[发明专利]一种手工焊接热输入测定装置及方法

说明书

本发明涉及一种手工焊接热输入测定装置及方法，测定装置包括焊炬端部分和焊机端部分，焊炬端部分包括锁紧对中结构件、设置在锁紧对中结构件上的惯性模块以及集成芯片；焊机端部分包括通信模块、数据采集模块及上位机。本发明测定方法：利用惯性模块采集焊条加速度和角速度信息，并通过集成芯片处理后传输给通信模块，通信模块将获得的数据传输给上位机；利用数据采集模块采集焊接电压和焊接电流信息，并将该信息传输给上位机；上位机通过计算获得热输入值。本发明的测定装置及方法，实现了手工焊的热输入自动实时测定，无需对焊缝进行人工测量，提高了生产效率和工件的焊接质量。

技术领域

本发明属于焊接领域，具体涉及一种手工焊接热输入测定装置及方法。

背景技术

目前在核电及压力容器行业，根据焊接标准要求，产品焊接所采用的焊接热输入(热输入＝焊接电压*焊接电流/焊接速度)必须在焊接工艺评定的覆盖范围内，以保证重要部件焊接接头质量处于受控状态。对于重要部件，通常需在焊接的全过程测定热输入。目前自动焊焊接可以实现焊接热输入值的自动测定，而对于手持焊炬的各焊接方法，焊接速度无法通过自动焊的类似齿轮齿条传动结构计算得出，焊接速度完全取决于焊工自身手法，所以行业普遍采用的做法是：

焊接同时，人工秒表计时或焊机计时，并记录焊接电压、电流，焊后人工测定焊缝长度以计算平均热输入。

以AP1000核电工程的钢制安全壳焊接为例，材质SA738B，厚度48，焊接方法为手工焊。为测定热输入，每一焊工配有一名技术员，根据焊接工艺规程，技术员设定并记录焊机的电压U和电流设定值I，在焊工起弧焊接时秒表开始计时，在焊工焊完单根焊条后再次计时，得到本次焊接时间t，在焊工更换焊条时，测定本次焊接的焊缝的长度L,此时根据焊接热输入公式Heat input＝k*U*I/V＝U*I/(L/t),k热效率因子，即可得出热输入值。

这种方法的缺点在于效率低下，需要专人测长或计时，增加了人工成本，无法实现全过程的自动化，焊缝测长操作对焊工施焊有影响，比如焊工一般力图保证焊接过程的连续，以避免熔池冷却产生焊接缺陷或增加打磨接头操作，因而解决效率和人工成本问题尤为重要。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种手工焊接热输入的测定装置，能够自动检测焊缝的长度，实现手工焊热输入自动实时测定。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种手工焊接热输入测定装置，包括焊炬端部分和焊机端部分，焊炬端部分包括锁紧对中结构件、设置在锁紧对中结构件上、用于采集焊条加速度信息和角速度信息的惯性模块以及设置在锁紧对中结构件上、用于接收惯性模块传输加速度信息和角速度信息并将该信息处理后传输给焊机端部分的集成芯片；焊机端部分包括用于接收集成芯片输送的信息并将该信息传输给上位机的通信模块以及用于采集焊接所需电流信号和电压信号并将该电流信号和电压信号传输给上位机的数据采集模块。

进一步，所述惯性模块通过连接杆设置在锁紧对中结构件上，连接杆应与焊条共线或平行。

进一步，所述惯性模块包括惯性模块A和惯性模块B，惯性模块A和惯性模块B分别设置在连接杆的两端。

进一步，所述惯性模块A和惯性模块B分别由三轴陀螺仪和三轴加速度计构成。

进一步，所述集成芯片包括AD转换器、信号处理器及信号接发器。

进一步，所述数据采集模块包括电流传感器和电压传感器。

本发明还提供一种手工焊热输入测定方法，包括如下步骤：

1)启动焊机，焊炬工作，利用惯性模块采集焊条加速度和角速度信息；利用数据采集模块采集焊接电压和焊接电流信息；焊机计时；

2)单次焊接完毕，惯性模块将持续时间内测得的数据经过集成芯片处理后，传输至通信模块。