一种测量焊接电弧轴向力的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测量焊接电弧轴向力的装置，其包括导电板，绝缘板，导电柱，力传感件，导电片，绝缘力传感垫片和电子秤，其中，所述绝缘板设于所述导电板下方，与之紧密完全接触，所述导电柱的上端与所述导电板连接，下端与所述绝缘力传感垫片连接，所述导电片穿过所述导电柱的下端设于所述绝缘力传感垫片上的槽中，所述力传感件的上端与所述绝缘板紧密连接，下端与所述绝缘力传感垫片紧密连接，所述电子称设于所述绝缘力传感垫片的下方。该装置克服了传统U型管测电弧力法没有熔池的缺点，克服了测力传感器法电弧力电流不分离的缺点，实现电弧轴向力与电流的分离，既保证电流不外泄，又保证了电流不对轴向力的传递产生干扰，力测量误差大大减小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊接电弧力测量领域，具体而言，涉及一种测量焊接电弧轴向力的装置和方法。
技术介绍
焊接过程中，为了得到满意的焊接接头，保证焊件的连接质量，焊接电弧物理分析一直是众多学者研究的方向，其中电弧轴向力的测量亦是重要一环。目前常用的电弧轴向力测量方法有：U型管测量法，其利用压强的原理测力，但是，其并未形成熔池，所以测量的是等离子流推动力而并不是电弧轴向力；另一种常见的电弧轴向力测量法，是用测力传感器，进行测量，此方法虽然直观地测量了电弧轴向力，但是其并未分离力与电流的通道，在焊接电弧轴向力的测量中，焊接电流的无规则传导，会对测量装置产生干扰而出现测量误差。因此，对焊接电弧力的测量，不产生干扰的焊接电流，如何稳定疏导成为测量过程中的一大问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种测量焊接电弧轴向力的装置，该装置在测量过程中，实现了电弧力与电流的分离，有效避免焊接电流产生的干扰，测量效果好，误差低。本专利技术采用的技术方案：一种测量焊接电弧轴向力的装置，其包括导电板，绝缘板，导电柱，力传感件，导电片，绝缘力传感垫片和电子秤，其中，所述绝缘板设于所述导电板下方，与之紧密完全接触，所述导电柱的上端与所述导电板连接，下端与所述绝缘力传感垫片连接，所述导电片穿过所述导电柱的下端设于所述绝缘力传感垫片上的槽中，所述力传感件的上端与所述绝缘板紧密连接，下端与所述绝缘力传感垫片紧密连接，所述电子称设于所述绝缘力传感垫片的下方。如上所述的装置，优选地，所述导电板为方形，所述导电柱为四根，均匀分布在所述导电板的四角。如上所述的装置，优选地，所述导电片设有接头，用于连接焊接电源。如上所述的装置，优选地，所述导电板、绝缘板、力传感件、绝缘力传感垫片和电子秤的几何中心在一条垂直线上。如上所述的装置，优选地，所述电子称为精密力测量电子称或精准的电子秤。如上所述的装置，优选地，所述力传感件为实心均匀体。一种测量焊接电弧轴向力的方法，采用如上所述的测量焊接电弧轴向力的装置，具体步骤包括：1)将所需被测焊件平稳的放置在所述导电板的上方；2)连接焊接电源，正负两极分别与所述导电片以及所述导电板上方的焊枪连接形成闭合回路，将所述焊枪对准所述焊件并调整合适的焊接参数；3)开启所述焊接电源，电弧开始燃烧，同时使用录像装置记录所述电子秤的示数，待该电弧稳定燃烧，所述电子秤的示数稳定时，停止测量，关闭所述焊接电源；4)所述录像装置所记录的所述电子秤的稳定时段的示数为电弧轴向力的最终读数，该电弧轴向力测量结果的单位以mN计。如上所述的方法，优选的，在所述步骤1)中，使所述焊件的焊点要与所述绝缘力传感垫片的中心重合。本专利技术的装置克服了传统U型管测电弧力法没有熔池的缺点，克服了测力传感器法电弧力电流不分离的缺点，实现了电弧轴向力与电流的分离，既保证了电流不外泄，而且保证了电流不对轴向力的传递产生干扰，力测量误差大大减小。采用本专利技术的测量焊接电弧轴向力的方法，测量的数据稳定性好，重复性好，安全；有效排除了电缆线、测量结构等受焊接热循环影响所产生的膨胀及收缩的影响。附图说明图1为本专利技术一优选实施例的结构示意图。图2为本专利技术实施例1中图1的俯视图。图3为本专利技术实施例1中图1的正视图。图4为本专利技术测量方法中焊点设置图。图5为电弧力-脉冲频率的变化曲线的结果图。具体实施方式下面结合附图和实施例来具体说明本专利技术法。但应当理解，这些实施例仅仅用于阐述本专利技术，而并不以任何方式限制本专利技术的保护范围。实施例1测量焊接电弧轴向力的装置一种测量焊接电弧轴向力的装置，其包括导电板，绝缘板，导电柱，力传感件，导电片，绝缘力传感垫片和电子秤，其中，导电板置于绝缘板的下方，并与绝缘板紧密完全接触，导电柱的上端与导电板连接，下端与绝缘力传感垫片连接，导电片穿过导电柱的下端设于绝缘力传感垫片的槽中，力传感件的上端与绝缘板紧密连接，下端与绝缘力传感垫片紧密连接，电子称设于绝缘力传感垫片的下方。具体地，如图1所示，导电板3设为方形，四个角均匀设置有四个孔，绝缘板4与导电板3的设尺寸一致，四个角也均匀分布四个孔，与导电板3紧密完全接触。