基于分裂阳极法的电弧压力与电流密度分布联合测试系统

• 作 者: 陶东波
• 机 构: 北京工业大学
• 出 处: 北京工业大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 直流焊接 分裂阳极法 电弧压力 电流密度 环形分割 联合测试

在焊接过程中，电弧电流密度和电弧压力是两个重要的参数。电弧电流密度的分布反映出电弧热流密度的分布和热输入状况；电弧压力与焊接过程中表现出来的熔池形态、熔深尺寸、焊缝成形等都有密切关系。所以研究电弧电流密度分布和电弧压力分布具有重要的意义。　　
本文基于分裂阳极法的原理进行测试，采用环形分割的处理方法进行数值计算。测试系统的设计分为硬件设计和软件设计两部分。其中，硬件设计包括冷却回路的设计、焊接电流环路的设计、焊枪行走机构的设计以及电弧电流和电弧力联合测试装置的搭建等。软件设计基于Labview和Matlab软件。串口通信程序实现对电机控制器的通信；电弧参数采集程序实现对电弧参数的实时采集、波形显示、数据保存等功能；电弧电流密度处理程序实现对电弧电流原始数据的去噪、电流密度的计算、分布曲线的拟合以及电流比值的计算等功能；电弧压力处理程序实现对电弧力原始数据的去噪、电弧压力的计算、分布曲线的拟合以及电弧力比值的计算等功能；参数整合程序实现电弧参数和高速摄像的整合。　　
最后采用该测试系统对直流等离子焊接和直流TIG焊接进行了试验，得出了其电流密度和电弧压力的分布曲线，并对两者的分布特征进行了比较和分析。研究发现：相对于TIG电弧，等离子电弧的电流密度分布和电弧压力分布要集中且电弧压力分布的集中程度远大于电流密度分布的集中程度。　　
本测试系统用户界面友好，操作简单，具有较高的精度和稳定性，能对非熔化极直流焊接电弧进行测试，能为研究焊接工艺提供基础数据。