[發明專利]一種適用于超高頻脈沖TIG焊焊接溫度場的實時觀測裝置

有效

• 申請號: 201410079074.9
• 申請日: 2014-03-05
• 公開（公告）號: CN103949752B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 從保強;齊鉑金;張鵬飛;楊明軒
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B23K9/095
• 分類號: B23K9/095
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所11121
• 代理人: 李有浩

技術領域

本發明涉及一種用于觀測焊接過程熱物理現象的裝置，特別是涉及一種超高頻脈沖TIG焊焊接過程的焊接溫度場實時觀測裝置，該裝置可用于了解和研究利用超高頻脈沖TIG焊獲得優質焊縫的最優參數。

背景技術

超高頻脈沖TIG(Tungsten Inert Gas Welding)焊焊接技術是一種先進的焊接工藝方法，可實現20kHz以上的電流變換頻率，且具有超快速的電流沿變化速率(di/dt≥50A/us)。研究表明，在自由電弧的基礎上加入高頻脈沖電流的調制作用，可有效降低焊縫的氣孔敏感性，細化晶粒，顯著提高焊接接頭力學性能，能大幅提升航空飛行器焊接結構件的綜合性能，具有重要的工程意義和廣泛的應用前景。

目前，超高頻脈沖TIG焊焊接系統如圖1所示，圖中，控制柜一方面通過焊槍運動指令控制焊槍運動機構作運動，另一方面通過工件臺運動指令控制工件運動機構作運動，工件運動機構上安裝有工件平臺，工件平臺用于放置被焊接的工件，焊槍安裝在焊槍運動機構上，超高頻脈沖焊接電源用于提供焊接工件所需的工藝參數。

焊接溫度場是焊接過程中非常重要的物理參量，是影響焊接質量的重要因素。焊接溫度場反映了復雜的焊接傳熱過程和焊接熱循環過程，而該熱過程對研究熔焊的金屬熔化結晶和接頭應力狀態等都有重要的意義。如果溫度過高，易產生熱變形導致焊縫邊緣出現過多的熔化金屬難以從焊縫排出；如果溫度過低，會出現低溫焊接焊縫邊緣只能局部熔化難以保證焊接質量。故焊接溫度場的分布在一定程度上反映了復雜焊接過程的焊接質量并直接影響焊縫成形，因此獲得焊接過程的動態溫度場對于制定評定和優化焊接工藝具有重要意義。同時準確地測量焊件上的溫度是進行焊接冶金分析、焊接應力、應變、彈塑性動態分析的基礎，也是對焊接過程進行計算機控制的前提。所以通過焊接溫度場信息反饋調節焊接參數，也成為控制焊接質量的主要手段之一。

測試焊接溫度場的傳統方法是使用熱電偶和XY函數記錄儀，該方法實時性差、精度低，工作量很大，很難同時得到多點乃至全場溫度，且對焊件有一定的破壞性。

發明內容

本發明的目的是提供一種超高頻脈沖TIG焊焊接溫度場的實時觀測裝置，該裝置是為了實現對超高頻脈沖TIG焊接過程中焊接溫度場進行實時觀測，是在現有超高頻脈沖TIG焊焊接系統中增加紅外熱成像儀、焊接溫度場存儲器和觀測運動機構。紅外熱成像儀用于采集焊接溫度場的溫度變化，焊接溫度場存儲器用于將焊接溫度場的溫度變化轉換成數字信息存儲到計算機中，觀測運動機構用于帶動紅外熱成像儀運動。本發明為非接觸法進行溫度測量，即提供了一種能夠在超高頻脈沖TIG焊中應用的焊接溫度場的實時觀測裝置，本發明裝置能夠實時地進行焊接溫度場觀測，并一次性獲得焊接全場溫度信息。

本發明的一種適用于超高頻脈沖TIG焊焊接溫度場的實時觀測裝置，是在現有超高頻脈沖TIG焊焊接系統上增加了焊接溫度場存儲器、紅外熱成像儀(10)、觀測運動機構(1)、工件位姿調節臺(3)；因此適用于超高頻脈沖TIG焊焊接溫度場的實時觀測裝置包括有焊接溫度場存儲器、紅外熱成像儀(10)、觀測運動機構(1)、工件位姿調節臺(3)、控制柜、超高頻脈沖TIG焊焊接電源、焊槍運動機構(2)、焊槍(6)、導電板(40)、變位機機構(4)，導電板(40)安裝在變位機機構(4) 上方，焊槍(6)安裝在焊槍運動機構(2)上，超高頻脈沖TIG焊焊接電源用于提供焊槍(6)工作時的引弧，控制柜用于控制焊槍運動機構(2)、變位機機構(4)的運動；工件位姿調節臺(3)安裝在變位機機構(4) 與工作臺(40)之間，觀測運動機構(1)與焊槍運動機構(2)連接；

所述的焊接溫度場存儲器用于對紅外熱成像儀(10)采集到的溫度場信息進行存儲；