图2。10 LV28-P型电压传感器连接方法

电压与电流传感器的输出线的接法是接到一块NI的接线板，该接线板通过线缆连接到计算机中的PCI6251数据采集卡。

2。5 本章小结

为了实现对药芯割丝电弧切割机理和对切割过程进行传感研究，构建了相关装置和系统，针对研究需要构建了切割装置和相应的切割过程电信号与高速摄像同步采集系统。

第三章 药芯割丝电弧切割机理研究

药芯割丝电弧切割过程相比熔化极气体保护焊过程相似。采用不同的切割参数所得割口形貌和切割效率不同， 如果采用不合适的切割参数会使得工件未被完全穿透而形成堆焊。水下切割会产生气泡，影响观察，直接对水下切割过程机理进行研究比较困难。因此主要对空气中药芯割丝电弧切割过程利用高速摄像法进行了研究，并以此为基础进行了水下切割实验。

3。1实验方案

实验采用平特性晶闸管整流焊接电源。割丝用的是述乌克兰巴顿焊接研究所开发的PPR-AN2药芯割丝，直径是2。0mm。工件为A3钢板，板厚为16mm或10mm。切割过程中相机和割炬不动，由焊接工作台带动工件移动。进行了两种切割方式的观察实验。如图 3。1（a）和（b）所示。用信号记录仪配合霍尔电流电压传感器采集电信号。信号记录仪和高速相机使用同一个触发信号实现同步开始采集。

       （a）工件边缘切割相机轴线与切割方向垂直  （b）常规切割相机轴线与切割方向平行

图 3。1空气中切割过程观察方法

3。2割炬行走速度对切割过程的影响

3。2。1边缘切割法

（1）有熄弧的药芯割丝电弧切割过程

图 3。2 切割电流波形

图 3。2所示切割参数为电压30V，电流500A，割炬行走速度200mm/min，直流正接，边缘切割法，引弧后割炬停顿3秒钟开始移动。从中可以看出切割过程中存在若干次短时间的熄弧。

图 3。3 燃弧至第一次熄弧过程图像

图 3。3所示为切割过程中从引弧至第一次熄弧过程的图像。0。656s时所示为接触引弧。引弧之后如0。756s所示形成稳定的电弧。在电弧热作用下金属被熔化。因为药芯在受热后会产生气体吹力，同时在重力和电弧力的作用下，熔化后的液态金属被吹落，如1。944s时刻所示电弧逐渐下降。并且工件最终在厚度方向被穿透，如2。652s时刻图像所示，电弧下部最终到达工件底部。电弧持续工作，工件底部的割口越来越宽。直流正接，电弧的阳极转移到割口底部侧壁如3。208s时刻图像所示。随着割口底部越来越宽，即工件金属距离割丝越来越远，当距离超过该电弧电压下电弧所能自调节的限度，就会发生熄弧现象如3。528s时刻图像所示。图 3。4为这一过程示意图。文献综述

（a）电弧抵达工件底部         （b）电弧拉长

图 3。4熄弧过程示意图

3。5秒处的熄弧是由于割炬在起弧位置停留了3秒钟导致的，停顿3秒是为了确保在起弧点能割透工件。在这之后，让割炬开始向切割方向移动，在一定时间后割丝侧面会与前述形成的割口侧面接触而再次引弧，而割丝会在起弧位置烧断如4。060s到4。076s时刻图像所示。起弧后割丝距离割口端部的距离即弧长短，因为电弧的自调节作用使此时的电流较大，对应图 3。2中4秒钟时刻的电流峰值。电流一大使得的熔化速度变高，割丝端部将会快速上升到某一高度，如4。156s时刻图像所示。这一高度与电弧电压和割口形状有关，在该使用电弧电压为30V条件下，图中割丝端部只上升至工件表面上方约2mm处。然后在电弧的作用下将继续一开始的切割过程，如4。404s、4。928s时刻图像所示。后面的4。948s到5。172s又是一个重复循环。