專利名稱：超音頻脈沖鎢極氬弧焊平均電弧力測(cè)量平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電弧力測(cè)量平臺(tái)，更特別地說(shuō)，是指一種能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鈦合金、鋁合金、不銹鋼等多種航空航天常用金屬材料進(jìn)行快變換超音頻脈沖TIG(鎢極氬弧焊)焊接電弧力的測(cè)量平臺(tái)。
背景技術(shù)：
鈦合金、鋁合金、不銹鋼等多種金屬材料在航空航天、交通運(yùn)輸、船舶制造等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，其焊接技術(shù)和工藝決定了焊縫成型質(zhì)量和成型后的工件性能。鋁合金的傳統(tǒng)焊接方法是采用交流鎢極氬弧焊，而鈦合金和不銹鋼則采用直流鎢極氬弧焊。在生產(chǎn)實(shí)踐中， 傳統(tǒng)氬弧焊焊件存在抗拉強(qiáng)度低、斷面伸展率小、硬化裂紋趨勢(shì)明顯以及氣孔較多等缺點(diǎn)； 隨著材料加工技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了脈沖氬弧焊并在生產(chǎn)實(shí)踐中得到應(yīng)用，在一定程度上提高了焊件的力學(xué)性能，并對(duì)其焊后組織優(yōu)化產(chǎn)生了積極作用，然而，由于受焊接電源主電路設(shè)計(jì)方法的限制，傳統(tǒng)脈沖鎢極氬弧焊電源輸出電流切換速率較低，僅為5A/y S，在鋁合金焊接中，將出現(xiàn)數(shù)微秒的電流過(guò)零死區(qū)，導(dǎo)致熄弧現(xiàn)象；為了解決上述問(wèn)題，焊接工作者成功研制了快變換超音頻脈沖鎢極氬弧焊焊新工藝，可實(shí)現(xiàn)輸出電流超過(guò)50A/y s的切換速率，脈沖電流頻率0 80kHz可調(diào)，基于這一新工藝，多種常用金屬材料焊后力學(xué)性能得到較大提聞，以電弧力為基礎(chǔ)探索該新工藝焊接接頭優(yōu)化機(jī)理成為目如研究的重點(diǎn)。電弧力是電弧物理現(xiàn)象分析中的重要組成部分，電弧力作用于熔池上，對(duì)熔池具有攪拌作用，影響焊縫金屬結(jié)晶過(guò)程。研究結(jié)果表明，快變換超音頻脈沖TIG(鎢極氬弧焊)焊接時(shí)，周期性變化的電弧壓力對(duì)熔池的攪拌作用能夠破碎枝晶，增加熔池的結(jié)晶中心，促進(jìn)焊縫晶粒細(xì)化，同時(shí)，脈沖電流幅值、頻率、占空比，電流上升沿和下降沿的變化速率以及電弧力能夠?qū)﹄娀⌒螒B(tài)及其熱力作用等產(chǎn)生作用，進(jìn)而影響焊接電弧行為和熔池流動(dòng)行為，最終決定了焊縫成型和焊接質(zhì)量，因此，研究分析電弧力學(xué)特性對(duì)快變換超音頻脈沖TIG焊組織性能優(yōu)化機(jī)理研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是基于精密測(cè)力傳感器測(cè)平均力原理設(shè)計(jì)了快變換超音頻脈沖TIG 焊電弧力測(cè)量平臺(tái)，其主要用途在于超音頻脈沖TIG焊接的電弧力測(cè)量，可實(shí)現(xiàn)常用金屬材料超音頻脈沖焊接電弧力測(cè)量；基于四個(gè)滑動(dòng)臺(tái)配合運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)了焊槍三自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)X方向滑動(dòng)臺(tái)實(shí)現(xiàn)焊槍沿焊縫方向運(yùn)動(dòng)，以Y方向滑動(dòng)臺(tái)進(jìn)行鎢極頂端與焊縫對(duì)中調(diào)節(jié)，在Z方向由粗調(diào)、微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)精確調(diào)節(jié)鎢極頂端與工件的距離，保證焊接試驗(yàn)過(guò)程中電弧高度恒定；通過(guò)上位機(jī)對(duì)X方向滑動(dòng)臺(tái)的指令控制可保證焊接區(qū)域位于測(cè)力傳感器有效測(cè)量范圍，同時(shí)通過(guò)上位機(jī)設(shè)定的波特率接收測(cè)力傳感器采集的電弧力數(shù)據(jù)。試驗(yàn)證明， 該測(cè)量平臺(tái)所得數(shù)據(jù)穩(wěn)定，可靠性好，其運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)能較好地實(shí)現(xiàn)了焊槍在既定范圍、既定高度沿既定方向的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，有效保證了精密測(cè)力傳感器所采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及試驗(yàn)的重復(fù)性。