[实用新型]电弧电流密度分布和电弧压力分布联合测试的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电弧测试技术领域，具体应用于非熔化极焊接，涉及焊接电弧物理特性测量及焊接工艺领域的研究。 

背景技术

电弧是两个电极之间的一个气体导电体。根据高速摄影和SEM扫描电镜等方法观测电极表面的烧蚀凹坑，表明电弧呈圆形。考虑到电弧缓慢匀速地运动，电弧受外界影响很小，对于均匀受压的电弧，可以认为其横截面是近似圆形。 

电弧压力决定着熔池的表面形状，电弧电流密度分布直接决定了电弧热流密度的分布，电弧热流密度的分布描述了电弧热传输给焊件的方式，因此电弧压力分布和电弧电流密度分布影响着熔池的几何形状、焊缝成形、焊接接头的冷却特性，最终决定着焊接接头的质量。可见研究电弧压力和电流密度的分布对于控制焊接质量具有重要的实际意义。 

电弧压力分布和电弧电流密度分布是关注的焦点，也是电弧研究的难点。比如对电弧电流密度分布的边界条件是根据实验测试结果而设置的，因此通过实验测试电弧电流密度分布能为电弧仿真研究提供必要的可靠依据。以往研究电弧压力的方法主要是传感器的连续测量法和气压计的静态测量法，研究电流密度的方法是探针法等，但是都存在缺点，并且对于同时既能测量电流密度又能测量电弧压力的装置的研究并不多，因此寻找一种合理的既能测量电弧电流密度又能测量电弧压力的方法和实用新型一种方便实用的装置具有重要的现实意义。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种对电弧电流密度和电弧压力进行联合测量的装置及测量方法，本实用新型中所测量的电弧力均指垂直于电弧圆截面方向的阳极表面所受力的合力，电弧电流密度分布和电弧压力分布均指沿电弧圆截面半径方向。本测量装置测试步骤简单，具有较高精度和可信度。 

为了实现以上目的，本实用新型采取了如下技术方案： 

一种电弧电流密度分布和电弧压力分布联合测试的装置包括：包括工作台34，定位在工作台34上的支撑柱5，固定在支撑柱5上的丝杠导轨滑块机构3，与丝杠连接的电机2，连接板4，通过连接板4固定在滑块上的焊枪1，固定在工作台34上的三维调整机构38，固定在三维调整机构38上的绝缘支撑板36，放置在绝缘支撑板36上的右阳极板37，位于工作台34上的测力传感器25，放置在测力传感器25上的绝缘支撑架27和左阳极板26，固定在工作台34上的绝缘座I21、绝缘座II23、绝缘座III31，固定在绝缘座I21上的铝支撑板I20、固定在铝支撑板I20上的铝连接板I19、与铝连接板I19相连的乳胶管I22、与乳胶管I22相连的铜管I24；固定在绝缘座II23上的铝支撑板II9、固定在铝支撑板II9上的铝连接板II8、与铝连接板II8相连的乳胶管II7、与乳胶管II7相连的铜管II6；固定在绝缘座III31上的铝支撑板III32、固定在铝支撑板III32上的铝连接板III30、与铝连接板III30相连的乳胶管III29和乳胶管IV33、与乳胶管III29相连的铜管III28、与乳胶管IV33相连的铜管IV35；安装在工作台34上的玻璃防护罩39；以及电流采集模块10，电机控制器11，工控机12，氩气瓶13，焊接电源14，水箱15，恒流冷却装置16，地线I17，地线II18；其中铝支撑板I20和铝支撑板III32都与地线I17连接，铝支撑板II9与地线II18连接，地线I17、地线II18、氩气瓶13、水箱15都接到焊接电源14；测力传感器25经串口光电隔离器、串行线与工控机12相连，电流采集模块10和电机控制器11都与工控机12连接；恒流冷却装置16与铝连接板I19相连，经乳胶管I22、铜管I24、左阳极板26、铜管III28、乳胶管III29、铝连接板III30、乳胶管IV33、铜管IV35、右阳极板37、铜管II6、乳胶管II7、铝连接板II8接回恒流冷却装置16，其中铜管、乳胶管、铝连接板和左阳极板26、右阳极板37上的孔径均相等，左阳极26、右阳极板37上表面位于同一平面。 

为了减少乳胶管对电弧力测量的影响，乳胶管I22、乳胶管III29为螺旋状。 

乳胶管I22、乳胶管III29、乳胶管II7内布有软铜丝且两端被压紧，冷却水流过，构成水中电缆的形式。 

右阳极板37左侧面喷涂0.1mm厚的陶瓷，该陶瓷左侧面距左阳极板右侧面的距离为0.1mm。 

电流采集模块10采集流过左阳极板26的电流，即采集穿过电流采集模块10的地线I17的电流。 

测力传感器25采用精密电子天平，测量左阳极板26所受的电弧力。 

本实用新型装置的测量方法：