2。2药芯割丝切割用设备

2。2。1 切割电源与送丝机

药芯割丝电弧切割过程割丝由等速送丝机自动送进，利用电弧自调节作用保持电弧弧长的稳定以使电弧的稳定燃烧。本文的使用的切割电源为唐山松下公司生产的平外特性晶闸管整流焊接电源KR500。该弧焊电源可在负载持续率为60%的条件下输出500A的电流，其输出功率可以满足直径2。0mm药芯割丝实现高效率切割的要求，表2。2为切割电源参数。由于割丝直径较大，将割丝从丝盘拉出需要较大的拉力。若使用无齿送丝轮则需配合较大的夹紧力才能保证稳定送丝，但夹紧力过大可能导致割丝被夹扁而无法通过导电嘴致使切割过程中断，导电嘴烧毁。因此送丝轮宜使用与割丝直径相匹配的带齿送丝轮。割丝从丝盘拉出后由于自身的弹性仍有弯曲倾向，若送丝机构不能将割丝矫直，则伸出导电嘴的割丝将发生弯曲，给切割过程带来不利影响，如图 2。1（a）所示。为了克服割丝的弹性，送丝机构应具有一矫顽量。图 2。1（b）为能够将割丝矫直的送丝机构原理。

表2。2规格及技术参数

参数 KRⅡ500

输入电压（V） 380

输入功率（KVA） 23．5

负载持续率 60％

额定电流（A） 500

焊接电流（A） 60-500

外形尺寸（mm） 700×389×720

重量（KG） 160

（a）割丝未被矫直        （b）割丝被矫直

图 2。1 切割用送丝机送丝原理

图 2。2切割和采集系统构成

2。2。2行走机构及切割系统构成

图 2。2为实验所用切割系统示意图。其中行走机构为一台焊接用三轴焊接行走机构。送丝机固定于行走机构X轴之上，工件夹持于Y轴。切割过程中或X轴带动割炬移动而工件不动，或Y轴带动工件移动而割炬不动以满足对电弧进行观察的需要。若为水下切割实验，则工件置于一透明玻璃水箱中，水箱的尺寸为600mm×400mm×400mm。

切割过程中切割电流电压信号通过传感器采集送入集成了采集功能的计算机中显示并存储。其中电流信号通过霍尔电流传感器采集，电压信号通过霍尔电压传感器采集。

2。2。3 水下割炬

图 2。3 所示为水下割炬的结构示意图。为适应水下切割的要求，割炬由送丝软管、导电杆和导电嘴组成。可以通过数控操作机的 Z 轴调节割炬伸入水中的深度。图 2。4为自制的导电嘴，材料为铬锆铜，具有良好的导电性。

图 2。3 水下割炬结构示意图           图 2。4  导电嘴

2。3 切割过程高速相机系统

高速摄影是研究焊接过程的重要方法，该方法可以对焊接过程中电弧形态、熔滴过渡等过程进行细致的观察，从而对了解焊接过程本质、改进某种焊接方法提供可能。对于电弧的观察相对简单，只需通过光圈、减光片等将进入传感器的电弧光亮度调至合适范围便可观察焊接过程中电弧形貌。电弧焊接过程中，熔滴在电弧空间内过渡，若不采取辅助措施则无法实现对被电弧包裹的熔滴的观察。普遍采用的辅助光源的原理主要有两种，即光源正面照射法和背景光源法。前者利用光源从正面照射电弧区域，光线在焊丝、熔滴表面反射后进入相机。事实上仅有较少比例的的照明光线经反射后进入相机，因此这种方法要求所使用的光源亮度比电弧高数倍，一般采用激光光源。这种方法的缺点是由于光线仅从某一角度照射熔滴，因此所得熔滴图像明暗不均匀。背景光法是将相机和光源分别置于电弧两侧，光源发出的光线经过电弧区域后进入相机，熔滴对光线的遮挡在传感器上形成阴影，该阴影的形貌便是熔滴的轮廓。由于光源发出的平行光线的亮度几乎没有损失地进入相机，因此所需背景光的亮度较低，与电弧亮度在同一水平。背景光源一般采用氙灯或经扩束的激光光源。图 2。5为利用经扩束的氦氖激光作为背景光的高速摄像装置原理。