[發明專利]焊接電弧弧柱氣動壓力測試裝置

無效

• 申請號: 200910023829.2
• 申請日: 2009-09-08
• 公開（公告）號: CN101639393A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 殷咸青;胡獻峰;張建勛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01L11/00
• 分類號: G01L11/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 朱海臨

技術領域

本發明涉及一種焊接電弧弧柱氣動壓力測試裝置，特別涉及一種適合于非熔化極電弧焊電弧弧柱氣動壓力的測試裝置。

背景技術

在焊接的過程中，焊接電弧不僅是一個熱源，還是一個力源。這個力源對焊縫的熔深、熔池攪拌、焊縫成形等都有直接影響，并最終影響了焊接質量。因此，提高對焊接電弧這個力源的大小及其分布情況的認識對于制定合理的焊接工藝，更好地控制焊接質量具有重要的指導意義。焊接電弧中的作用力主要包括等離子流力、電磁力、斑點壓力等。在這些力中，等離子流力是占主要的，它是焊接電弧中高速運動的等離子流所產生的沖擊力，通常又稱為電弧的氣動壓力或等離子流的速度壓力。

從上個世紀六七十年代到現在，相關的科技工作者先后采用不同的方法建立了一系列焊接電弧的數學模型，并得到了電弧弧柱氣動壓力隨電弧弧柱徑向分布的數學解析式或數值模擬結果。這些數學解析式或數值模擬結果對人們認識電弧弧柱氣動壓力隨電弧弧柱的徑向分布情況提供了理論依據。但是由于這些數學解析式或數值模擬結果是在簡化的數學模型基礎上提出來的，雖然具有一定的合理性，但是缺乏通用性，不能精確反映某一具體工況條件下焊接電弧弧柱氣動壓力的大小及其分布情況。

發明內容

為了得到電弧弧柱氣動壓力的大小及其隨電弧弧柱的徑向分布情況，本發明提供了一種能夠對焊接電弧弧柱氣動壓力進行連續測量的裝置。

為達到上述目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的：

一種焊接電弧弧柱氣動壓力測試裝置，其特征在于，包括盤形支座，該支座上部鑲嵌有水冷銅極，下部圓臺側面設有進、出水孔分別連接進、出水管；所述水冷銅極下面設有環形槽，該環形槽與支座上部凹進的鑲嵌平面之間形成一個循環水冷腔，連通進、出水孔，水冷銅極中心開有探測電弧弧柱氣動壓力的小孔；所述支座下部圓臺設有中心通孔連接一銅管，該銅管的一端連通水冷銅極中心小孔，另一端通過軟管連接壓力傳感器。

上述方案中，所述水冷銅極下面與支座上部凹進的鑲嵌平面之間設有一密封墊片。水冷銅極和密封墊片通過螺釘緊固在支座上部凹進的鑲嵌平面上。所述水冷銅極中心小孔的直徑為0.5-0.8mm。

本發明水冷銅極、密封墊片和支座共同組成了一個密閉的腔，冷卻水從支座的進水管進入上述密閉的腔后，從支座上的出水管排走。這樣一個水循環過程可以對水冷銅極起到的冷卻作用，防止焊接電弧燒壞水冷銅極，保證測試過程的連續進行。本發明所涉及的裝置能夠對焊接電弧弧柱的氣動壓力進行連續測量，并得到焊接電弧弧柱的氣動壓力隨電弧弧柱的徑向分布情況。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明。

圖1是本發明裝置的示意圖。其中圖1a是俯視圖；圖1b是圖1a的A-A向剖視圖。

圖2是圖1中水冷銅極的結構示意圖。其中圖2a是俯視圖；圖2b是圖2a的B-B向剖視圖。

圖3是圖1中密封墊片的結構示意圖。

圖4是圖1中支座的結構示意圖。其中圖4a是俯視圖；圖4b是圖4a的C-C向剖視圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種焊接電弧弧柱氣動壓力測試裝置，包括盤形支座3，該支座上部鑲嵌有水冷銅極5，下部圓臺側面設有進、出水孔分別連接進、出水管1、2；水冷銅極5下面設有環形槽，該環形槽與支座上部凹進的鑲嵌平面之間形成一個循環水冷腔，連通進、出水孔，水冷銅極5中心開有探測電弧弧柱氣動壓力的小孔，該小孔直徑為0.5-0.8mm。支座3下部圓臺設有中心通孔連接一銅管7，該銅管的一端連通水冷銅極中心小孔，另一端通過軟管連接壓力傳感器。水冷銅極5下面與支座上部凹進的鑲嵌平面之間設有一密封墊片4。水冷銅極5和密封墊片4通過螺釘6緊固在支座上部凹進的鑲嵌平面上。

圖2-圖4分別為水冷銅極5、密封墊片4和支座3的結構圖。水冷銅極5的中心小孔的孔壁在緊固螺釘6的作用下與密封墊片4緊密接觸，并與其正下方的一段銅管7相連接，形成一個氣流通道；水冷銅極5、密封墊片4和支座3在緊固螺釘6的壓緊作用下形成密閉的冷卻水循環腔，冷卻水從支座的進水管2進入上述冷卻水循環腔后，從支座3上的出水管1排走。密封墊片4應具有較好的密封性能，并能耐不低于100℃的高溫。

本發明的工作原理為：當焊接電弧的弧柱作用于水冷銅極5中心小孔上方時，電弧弧柱中對應于小孔正上方的粒子將推動小孔、銅管7及其后面所連接的軟管中的氣體產生流動，形成壓力差，從而使得傳感器響應。而此時傳感器的響應值則正是水冷銅極5小孔正上方的那部分電弧弧柱所產生的等離子流力，即氣動壓力。水平移動測試裝置即可得到焊接電弧弧柱的氣動壓力隨電弧弧柱的徑向分布情況。