通過(guò)對(duì)電弧力特性完整、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)測(cè)量，為分析研究超音頻脈沖TIG焊對(duì)焊件組織性能優(yōu)化機(jī)理提供依據(jù)。本發(fā)明的一種超音頻脈沖鎢極氬弧焊平均電弧力測(cè)量平臺(tái)，該測(cè)量平臺(tái)包括有焊槍(20)、X方向滑動(dòng)臺(tái)(I)、Y方向滑動(dòng)臺(tái)(2)、Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)(3)、Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)
(4)、加工平臺(tái)(5)、測(cè)力傳感器￠)、配重體(9)，以及多個(gè)用于起支撐和連接作用的支撐連接板；焊槍(20)安裝在F支撐連接件(IOF)上，并通過(guò)兩個(gè)鎖扣(20A)固定；F支撐連接件(IOF)安裝在G支撐連接件(IOG)的一端上，G支撐連接件(IOG)的另一端安裝在Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)(4)上；Y方向滑動(dòng)臺(tái)(2)安裝在D支撐連接件(IOD)的一端上，Y方向滑動(dòng)臺(tái)(2)與Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)(4)安裝在一起，即D支撐連接件(IOD)與G 支撐連接件(IOG)之間是Y方向滑動(dòng)臺(tái)⑵與Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)⑷；D支撐連接件(IOD) 的另一端與E支撐連接件(IOE)的一端連接，E支撐連接件(IOE)的另一端上安裝有配重體(9)；X方向滑動(dòng)臺(tái)⑴上安裝有X方向絲杠(IA)，所述X方向絲杠(IA)上套接有X方向滑塊(IB)，X方向滑動(dòng)臺(tái)(I)的一端上安裝有伺服電機(jī)(IC) ;X方向絲杠(IA)在伺服電機(jī)(IC)的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)X方向滑塊(IB)運(yùn)動(dòng)；X方向滑動(dòng)臺(tái)(I)的背部通過(guò)A支撐連接件 (IOA)和B支撐連接件(IOB)安裝在工作平臺(tái)(5)的側(cè)板(5A)上；Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)(3)上安裝有Z方向絲杠(3A)，所述Z方向絲杠(3A)上套接有 Z方向滑塊(3B)，Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)(3)上安裝有Z方向粗調(diào)旋扭(3C)，且Z方向粗調(diào)旋扭 (3C)與Z方向絲杠(3A)的一端連接；Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)(3)的背部安裝在C支撐連接件 (IOC)的另一側(cè)面上；加工平臺(tái)(5)為L(zhǎng)形結(jié)構(gòu)；X方向滑動(dòng)臺(tái)⑴通過(guò)A支撐連接件(IOA)和B支撐連接件(IOB)安裝在工作平臺(tái)(5)的側(cè)板(5A)上；工作平臺(tái)(5)的支撐板上安裝有測(cè)力傳感器(6);測(cè)力傳感器(6)由升降臺(tái)(6A)，控制面板(6B)及顯示屏(6C)構(gòu)成；試樣(8)置于測(cè)力傳感器(6)的電極板(7)上，電極板(7)通過(guò)升降臺(tái)(6A)實(shí)現(xiàn)試樣⑶的z方向的調(diào)節(jié)，對(duì)焊接平均電弧力數(shù)據(jù)采集過(guò)程的參數(shù)設(shè)置由控制面板^B)實(shí)現(xiàn)，平均電弧力的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線可通過(guò)顯示屏(6C)顯示。本發(fā)明快變換超音頻脈沖TIG焊電弧力測(cè)量平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)在于①以工程應(yīng)用實(shí)際為背景實(shí)現(xiàn)了對(duì)正常焊態(tài)下焊接過(guò)程的電弧力測(cè)量，并可對(duì)焊接過(guò)程的電弧力變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以此尋求焊件優(yōu)質(zhì)焊縫成型的參數(shù)匹配，對(duì)其工程應(yīng)用中參數(shù)優(yōu)化匹配提供依據(jù)。