CN113983959A - 不同v形坡口坡口面角下tig电弧形态辅助测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种不同V形坡口坡口面角下TIG电弧形态辅助测量装置,包括基础座和设置在基础座上部的凸台;凸台左侧的基础座为左侧平台,凸台右侧的基础座为右侧平台;左侧平台的上表面为左水平面,右侧平台的上表面为右水平面;左水平面和右水平面分别与水平面平行;凸台左侧设置有多个V形坡口左侧壁,每个V形坡口左侧壁对应的坡口面角为20°~30°;凸台右侧设置有多个V形坡口右侧壁,每个V形坡口右侧壁对应的坡口面角为3°~4°。本发明TIG电弧形态辅助测量装置,构建了不同坡口面角下的V形坡口单侧壁;并与高速摄像系统相结合,能够获取不同V形坡口坡口面角下TIG电弧形态演变照片。
Description
技术领域
本发明属于TIG焊接技术领域,具体涉及一种不同V形坡口坡口面角下TIG电弧形态辅助测量装置。
背景技术
TIG焊接方法通过惰性气体氛围保护焊接区,电弧稳定,可精确调控热输入,能够适用几乎所有金属材料。然而,由于钨极载流能力有限,无法采用较大的焊接电流施焊,因此熔深较小,焊接效率不高。针对单面对接焊而言,一般需要利用加工坡口,进而填充坡口的方式获得板厚方向全熔透的效果。在各类坡口构型中,V形坡口使用较多,且根据板厚的差异,V形坡口往往采用不同的坡口面角。根据GB/T 985.1-2008,板厚在3~10mm之间,对应的坡口面角为20°~30°;板厚在8~12mm之间,对应的坡口面角为3°~4°。但是,不同的V形坡口坡口面角将导致TIG电弧在坡口中电场分布发生变化,从而使TIG电弧电流向坡口侧壁分流,进一步改变电弧阴极射流和阳极射流相互作用,并使阳极贴附模式发生转变,最终影响焊缝成形质量。通过观察不同V形坡口坡口面角下TIG电弧形态的演变,能够为明确V形坡口坡口面角对电弧阴极射流和阳极射流相互作用影响机理,掌握阳极贴附模式转变机制提供直接的实验依据。
目前,TIG电弧形态的测量方法以高速摄像为主,但是均未考虑不同V形坡口坡口面角对TIG电弧形态的影响。因此,现有技术无法测量不同V形坡口坡口面角下TIG电弧形态。
发明内容
本发明提供了一种不同V形坡口坡口面角下TIG电弧形态辅助测量装置,构建了不同坡口面角下的V形坡口单侧壁,与此同时结合高速摄像系统,获取不同V形坡口坡口面角下TIG电弧形态。
本发明采用的技术方案为:
不同V形坡口坡口面角下TIG电弧形态辅助测量装置,包括基础座和设置在基础座上部的凸台;凸台左侧的基础座为左侧平台,凸台右侧的基础座为右侧平台;左侧平台的上表面为左水平面,右侧平台的上表面为右水平面;左水平面和右水平面分别与水平面平行;凸台左侧设置有多个V形坡口左侧壁,每个V形坡口左侧壁对应的坡口面角为20°~30°;凸台右侧设置有多个V形坡口右侧壁,每个V形坡口右侧壁对应的坡口面角为3°~4°。
上述凸台左侧设置有六个V形坡口左侧壁,依次为:V形坡口第一左侧壁、V形坡口第二左侧壁、V形坡口第三左侧壁、V形坡口第四左侧壁、V形坡口第五左侧壁和V形坡口第六左侧壁;V形坡口第一左侧壁对应的坡口面角为20°,V形坡口第二左侧壁对应的坡口面角为22°,V形坡口第三左侧壁对应的坡口面角为24°,V形坡口第四左侧壁对应的坡口面角为26°,V形坡口第五左侧壁对应的坡口面角为28°,V形坡口第六左侧壁对应的坡口面角为30°。
