[发明专利]焊接电弧弧柱电流密度测量装置

说明书

【技术领域】

本发明属于焊接电弧物理测量领域；特别涉及一种非熔化极气体保护焊 电弧电流密度测量装置。

【背景技术】

从19世纪末产生现代焊接技术以来，不管是从焊接方法，还是从焊接工 艺上，都有了巨大的进步，由于焊接具有成形方便、适应性强、成本相对较 低等优点，使它几乎渗透到工业的各个方面。随着机械化，自动化的发展， 当今各行业对焊接质量也提出了更高的要求，尤其是航空、航天以及国防等 高技术工业。而在焊接应用方面，电弧焊占主导地位，所以对于电弧焊的研 究从来没有中断过。

焊接电弧是气体放电的一种形式，作为焊接热源，它具有超高温度的特 点(可高达上万摄氏度)。这就给焊接电弧的研究带来了很大的麻烦。其中焊 接电弧的电流密度是电弧的重要参数之一。电弧的电流密度分布直接决定了 电弧热流密度的分布，热流密度的分布决定了电弧对焊件的热输入方式。因 此，电弧电流密度的分布影响着熔池的形状、焊缝的结晶成型，最后影响到 焊接质量。所以对焊接电弧电流密度的准确测量具有重要的理论研究意义， 对于焊接质量的保证具有重要的指导意义。

焊接电弧电流密度的测量是电弧研究中的一个难点，主要有通过分裂阳 极计算法和探针法两种测量方法。分裂阳极计算法在一定程度上对高温和绝 缘的要求相对较低，但是此方法是在假设电弧截面为圆形的基础上进行的， 虽然有一定的合理性，但是通用性差。并且在实际工况下很难保证电弧截面 为圆形。另外，存在误差累积，使计算结果误差大。探针法可以比较直观的 得到准确的测量结果，但是面临高温(使探针熔化)和绝缘(探针与阳极板 之间)两大难题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种测量焊接电弧弧柱电流密度测量装置，该装置 结构简单，可以实现较大焊接电流电弧电流密度的测量，测量方法直观，结果 准确度高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种焊接电弧弧柱电流密度测量装置，包括两块分离的阳极板，在两块 阳极板内设有冷却水通道；在两块阳极板对接处，分别开设槽，槽的内壁设 有一层绝缘层，钨探针被夹持在两块阳极板的两个槽中，钨探针从阳极板的 下方伸出的部分通过引出导线连接分流器。

分流器的两端连接有数据采集卡。

所述绝缘层为Al₂O₃涂层，其厚度为0.1～0.15mm。

所述槽为半圆柱槽，其半径为0.6mm。

两块分离的阳极板通过螺栓紧固，将钨探针夹持于两块阳极板的两个槽 间。

钨探针的直径为1mm。

所述测量装置还包括机架，机架上安装有丝杠，丝杠上安装有与丝杠螺 纹配合的滑块，丝杆通过电动机带动；滑块上固定有焊枪。

两块阳极板设置于焊枪下方。

所述测量装置还包括一焊接电源，所述焊枪连接焊接电源的一极；所述 阳极板和分流器电性连接焊接电源的另一极。

所述阳极板通过导线直接连接焊接电源的另一极。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明焊接电弧弧柱电流密 度测量装置，通过在两块水冷铜极板上开设半圆柱槽，槽内附一层Al₂O₃等 离子涂层，将钨探针夹持于其间，探针下面连接导线，并与分流器相连后接 入焊接电源；测量时，电机带动丝杠转动，丝杠带动滑块及焊枪做水平运动， 使电弧与探针发生相对运动，达到测量的目的。本发明装置能够对焊接电弧 弧柱的电流密度进行连续测量，并得到焊接电弧弧柱的电流密度随电弧弧柱 的径向分布情况；该装置结构简单，可以实现较大焊接电流电弧电流密度的 测量，测量方法直观，结果准确度高。

本发明采用的原理是探针法，因为本装置在阳极板里设有U型孔，另外 通过等离子喷涂来制备绝缘层，使绝缘层与阳极板紧密结合在一起，螺栓将 探针紧紧的夹在了槽里，与绝缘层接触也非常紧密，所以达到了很好的传热 效果，冷却效果好，可以实现大电流的测量。本发明装置准确度高一是因为 所采用的方法为探针法；第二，因为绝缘层通过等离子喷涂来实现，结合性 能好，起到很好的绝缘效果，并且所喷涂绝缘层非常薄(0.1～0.15mm)，这 样，对电弧整体形态的影响及电弧截面的电流密度的影响也是比较小的；所 以测量结果比较准确。

【附图说明】