②根據(jù)不同焊接參數(shù)下電弧力測(cè)量數(shù)據(jù)可建立電弧力與脈沖電流頻率、占空比等電流參數(shù)的關(guān)系曲線，為分析電弧力的影響因素提供參考，也為研究快變換超音頻脈沖TIG 焊接頭組織性能優(yōu)化機(jī)理提供了設(shè)備支持和試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。③基于四個(gè)滑動(dòng)臺(tái)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)焊槍的三自由度可靠運(yùn)動(dòng)，其中Z方向具有粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)和微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)保證焊槍與工件表面的相互位置，Y方向?qū)崿F(xiàn)鎢極頂端與焊縫中心對(duì)中，X 方向控制焊槍沿焊縫方向穩(wěn)定前進(jìn)。④三自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過(guò)X (上位機(jī)控制)、Y方向滑動(dòng)臺(tái)控制焊接位置位于精密測(cè)力傳感器的有效測(cè)量范圍，保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。


圖I是本發(fā)明超音頻脈沖TIG焊平均電弧力測(cè)量平臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明超音頻脈沖TIG焊平均電弧力測(cè)量平臺(tái)向右側(cè)的結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明超音頻脈沖TIG焊平均電弧力測(cè)量平臺(tái)向左側(cè)的結(jié)構(gòu)圖。圖中編號(hào)為1. X方向滑動(dòng)臺(tái)；1A. X方向絲杠；1B. X方向滑塊；1C.伺服電機(jī)；2. Y 方向滑動(dòng)臺(tái)；2A. Y方向旋扭；3. Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)；3A. Z方向絲杠；3B. Z方向滑塊；3C. Z 方向粗調(diào)旋扭；4. Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)；4A. Z方向微調(diào)旋扭；5.加工平臺(tái)；6.測(cè)力傳感器； 6A.升降臺(tái)；6B.控制面板；6C.顯示屏；7.電極板；8.試樣；9.配重體；10A. A支撐連接件； 10B. B支撐連接件；10C. C支撐連接件；10D. D支撐連接件；10E. E支撐連接件；10F. F支撐連接件；10G. G支撐連接件；20.焊槍；20A.鎖扣。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖I、圖2、圖3所示，本發(fā)明的一種超音頻脈沖TIG焊平均電弧力測(cè)量平臺(tái)， 該測(cè)量平臺(tái)包括有焊槍20、X方向滑動(dòng)臺(tái)1、Y方向滑動(dòng)臺(tái)2、Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)3、Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)4、加工平臺(tái)5、測(cè)力傳感器6、配重體9，以及多個(gè)用于起支撐和連接作用的支撐連接板。(一 )焊槍 20焊槍20安裝在F支撐連接件IOF上，并通過(guò)兩個(gè)鎖扣20A固定。在本發(fā)明中，為了保證焊槍20在工作狀態(tài)時(shí)的穩(wěn)定，焊槍20的重量與配重體 9 (配重體9安裝在E支撐連接板IOE上)相適配。采用本發(fā)明設(shè)計(jì)的測(cè)量平臺(tái)進(jìn)行焊接過(guò)程中，在伺服電機(jī)IC的驅(qū)動(dòng)下，X方向滑塊IB沿X方向絲杠IA運(yùn)動(dòng)，X方向滑塊IB通過(guò)C支撐連接件IOC與Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)3 連接，實(shí)現(xiàn)了焊槍20對(duì)試樣8在加工過(guò)程中的X方向上的運(yùn)動(dòng)；焊槍20安裝在F支撐連接件IOF上，F(xiàn)支撐連接件IOF安裝在G支撐連接件IOG 的一端上，G支撐連接件IOG的另一端安裝在Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)4上；在本發(fā)明中，所述G 支撐連接件IOG為L(zhǎng)形結(jié)構(gòu)件。Y方向滑動(dòng)臺(tái)2安裝在D支撐連接件IOD的一端上，Y方向滑動(dòng)臺(tái)2與Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)4安裝在一起，即D支撐連接件IOD與G支撐連接件IOG之間是Y方向滑動(dòng)臺(tái)2與Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)4。