[發明專利]一種水下自動切割觀測裝置及方法

有效

• 申請號: 202011364074.5
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112548267B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 杜永鵬;陳曉強;薛延華;朱小俊;王帥
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍潛艇學院
• 主分類號: B23K9/013
• 分類號: B23K9/013;B23K9/32
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 趙梅

本發明公開了一種水下自動切割觀測裝置及方法，所述觀測裝置包括割條、母材、觀測組件、自動切割組件、立桿和平板，所述立桿和平板連接，所述自動切割組件安裝于立桿上，并且一端連接割條，所述觀測組件固定于平板上，所述觀測組件和割條分別置于母材兩側，在母材背面與觀測組件之間構成暗箱。通過本發明的水下自動切割觀測裝置及方法，可準確獲得穿孔時各物理量的變化，避免在水下切割時水中氣囊對觀測切割過程時的影響。

技術領域

本發明屬于金屬材料焊接技術領域，涉及一種水下自動切割觀測裝置及方法，具體地說是在實現水下自動切割基礎上，利用一種置于母材背面的視覺傳感器，對母材穿透過程的觀測裝置。

背景技術

水下切割技術最早用于打撈沉船工程，并逐步發展起來。尤其是近幾年來，隨著開發海洋事業的發展，為適應水下工程的發展，從提高水下切割能力、速度和質量，以及為適應特殊結構、特殊環境需要出發，相繼開發了一些新的水下切割方法和設備。就該方法的目前發展而言，水下切割機理的研究尚不夠深入，主要有以下原因：①水下電弧切割過程中，條深入工件內部，傳統的觀察手段難以觀察其切割過程；②切割過程中反應產物易使水變渾濁，加上氣泡的影響，難以觀測。因此需結合該方法的特點設計適用于水下切割過程觀察的試驗裝置，明確切割過程的影響，對實現自動化和高效切割起推動作用。

江蘇科技大學的黎文航等探討空氣中藥芯割絲電弧的切割機制，采用在工件邊沿切割的方法觀測切割過程，探究了藥芯割絲深水下的切割工藝，但因水下切割時產生的氣泡及渾濁物橫向擴散影響水下光路，用該空氣切割觀測的方法拍攝無法在水下獲取理想的切割圖像。郭寧等人針對水下濕法焊接過程中渾濁物較多的影響水下觀測光路的問題，采用X射線和高速攝像相結合的方法，憑借X射線強大的穿透力，獲取了藥芯焊絲水下濕法焊接過程的清晰的熔滴過渡圖像，但這種方法成本相對較高。

實現自動化切割過程是實現上述工作的前提，這是因為水下切割時，潛水員水下操作成本高，不利于試驗研究。自動化切割過程的實現不僅擺脫了對潛水員的依賴，還拓展了水下自動切割觀測裝置的應用領域。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供一種水下自動切割觀測裝置及方法，本發明的觀測組件和割條分別置于母材兩側，在母材背面與觀測組件之間構成暗箱，避免在水下切割時水中氣囊對觀測切割過程時的影響，可準確獲得穿孔時各物理量的變化。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種水下自動切割觀測裝置，包括割條、母材、觀測組件、自動切割組件、立桿和平板，所述立桿和平板連接，所述自動切割組件安裝于立桿上，并且一端連接割條，所述觀測組件固定于平板上，所述觀測組件和割條分別置于母材兩側，在母材背面與觀測組件之間構成暗箱。

進一步的，所述觀測組件包括支撐架、透明觀測窗、干燥暗室觀察窗、光學檢測裝置和干燥暗室；所述支撐架固定于平板中心處上方，支撐架頂部放置待切割母材，支撐架內側底部設置透明觀察窗；所述干燥暗室固定于平板中心處下方，干燥暗室靠近平板的一側設置由透明材料構成的干燥暗室觀察窗，其余外壁均由遮光材料構成，干燥暗室內部安裝用于用于觀測切割過程的光學檢測裝置；穿孔過程發生之前，所述支撐架、未被割透的母材和干燥暗室共同構成一黑暗環境。

進一步的，所述支撐架呈倒扣花盆狀，頂部用于放置母材，且頂部預留一開孔，其面積小于母材；底部無遮蓋，其余部位密封、遮光。

進一步的，所述透明觀測窗內置于支撐架內部下方，并且傾斜設置。

進一步的，所述自動切割組件包括配重塊、滑塊和連桿，所述立桿上端固定滑塊，滑塊固定連桿，連桿的另外一端固定割條；切割過程開始之前，滑塊上移一段距離，割條另外一端抵在母材上，引弧成功后，在重力作用下，固定于連桿上的割條沿滑塊的軌道向下移動。

進一步的，所述配重塊由低密度材料和高密度材料通過配比組成，通過調節配重塊的重力與體積，實現在不同介質環境下對向下移動速度進行調整。