本發(fā)明涉及一種對(duì)進(jìn)式電弧特性檢測(cè)裝置及方法，屬于電弧測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體應(yīng)用于非熔化極焊接，涉及焊接電弧物理特性測(cè)量及焊接工藝領(lǐng)域的研究。

背景技術(shù)：

電弧是兩電極間在氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象，由英國(guó)人Davy在1802年發(fā)現(xiàn)，直到1885年俄國(guó)人Benardo發(fā)明了碳弧焊法后，電弧才作為一種熱源廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，逐漸深入到汽車(chē)、機(jī)械制造、軍事、航天及民用日常生活等各個(gè)領(lǐng)域，并發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。而對(duì)電弧本身的認(rèn)知，了解電弧的作用機(jī)理是進(jìn)一步優(yōu)化焊接工藝的基礎(chǔ)。使用壓力傳感器、氣壓計(jì)、力平衡法以及分裂陽(yáng)極法等對(duì)電弧力輸出進(jìn)行測(cè)試分析，使用光譜診斷法和熱平衡法對(duì)電弧溫度進(jìn)行測(cè)量分析。

電弧作為一種特殊的低溫?zé)岬入x子體，對(duì)其電特性尤其是各向異性的研究幾乎為零，但是對(duì)于通常的非載流等離子體各向異性的研究卻是相對(duì)較多的，發(fā)現(xiàn)非載流等離子體的電子溫度、重離子碰撞、空間等離子體壓力及等離子刻蝕等具有各向異性。由于電弧溫度極高，并且?guī)щ?，使用通常的探針測(cè)試裝置不能實(shí)現(xiàn)對(duì)電弧的檢測(cè)，為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種對(duì)進(jìn)式電弧特性檢測(cè)裝置及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有探針檢測(cè)裝置不能對(duì)電弧特性檢測(cè)的問(wèn)題，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電弧這一高溫載流等離子體特性的檢測(cè)，本發(fā)明提供了一種對(duì)進(jìn)式電弧特性檢測(cè)裝置及方法。該方法通過(guò)檢測(cè)探針相向進(jìn)入電弧時(shí)的電壓對(duì)電弧特性進(jìn)行檢測(cè)，其裝置為有源探針檢測(cè)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，使用方便可靠。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為如下：

一種對(duì)進(jìn)式電弧特性檢測(cè)裝置，其特征在于：該檢測(cè)裝置包括焊槍調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(3)、焊槍(4)、電源(5)、采樣電阻(6)、電壓采集模塊A(25)、工控機(jī)(26)、電機(jī)控制器(27)、固定支架(28)；

焊槍(4)安裝于焊槍調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(3)上，焊接電源及其控制系統(tǒng)(2)與焊槍(4)連接；電源(5)與采樣電阻(6)、針探針A(13)、探針B(17)構(gòu)成檢測(cè)回路，采樣電阻(6)兩端與電壓采集模塊A(25)的兩端并連，電壓采集模塊A(25)與工控機(jī)(26)連接；

電機(jī)A(7)的輸出軸與聯(lián)軸器A(8)的一端連接，聯(lián)軸器A(8)另一端安裝有絲杠套組A(9)，支撐板A(10)安裝于絲杠套組A(9)上，支座A(12)安裝于支撐板A(10)上，絕緣支撐座A(14)安裝于支座A(12)上，探針A(13)安裝于絕緣支撐座A(14)上；電機(jī)B(24)的輸出軸與聯(lián)軸器B(23)的一端連接，聯(lián)軸器B(23)另一端安裝有絲杠套組B(22)，支撐板B(21)安裝于絲杠套組B(22)上，支座B(19)安裝于支撐板B(21)上，絕緣支撐座B(18)安裝于支座B(19)上，探針B(17)安裝于絕緣支撐座B(18)上；工件(15)通過(guò)塑料軟管A(11)、塑料軟管B(20)與水箱(29)連通構(gòu)成冷卻回路，進(jìn)行水冷；工件(15)通過(guò)絕緣座(16)安裝于固定支架(28)上；電機(jī)A(7)、電機(jī)B(24)與電機(jī)控制器(27)連接，電機(jī)控制器(27)與工控機(jī)(26)連接；電流采集模塊(30)安裝在焊接電源及其控制系統(tǒng)(2)和工件(15)連通的線纜上，電壓采集模塊(31)的兩端分別與焊接電源及其控制系統(tǒng)(2)的兩極并聯(lián)，電流采集模塊(30)、電壓采集模塊B(31)分別與工控機(jī)(26)連接；氬氣瓶(1)和焊接電源及其控制系統(tǒng)(2)連接。

