专利名称：等离子弧焊接熔透或熔深检测的无源探针传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于传感器的，更具体地说，是关于等离子弧焊接用的一种无源探针传感器，属于探针传感器的改进技术。
背景技术：
利用小孔效应实现等离子弧焊接的方法称为小孔等离子弧焊，也称穿透型焊接法。它的优点在于焊接质量好，温度高，能量密度大，电弧的挺直性好，在中厚板对接焊缝焊接时，不用开坡口就可实现单道焊接双面成型。由于等离子弧焊接质量与焊接的熔深、熔透情况密切相关，因此，在等离子弧焊接质量控制中，焊接熔透、熔深的检测是非常重要的。为此，有人提出了从正面检测等离子弧焊接熔透情况的金属探针检测方法和装置，该检测装置包括金属检测器、电阻和直流电源等。在检测等离子弧焊接熔透情况时，将探针置于焊炬运动方向相反一方的适当位置，当焊炬向前运动，工件未熔透时，等离子弧与工件作用，将产生等离子弧的反射(或称等离子弧的反翘)，反射的等离子弧与探针接触，与电源和电阻形成回路，则有电流流过电阻；如果工件熔透则无反射的等离子弧，检测回路中无电流流过；通过检测回路中电流的有无来判断等离子弧焊接的熔透情况。该检测方法简便、实用，可以检测等离子弧“小孔”模式焊接的熔透情况，但是不能用于准确检测非熔透型等离子弧焊接的熔深，而且其检测装置需要直流电源，造价相应较高。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种等离子弧焊接熔透或熔深检测的无源探针传感器，采用该传感器可以正面检测等离子弧焊接熔透或熔深情况，该传感器结构更加简单，造价更低。
本实用新型是通过下述技术方案加以实现的，该传感器是由金属探针、并联连接的一个电阻和一个电容构成，并联电阻与电容的一端接金属探针，另一端接工件并接“地”，无需其它电源。
上述的电阻阻值为1MΩ～9MΩ、电容容值为0.001μF～0.1μF、探针采用高温合金材料，探针直径为1mm～3mm，长度为250mm～400mm。
本实用新型与现有技术相比，有如下特点和有益效果1.无需外接电源；2.结构更加简单、成本更低；3.该传感器与等离子弧焊机构成闭环控制系统，不仅可以用于等离子弧焊接的熔透控制，而且可以用于等离子弧焊接的熔深控制。
图1是本实用新型传感器的结构示意图。
图2和图3是采用本实用新型传感器实施等离子弧焊接熔透检测的示意图。
图4和图5是采用本实用新型传感器实施等离子弧焊接熔深检测的示意图。
图中，1为金属探针，2为电阻，3为电容，4为工件，5为焊炬，6为等离子弧，7为等离子弧的反翘。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型采用的金属探针材料为铈钨棒，其直径是1mm～3mm，长度为200mm～300mm mm，电阻为1MΩ～9MΩ，电容为0.001μF～0.1μF。
采用上述结构无源探针传感器，实施对4mm以上板厚等离子弧焊接熔透或熔深的检测。检测时，探针位于工件4运动方向的同一侧，探针前端点到焊炬5中心垂直线与工件表面交点之间的距离为7～14mm之间，探针与焊炬5中心垂直线的夹角在0～75度之间。当工件4向前移动时，如果工件没有熔透，探针将浸入等离子弧的反翘中，探针与工件之间将出现一电压差，通过并联的电阻和电容两端将检测到这一电压(如图2所示)，该电压的最大值可以达到1.5V以上。如果工件熔透，形成“小孔”，则等离子弧反翘明显变弱，探针检测不到等离子弧的反翘(如图3所示)，并联电阻和电容两端的检测电压很低，甚至检测不到电压，由此可以判断等离子弧穿透工件，工件熔透。
在确定的焊接条件下，等离子弧反翘的角度与焊接熔深有确定的关系，可以根据该关系，用一旋转扫描机构确定探针1与焊炬5中心垂直线的夹角，同时在其附近安排另外两个探针传感器，如图4所示。在焊接中，当焊接熔深满足要求时，中间探针及其检测电阻、电容两端检测电压V0为最大值，而其它两个探针及其电阻和电容两端检测电压V1、V2较低；当熔深变小时(如图5所示)，则最下面的探针及其电阻和电容两端检测电压V1为最大值，而其它两个探针及其电阻和电容两端检测电压V0、V2较低；当熔深变大时，其原理相同，只是最上面的探针及其电阻和电容两端检测电压V2为最大值，而其它两个探针及其电阻和电容两端检测电压V0、V1较低。根据三个探针及其检测电阻、电容两端检测电压的变化，可以实施焊接参数控制，从而保证焊接熔深。
权利要求1.一种等离子弧焊接熔透或熔深检测的无源探针传感器，采用该传感器可以正面检测等离子弧焊接熔透或熔深情况，其特征在于它是由金属探针、并联连接的一个电阻和一个电容构成，并联电阻与电容的一端接金属探针，另一端接工件并接“地”，无需其它电源。
2.按权利要求1所述的等离子弧焊接熔透或熔深检测的无源探针传感器，其特征是，电阻阻值为1MΩ～9MΩ、电容容值为0.001μF～0.1μF，探针采用高温合金材料，探针直径为1mm～3mm，长度为250mm～400mm。
专利摘要本实用新型公开了一种等离子弧焊接熔透或熔深检测的无源探针传感器，属于探针传感器的改进技术；该无源探针传感器是由金属探针、并联连接的电容和电阻构成，并联电阻与电容的一端接金属探针，另一端接工件并接“地”，无需其它电源；本实用新型传感器结构更加简单、造价低、检测及使用方便可靠、能够从正面实时检测等离子弧焊接熔透或熔深情况。
文档编号G01D21/00GK2631687SQ0325826
公开日2004年8月11日 申请日期2003年8月14日 优先权日2003年8月14日
发明者胡绳荪, 易小林, 罗震 申请人:天津大学