专利名称：测试焊条金属熔滴过渡形态的方法
技术领域：
本发明提出一种测试焊条金属熔滴过渡形态的方法，涉及焊接技术，图象技术和测试技术领域。
早在1929年，Hilpert，A.曾最早采用了高速摄影技术研究焊接时金属熔滴过渡形态，并在《J.A.W.S》发表了“在焊接电弧中的熔滴过渡”的研究报告；1936年冈本安藤在《溶学志》中也曾发表了“用高速摄影研究焊接电弧现象”的论文。由于高速摄影的方法具有形象直观，判断熔滴过渡形态准确等优点，60多年来一直是从事焊接电弧现象研究的重要手段。
但是由于高速摄影设备昂贵，拍摄装置复杂，操作技术不易掌握，测试材料消耗大等缺点，限制了这项技术的广泛应用。
本发明测试焊条熔滴过渡形态的方法，其特征在于，采用普通的摄象头，录制被测焊条燃弧时下落的熔滴图象，然后重放录相，利用录相机慢放缓进功能，通过监视器选取具有代表性画面，与典型焊条的熔滴过渡形态的图象相对照，判断被试焊条的熔滴过渡形态。
本发明采用的测试装置(见附
图1)，由被测焊条1，滤光器2，摄象头3，监视器4，录相机5，石墨电极8，水槽6和电源9组成，其测试步骤如下1.将摄象头3对准焊条燃弧点下端约100mm处，此处预置一个光源目标，调整摄象头镜头焦距，使其在监视器上得到清晰的待测目标的清晰图象。
2.接通焊接电源，将待测焊条1在石墨电极块8一侧引燃，焊条熔化后形成的金属熔滴自由落入水槽6中。
3.启动录相机5，进行实时录相，每种焊条录象时间5～15秒。
4.对已录制的熔滴图象，利用录象机的慢放缓进功能，通过监视器选取每种焊条若干个具有代表性的图象与焊条典型熔滴过渡形态图象进行对照，识别与判断熔滴过渡形态。
下落焊条金属熔滴图象的基本特征本发明采用的是普通的CCD摄象头，其摄象速度为25帧/秒，由于熔滴具有高的温度，且下落的速度又较快，因此拍摄下来的熔滴不是轮廊清晰的球状体图象，而是一个被拉长的亮团，随着熔滴下落速度的加快，熔滴可能形成椭圆形亮团、扫帚状亮团或带状亮团。附图2是熔滴典型图象照片，其中图2a)是椭球状亮团，图2b)是扫帚状亮团，图2c)是带状亮团。对于由焊条端部喷射出来飞行速度更快的小颗粒熔滴和飞溅物，用摄象机拍摄的图象是它们的飞行轨迹——发亮的条线，见附图3)。大熔滴在下落的过程中，有时熔滴中的碳会发生氧化，生成的CO气体从熔滴表面强烈地析出，使熔滴的亮团图象周边出现气体析出时被带出去熔化金属和熔渣的痕迹，于是在亮团的周围好像长出了羽毛，形成羽毛状亮团图象。见附图4。
根据焊条金属典型熔滴过渡形态图象的下列特征识别和判断焊条金属熔滴过渡形态。
具有椭球状亮团或羽毛状亮团和分散条线的混合图象，其熔滴过渡形态为粗熔滴短路过渡；具有带状亮团和分散的条线混合图象，其熔滴过渡形态为渣壁过渡；具有较密集的条线与羽毛状的亮团混合图象，其熔滴过渡形态为爆炸过渡；具有密集的条线图象，其熔滴过渡形态为喷射过渡。
实施例一采用本发明测试焊条熔滴过渡形态的方法，其装置如附图1所示，测试所用器材及测试条件如下焊接电源采用ZXG1-500型硅整流弧焊机，采用截面为100mm×100mm，长200mm的石墨块为电极，与焊接电源负极相连，采用CCD型摄象头，HD82型录相机，BWM1301型监视器，摄象机镜头距测试熔滴处350mm，被测试点距燃弧点下端100mm，被测焊条牌号为OK61.30，直径4mm，焊条接电源的正极，测试电流130～140A。
