[發明專利]磁控電弧焊縫跟蹤傳感器

有效

• 申請號: 201210335394.7
• 申請日: 2012-09-12
• 公開（公告）號: CN102825364A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 洪波;向小明;何榮拓;言浚光;陽佳旺
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B23K9/127
• 分類號: B23K9/127
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所 43108
• 代理人: 宋向紅

技術領域

本發明屬于一種自動化焊接輔助裝置，具體涉及一種應用于焊縫跟蹤的磁控電弧傳感器裝置。

背景技術

近年來，材料科學與工程技術飛速發展，各種新型焊接工藝不斷涌現，在電弧焊接過程中引入磁場控制就是當前正在發展的先進焊接技術。

電弧是一種持續的氣體放電現象，是由大量帶電粒子構成，宏觀上電弧呈電中性，但微觀上卻是由等量的正、負電荷組成，在電弧力的作用下電弧中帶電粒子做有規律的運動，且按電場方向運動形成電流，因此，在焊接過程中可通過引入磁場，使焊接電弧受到洛倫茲力的作用跟隨磁場做相關運動。目前常用的外加磁場控制電弧方式主要有三類：一是外加橫向磁場，橫向磁場的磁力線垂直于電弧軸線，其可控制電弧擺動和改善焊縫成形；二是外加縱向磁場，縱向磁場的磁力線平行于電弧軸線，其可攪拌焊接熔池，細化晶粒組織，提高焊接質量；三是加入尖角磁場，它能改變電弧的形狀，可根據焊接工藝的要求對電弧進行壓縮和拓寬。

其實國外科研學者將外加磁場應用于焊接領域已有很長一段時間，A.Miunger等人在1941年就對電磁攪拌對點焊的作用進行了相關研究；Brown等人在60年代初就開始研究電磁攪拌對不銹鋼、鈦合金等的影響；Takeda?K等人在1980年提出電弧在橫向磁場作用下呈彎弧狀的結論。Gavrilov等人在2002年通過試驗發現電弧在橫向磁場作用下會發生加速和偏轉減速現象，并對產生其原因進行了相關分析。

國內方面:沈陽工業大學對低頻磁控焊接電弧特性進行了數值分析及相關研究；清華大學通過對電弧內部能量平衡的研究，提出了一個橫向磁場中動態電弧的近似計算模型；中國礦業大學基于減少CO₂焊飛濺的目的，研究了在磁場作用下CO₂焊電弧與熔滴過渡的影響；北京大學對橫向磁場作用下電弧陰極進行了深入研究，并建立了相關數學模型；太原工業大學利用雙尖角磁場把電弧壓縮成橢圓形將其應用于穿孔等離子焊中取得較好的效果。

綜上所述，國內外學者對磁控電弧的研究主要集中于控制熔滴過渡、熔池金屬流動、改善焊縫成形等方面。但是，到目前還沒有看到有關磁控電弧傳感器結構設計方面的報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新的磁控電弧焊縫跟蹤傳感器，該傳感器不僅可以從焊接工藝方面提高焊縫的機械性能，而且還能根據現場工件的形狀對其進行焊縫跟蹤。

本發明的目的是通過如下的技術方案來實現的：該磁控電弧焊縫跟蹤傳感器，它包括一個封閉的圓柱形的殼體，殼體軸心部分單獨隔離且頂部突起，一根導電桿沿軸心線穿過殼體安裝，殼體軸心部分位于導電桿中的一段形成一個鎮靜室，鎮靜室的上部一側設有一個進氣管，鎮靜室的下端底板上均勻設有若干小孔，底板外設有銅絲網；圓柱形殼體內部對稱密封安裝有兩個勵磁磁柱，勵磁磁柱的激磁線圈的引出線從殼體的上蓋板密封引出，連接到勵磁電源上，勵磁磁柱的下端連接的導磁桿從殼體下底板密封伸出，導磁桿通過螺栓與磁極連接，兩個磁極將勵磁磁柱所產生的磁場導入焊接電弧區域，并位于電弧的兩端；在圓柱形殼體的上端密封連接有進水管，進水管與殼體內的一段導管相連，在進水管另一邊的殼體側壁中部密封連接有出水管，所述激磁線圈外涂有耐高溫硅膠；所述勵磁電源通過波形發生器、功放電路與勵磁磁柱的激磁線圈連接。

更進一步，所述勵磁磁柱的內芯是導磁鐵芯，導磁鐵芯外面依次設有套筒和絕緣層，所述激磁線圈是緊貼著絕緣層按順時鐘方向密繞在導磁鐵芯上的漆包銅線；所述導磁鐵芯的上端通過O型密封圈和緊固螺母密封固定在殼體的上蓋上，導磁鐵芯的下端通過O型密封圈和點焊密封固定在殼體的下底板上，導磁鐵芯上下端的O型密封圈與殼體的上蓋和下底板之間還設有環形膠木圈。

所述導電桿的上端與送絲軟管連成一體化結構密封配合固裝于殼體軸心的鎮靜室的上面，導電桿的下部與連接有水冷裝置的接頭固連，導電桿的下端是導電嘴；所述鎮靜室的下端底板均勻設有10個φ1.6mm的小孔。

所述封閉圓柱形殼體上各部件的密封安裝或采用在過盈配合處再施以硅膠灌封，或采用O型密封圈密封。

本發明的工作原理及作用如下：

本發明的傳感器殼體內部裝有一對勵磁磁柱，外部裝有勵磁電源，焊槍即殼體軸心部分與這對勵磁磁柱三直線處于同一平面，且焊槍置于勵磁磁柱的中心，同時利用導磁桿將磁場導入焊接電弧區域，電弧區域就在激磁線圈中心的正下方，這種設計既有利于整個磁場發生裝置與焊槍的裝配，又能實現對電弧的良好控制。