上述凸台右侧设置有六个V形坡口右侧壁,依次为:V形坡口第一右侧壁、V形坡口第二右侧壁、V形坡口第三右侧壁、V形坡口第四右侧壁、V形坡口第五右侧壁和V形坡口第六右侧壁;V形坡口第一右侧壁对应的坡口面角为3°,V形坡口第二右侧壁对应的坡口面角为3.2°,V形坡口第三右侧壁对应的坡口面角为3.4°,V形坡口第四右侧壁对应的坡口面角为3.6°,V形坡口第五右侧壁对应的坡口面角为3.8°,V形坡口第六右侧壁对应的坡口面角为4°。
再者,基础座的底面为底水平面,底水平面与水平面平行。
另外,左侧平台内部设置有左侧水冷通道,左侧水冷通道贯穿整个左侧平台;右侧平台内部设置有右侧水冷通道,右侧水冷通道贯穿整个右侧平台;凸台内部设置有中部水冷通道,中部水冷通道贯穿整个凸台。
本发明的有益效果是:
(1)本发明提供的不同V形坡口坡口面角下TIG电弧形态辅助测量装置,构建了不同坡口面角下的V形坡口单侧壁。
(2)本发明不同V形坡口坡口面角下TIG电弧形态辅助测量装置与高速摄像系统相结合,能够获取不同V形坡口坡口面角下TIG电弧形态演变照片,为明确V形坡口坡口面角对电弧阴极射流和阳极射流相互作用影响机理,掌握阳极贴附模式转变机制提供直接的实验依据。
附图说明
图1为本发明TIG电弧形态辅助测量装置的三维结构示意图;
图2为本发明TIG电弧形态辅助测量装置的V形坡口第一左侧壁、V形坡口第二左侧壁、V形坡口第三左侧壁、V形坡口第四左侧壁、V形坡口第五左侧壁和V形坡口第六左侧壁的坡口面角角度示意图;
图3为本发明TIG电弧形态辅助测量装置的V形坡口第一右侧壁、V形坡口第二右侧壁、V形坡口第三右侧壁、V形坡口第四右侧壁、V形坡口第五右侧壁和V形坡口第六右侧壁的坡口面角角度示意图;
图4为本发明TIG电弧形态辅助测量装置对V形坡口中TIG电弧形态进行测量的原理示意图。
图中:1-左侧平台,2-右侧平台,3-凸台,4-左水平面,5-右水平面,6-基础座,7-钨极,8-电弧,9-高速摄像机,10-底水平面,11-左侧水冷通道,12-右侧水冷通道,13-中部水冷通道,14-V形坡口第一左侧壁,15-V形坡口第二左侧壁,16-V形坡口第三左侧壁,17-V形坡口第四左侧壁,18-V形坡口第五左侧壁,19-V形坡口第六左侧壁,20-V形坡口第一右侧壁,21-V形坡口第二右侧壁,22-V形坡口第三右侧壁,23-V形坡口第四右侧壁,24-V形坡口第五右侧壁,25-V形坡口第六右侧壁。
具体实施方式
如图1所示,本发明提供了一种不同V形坡口坡口面角下TIG电弧形态辅助测量装置,包括基础座6和设置在基础座6上部的凸台3;其中,凸台3左侧的基础座6为左侧平台1,凸台3右侧的基础座6为右侧平台2。基础座6的底面为底水平面10;左侧平台1的上表面为左水平面4;右侧平台2的上表面为右水平面5。底水平面10、左水平面4和右水平面5,这三者分别与水平面平行。
如图2所示,凸台3左侧设置有多个V形坡口左侧壁,每个V形坡口左侧壁对应的坡口面角为20°~30°。具体为:凸台3左侧依次设置有V形坡口第一左侧壁14、V形坡口第二左侧壁15、V形坡口第三左侧壁16、V形坡口第四左侧壁17、V形坡口第五左侧壁18和V形坡口第六左侧壁19。V形坡口第一左侧壁14对应的坡口面角为20°,V形坡口第二左侧壁15对应的坡口面角为22°,V形坡口第三左侧壁16对应的坡口面角为24°,V形坡口第四左侧壁17对应的坡口面角为26°,V形坡口第五左侧壁18对应的坡口面角为28°,V形坡口第六左侧壁19对应的坡口面角为30°。其中,某一个V形坡口左侧壁对应的坡口面角=α-90°,α为该V形坡口左侧壁与左水平面4之间的夹角。