D支撐連接件IOD的另一端與E支撐連接件 IOE的一端連接，E支撐連接件IOE的另一端上安裝有配重體9。所述E支撐連接件IOE為 L形結(jié)構(gòu)件。Y方向滑動(dòng)臺(tái)2通過(guò)Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)4安裝于G支撐連接件IOG上，并依次通過(guò)G支撐連接件10G、F支撐連接件IOF與焊槍20連接，工作過(guò)程中調(diào)節(jié)Y方向旋鈕2A實(shí)現(xiàn)焊槍20對(duì)試樣8在加工過(guò)程中的y方向上的運(yùn)動(dòng)；Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)3安裝在C支撐連接件IOC上，Z方向滑塊3B安裝在配重體9 的一側(cè)面上，配重體9的另一側(cè)面安裝在E支撐連接件IOE上；Z方向滑塊3B套接在Z方向絲杠3A上，并通過(guò)調(diào)節(jié)Z方向粗調(diào)旋扭3C實(shí)現(xiàn)Z方向滑塊3B在Z方向絲杠3A上的上下運(yùn)動(dòng)，即焊槍20對(duì)試樣8在加工過(guò)程中的z方向上的大量程運(yùn)動(dòng)。Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)4依次通過(guò)G支撐連接件10G、F支撐連接件IOF與焊槍20連接，Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)4上的Z方向微調(diào)旋扭4A能夠?qū)崿F(xiàn)焊槍20對(duì)試樣8在加工過(guò)程中的z方向上微調(diào)。(二)X方向滑動(dòng)臺(tái)I參見(jiàn)圖I、圖2、圖3所示，X方向滑動(dòng)臺(tái)I上安裝有X方向絲杠1A，所述X方向絲杠IA上套接有X方向滑塊1B，X方向滑動(dòng)臺(tái)I的一端上安裝有伺服電機(jī)1C。X方向絲杠IA 在伺服電機(jī)IC的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)X方向滑塊IB運(yùn)動(dòng)。X方向滑動(dòng)臺(tái)I的背部通過(guò)A支撐連接件IOA和B支撐連接件IOB安裝在工作平臺(tái)5的側(cè)板5A上。在本發(fā)明中，X方向滑動(dòng)臺(tái)I上安裝X方向絲杠1A，X方向絲杠IA與伺服電機(jī)IC 的連接為常規(guī)連接方式。X方向滑塊IB的一端套接在X方向絲杠IA上，X方向滑塊IB的另一端安裝在C 支撐連接件IOC的一側(cè)面上，C支撐連接件IOC的另一側(cè)面安裝在Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)3的背部。X方向滑塊IB通過(guò)C支撐連接件IOC與Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)3連接，實(shí)現(xiàn)了焊槍20對(duì)試樣8在加工過(guò)程中的X方向上的運(yùn)動(dòng)，即焊槍20在伺服電機(jī)IC的驅(qū)動(dòng)下，隨X方向滑塊 IB在X方向絲杠IA上的運(yùn)動(dòng)。(三)Z方向滑動(dòng)臺(tái)3參見(jiàn)圖I、圖2、圖3所示，Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)3上安裝有Z方向絲杠3A，所述Z方向絲杠3A上套接有Z方向滑塊3B，Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)3上安裝有Z方向粗調(diào)旋扭3C，且Z 方向粗調(diào)旋扭3C與Z方向絲杠3A的一端連接。Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)3的背部安裝在C支撐連接件IOC的另一側(cè)面上。Z方向滑塊3B安裝在配重體9的一側(cè)面上，配重體9的另一側(cè)面安裝在E支撐連接件IOE的一端上；Z方向滑塊3B套接在Z方向絲杠3A上，并通過(guò)調(diào)節(jié)Z方向粗調(diào)旋扭3C 實(shí)現(xiàn)Z方向滑塊3B在Z方向絲杠3A上的上下運(yùn)動(dòng)，即焊槍20對(duì)試樣8在加工過(guò)程中的z 方向上的運(yùn)動(dòng)。在本發(fā)明中，Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)3上安裝Z方向絲杠3A，Z方向絲杠3A與Z方向滑塊3B的連接為常規(guī)連接方式。