CN1310072A

CN1310072A - 检测等离子弧焊“小孔”的装置及其方法

Info

Publication number: CN1310072A
Application number: CN 00129551
Authority: CN
Inventors: 张绍彬; 孙栋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-10-09
Filing date: 2000-10-09
Publication date: 2001-08-29

Abstract

本发明公开了一种检测等离子弧焊“小孔”的方法及其装置,检测装置中的金属检测器安装在焊炬的喷嘴外圆处,与喷嘴等高度;接通检测装置的电源;若有电流通过电阻,则检测出等离子弧未完全穿透工件;若无电流通过电阻,则检测出了等离子弧完全穿透工件。本发明的装置结构简单、可靠实用、检测方便、能够从正面实时检测等离子弧焊“小孔”的形成过程。

Description

检测等离子弧焊“小孔”的装置及其方法

本发明是关于等离子焊接的，更具体地说，本发明是关于等离子焊接用的检测装置及其检测方法。

在等离子弧“小孔”模式焊接条件下，实时从正面检测“小孔”的产生以及稳定状态的信息是十分困难的。利用摄像机和图像处理技术检测等离子弧焊“小孔”不是一种有效的方法，首先，由于等离子弧焊炬较粗大，直接观测“小孔”是十分困难的，即使利用图像处理技术也难以进行准确检测，因而未能在实际生产中被采用。此外，通过提取焊接时某种特征谱线的方法同样也很难被工业生产所接受。

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种结构简单、可靠实用、检测方便、能够从正面实时检测等离子弧焊“小孔”的装置及其方法。

本发明的技术方案概述如下。

本发明检测等离子弧焊“小孔”的装置包括金属检测器、电阻、直流电源，所述电阻分别接金属检测器和直流电源。

所述金属检测器为铈钨棒或金属板。所述的铈钨棒最好为两根，其直径为1.5～2.5mm。所述的电阻最好为两个，其阻值为2～100Ω，功率为2～5W。所述的金属板设置有均匀分布的小孔，其小孔的直径为1.5～3mm。

本发明的检测等离子弧焊“小孔”的方法包括下列步骤：将上述检测装置中的金属检测器安装在焊炬的喷嘴外圆处，与喷嘴等高度；启动等离子焊接电源后，接通检测装置的电源；焊接时，若有电流通过电阻，则表明有等离子云反射到金属检测器上，即等离子弧未完全穿透工件；若无电流通过电阻，则表明无等离子云反射到金属检测器上，即等离子弧完全穿透工件。

所述的检测装置中的铈钨棒的下方2～3mm，沿垂直方向处还可设置另一铈钨棒，以便更准确的进行检测。

上述的检测装置及其方法是基于发明人所研究的等离子云理论而提出来的。等离子电弧是一种带电粒子高速运动的流体，其能量密度高达10³kw/cm²。当它打在工件表面时，高速运动带电粒子的功能会转化成热能熔化，汽化被焊金属，形成一个凹坑，当输出功率足够大时，金属被完全穿透形成小孔，在此条件下，焊接的焊缝称之为等离子弧“小孔”模式焊接。

当等离子电弧没有完全穿透被焊金属形成“小孔”时，由于高速运动带电粒子的冲击力的作用，在电弧向前运动的反面，会产生一个强的反射等离子弧，我们称之为等离子云，这一等离子云在等离子电弧完全穿透的条件下会明显降低，其倾角也变小，随着穿孔的不断增大，其等离子云变得越来越弱。当“小孔”达到一定程度时，反射的等离子云完全消失。本发明利用等离子弧“小孔”的形成过程与电弧的反射等离子云这一物理关系提出正面传感等离子弧焊“小孔”的装置及其检测方法。本发明适用于直流、交流和变极性等离子弧“小孔”焊接。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1.1和1.2是本发明检测装置的第一种实施例的结构示意和工作原理图；

