[實(shí)用新型]一種測(cè)量電弧壓力分布和電流密度分布的裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920108477.6
• 申請(qǐng)日: 2009-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN201455508U
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳樹君;白韶軍;陶東波;于洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K9/095
• 分類號(hào): B23K9/095;G01R19/08
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于電弧測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)量電弧壓力分布和電流密度分布的裝置。

背景技術(shù)

電弧，是兩個(gè)電極之間的一個(gè)氣體導(dǎo)電體。根據(jù)高速攝影儀和SEM掃描電鏡等方法觀測(cè)電極表面上的燒蝕凹坑，表明電弧是呈圓形。考慮到電弧緩慢勻速地從左往右運(yùn)動(dòng)，電弧受外界的影響很小，對(duì)于均勻受壓的電弧，可以認(rèn)為其橫截面是近似圓形。

電弧壓力決定著熔池的表面形狀，電弧電流密度的分布直接決定了電弧熱流密度的分布，電弧熱流密度的分布描述了電弧熱傳輸給焊件的方式，因此電弧壓力的分布和電弧電流密度的分布影響著熔池的幾何形狀、焊縫成形、焊接接頭的冷卻特性，最終決定著焊接接頭的質(zhì)量。準(zhǔn)確地描述電弧壓力分布和電弧電流密度分布，不僅對(duì)于深入了解電弧物理的本質(zhì)具有重要的理論意義，而且對(duì)于控制焊接質(zhì)量具有重要的實(shí)際意義。

電弧壓力分布和電弧電流密度分布是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，也是電弧研究的難點(diǎn)。比如對(duì)電弧的電流密度分布邊界條件是根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果而設(shè)置的，因此通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試電弧電流密度分布能為電弧仿真研究提供必要的可靠依據(jù)。以往的研究主要是研究宏觀的電弧壓力、電流密度的測(cè)量，而對(duì)于微觀電弧壓力、電流密度分布的研究不多，并且沒有既能測(cè)量微觀電弧壓力分布又能測(cè)量電弧電流密度分布的裝置，因此尋找一種合理的測(cè)量方法和發(fā)明一種方便實(shí)用的測(cè)量裝置具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種能同時(shí)測(cè)量微觀電弧壓力分布和電弧電流密度分布的裝置及測(cè)量方法，該測(cè)量方法和數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單，具有較高的精度和可信度。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型采取了如下技術(shù)方案：

一種測(cè)量電弧壓力分布和電流密度分布的裝置包括電機(jī)、定位框、固定在定位框上的導(dǎo)軌、安裝在定位框上并與電機(jī)相連的絲杠、安裝在導(dǎo)軌上的滑動(dòng)件、安裝在滑動(dòng)件下端的焊槍位置調(diào)整機(jī)構(gòu)、設(shè)置在定位框下方的平臺(tái)面、固定在平臺(tái)面和定位框之間起到支撐定位框作用的支撐柱、放置在平臺(tái)面上的容器、放置在容器內(nèi)的陽極板和稱重傳感器、以及左電流傳感器、左示波器、右電流傳感器、右示波器、左AD轉(zhuǎn)換模塊、右AD轉(zhuǎn)換模塊、左計(jì)算機(jī)和右計(jì)算機(jī)。其中：滑動(dòng)件連接在絲杠上，滑動(dòng)件在絲杠的帶動(dòng)下能夠沿著導(dǎo)軌滑動(dòng)。所述的陽極板包括位于同一平面內(nèi)的左陽極板和右陽極板，在左陽極板和右陽極板之間設(shè)置有絕緣材料，在左陽極板和容器之間設(shè)置有左稱重傳感器，在右陽極板與容器之間設(shè)置有右稱重傳感器。左稱重傳感器通過左AD轉(zhuǎn)換模塊與左計(jì)算機(jī)相連，右稱重傳感器通過右AD轉(zhuǎn)換模塊與左計(jì)算機(jī)相連。在容器內(nèi)設(shè)置有冷卻液，左陽極板和右陽極板都浸泡在冷卻液中，左陽極板與左電流傳感器相連，左電流傳感器與左示波器相連；右陽極板接與右電流傳感器相連，右電流傳感器與右示波器相連；焊槍安裝在焊槍位置調(diào)整機(jī)構(gòu)的下端。

在左陽極板和右陽極板上開有相同大小的槽，在槽內(nèi)塞入密度小于所述冷卻液密度的輕質(zhì)塊。

所述的左電流傳感器與右電流傳感器是相同型號(hào)的電流傳感器；所述的左示波器與右示波器是相同型號(hào)的示波器；所述的左AD轉(zhuǎn)換模塊與右AD轉(zhuǎn)換模塊是相同型號(hào)的AD轉(zhuǎn)換模塊；所述的左稱重傳感器與右稱重傳感器是相同型號(hào)的稱重傳感器。

所述的絕緣材料的厚度為50微米～150微米。

本實(shí)用新型裝置的測(cè)量方法：

1)電機(jī)帶動(dòng)絲杠緩慢勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，使焊槍在導(dǎo)軌上緩慢勻速地從左向右沿垂直絕緣材料的方向運(yùn)動(dòng)，焊槍與陽極板之間的電弧隨焊槍也緩慢勻速地從左向右沿垂直絕緣材料的方向運(yùn)動(dòng)，受外界影響小、受壓均勻的電弧其橫截面呈圓形，在陽極板上表面的電弧橫截面區(qū)域記為電弧圓域。

2)作用在左陽極板上電弧力的采集由左稱重傳感器、左AD轉(zhuǎn)換模塊、左計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，并從左計(jì)算機(jī)上讀取電弧力值，記為F₁(x)；

作用在右陽極板上電弧力的采集由右稱重傳感器、右AD轉(zhuǎn)換模塊、右計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，并從右計(jì)算機(jī)上讀取電弧力值，記為F(x)；

作用在左陽極板上的電弧電流通過左電流傳感器、由左示波器采集得到，并從左示波器上讀取電弧電流值，記為I₁(x)；

作用在右陽極板上的電弧電流通過右電流傳感器、由右示波器采集得到，并從右示波器上讀取電弧電流值，記為I(x)。