(四)Y方向滑動(dòng)臺(tái)2和Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)4參見(jiàn)圖I、圖2、圖3所示，Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)4和Y方向滑動(dòng)臺(tái)2安裝在D支撐連接件IOD的一側(cè)面與G支撐連接件IOG的一端之間；D支撐連接件IOD的另一側(cè)面上安裝有E支撐連接件IOE的另一端；G支撐連接件IOG的另一端上安裝有F支撐連接件IOF ；F 支撐連接件IOF上安裝有焊槍20 ;Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)4上的Z方向微調(diào)旋扭4A能夠?qū)崿F(xiàn)焊槍20對(duì)試樣8在加工過(guò)程中的z方向上微調(diào)。(五)加工平臺(tái)5參見(jiàn)圖I、圖2、圖3所示，加工平臺(tái)5為L(zhǎng)形結(jié)構(gòu)；X方向滑動(dòng)臺(tái)I通過(guò)A支撐連接件IOA和B支撐連接件IOB安裝在工作平臺(tái)5的側(cè)板5A上；工作平臺(tái)5的支撐板上安裝有測(cè)力傳感器6。在本發(fā)明中，可以通過(guò)加工平臺(tái)5將本發(fā)明的測(cè)量平臺(tái)安裝在TIG焊過(guò)程中任何大于350mmX200mm的平臺(tái)上。(六)測(cè)力傳感器6
參見(jiàn)圖I、圖2、圖3所示，測(cè)力傳感器6選用上海友聲衡器有限公司的BS+1100 型測(cè)力傳感器，量程llOOg，精度0. Olg,開(kāi)關(guān)電源DC7. 5V,450mA,其RS232通訊協(xié)議為每 10BIT為一個(gè)數(shù)據(jù)幀，其中BIT1、BITlO分別為起始位和停止位，BIT2 BIT9為數(shù)據(jù)位。測(cè)力傳感器6由升降臺(tái)6A，控制面板6B及顯示屏6C構(gòu)成。在本發(fā)明中，試樣8置于測(cè)力傳感器6的電極板7上，電極板7通過(guò)升降臺(tái)6A實(shí)現(xiàn)試樣8的z方向的調(diào)節(jié)，對(duì)焊接平均電弧力數(shù)據(jù)采集過(guò)程的參數(shù)設(shè)置由控制面板6B實(shí)現(xiàn)， 平均電弧力的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線可通過(guò)顯示屏6C顯示。在本發(fā)明中，焊接過(guò)程中焊槍20需要水冷系統(tǒng)保證其穩(wěn)定工作，由超音頻脈沖電源提供焊接作為能量來(lái)源，通過(guò)上位機(jī)對(duì)伺服電機(jī)IC進(jìn)行控制，并采集測(cè)力傳感器6所獲取的平均電弧力數(shù)據(jù)，上位機(jī)中平均電弧力數(shù)據(jù)存儲(chǔ)由北京研華有限公司的PCI-1712UL 數(shù)據(jù)采集卡完成，PCI-1712UL數(shù)據(jù)采集卡為4通道同步lOMS/s模擬量輸入卡，轉(zhuǎn)換速率可達(dá)lOMS/s，具有12位AD轉(zhuǎn)換器、4通道單端模擬量輸入，其中每個(gè)輸入通道的增益可編程，32K板載FIFO，4個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器同時(shí)采樣，多種A/D觸發(fā)模式，可編程觸發(fā)器/定時(shí)器BoardID開(kāi)關(guān)；上位機(jī)存儲(chǔ)的平均電弧力數(shù)據(jù)可以通過(guò)上位機(jī)界面繪制曲線進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。采用本發(fā)明設(shè)計(jì)的超音頻脈沖TIG焊平均電弧力測(cè)量平臺(tái)進(jìn)行定點(diǎn)測(cè)量平均電弧力時(shí)，試樣8固定于電極板7的中央，伺服電機(jī)IC不工作，X方向滑塊IB靜止，保持焊槍 20的鎢極指向電極板7中央的試樣8上；鎖死Y方向滑動(dòng)臺(tái)2、Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)4及Z方向滑動(dòng)臺(tái)3 ;通過(guò)控制面板6B開(kāi)啟測(cè)力傳感器6，待示數(shù)穩(wěn)定后調(diào)零；打開(kāi)Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)3鎖死開(kāi)關(guān)，通過(guò)Z方向粗調(diào)旋鈕3B調(diào)節(jié)鎢極接近試樣8表面直至距離< 1mm，鎖死Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)3 ;打開(kāi)Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)4的Z向鎖死開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)鎢極緩慢接近試樣8，若顯示屏6C示數(shù)大于零則緩慢調(diào)節(jié)鎢極遠(yuǎn)離試樣8至示數(shù)回零，重復(fù)該過(guò)程直至顯示屏6C示數(shù)恰好為零，此時(shí)可認(rèn)為鎢極恰好和試樣8接觸；調(diào)節(jié)Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)4的Z方向微調(diào)旋鈕4A使其遠(yuǎn)離試樣8，通過(guò)Z方向微調(diào)旋鈕4A上的千分尺刻度控制鎢極與試樣8的距離， 調(diào)節(jié)完成后鎖死Z方向微調(diào)旋鈕4A ;打開(kāi)Y方向滑動(dòng)臺(tái)2的Y向鎖死開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)鎢極在試樣8上的位置，調(diào)節(jié)完成后鎖死Y向鎖死開(kāi)關(guān)，至此完成焊槍20焊前調(diào)節(jié)準(zhǔn)備工作。通過(guò)焊接電源引弧并穩(wěn)定燃燒IOs以上，試樣8上的電弧力通過(guò)電極板7作用于測(cè)力傳感器6，測(cè)力傳感器6接收電弧力信號(hào)后將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)及采集卡儲(chǔ)存并作為該次測(cè)量的結(jié)果，同時(shí)測(cè)力傳感器6通過(guò)內(nèi)部屏顯電路將結(jié)果傳輸至顯示屏 6C，通過(guò)顯示屏6C所顯示的穩(wěn)定示數(shù)可在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)平均電弧力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)平均電弧力曲線可通過(guò)上位機(jī)界面進(jìn)行即時(shí)顯示。關(guān)閉焊接電源完成定點(diǎn)平均電弧力單組電流參數(shù)單次測(cè)量實(shí)驗(yàn)，通過(guò)多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)即可掌握某組電流參數(shù)下的平均電弧力。采用本發(fā)明設(shè)計(jì)的超音頻脈沖TIG焊平均電弧力測(cè)量平臺(tái)進(jìn)行直線焊縫焊接測(cè)量平均電弧力時(shí),試樣8固定于電極板7中央,在試樣8引弧一側(cè)的前方加裝引弧板,引弧板材料、厚度應(yīng)與試樣8相同，開(kāi)啟伺服電機(jī)IC調(diào)節(jié)焊槍20指向引弧板合適位置，通過(guò)控制面板6B設(shè)置焊接過(guò)程所需的位移、速度參數(shù)，使其處于就緒狀態(tài)；鎖死Y方向滑動(dòng)臺(tái)2和 Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)4及Z方向滑動(dòng)臺(tái)3 ;通過(guò)控制面板6B開(kāi)啟測(cè)力傳感器6，待示數(shù)穩(wěn)定后調(diào)零；打開(kāi)Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)3鎖死開(kāi)關(guān)，通過(guò)Z方向粗調(diào)旋鈕3B調(diào)節(jié)鎢極接近試樣8表面直至距離< 1mm，鎖死Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)3 ;打開(kāi)Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)4的Z向鎖死開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)鎢極緩慢接近試樣8，若顯示屏6C出現(xiàn)示數(shù)則緩慢調(diào)節(jié)鎢極遠(yuǎn)離試樣8至示數(shù)回零，重復(fù)該過(guò)程直至顯示屏6C示數(shù)恰好為零，此時(shí)可認(rèn)為鎢極恰好和試樣8接觸；調(diào)節(jié)Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)4的Z方向微調(diào)旋鈕4A使其遠(yuǎn)離試樣8，通過(guò)Z方向微調(diào)旋鈕4A上的千分尺刻度控制鎢極與試樣8的距離，調(diào)節(jié)完成后鎖死Z方向微調(diào)旋鈕4A ;打開(kāi)Y方向滑動(dòng)臺(tái)2的Y向鎖死開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)鎢極在試樣8上的位置，調(diào)節(jié)完成后鎖死Y向鎖死開(kāi)關(guān)，至此完成焊槍20焊前調(diào)節(jié)準(zhǔn)備工作。