熔化極氣體保護焊送絲機構性能的測試裝置與測試方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了熔化極氣體保護焊送絲機構性能的測試裝置和測試方法，裝置包括機械部分和信號采集處理部分，機械部分包括加力測速裝置和測試平臺；信號采集處理部分包括信號采集卡、信號傳輸線、計算機等。與現有技術相比，本發明專利技術的裝置可實時檢測壓力和速度的變化，并可通過采集的信號分別考察無外部干預情況下和施加外部干預下的送絲穩定性，在保證對送絲機構靜態性能進行測試的情況下，對動態性能做出適當、準確的評價，完善送絲機構性能測試標準，綜合評價送絲機構對焊接過程(焊接電流和電壓)的影響，保證焊縫性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及材料加工技術，更加具體地說，涉及熔化極氣體保護焊送絲機構性能的測試裝置和測試方法。
技術介紹
隨著焊接技術的不斷發展，手工焊的比重逐漸下降，半自動化、自動化焊接方法的比重逐漸增大，尤其是CO2氣體保護焊、MIG焊、MAG焊等高效的熔化極氣體保護焊(GMAW)正越來越得到大面積的推廣應用。 半自動化、自動化焊中使用的主要焊接設備是焊接電源和送絲機構，其中送絲機構主要由送絲機、焊槍、送絲軟管等部分組成。多年來的焊接生產實踐表明，優異的焊接質量要求送絲機構必須具有較強的抗干擾能力，能夠在送絲過程中保證焊絲不變形、阻力盡量小；在網壓和送絲阻力變化等情況下能夠保證送絲速度在允許的范圍內變化，且送絲速度在一定范圍內能夠實現無級調速。對于半自動化、自動化熔化極氣體保護焊，多采用平外特性或緩降外特性焊接電源配以等速送絲機構，利用電弧自身調節作用來保持弧長穩定，且焊接電流由送絲速度調節的，送絲速度的變化將影響電弧靜特性曲線、電源外特性曲線的位置，進而影響電弧自身調節的靈敏度以及系統誤差，因此，送絲的不穩定性不僅會引起焊接參數、電弧狀態發生劇烈波動，而且會造成焊絲熔化和熔滴過渡過程的不穩定，使焊縫缺陷出現的頻率增大。實際應用中，當焊絲從焊絲盤上抽取的時候會產生阻力，無論是拉絲還是推絲方式，當焊絲經過送絲軟管或者絕緣支架時都會產生進給阻力和摩擦力，而且焊絲從焊絲盤到焊點之間的距離越長，送絲阻力越大。這些阻力和摩擦力都呈現出嚴重的非線性，難以進行測量，加之電網電壓波動較大，外界環境干擾因素普遍存在，這些因素都容易造成送絲速度不穩定。
技術實現思路
本專利技術針對常規的GMAW送絲機構，提出了熔化極氣體保護焊等速送絲機構的性能測試裝置和測試方法，尤其對送絲機構的動態性能測試設計了較完善的測試裝置與測試方法，在保證對送絲機構靜態性能進行測試的情況下，對動態性能做出適當、準確的評價，完善送絲機構性能測試標準，綜合評價送絲機構對焊接過程(焊接電流和電壓)的影響，保證焊縫性能。本專利技術的目的通過下述技術方案予以實現熔化極氣體保護焊送絲機構性能的測試裝置由兩部分組成機械部分和信號采集處理部分。其中，機械部分包括加力測速裝置和測試平臺；信號采集處理部分包括信號采集卡、信號傳輸線、計算機(配有數據處理軟件)等。所述機械部分包括加力測速裝置和測試平臺。所述加力測速裝置由加力輪、從動送絲滾輪、測速編碼器、銜鐵、電磁鐵、測力傳感器和聯軸器組成，其中所述測力傳感器固定在外殼的底部，所述電磁鐵與測力傳感器的頂部相連；在外殼之外，第一聯動軸上面設置有聯軸器和測速編碼器，在外殼之內，第一聯動軸上設置有連動臂和從動送絲滾輪，所述連動臂和第一聯動軸之間存在裝配間隙，以便連動臂能夠上下運動；所述從動送絲滾輪和第一聯動軸緊固連接，以實現第一聯動軸隨從動送絲滾輪的同步旋轉運動；所述連動臂的下端與銜鐵固定連接，上端通過第二聯動軸與加力輪緊固連接；所述加力輪與從動送絲滾輪之間無間隙，焊絲從這兩輪之間通過。電磁鐵、測力傳感器與測速編碼器都有單獨的電源供電。在加力測速裝置組裝的過程中，要保證入絲口、出絲口與從動送絲滾輪槽對中；電磁鐵與銜鐵間要留有間隙，以便通過電磁作用將銜鐵吸下來，來實現加力輪對送絲的加力，需要注意的是電磁鐵與銜鐵之間的間隙需要連動臂和第一聯動軸之間的間隙配合(選擇相同或者相近的距離)，以實現磁力吸附時，連動臂能夠帶動加力輪對送絲進行力學作用。加力測速裝置工作原理為焊絲從加力測速裝置的從動送絲滾輪與加力輪之間穿過進入送絲機，且從動送絲滾輪與加力輪表面制作有與普通普通送絲機內的送絲滾輪類似 的凹槽(從動送絲滾輪與加力輪也可直接采用普通送絲機的與焊絲直徑合適匹配的送絲滾輪)，保證焊絲運動方向的穩定；在送絲之前調節送絲機速度，并保持恒速，此時從動送絲滾輪與加力輪之間只有加力輪自重產生的壓力，此壓力很小，對送絲速度基本無影響。在某一時刻給電磁鐵通電，電磁鐵吸引與加力輪相連的銜鐵，使加力輪與從動送絲滾輪間的焊絲受到一個正壓力，使送絲速度發生變化。