一種對(duì)進(jìn)式電弧特性檢測(cè)方法，其特征在于：在電機(jī)控制器(27)的控制下電機(jī)A(7)和電機(jī)B(24)同時(shí)正向轉(zhuǎn)動(dòng)或反向轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)A(7)連通聯(lián)軸器A(8)帶動(dòng)絲杠套組A(9)中的絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，使安裝其上的支撐板A(12)平行運(yùn)動(dòng)，電機(jī)B(24)連通聯(lián)軸器B(23)帶動(dòng)絲杠套組B(22)中的絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，使安裝在其上的支撐板B(21)平行運(yùn)動(dòng)，并使支撐板A(12)和支撐板B(21)相向運(yùn)動(dòng)與相背運(yùn)動(dòng)交替變換；探針A(13)、探針B(17)之間的距離通過(guò)調(diào)節(jié)探針A(13)、探針B(17)的伸出長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)，探針A(13)、探針B(17)的高度變化分別通過(guò)安裝于支座A(12)上的絕緣支撐座A(14)和安裝于支座B(19)上的絕緣支撐座B(18)進(jìn)行調(diào)節(jié)；通過(guò)焊槍調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(3)對(duì)安裝其上的焊槍(4)的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多位置測(cè)量。

探針A(13)、探針B(17)的運(yùn)動(dòng)形式為相向運(yùn)動(dòng)與相背運(yùn)動(dòng)交替變換。

探針A(13)、探針B(17)，一個(gè)接電源正極，一個(gè)接電源負(fù)極。

檢測(cè)時(shí)，將檢測(cè)裝置中的探針A(13)、探針B(17)軸線與焊槍(4)的軸心重合或平行，探針A(13)、探針B(17)往復(fù)相向進(jìn)入電弧區(qū)域并對(duì)不同電弧區(qū)域依次掃描，對(duì)電弧的電特性進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)探針A(13)、探針B(17)間的電壓變化來(lái)確定電弧的電特性。

所述電弧為非熔化極電弧。

采樣電阻(6)的阻值為50Ω～2000Ω。

探針A(13)、探針B(17)采用高溫合金材料并對(duì)其進(jìn)行隔熱絕緣處理，直徑為1mm～3mm，長(zhǎng)度為250mm～1500mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)如下：

1)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電弧這一載流等離子體的特性檢測(cè)；

2)檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、易于制造。

3)檢測(cè)方便，可靠實(shí)用，開(kāi)斷迅速；

附圖說(shuō)明

圖1為對(duì)進(jìn)式測(cè)量裝置的工作示意圖。

圖2為進(jìn)式測(cè)量裝置前視圖。

圖3為進(jìn)式測(cè)量裝置左視圖。

圖中：1、氬氣瓶，2、焊接電源及其控制系統(tǒng)，3、焊槍調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，4、焊槍?zhuān)?、電源，6、采樣電阻，7、電機(jī)A，8、聯(lián)軸器A，9、絲杠套組A，10、支撐板A，11、塑料軟管A，12、支座A，13、探針A，14、絕緣支撐座A，15、工件，16、絕緣座，17、探針B，18、絕緣支撐座B，19、支座B，20、塑料軟管B，21、支撐板B，22、絲杠套組B，23、聯(lián)軸器B，24、電機(jī)B，25、電壓采集模塊A，26、工控機(jī)，27、電機(jī)控制器，28、固定支架，29、水箱，30、電流采集模塊，31、電壓采集模塊B。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖具體的說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，圖1為對(duì)進(jìn)式測(cè)量裝置的工作示意圖。