也就是说,V形坡口第一左侧壁14与左水平面4之间的夹角为110°,V形坡口第二左侧壁15与左水平面4之间的夹角为112°,V形坡口第三左侧壁16与左水平面4之间的夹角为114°,V形坡口第四左侧壁17与左水平面4之间的夹角为116°,V形坡口第五左侧壁18与左水平面4之间的夹角为118°,V形坡口第六左侧壁19与左水平面4之间的夹角为120°。根据GB/T 985.1-2008,V形坡口第一左侧壁14、V形坡口第二左侧壁15、V形坡口第三左侧壁16、V形坡口第四左侧壁17、V形坡口第五左侧壁18和V形坡口第六左侧壁19对应的坡口面角适用于板厚3~10mm单面对接焊V形坡口中TIG电弧形态测量。
如图3所示,凸台3右侧设置有多个V形坡口右侧壁,每个V形坡口右侧壁对应的坡口面角为3°~4°。具体为:凸台3右侧依次设置有V形坡口第一右侧壁20、V形坡口第二右侧壁21、V形坡口第三右侧壁22、V形坡口第四右侧壁23、V形坡口第五右侧壁24和V形坡口第六右侧壁25。V形坡口第一右侧壁20对应的坡口面角为3°,V形坡口第二右侧壁21对应的坡口面角为3.2°,V形坡口第三右侧壁22对应的坡口面角为3.4°,V形坡口第四右侧壁23对应的坡口面角为3.6°,V形坡口第五右侧壁24对应的坡口面角为3.8°,V形坡口第六右侧壁25对应的坡口面角为4°。其中,某一个V形坡口右侧壁对应的坡口面角=β-90°,β为该V形坡口右侧壁与右水平面5之间的夹角。也就是说,V形坡口第一右侧壁20与右水平面5之间的夹角为93°,V形坡口第二右侧壁21与右水平面5之间的夹角为93.2°,V形坡口第三右侧壁22与右水平面5之间的夹角为93.4°,V形坡口第四右侧壁23与右水平面5之间的夹角为93.6°,V形坡口第五右侧壁24与右水平面5之间的夹角为93.8°,V形坡口第六右侧壁25与右水平面5之间的夹角为94°。根据GB/T 985.1-2008,V形坡口第一右侧壁20、V形坡口第二右侧壁21、V形坡口第三右侧壁22、V形坡口第四右侧壁23、V形坡口第五右侧壁24和V形坡口第六右侧壁25对应的坡口面角适用于板厚8~12mm单面对接焊V形坡口中TIG电弧形态测量。
另外,如图1所示,左侧平台1内部设置有左侧水冷通道11,左侧水冷通道11贯穿整个左侧平台1;右侧平台2内部设置有右侧水冷通道12,右侧水冷通道12贯穿整个右侧平台2;凸台3内部设置有中部水冷通道13,中部水冷通道13贯穿整个凸台3。左侧水冷通道11、右侧水冷通道12和中部水冷通道13的设置能够对基础座6和凸台3起到冷却作用,从而防止在测量过程中基础座6和凸台3被引燃的电弧加热熔化。
本发明TIG电弧形态辅助测量装置能够测量不同V形坡口坡口面角下的TIG电弧形态。
如图4所示,对于3~10mm板厚的单面对接焊而言,利用本发明辅助测量装置对V形坡口中TIG电弧形态进行测量的方法为:
第一步、将整个TIG电弧形态辅助测量装置水平放置,使左水平面4和右水平面5处于水平;
第二步、将钨极7置于左水平面4的上方,再引燃电弧8,电弧8在凸台3左侧与左水平面4之间通过气体放电产生;
第三步、沿着各V形坡口左侧壁的排列方向移动钨极7,使电弧8移动到某一个V形坡口左侧壁处,当电弧8的位置确定后,采用高速摄像机9从任意角度拍摄电弧8的形态,并获得电弧形态照片;
第四步、继续沿着各V形坡口左侧壁的排列方向移动钨极7,使电弧8移动到另一个V形坡口左侧壁处,当电弧8的位置确定后,采用高速摄像机9从任意角度拍摄电弧8的形态,并获得电弧形态照片;
第五步、多次重复第四步,获得不同V形坡口坡口面角下TIG电弧形态的演变照片。