通過(guò)焊接電源引弧并穩(wěn)定燃燒，上位機(jī)通過(guò)伺服電機(jī)IC控制X方向滑塊IB按設(shè)定運(yùn)動(dòng)參數(shù)運(yùn)行，帶動(dòng)焊槍20進(jìn)行直線焊縫焊接，測(cè)力傳感器6按照設(shè)定向計(jì)算機(jī)及采集卡傳輸數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)及采集卡根據(jù)設(shè)定接收并儲(chǔ)存焊接過(guò)程各階段平均電弧力數(shù)據(jù)，同時(shí)平均電弧力曲線可通過(guò)上位機(jī)界面進(jìn)行即時(shí)顯示。X方向滑塊IB運(yùn)行至設(shè)定終點(diǎn)停止，關(guān)閉焊接電源熄弧，完成直線焊縫平均電弧力單組電流參數(shù)單次測(cè)量實(shí)驗(yàn)。在焊接過(guò)程中，測(cè)力傳感器6通過(guò)內(nèi)部屏顯電路將結(jié)果傳輸至顯示屏6C，通過(guò)顯示屏6C所顯示的穩(wěn)定示數(shù)可在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)平均電弧力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
權(quán)利要求
1.一種超音頻脈沖鎢極氬弧焊平均電弧力測(cè)量平臺(tái)，其特征在于該測(cè)量平臺(tái)包括有焊槍(20)、X方向滑動(dòng)臺(tái)(I)、Y方向滑動(dòng)臺(tái)(2)、Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)(3)、Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái) (4)、加工平臺(tái)(5)、測(cè)力傳感器￠)、配重體(9)，以及多個(gè)用于起支撐和連接作用的支撐連接板；焊槍(20)安裝在F支撐連接件(IOF)上，并通過(guò)兩個(gè)鎖扣(20A)固定；F支撐連接件(IOF)安裝在G支撐連接件(IOG)的一端上，G支撐連接件(IOG)的另一端安裝在Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)(4)上；Y方向滑動(dòng)臺(tái)(2)安裝在D支撐連接件(IOD)的一端上，Y方向滑動(dòng)臺(tái)(2)與Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)(4)安裝在一起，即D支撐連接件(IOD)與G支撐連接件(IOG)之間是Y方向滑動(dòng)臺(tái)⑵與Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)⑷；D支撐連接件(IOD)的另一端與E支撐連接件(IOE)的一端連接，E支撐連接件(IOE)的另一端上安裝有配重體(9)；X方向滑動(dòng)臺(tái)(I)上安裝有X方向絲杠(IA)，所述X方向絲杠(IA)上套接有X方向滑塊 (IB)，X方向滑動(dòng)臺(tái)(I)的一端上安裝有伺服電機(jī)(IC) ;X方向絲杠(IA)在伺服電機(jī)(IC) 的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)X方向滑塊(IB)運(yùn)動(dòng)；X方向滑動(dòng)臺(tái)(I)的背部通過(guò)A支撐連接件(IOA)和 B支撐連接件(IOB)安裝在工作平臺(tái)(5)的側(cè)板(5A)上；Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)(3)上安裝有Z方向絲杠(3A)，所述Z方向絲杠(3A)上套接有Z方向滑塊(3B)，Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)(3)上安裝有Z方向粗調(diào)旋扭(3C)，且Z方向粗調(diào)旋扭(3C) 與Z方向絲杠(3A)的一端連接2方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)(3)的背部安裝在C支撐連接件(IOC) 的另一側(cè)面上；加工平臺(tái)(5)為L(zhǎng)形結(jié)構(gòu)；X方向滑動(dòng)臺(tái)⑴通過(guò)A支撐連接件(IOA)和B支撐連接件(IOB)安裝在工作平臺(tái)(5)的側(cè)板(5A)上；工作平臺(tái)(5)的支撐板上安裝有測(cè)力傳感器(6);測(cè)力傳感器(6)由升降臺(tái)(6A)，控制面板(6B)及顯示屏(6C)構(gòu)成；試樣(8)置于測(cè)力傳感器(6)的電極板(7)上，電極板(7)通過(guò)升降臺(tái)(6A)實(shí)現(xiàn)試樣(8)的z方向的調(diào)節(jié)，對(duì)焊接平均電弧力數(shù)據(jù)采集過(guò)程的參數(shù)設(shè)置由控制面板^B)實(shí)現(xiàn)，平均電弧力的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線可通過(guò)顯示屏(6C)顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超音頻脈沖鎢極氬弧焊平均電弧力測(cè)量平臺(tái)，其特征在于 