[發明專利]一種手工焊接熱輸入測定裝置及方法

有效

• 申請號: 201611039225.3
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN106735736B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 董安;郭利峰;于堅;王宇欣;胡忠全;王恒;王勇;石立波;鄧峰;李哲
• 申請（專利權）人: 中國核電工程有限公司
• 主分類號: B23K9/095
• 分類號: B23K9/095
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 任曉航;馬皓

本發明涉及一種手工焊接熱輸入測定裝置及方法，測定裝置包括焊炬端部分和焊機端部分，焊炬端部分包括鎖緊對中結構件、設置在鎖緊對中結構件上的慣性模塊以及集成芯片；焊機端部分包括通信模塊、數據采集模塊及上位機。本發明測定方法：利用慣性模塊采集焊條加速度和角速度信息，并通過集成芯片處理后傳輸給通信模塊，通信模塊將獲得的數據傳輸給上位機；利用數據采集模塊采集焊接電壓和焊接電流信息，并將該信息傳輸給上位機；上位機通過計算獲得熱輸入值。本發明的測定裝置及方法，實現了手工焊的熱輸入自動實時測定，無需對焊縫進行人工測量，提高了生產效率和工件的焊接質量。

技術領域

本發明屬于焊接領域，具體涉及一種手工焊接熱輸入測定裝置及方法。

背景技術

目前在核電及壓力容器行業，根據焊接標準要求，產品焊接所采用的焊接熱輸入(熱輸入＝焊接電壓*焊接電流/焊接速度)必須在焊接工藝評定的覆蓋范圍內，以保證重要部件焊接接頭質量處于受控狀態。對于重要部件，通常需在焊接的全過程測定熱輸入。目前自動焊焊接可以實現焊接熱輸入值的自動測定，而對于手持焊炬的各焊接方法，焊接速度無法通過自動焊的類似齒輪齒條傳動結構計算得出，焊接速度完全取決于焊工自身手法，所以行業普遍采用的做法是：

焊接同時，人工秒表計時或焊機計時，并記錄焊接電壓、電流，焊后人工測定焊縫長度以計算平均熱輸入。

以AP1000核電工程的鋼制安全殼焊接為例，材質SA738B，厚度48，焊接方法為手工焊。為測定熱輸入，每一焊工配有一名技術員，根據焊接工藝規程，技術員設定并記錄焊機的電壓U和電流設定值I，在焊工起弧焊接時秒表開始計時，在焊工焊完單根焊條后再次計時，得到本次焊接時間t，在焊工更換焊條時，測定本次焊接的焊縫的長度L,此時根據焊接熱輸入公式Heat input＝k*U*I/V＝U*I/(L/t),k熱效率因子，即可得出熱輸入值。

這種方法的缺點在于效率低下，需要專人測長或計時，增加了人工成本，無法實現全過程的自動化，焊縫測長操作對焊工施焊有影響，比如焊工一般力圖保證焊接過程的連續，以避免熔池冷卻產生焊接缺陷或增加打磨接頭操作，因而解決效率和人工成本問題尤為重要。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明提供一種手工焊接熱輸入的測定裝置，能夠自動檢測焊縫的長度，實現手工焊熱輸入自動實時測定。

為達到以上目的，本發明采用的技術方案是：提供一種手工焊接熱輸入測定裝置，包括焊炬端部分和焊機端部分，焊炬端部分包括鎖緊對中結構件、設置在鎖緊對中結構件上、用于采集焊條加速度信息和角速度信息的慣性模塊以及設置在鎖緊對中結構件上、用于接收慣性模塊傳輸加速度信息和角速度信息并將該信息處理后傳輸給焊機端部分的集成芯片；焊機端部分包括用于接收集成芯片輸送的信息并將該信息傳輸給上位機的通信模塊以及用于采集焊接所需電流信號和電壓信號并將該電流信號和電壓信號傳輸給上位機的數據采集模塊。

進一步，所述慣性模塊通過連接桿設置在鎖緊對中結構件上，連接桿應與焊條共線或平行。

進一步，所述慣性模塊包括慣性模塊A和慣性模塊B，慣性模塊A和慣性模塊B分別設置在連接桿的兩端。

進一步，所述慣性模塊A和慣性模塊B分別由三軸陀螺儀和三軸加速度計構成。

進一步，所述集成芯片包括AD轉換器、信號處理器及信號接發器。

進一步，所述數據采集模塊包括電流傳感器和電壓傳感器。

本發明還提供一種手工焊熱輸入測定方法，包括如下步驟：

1)啟動焊機，焊炬工作，利用慣性模塊采集焊條加速度和角速度信息；利用數據采集模塊采集焊接電壓和焊接電流信息；焊機計時；

2)單次焊接完畢，慣性模塊將持續時間內測得的數據經過集成芯片處理后，傳輸至通信模塊。