如图4所示,对于8~12mm板厚的单面对接焊而言,利用本发明辅助测量装置对V形坡口中TIG电弧形态进行测量的方法为:
第一步、将整个TIG电弧形态辅助测量装置水平放置,使左水平面4和右水平面5处于水平;
第二步、将钨极7置于右水平面5的上方,再引燃电弧8,电弧8在凸台3右侧与右水平面5之间通过气体放电产生;
第三步、沿着各V形坡口右侧壁的排列方向移动钨极7,使电弧8移动到某一个V形坡口右侧壁处,当电弧8的位置确定后,采用高速摄像机9从任意角度拍摄电弧8的形态,并获得电弧形态照片;
第四步、继续沿着各V形坡口右侧壁的排列方向移动钨极7,使电弧8移动到另一个V形坡口右侧壁处,当电弧8的位置确定后,采用高速摄像机9从任意角度拍摄电弧8的形态,并获得电弧形态照片;
第五步、多次重复第四步,获得不同V形坡口坡口面角下TIG电弧形态的演变照片。
Claims (5)
1.不同V形坡口坡口面角下TIG电弧形态辅助测量装置,其特征在于:包括基础座(6)和设置在基础座(6)上部的凸台(3);凸台(3)左侧的基础座(6)为左侧平台(1),凸台(3)右侧的基础座(6)为右侧平台(2);左侧平台(1)的上表面为左水平面(4),右侧平台(2)的上表面为右水平面(5);左水平面(4)和右水平面(5)分别与水平面平行;凸台(3)左侧设置有多个V形坡口左侧壁,每个V形坡口左侧壁对应的坡口面角为20°~30°;凸台(3)右侧设置有多个V形坡口右侧壁,每个V形坡口右侧壁对应的坡口面角为3°~4°。
2.根据权利要求1所述的TIG电弧形态辅助测量装置,其特征在于:所述凸台(3)左侧设置有六个V形坡口左侧壁,依次为:V形坡口第一左侧壁(14)、V形坡口第二左侧壁(15)、V形坡口第三左侧壁(16)、V形坡口第四左侧壁(17)、V形坡口第五左侧壁(18)和V形坡口第六左侧壁(19);V形坡口第一左侧壁(14)对应的坡口面角为20°,V形坡口第二左侧壁(15)对应的坡口面角为22°,V形坡口第三左侧壁(16)对应的坡口面角为24°,V形坡口第四左侧壁(17)对应的坡口面角为26°,V形坡口第五左侧壁(18)对应的坡口面角为28°,V形坡口第六左侧壁(19)对应的坡口面角为30°。
3.根据权利要求1所述的TIG电弧形态辅助测量装置,其特征在于:所述凸台(3)右侧设置有六个V形坡口右侧壁,依次为:V形坡口第一右侧壁(20)、V形坡口第二右侧壁(21)、V形坡口第三右侧壁(22)、V形坡口第四右侧壁(23)、V形坡口第五右侧壁(24)和V形坡口第六右侧壁(25);V形坡口第一右侧壁(20)对应的坡口面角为3°,V形坡口第二右侧壁(21)对应的坡口面角为3.2°,V形坡口第三右侧壁(22)对应的坡口面角为3.4°,V形坡口第四右侧壁(23)对应的坡口面角为3.6°,V形坡口第五右侧壁(24)对应的坡口面角为3.8°,V形坡口第六右侧壁(25)对应的坡口面角为4°。
4.根据权利要求1所述的TIG电弧形态辅助测量装置,其特征在于:所述基础座(6)的底面为底水平面(10),底水平面(10)与水平面平行。
5.根据权利要求1所述的TIG电弧形态辅助测量装置,其特征在于:所述左侧平台(1)内部设置有左侧水冷通道(11),左侧水冷通道(11)贯穿整个左侧平台(1);所述右侧平台(2)内部设置有右侧水冷通道(12),右侧水冷通道(12)贯穿整个右侧平台(2);所述凸台(3)内部设置有中部水冷通道(13),中部水冷通道(13)贯穿整个凸台(3)。
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