在伺服電機(jī)(IC)的驅(qū)動(dòng)下，X方向滑塊(IB)沿X方向絲杠(IA)運(yùn)動(dòng)，X方向滑塊(IB)通過(guò)C支撐連接件(IOC)與Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)(3)連接，實(shí)現(xiàn)了焊槍(20)對(duì)試樣(8)在加工過(guò)程中的X方向上的運(yùn)動(dòng)；Y方向滑動(dòng)臺(tái)⑵通過(guò)Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)⑷安裝于G支撐連接件(IOG)上，并依次通過(guò)G支撐連接件(IOG)、F支撐連接件(IOF)與焊槍(20)連接，工作過(guò)程中調(diào)節(jié)Y方向旋鈕 (2A)實(shí)現(xiàn)焊槍(20)對(duì)試樣(8)在加工過(guò)程中的y方向上的運(yùn)動(dòng)；Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)(3)安裝在C支撐連接件(IOC)上，Z方向滑塊(3B)安裝在配重體(9)的一側(cè)面上，配重體(9)的另一側(cè)面安裝在E支撐連接件(IOE)上2方向滑塊(3B)套接在Z方向絲杠(3A)上，并通過(guò)調(diào)節(jié)Z方向粗調(diào)旋扭(3C)實(shí)現(xiàn)Z方向滑塊(3B)在Z方向絲杠(3A)上的上下運(yùn)動(dòng)，即焊槍(20)對(duì)試樣(8)在加工過(guò)程中的z方向上的大量程運(yùn)動(dòng)；Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)(4)依次通過(guò)G支撐連接件(IOG)、F支撐連接件(IOF)與焊槍(20) 連接，Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)⑷上的Z方向微調(diào)旋扭(4A)能夠?qū)崿F(xiàn)焊槍(20)對(duì)試樣⑶在加工過(guò)程中的z方向上微調(diào)。CN 102528228 A _
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超音頻脈沖鎢極氬弧焊平均電弧力測(cè)量平臺(tái)，其特征在于 所述測(cè)量平臺(tái)能夠進(jìn)行定點(diǎn)測(cè)量平均電弧力。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超音頻脈沖鎢極氬弧焊平均電弧力測(cè)量平臺(tái)，其特征在于 所述測(cè)量平臺(tái)能夠進(jìn)行直線焊縫焊接測(cè)量平均電弧力。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種超音頻脈沖鎢極氬弧焊平均電弧力測(cè)量平臺(tái)，該測(cè)量平臺(tái)包括有焊槍、X方向滑動(dòng)臺(tái)、Y方向滑動(dòng)臺(tái)、Z方向粗調(diào)滑動(dòng)臺(tái)、Z方向微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)、加工平臺(tái)、測(cè)力傳感器、配重體，以及多個(gè)用于起支撐和連接作用的支撐連接板。本發(fā)明測(cè)量平臺(tái)主要用途在于超音頻脈沖TIG焊接的電弧力測(cè)量，可實(shí)現(xiàn)常用金屬材料超音頻脈沖焊接電弧力測(cè)量；基于四個(gè)滑動(dòng)臺(tái)配合運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)了焊槍三自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)X方向滑動(dòng)臺(tái)實(shí)現(xiàn)焊槍沿焊縫方向運(yùn)動(dòng)，以Y方向滑動(dòng)臺(tái)進(jìn)行鎢極頂端與焊縫對(duì)中調(diào)節(jié)，在Z方向由粗調(diào)、微調(diào)滑動(dòng)臺(tái)精確調(diào)節(jié)鎢極頂端與工件的距離，保證焊接試驗(yàn)過(guò)程中電弧高度恒定。
文檔編號(hào)B23K9/12GK102528228SQ20121005225
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月1日
發(fā)明者從保強(qiáng), 楊明軒, 齊鉑金 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)