导电柱5A设为四根，均匀分布在导电板3的四角，导电柱5A的上端通过螺钉与导电板3连接，下端与嵌在绝缘垫片8里的导电片7通过螺钉连接，力传感件6上端接绝缘板4，下端接绝缘力传感垫片8。电子秤9支撑绝缘力传感垫片8。电子秤优选为精密力测量电子称或精准的电子秤。优选地，力传感件可选用实心均匀体。导电片7设为方形框架结构，在中间设有两个有接头，如图2中接头为11和12，接头用于连接焊接电源。为了保证测量精准性，导电板3、绝缘板4、力传感件6、绝缘力传感垫片8与电子秤9的几何中心要保证在同一条垂直线上。测量时，如图3所示，焊件2，即被焊母材放置在导电板3上，将焊枪1设于焊件2的上方，焊枪1与焊件2之间产生稳定被测电弧，其中，焊接电流的传导：焊枪1与焊件2产生稳定电弧，焊接电流由导电板3均匀的分散到四个角落，经由四个角的导电柱5A传递至导电片7，最后回到焊接阳极形成闭合回路。焊接轴向力的传导：被测轴向力通过导电板3与绝缘板4传递至力传感装置6，经由绝缘力传感垫片8传至精密力测量电子秤并显示读数，待读数稳定，测量完成。本专利技术的装置分离了弧力与电流，排除电流的干扰，可直接获取力，实现电弧轴向力与电流的分离，既保证电流不外泄，又保证了电流不对轴向力的传递产生干扰，力测量误差大大减小。而现有技术中的U型管测量法，采用U型管测量法测量的是压强，不是力，而且在测量过程中，不形成焊接熔池，不准确。实施例2测量焊接电弧轴向力的方法采用实施例1所述的测量焊接电弧轴向力的装置(如图1所示)，进行焊接电弧轴向力的测量时，具体步骤包括：1)将所需被测焊件2平稳的放置在导电板3的上方；2)连接焊接电源，正负两极分别与导电片7的两个有接头以及导电板3上方的焊枪1连接形成闭合回路，将焊枪1对准焊件2并调整合适的焊接参数；3)开启焊接电源，电弧开始燃烧，同时使用录像装置记录电子秤9的示数，待该电弧稳定燃烧，电子秤9的示数稳定时，停止测量，关闭焊接电源；4)所述录像装置所记录的电子秤9的稳定时段的示数为电弧轴向力的最终读数，该电弧轴向力测量结果的单位以mN计。具体的，采用5mm厚的Ti-6Al-4V钛合金平板作为测焊件2进行测量，以距离焊件2工件边界的距离定位采集参考点，如图4所示，取d1＝1.5mm，即焊点点a距离焊件边为1.5mm；d2＝4.2mm，即焊点点b距离焊件边为4.2mm；d3＝10mm，即焊点点c距离焊件边为4.2mm，也就说，点b为焊点与绝缘力传感垫片8的中心重合，采用如表1所示的电弧力测量脉冲电流参数的焊接参数，进行焊接电弧轴向力的测量。表1电弧力测量脉冲电流参数测量结果如图5所示，结果表明点b(即焊点与绝缘力传感垫片的中心重合)测量结果稳定性、重复性均最佳。以点b处电弧力作为平均电弧力变化的表征，与C-GTAW(平均0.273克力)相比，在60A平均电流条件下，电弧力在5kHz～10kHz范围内增长了30％以上，随着脉冲频率的增加，电弧力进一步增大，在40kHz时达到最大值(平均0.497克力)，增加了82.1％。说明焊点与绝缘力传感垫片的中心重合的测量结果更准确，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量焊接电弧轴向力的装置，其特征在于，其包括导电板，绝缘板，导电柱，力传感件，导电片，绝缘力传感垫片和电子秤，其中，所述绝缘板设于所述导电板下方，与之紧密完全接触，所述导电柱的上端与所述导电板连接，下端与所述绝缘力传感垫片连接，所述导电片穿过所述导电柱的下端设于所述绝缘力传感垫片上的槽中，所述力传感件的上端与所述绝缘板紧密连接，下端与所述绝缘力传感垫片紧密连接，所述电子称设于所述绝缘力传感垫片的下方。

【技术特征摘要】
1.一种测量焊接电弧轴向力的装置，其特征在于，其包括导电板，绝缘板，导电柱，力传感件，导电片，绝缘力传感垫片和电子秤，其中，所述绝缘板设于所述导电板下方，与之紧密完全接触，所述导电柱的上端与所述导电板连接，下端与所述绝缘力传感垫片连接，所述导电片穿过所述导电柱的下端设于所述绝缘力传感垫片上的槽中，所述力传感件的上端与所述绝缘板紧密连接，下端与所述绝缘力传感垫片紧密连接，所述电子称设于所述绝缘力传感垫片的下方。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导电板为方形，所述导电柱为四根，均匀分布在所述导电板的四角。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导电片设有接头，用于连接焊接电源。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导电板、绝缘板、力传感件、绝缘力传感垫片和电子秤的几何中心在一条垂直线上。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明轩，郑浩，齐铂金，杨舟，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11