图2.1和2.2是第二种实施例的结构示意和工作原理图。

本发明检测装置的两种实施例阐述如下：

第一种实施例：利用一至两根铈钨棒2，直径为1.5～2.5mm和一至两个电阻3，阻值为2～100Ω，功率为2～5W，和一个直流电源4，电压为10～15V，功率为10～20W，组成一个等离子弧焊“小孔”的检测装置。铈钨棒2被放置在焊炬1运动方向相反的一方，第一钨极2与焊炬喷嘴等高度，基本靠近喷嘴外圆处。第二铈钨棒2设置在焊炬嘴下方，与第一个铈钨棒2沿垂直方向相距2～3mm。检测时，当焊炬1沿着焊缝向运动方向10移动过程中，等离子弧9在没有完全穿透工件形成“小孔”7时，反射出来的等离子云5与处于高位置的第一铈钨棒2相接触与电源4、电阻3构成回路，则有电流通过电阻3。当工件6被等离子弧完全穿透后，形成“小孔”12，工件6的背面形成尾弧11，反射回来的等离子云5会明显变弱，第一铈钨棒2回路中没有电流流过，而处于低位置的铈钨棒2与反射的等离子云5相接触，在其回路中形成电流。如果没有等离子云反射，两个铈钨棒都没有电流流过。因此基于等离子云5的这一变化，可以检测到等离子弧“小孔”的建立及其稳定性(见图1.1和1.2)。

第二种实施例：将实施例1中的铈钨棒2更换成金属板16，所述金属板16设置在安装有绝缘套13的喷嘴的外园上。所述金属板16设置均匀分布的小孔17，其直径为1.5～3mm(见图2.1和2.2)。利用正面附加保护拖罩14内的金属板16和一个检测电阻3，阻值为2～100Ω，功率2～5W和一个直流电源4，电压为10～15V，功率10～20W组成一个等离子弧焊“小孔”的检测装置。保护拖罩14可以通入保护气15，例如用氩气等，保护被焊金属熔池8。检测时，当没有完全穿透工件6形成“小孔”7时，反射回来的等离子云5与金属板16相接触，与电源4、电阻3构成回路，这时有电流通过电阻3。而当工件6被等离子弧9完全穿透后反射的等离子云5变弱，没有电流流过电阻3。因此可以检测到“小孔”的建立及其稳定性。

本发明与现有技术相比，有如下有益效果：

1．能方便地从正面实时检测到等离子弧焊“小孔”的形成过程

2．结构简单，易于制造；

3．成本低廉；

4．检测方便，可靠实用。

5．检测准确灵敏，它可以与等离子焊接电源构成一个闭环控制回路，精确控制被焊工件的熔透过程。

Claims

1．一种检测等离子弧焊“小孔”的装置，其特征是，它由金属检测器、电阻、直流电源组成；所述电阻分别接金属检测器和直流电源。

2．根据权利要求1所述的检测等离子弧焊“小孔”的装置，其特征是，所述的金属检测器为铈钨棒。

3．根据权利要求2所述的检测等离子弧焊“小孔”的装置，其特征是，所述的铈钨棒为两根。

4．根据权利要求2或3所述的检测等离子弧焊“小孔”的装置，其特征是，所述的铈钨棒的直径为1.5～2.5mm。

5．根据权利要求1所述的检测等离子弧焊“小孔”的装置，其特征是，所述的电阻为两个。

6．根据权利要求1或5所述的检测等离子弧焊“小孔”的装置，其特征是，所述的电阻阻值为2～100Ω，功率为2～5W。

7．根据权利要求1所述的检测等离子弧焊“小孔”的装置，其特征是，所述的金属检测器为一金属板，金属板设置有均匀分布的小孔。

8．根据权利要求1所述的检测等离子弧焊“小孔”的装置，其特征是，所述的直流电源电压为10～15V，功率为10～20W。

9．一种检测等离子弧焊“小孔”的方法，其特征是，它包括下列步骤：将权利要求1所述装置中的金属检测器安装在焊炬的喷嘴外圆处，与喷嘴等高度；启动等离子焊接电源后，接通检测装置的电源；焊接时，若有电流通过电阻，则表明有等离子云反射到金属检测器上，即等离子弧未完全穿透工件；若无电流通过电阻，则表明无等离子云反射到金属检测器上，即等离子弧完全穿透工件。

10．根据权利要求9所述的检测等离子弧焊“小孔”的方法，其特征是，所述的金属检测器的下方2～3mm，沿垂直方向设置另一金属检测器。