如圖1-3所示，安裝于焊槍調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3上的焊槍4垂直置于工件15之上，保證焊槍的軸線與探針A13和探針B17構(gòu)成的直線重合；探針A13安裝于絕緣支撐座A14上，絕緣支撐座A14安裝于支座A12上，支座A12安裝于支撐板A10上，探針B17安裝于絕緣支撐座B18上，絕緣支撐座B18安裝于支座B19上，支座B19安裝于支撐板B21上，絕緣支座在支座上的高度及探針伸出絕緣支座的長(zhǎng)度均可調(diào)節(jié)；電機(jī)A7、聯(lián)軸器A8、絲杠套組A9及支撐板A10，電機(jī)B24、聯(lián)軸器B23、絲杠套組B22及支撐板B21構(gòu)成驅(qū)動(dòng)兩探針相向運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，電機(jī)控制器27控制電機(jī)A7和電機(jī)B24同步反向轉(zhuǎn)動(dòng)，使支撐板A10和支撐板B21相向運(yùn)動(dòng)與相背運(yùn)動(dòng)交替變換并控制其移動(dòng)速度和移動(dòng)距離；探針A13、探針B17、采樣電阻6、電源5和電壓采集模塊A25構(gòu)成采樣回路，從兩探針相向進(jìn)入電弧空間到兩探針相背離開(kāi)電弧空間，工控機(jī)26會(huì)采集到其兩端的電壓信號(hào)變化；為了減小實(shí)驗(yàn)過(guò)程中工件燒損金屬蒸對(duì)電弧特性的影響，工件15通過(guò)塑料軟管A11和塑料軟管B20連通水箱29構(gòu)成冷卻回路進(jìn)行水冷；焊接電源及其控制系統(tǒng)2、焊槍4、工件15構(gòu)成電氣回路，與該焊接方法有關(guān)焊槍所需的水路和氣路及焊接過(guò)程中焊接回路電信號(hào)采集線路的連接方式采用常規(guī)的接法；為了使測(cè)試過(guò)程中探針在電弧中處于靜默狀態(tài)，在進(jìn)入電弧空間的探針端進(jìn)行絕緣隔熱處理，僅留出探針的端面。

此焊接方法包括以下步驟：

采用上述結(jié)構(gòu)的有源探針對(duì)電弧特性進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，首先將電氣回路、采樣回路、冷卻回路及焊槍的氣路水路連接完畢；其次將兩探針均移置靠近焊槍側(cè)的端點(diǎn)并處于焊槍和工件之間，兩探針處于同一直線并與焊槍軸線重合或平行，調(diào)整焊槍位置使其垂直于兩探針構(gòu)成直線的軸線與兩探針的對(duì)稱軸重合或平行，調(diào)整兩探針伸出絕緣支座的長(zhǎng)度使兩探針之間距離在0～15mm之間調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)絕緣支座的高度使兩探針間的高度差及距工件高度在0mm到弧高之間調(diào)節(jié)；然后開(kāi)啟電機(jī)對(duì)不同電弧區(qū)域進(jìn)行依次掃描，將兩探針均移至遠(yuǎn)離焊槍的一側(cè)，通過(guò)電機(jī)控制器對(duì)探針的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，引燃電弧，兩探針不斷的往復(fù)相向進(jìn)入電弧和相背離開(kāi)電弧，當(dāng)探針處于電弧空間時(shí)，采樣回路會(huì)瞬時(shí)接通，兩探針間的電壓會(huì)不斷變化，電壓值會(huì)隨著探針間距、探針高度差、探針距工件高度、焊接參數(shù)的變化而變化，通過(guò)matlab編程完成對(duì)數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算，完成對(duì)電弧特性的檢測(cè)。

檢測(cè)裝置中電阻的阻值為50Ω～2000Ω，探針采用高溫合金材料并對(duì)其進(jìn)行隔熱絕緣處理，探針直徑為1mm～3mm，長(zhǎng)度為250mm～1500mm，電源為5V～36V開(kāi)關(guān)電源。