测试步骤接通摄象头、录相机与监示器电源，在电弧引燃点以下100mm处，预置一光源目标，调整摄象机镜头的焦距，使其在监视器上获得清晰的预置目标的图象。
接通焊接电源，使被测焊条在石墨电极一侧引燃，经3～5秒电弧稳定后，操纵录象机开始对下落的高温熔滴进行实时录象。录相时间为10秒。操纵录象机的倒带、慢放缓进按键，通过监视器选取具有代表性熔滴图象，见附图5，根据图5中的图象具有的带状亮团与少量分散条线混合图象特征，判断OK61.30焊条熔滴过渡形态为渣壁过渡。
实施例二采用本发明测试焊条金属熔滴过渡形态的方法，其测试装置、测试所用器材及测试条件以及测试步骤与实施例一相同，被测焊条型号为E7018，焊条直径为4mm，焊接电流为140～150A。选取的具有代表性的图像为羽毛状亮团和少量的分散的条线混合图像，见附图6，根据图象特征，可以判断E7018焊条为粗熔滴短路过渡形态。
实施例三采用本发明测试焊条金属熔滴过渡形态的方法，其测试装置，测试仪器及测试条件以及测试步骤与实施例一相同。被测焊条型号为EDPCrMo-A1-03，焊条直径为4mm，焊接电流为140～150A。选取的具有代表性图象为十分密集的条线图象，见附图7。根据此图象特征，可以判断EDPCrMo-A1-03焊条熔滴为喷射过渡形态。
权利要求
1.本发明测试焊条金属熔滴过渡形态的方法，其特征在于采用普通的摄象头，录制焊条在燃弧过程中下落的熔滴图象，然后重放录相带，利用录相机的慢放缓进功能，通过监视器选取具有代表性画面，与焊条的典型熔滴过渡形态的图象相对照，判断被试焊条的熔滴过渡形态。
2.如权利要求1所述的测试焊条熔滴过渡形态的方法，采用的测试装置由焊接电源，石墨电极，被测焊条，滤光器，摄象头，监视器，录相机，水槽等组成。并采取如下测试步骤(1)接通焊接电源，将直径4mm待测焊条在石墨电极块的一侧引燃，焊条熔化后形成金属熔滴自由下落入水槽中。(2)将摄象头对准焊条燃弧点下端约10cm处下落的熔滴，调整滤光器的厚度和摄象镜头焦距，使其在监视器屏幕上得到下落熔滴的清晰图象。(3)启动录象机，进行实时录相。每种焊条录相时间为5～10秒。(4)对已录制的熔滴图象，利用录象机慢放缓进功能通过监示器选取每种焊条若干个具有代表性的图象，与焊条典型熔滴过渡形态图象进行对照，识别被测焊条熔滴过渡形态。
3.如权利要求1所述的测试焊条熔滴过渡形态的方法，按照焊条典型熔滴过渡形态的图象特征识别焊条熔滴过渡形态。具有椭球状亮团或羽毛状亮团和分散的条线混合图象，其熔滴过渡形态为粗熔滴短路过渡；具有带状亮团和分散的条线混合图象，其熔滴过渡形态为渣壁过渡；具有较密集的条线与羽毛状亮团的混合图象，其熔滴过渡形态为爆炸过渡；具有密集的条线图象，其熔滴过渡形态为喷射过渡。
全文摘要
本发明提出一种测试焊条金属熔滴过渡形态的方法。涉及焊接技术、图象技术和测试技术领域。其特征在于,采用普通的摄象头,录制被测焊条燃弧时下落的熔滴图象,然后重放录相,利用录相机的慢放缓进功能,通过监视器,选取具有代表性画面,与典型焊条的熔滴过渡形态的图象相对照,判断被试焊条的熔滴过渡形态。该方法与传统的高速摄影方法比较,具有设备投资小,装置简单,操作方法简便易行,便于推广的优点。
文档编号B23K31/00GK1194191SQ9810679
公开日1998年9月30日 申请日期1998年4月10日 优先权日1998年4月10日
发明者王宝, 武颖娜, 张平则, 张汉谦 申请人:太原理工大学