电弧不仅是一个热源，还是一个力源。这个力源对焊缝的熔深、熔池搅拌、焊缝成形等都有直接影响，并最终影响了焊接质量。因此，提高对焊接电弧这个力源的大小及其分布情况的认识对于制定合理的焊接工艺，更好地控制焊接质量具有重要的指导意义。焊接电弧中的作用力主要包括等离子流力、电磁力、斑点压力等。在这些力中，等离子流力是占主要的，它是焊接电弧中高速运动的等离子流所产生的冲击力，通常又称为电弧的气动压力或等离子流的速度压力。

从上个世纪六七十年代到现在，相关的科技工作者先后采用不同的方法建立了一系列焊接电弧的数学模型，并得到了电弧弧柱气动压力随电弧弧柱径向分布的数学解析式或数值模拟结果。这些数学解析式或数值模拟结果对人们认识电弧弧柱气动压力随电弧弧柱的径向分布情况提供了理论依据。但是由于这些数学解析式或数值模拟结果是在简化的数学模型基础上提出来的，虽然具有一定的合理性，但是缺乏通用性，不能精确反映某一具体工况条件下焊接电弧弧柱气动压力的大小及其分布情况。

发明内容

为了得到电弧弧柱气动压力的大小及其随电弧弧柱的径向分布情况，本发明提供了一种能够对焊接电弧弧柱气动压力进行连续测量的装置。

为达到上述目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种焊接电弧弧柱气动压力测试装置，其特征在于，包括盘形支座，该支座上部镶嵌有水冷铜极，下部圆台侧面设有进、出水孔分别连接进、出水管；所述水冷铜极下面设有环形槽，该环形槽与支座上部凹进的镶嵌平面之间形成一个循环水冷腔，连通进、出水孔，水冷铜极中心开有探测电弧弧柱气动压力的小孔；所述支座下部圆台设有中心通孔连接一铜管，该铜管的一端连通水冷铜极中心小孔，另一端通过软管连接压力传感器。

上述方案中，所述水冷铜极下面与支座上部凹进的镶嵌平面之间设有一密封垫片。水冷铜极和密封垫片通过螺钉紧固在支座上部凹进的镶嵌平面上。所述水冷铜极中心小孔的直径为0.5-0.8mm。

本发明水冷铜极、密封垫片和支座共同组成了一个密闭的腔，冷却水从支座的进水管进入上述密闭的腔后，从支座上的出水管排走。这样一个水循环过程可以对水冷铜极起到的冷却作用，防止焊接电弧烧坏水冷铜极，保证测试过程的连续进行。本发明所涉及的装置能够对焊接电弧弧柱的气动压力进行连续测量，并得到焊接电弧弧柱的气动压力随电弧弧柱的径向分布情况。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明装置的示意图。其中图1a是俯视图；图1b是图1a的A-A向剖视图。

图2是图1中水冷铜极的结构示意图。其中图2a是俯视图；图2b是图2a的B-B向剖视图。

图3是图1中密封垫片的结构示意图。

图4是图1中支座的结构示意图。其中图4a是俯视图；图4b是图4a的C-C向剖视图。

具体实施方式

如图1所示，一种焊接电弧弧柱气动压力测试装置，包括盘形支座3，该支座上部镶嵌有水冷铜极5，下部圆台侧面设有进、出水孔分别连接进、出水管1、2；水冷铜极5下面设有环形槽，该环形槽与支座上部凹进的镶嵌平面之间形成一个循环水冷腔，连通进、出水孔，水冷铜极5中心开有探测电弧弧柱气动压力的小孔，该小孔直径为0.5-0.8mm。支座3下部圆台设有中心通孔连接一铜管7，该铜管的一端连通水冷铜极中心小孔，另一端通过软管连接压力传感器。水冷铜极5下面与支座上部凹进的镶嵌平面之间设有一密封垫片4。水冷铜极5和密封垫片4通过螺钉6紧固在支座上部凹进的镶嵌平面上。

图2-图4分别为水冷铜极5、密封垫片4和支座3的结构图。水冷铜极5的中心小孔的孔壁在紧固螺钉6的作用下与密封垫片4紧密接触，并与其正下方的一段铜管7相连接，形成一个气流通道；水冷铜极5、密封垫片4和支座3在紧固螺钉6的压紧作用下形成密闭的冷却水循环腔，冷却水从支座的进水管2进入上述冷却水循环腔后，从支座3上的出水管1排走。密封垫片4应具有较好的密封性能，并能耐不低于100℃的高温。

本发明的工作原理为：当焊接电弧的弧柱作用于水冷铜极5中心小孔上方时，电弧弧柱中对应于小孔正上方的粒子将推动小孔、铜管7及其后面所连接的软管中的气体产生流动，形成压力差，从而使得传感器响应。而此时传感器的响应值则正是水冷铜极5小孔正上方的那部分电弧弧柱所产生的等离子流力，即气动压力。水平移动测试装置即可得到焊接电弧弧柱的气动压力随电弧弧柱的径向分布情况。