一种用磁场控制TIG电弧的焊缝跟踪传感器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109530864A(43)申请公布日2019.03.29(21)申请号201910004123.5(22)申请日2019.01.03(71)申请人湘潭大学地址411105湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘27号湘潭大学(72)发明人李湘文秦子濠罗华郭韬向垂悦揭光奇(51)Int.Cl.B23K9/127(2006.01)B23K9/167(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种用磁场控制TIG电弧的焊缝跟踪传感器(57)摘要本发明公开了一种采用磁场控制TIG电弧的焊缝跟踪传感器，该传感器包括蜗轮蜗杆、支撑套筒、霍尔传感器等部分组成。该传感器主要由磁场激励电源、产生磁场的磁感线圈和蜗轮蜗杆传动机构组成。磁感线圈缠绕在支撑套筒上，激励电源使磁感线圈产生纵向磁场，并且磁场的磁感应强度关于中心轴线对称，中心轴线磁感应强度最大，越远离中心轴线，磁感应强度越小，通过蜗轮蜗杆传动使磁场发生左右偏移，导致TIG电弧两边磁场大小不均匀，从而电弧两边的收缩程度不同，使得电弧左右偏转扫描焊缝，经霍尔传感器提取电弧信息，再通过焊缝跟踪实时调节机构判断焊缝跟踪偏差，进而调节焊接路径和焊接参数，从而实施对焊缝的自动跟踪。CN109530864ACN109530864A权利要求书1/1页1.该传感器主要由磁场激励电源、产生磁场的磁感线圈和蜗轮蜗杆传动机构组成，焊枪的钨极不发生移动，在偏移的纵向磁场作用下，达到电弧形态聚焦和电弧旋转摆动的效果，获取相关电弧的信息从而实现焊缝跟踪。2.根据权利要求1所述的一种用磁场控制TIG电弧的焊缝跟踪传感器，其特征在于在焊枪外面套上一个支撑套筒，将漆包铜线由上而下紧密的缠绕在支撑套筒上面形成磁感线圈，并用绝缘材料将铜线包裹，在支撑套筒上面连接两个蜗杆，利用涡轮蜗杆传动，使支撑套筒和磁感线圈左右偏移。3.根据权利要求1和权利要求2所述的一种用磁场控制TIG电弧的焊缝跟踪传感器，在传动机构连接一个编码器控制支撑套筒的偏移距离，当蜗轮蜗杆向右传动，即支撑套筒向右偏移距离达到最大时，电弧向左扫描的距离达到最大值，同理，当蜗轮蜗杆左右传动，即支撑套筒向左偏移距离达到最大时，电弧向右扫描的距离达到最大值，此时编码器控制支撑套筒的最大偏移距离与电弧扫描焊缝的最大距离相对应，并获取相关电弧的信息从而实现焊缝跟踪。2CN109530864A说明书1/3页一种用磁场控制TIG电弧的焊缝跟踪传感器技术领域[0001]本文发明一种利用磁场作用于TIG焊接的电弧上，实现对焊缝的自动跟踪和改善焊缝的质量的目的，具体的说，是一种利用磁场控制电弧偏转的焊缝跟踪传感器。背景技术[0002]随着磁场技术的不断完善，磁场技术运用到越来越多的领域，同样磁场技术在焊接领域也具有巨大的发展前景和实用价值。[0003]电弧是两个电极之间产生的强烈持久的放电现象，电弧的弧柱是包含了大量的电子、正离子等带电粒子和中性粒子等聚合在一起的气体状态，所以在磁场的作用下，弧柱间的带电粒子受到洛伦兹力的作用做相关的运动使电弧旋转。目前常用施加的磁场的方式有：施加纵向的磁场，可以使电弧聚焦，并且搅拌熔池使组织的晶粒细化，提高焊接质量；施加横向磁场，可以控制电弧的摆动和改善焊缝成型；施加尖角磁场，可以改变电弧的形状，根据焊接工艺的需要，对电弧进行对应的拓宽和压缩。[0004]在国外，lofinaovP.A等学者将埋弧自动焊焊接进行中施加外加磁场，观察且分析外加磁场对焊丝熔化速率的作用规律。日本方面，在双丝TIG焊接阶段里采取外加磁场控制，影响了焊缝金属的冶金反应。Manage等人分析了磁场对焊接电弧以及焊缝金属地作用规律。[0005]在国内，常云龙、车小平等人为了研究铝合金脉冲MIG焊在电弧上施加纵向磁场时对熔滴过渡的影响，采取高速录制设备收取焊接时熔滴表现形态，分析熔滴过渡地变化形式。李军、江淑园等人在铝合金TIG焊焊接过程中对其施加恒定纵向磁场，发现当没有加磁时，焊缝金属组织较大、焊缝纹路不规则；而当恒定纵向磁场存在时，其焊缝金属组织变得细密、焊接接头性能得到提高。[0006]综上所述，国内外学者大多是将磁场运用在焊接组织，焊接接头性能，对熔滴过度的影响等，也有一些将磁场运用到焊缝跟踪传感器上，但如何使电弧在偏移过程中稳定燃烧是一个亟待解决的问题，更没有一种通过磁场控制电弧偏移又可以控制电弧聚焦的电弧传感器。发明内容[0007]针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提出一种用磁场控制TIG电弧的焊缝跟踪传感器，该传感器通过外加稳定的纵向磁场，并通过蜗轮蜗杆使磁场发生偏移，从而牵引电弧摆动扫描焊缝。[0008]本发明的目的是通过以下技术方案实现：该装置包括蜗轮蜗杆传动装置、支撑套筒、霍尔