[发明专利]一种适用于超高频脉冲TIG焊焊接温度场的实时观测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于观测焊接过程热物理现象的装置，特别是涉及一种超高频脉冲TIG焊焊接过程的焊接温度场实时观测装置，该装置可用于了解和研究利用超高频脉冲TIG焊获得优质焊缝的最优参数。

背景技术

超高频脉冲TIG(Tungsten Inert Gas Welding)焊焊接技术是一种先进的焊接工艺方法，可实现20kHz以上的电流变换频率，且具有超快速的电流沿变化速率(di/dt≥50A/us)。研究表明，在自由电弧的基础上加入高频脉冲电流的调制作用，可有效降低焊缝的气孔敏感性，细化晶粒，显著提高焊接接头力学性能，能大幅提升航空飞行器焊接结构件的综合性能，具有重要的工程意义和广泛的应用前景。

目前，超高频脉冲TIG焊焊接系统如图1所示，图中，控制柜一方面通过焊枪运动指令控制焊枪运动机构作运动，另一方面通过工件台运动指令控制工件运动机构作运动，工件运动机构上安装有工件平台，工件平台用于放置被焊接的工件，焊枪安装在焊枪运动机构上，超高频脉冲焊接电源用于提供焊接工件所需的工艺参数。

焊接温度场是焊接过程中非常重要的物理参量，是影响焊接质量的重要因素。焊接温度场反映了复杂的焊接传热过程和焊接热循环过程，而该热过程对研究熔焊的金属熔化结晶和接头应力状态等都有重要的意义。如果温度过高，易产生热变形导致焊缝边缘出现过多的熔化金属难以从焊缝排出；如果温度过低，会出现低温焊接焊缝边缘只能局部熔化难以保证焊接质量。故焊接温度场的分布在一定程度上反映了复杂焊接过程的焊接质量并直接影响焊缝成形，因此获得焊接过程的动态温度场对于制定评定和优化焊接工艺具有重要意义。同时准确地测量焊件上的温度是进行焊接冶金分析、焊接应力、应变、弹塑性动态分析的基础，也是对焊接过程进行计算机控制的前提。所以通过焊接温度场信息反馈调节焊接参数，也成为控制焊接质量的主要手段之一。

测试焊接温度场的传统方法是使用热电偶和XY函数记录仪，该方法实时性差、精度低，工作量很大，很难同时得到多点乃至全场温度，且对焊件有一定的破坏性。

发明内容

本发明的目的是提供一种超高频脉冲TIG焊焊接温度场的实时观测装置，该装置是为了实现对超高频脉冲TIG焊接过程中焊接温度场进行实时观测，是在现有超高频脉冲TIG焊焊接系统中增加红外热成像仪、焊接温度场存储器和观测运动机构。红外热成像仪用于采集焊接温度场的温度变化，焊接温度场存储器用于将焊接温度场的温度变化转换成数字信息存储到计算机中，观测运动机构用于带动红外热成像仪运动。本发明为非接触法进行温度测量，即提供了一种能够在超高频脉冲TIG焊中应用的焊接温度场的实时观测装置，本发明装置能够实时地进行焊接温度场观测，并一次性获得焊接全场温度信息。

本发明的一种适用于超高频脉冲TIG焊焊接温度场的实时观测装置，是在现有超高频脉冲TIG焊焊接系统上增加了焊接温度场存储器、红外热成像仪(10)、观测运动机构(1)、工件位姿调节台(3)；因此适用于超高频脉冲TIG焊焊接温度场的实时观测装置包括有焊接温度场存储器、红外热成像仪(10)、观测运动机构(1)、工件位姿调节台(3)、控制柜、超高频脉冲TIG焊焊接电源、焊枪运动机构(2)、焊枪(6)、导电板(40)、变位机机构(4)，导电板(40)安装在变位机机构(4) 上方，焊枪(6)安装在焊枪运动机构(2)上，超高频脉冲TIG焊焊接电源用于提供焊枪(6)工作时的引弧，控制柜用于控制焊枪运动机构(2)、变位机机构(4)的运动；工件位姿调节台(3)安装在变位机机构(4) 与工作台(40)之间，观测运动机构(1)与焊枪运动机构(2)连接；

所述的焊接温度场存储器用于对红外热成像仪(10)采集到的温度场信息进行存储；