測速編碼器與從動送絲滾輪聯動，編碼器輸出信號通過采集電路傳輸至計算機，用于實測送絲速度。所述測試平臺設置有用于固定被測送絲機的承重板和定位板，以使送絲機與加力測速裝置處于同一平面，使得測量方便穩定。所述信號采集處理部分包括信號采集卡、信號傳輸線、計算機(配有數據處理軟件)等，其中所需處理的信號主要是測速編碼器的輸出信號。所述信號采集卡的采集頻率要大于150KHZ，以保證能夠采集足夠多的信號點，使所測數據能夠精確的反應送絲速度變化。所述測力傳感器輸出的電壓信號值與所測力值成正相關，用合適的電壓表來測量此測力傳感器的輸出電壓信號，確定電磁鐵的吸力大小。所述測速編碼器通過聯軸器與從動送絲滾輪輪軸相連，實現與從動送絲滾輪的同軸同步旋轉，以實現實時測試送絲速度的目的；其輸出信號通過信號采集卡傳輸到計算機，通過軟件Labview、origin對輸入信號進行處理,便可獲得送絲速度一時間曲線。對傳感器及電器件的要求測速編碼器分辨率要求不小于1024脈沖/轉，以保證測速編碼器的輸出信號足夠密集，能更精確的反映送絲速度隨時間的變化；測力傳感器精度等級要求不小于O. 03,靈敏度最好大于2mV/V。測速編碼器輸出為脈沖方波信號，在Labview軟件中設定采集頻率與閾值。通過將測速編碼器的輸出信號與設定閾值電壓進行比較，找到每個周期上升沿并計算出每個方波周期T，編碼器每個脈沖周期都對應一個確定的旋轉角度，因而也就對應一個確定的焊絲行進距離S，該行進距離除以脈沖周期即為該脈沖周期的焊絲速度V，即V= (S/T) X60m/min0 S為編碼器兩脈沖間焊絲行進的距離，只與加力測速裝置機械結構和編碼器類型有關，在使用過程中保持不變。熔化極氣體保護焊送絲機構性能的測試方法，分為兩種情況下進行測試和分析(I)無外部干預情況下，在對熔化極氣體保護焊送絲機構等速送絲的穩定性進行測試時，將加力測速裝置分別放置于焊槍出口處和送絲機入口處(此時電磁鐵不通電)，分別檢測焊槍出口處和送絲機入口處送絲速度隨時間的變化，并與設定的送絲速度進行比較，計算獲得焊槍出口處和送絲機入口處送絲速度的方差或標準差，用以評價送絲軟管、焊槍及其它送絲機構部件對送絲速度的固有影響。對于不同送絲機構在無外部干預下動態性能的比較，可以分別計算出其焊槍出口處與送絲機入口處送絲速度的方差，若不同送絲機構在送絲機入口處的方差相等，則可通過比較焊槍出口處的方差來比較不同送絲機構的動態性能，且焊槍出口處送絲速度的方差越小，則送絲機構的送絲穩定性越好；若不同送絲機構在送絲機入口處的方差不等，則分別求出不同送絲機構在焊槍出口處與送絲機入口處的方差的差值ΛΕ, ΛΕ越小，則送絲軟管、焊槍及其它送絲機構部件對焊絲運動的阻礙越小，送絲機構的送絲穩定性越好。(2)在對熔化極氣體保護焊送絲機構抗外界干擾能力測試時，焊絲首先穿過加力測速裝置，再經送絲機帶動送進；在焊絲穩定送進后的某一時刻，給電磁鐵通電，即向運動的焊絲施加一階躍正壓力，形成對焊絲的運動阻力，此阻力來自于電磁鐵等產生的正壓力導致的送絲滾輪與焊絲之間增加的摩擦力；同時，對這一阻力所引起的送絲速度變化運用測速編碼器、信號采集卡進行采集，將所采集的信本文檔來自技高網...

【技術保護點】
熔化極氣體保護焊送絲機構性能的測試裝置，由機械部分和信號采集處理部分組成，其特征在于，所述機械部分包括加力測速裝置和測試平臺：所述加力測速裝置由加力輪、從動送絲滾輪、測速編碼器、銜鐵、電磁鐵、測力傳感器和聯軸器組成，其中所述測力傳感器固定在外殼的底部，所述電磁鐵與測力傳感器的頂部相連；在外殼之外，第一聯動軸上面設置有聯軸器和測速編碼器，所述測速編碼器通過聯軸器和第一聯動軸與從動送絲滾輪輪軸相連，實現與從動送絲滾輪的同軸同步旋轉，以實現實時測試送絲速度的目的；在外殼之內，第一聯動軸上設置有連動臂和從動送絲滾輪，所述連動臂和第一聯動軸之間存在裝配間隙，以便連動臂能夠上下運動；所述從動送絲滾輪和第一聯動軸緊固連接，以實現第一聯動軸隨從動送絲滾輪的同步旋轉運動；所述連動臂的下端與銜鐵固定連接，上端通過第二聯動軸與加力輪緊固連接；所述加力輪與從動送絲滾輪之間無間隙，焊絲從這兩輪之間通過；所述測試平臺設置有用于固定被測送絲機的承重板和定位板，以使送絲機與加力測速裝置處于同一平面，使得測量方便穩定；所述信號采集處理部分包括信號采集卡、信號傳輸線、計算機，其中所述信號采集卡通過信號傳輸線分別與測力傳感器、測速編碼器相連，采集壓力和速度信號，然后通過信號傳輸線將信號傳輸給計算機，以獲得送絲速度—時間曲線。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊立軍，王小博，畢超，焦嬌，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：