[發明專利]一種具有磁聚電弧作用的磁控旋轉電弧傳感器

有效

• 申請號: 201710089924.7
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106891074B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 洪波;高佳篷;張賢鋅;賈愛亭
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B23K9/00
• 分類號: B23K9/00;B23K9/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種具有磁聚電弧作用的旋轉電弧傳感器，可用于復雜曲面的表面修復、自動化焊接的焊縫跟蹤以及解決當前磁控旋轉電弧傳感器的電弧發散不穩、電弧過渡角大和電弧熱量不集中等弊端。發明所述的傳感器包括封蓋體、取代氣罩和固定磁極的倒錐形下殼體、輸送冷卻油的輸油管、產生水平面上和豎直平面上橫向磁場的磁極組以及套在磁極上的軟鐵套和固定磁極的膠木塞。本傳感器結構呈倒錐形，故簡單緊湊可達性好，可對電弧進行磁匯聚、機械壓縮和熱壓縮，因而焊接時不僅使得電弧穩定偏轉，還使得電弧在偏轉的同時發生匯聚，提高電弧挺度，提升了傳感器信號的穩定性以及焊接電弧的熱效率，進而提升了生產率。

技術領域

本發明應用于焊接自動化和復雜曲面修復的再制造領域，具體涉及一種具有磁聚電弧作用的旋轉電弧傳感器。

背景技術

近年來，隨著電磁作用焊接技術的不斷完善，磁控電弧傳感器在堆焊自由曲面特征識別和埋弧焊智能焊縫跟蹤的研究具有巨大的應用前景和實用價值。

電弧是一種持續的氣體放電現象，其組成成分的99.9％是電子。因此，在焊接時對電弧施加磁場使得電弧偏轉，如磁偏吹現象就是由于電弧周圍的磁場分布不均勻所造成的。目前常用的施加磁場的方式有：外加橫向磁場和外加縱向磁場。橫向磁場可控制電弧偏轉和改善焊縫成形，縱向磁場可收縮電子螺旋運動的半徑和攪拌焊接熔池提高焊接質量。

國外很早就已經研究磁場對焊接技術的影響。上世紀七、八十年代，烏克蘭基輔工業大學的學者發現了外加縱向磁場可促進熔池金屬流動和晶粒細化，提升焊縫性能；1980年， Takeda K等人提出電弧在橫向磁場的作用下呈彎弧狀的結論；2002年，Gavrilov等人發現電弧在橫向磁場的作用下發生加速和偏轉減速的現象，并對其原因進行了分析。

國內方面主要有：清華大學通過對電弧內部能量分布的研究，提出了一個橫向磁場中動態電弧的近似計算模型；太原工業大學利用雙尖角磁場把電弧壓縮成橢圓形，并將其應用于等離子焊中；西安交通大學殷咸青研究了外加交變縱向磁場對LD10CS鋁合金在He- TIG焊接下的焊縫組織細化機理；北京工業大學提出過一種基于三相電的磁控電弧旋轉的發生裝置，并將其應用于焊接電弧控制和焊接工藝改善。

綜上所述，國內外學者多是研究磁場對焊接組織、熔池金屬流動和改善焊接成形等。很少有將其應用到焊縫跟蹤傳感器上的，更沒有提出一種具有磁場既能控制其偏轉又可以使其在偏轉的同時又匯聚的磁控旋轉電弧傳感器。

發明內容

磁場控制電弧偏轉與電弧磁偏吹現象的機理類似，而磁偏吹本身就是電弧不穩的一種現象。因此為了解決磁控電弧，電弧不穩的問題，本發明提供了一種具有磁場既能控制其偏轉又可以使其在偏轉的同時匯聚的磁控旋轉電弧傳感器。可用于復雜曲面的表面修復、自動化焊接的焊縫跟蹤以及解決當前磁控旋轉電弧傳感器的電弧發散不穩、電弧過渡角大和電弧熱量不集中等弊端。發明所述的傳感器包括封蓋體、取代氣罩和固定磁極的倒錐形下殼體、產生X和Y兩個方向的橫向磁場的磁極組以及固定磁極的膠木圈。

本發明具有以下優點：結構簡單緊湊，而且由于磁極組成倒錐形排列，既可以增強傳感器的可達性又能減少角焊縫兩側工件對磁場的阻礙，以及焊接時不僅使得電弧穩定旋轉，還使得電弧在偏轉的同時發生匯聚，提高電弧挺度。這大大提升了傳感器信號的穩定性以及焊接電弧的熱效率，進而提升了生產率。

本發明解決以上技術問題所采用的技術方案，一種具有磁聚電弧作用的旋轉電弧傳感器，包括封蓋體、下殼體、膠木塞和磁極組。本發明為了使得傳感器產生可使得電弧既偏轉又在偏轉中發生匯聚，同時又考慮了傳感器的可達性，遂將本傳感器的結構設計成倒錐形。其特點有：下殼體呈倒錐形，內部底端設有八個淺凹槽和膠木塞的八個夾角為45度的孔一起固定磁極組，并使得磁極組的磁極軸線與殼體母線平行，呈倒錐式排列，所述錐形的圓錐角為70度到80度；殼體的內孔壁與焊槍采用螺紋連接，既可固定傳感器又能取代氣罩的功能；傳感器設有進油口和出油口，可用于對磁極直接冷卻；下殼體與封蓋體通過 M4螺釘連接進行封蓋和防止膠木塞松動。