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原文传递一种熔化极气体保护焊熔滴过渡过程的模拟装置及方法

专利名称：	一种熔化极气体保护焊熔滴过渡过程的模拟装置及方法
摘要：	本发明公开了一种熔化极气体保护焊熔滴过渡过程的模拟装置及方法。模拟装置包括用以模拟熔化极气体保护焊焊丝末端熔化金属的液体注入机构，用以模拟熔滴所受电弧力的气体注入机构，用以拍摄所述金属熔滴过渡过程的背景光高速摄影机构。本发明的熔化极气体保护焊熔滴过渡过程的模拟装置，通过改变液体成分，即可获得不同表面张力系数和粘度的液体，用以模拟不同温度下不同成分的钢液，从而很方便地研究表明张力系数和粘度对熔滴过渡的影响规律，避免购置或生产大量不同成分的金属焊丝，降低了研究的成本，通过使用气体对熔滴进行向上或向下吹气，从而模拟向上或向下的电弧力对熔滴特征状态的影响，操作方便，结构简单。
专利类型：	发明专利
申请人：	太原科技大学
发明人：	李科;陈峰华;朱彦军;吴志生
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T21:00:00+0805
申请号：	CN201911421167.4
公开号：	CN111044434A
代理机构：	合肥市泽信专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	方荣肖
分类号：	G01N15/10;G;G01;G01N;G01N15;G01N15/10
申请人地址：	030024 山西省太原市万柏林区瓦流路66号
主权项：	1.一种熔化极气体保护焊熔滴过渡过程的模拟装置，其特征在于，包括：液体注入机构，用于模拟熔化极气体保护焊末端金属熔滴；所述液体注入系统包括储液罐(10)、液体导管(11)以及内层柱管(14)，所述储液罐(10)内盛放有待测液体，所述待测液体用以模拟所述金属熔滴，所述储液罐(10)的出液端与内层柱管(14)的进液端通过液体导管(11)连通，所述液体导管(11)上、沿储液罐(10)至内层柱管(14)方向上依次设置有液体控制阀(12)、柱塞泵(13)以及液体流量计(15)；气体注入机构，用于模拟所述熔滴所受电弧力；所述气体注入系统包括气泵(20)、气体导管(21)、外层柱管(23)以及喷嘴(24)，所述气泵(20)的输出端与气体导管(21)的输入端连通，所述气体导管(21)上设置有气路控制阀(22)，所述气体导管(21)的输出端连通有两根分支管第一支管(25)和第二支管(26)，第一支管(25)和第二支管(26)的输出端分别与外层柱管(23)和喷嘴(24)的进气端连通，第一支管(25)和第二支管(26)上分别设有第一气体流量计(27)和第二气体流量计(28)，所述内层柱管(14)同轴嵌套于外层柱管(23)内，且内层柱管(14)的末端延伸出外层柱管(23)外部，通气时气流通过外层柱管(23)与内层柱管(14)的夹层向下吹气，用以模拟电弧焊中向下的电弧力，喷嘴(24)用于向内层柱管(14)的出液端向上吹气，用以模拟电弧焊中向上的电弧力；以及高速摄影机构，用于拍摄所述金属熔滴过渡过程。 2.如权利要求1所述的熔化极气体保护焊熔滴过渡过程的模拟装置，其特征在于：所述高速摄影机构包括背光光源(30)、高速摄像机(31)以及控制显示器(32)，其中控制显示器(32)与高速摄像机(31)电信号连接，用于设置高速摄像机(31)的拍摄速率和曝光时间并显示高速摄像机(31)拍摄到的内层柱管(14)末端液滴长大和脱落的高速影像，背光光源(30)与高速摄像机(31)分布于外层柱管(23)的相对两侧，背光光源(30)用于为高速摄像机(31)进行补光。 3.如权利要求2所述的熔化极气体保护焊熔滴过渡过程的模拟装置，其特征在于：所述高速摄影机构还包括背光屏(33)，其设置于背光光源(30)、外层柱管(23)之间，用于增大背光光源(30)的照亮区域。 4.如权利要求1所述的熔化极气体保护焊熔滴过渡过程的模拟装置及方法，其特征在于：所述待测液体为熔融液或粘滞系数为1-10×10-3Pa·s的悬浊液或乳浊液。 5.如权利要求4所述的熔化极气体保护焊熔滴过渡过程的模拟装置，其特征在于：当所述待测液体为熔融液时，所述内层柱管(14)末端的外侧套设有螺旋管状的电磁感应加热器。 6.如权利要求1所述的熔化极气体保护焊熔滴过渡过程的模拟装置，其特征在于：所述熔化极气体保护焊熔滴过渡过程的模拟装置还包括回收容器(40)，所述回收容器(40)设置于所述内层柱管(14)的正下方用于回收所述熔滴。 7.如权利要求1所述的熔化极气体保护焊熔滴过渡过程的模拟装置，其特征在于：所述内层柱管(14)的直径为所述保护焊焊丝直径的1-5倍。 8.如权利要求1所述的熔化极气体保护焊熔滴过渡过程的模拟装置，其特征在于：所述气泵(20)为脉动式气泵，其频率为10-100Hz。 9.一种如权利要求1-8中任一项所述的熔化极气体保护焊熔滴过渡过程的模拟装置的模拟方法，其特征在于：其具体方法步骤如下： S1：通过液体导管(11)向内层柱管(14)内注入所述待测液体，通过液体流量计(15)调节待测液体的流量至所需的液体流量； S2：当需要模拟向下的电弧力时，则关闭第二气体流量计(28)，通过气体导管(21)和第一支管(25)向外层柱管(23)供气，调节第一气体流量计(27)至所需气体流量，观察内层柱管(14)末端液滴滴落情况； S3：当需要模拟向上的电弧力时，关闭第二气体流量计(28)，通过气体导管(21)和第二支管(26)向喷嘴(24)供气，调节第二气体流量计(28)至所需气体流量，观察内层柱管(14)末端液滴滴落情况； S4：通过高速摄像机(31)拍摄内层柱管(14)末端液滴长大和脱落的高速影像，测量液滴的特征值。 10.如权利要求9所述的熔化极气体保护焊熔滴过渡过程的模拟装置的模拟方法，其特征在于：所述液滴的特征值包括液滴尺寸和过渡频率。
所属类别：	发明专利