新型焊接烟尘测试装置的研制

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1、新型焊接烟尘测试装置的研制孟庆润周海龙卜智祥武汉铁锚焊接材料有限公司湖北工业大学摘要：新型焊接烟尘测试装置的结构和控制系统主要部件的技术参数，符合ISO15011-1—2000《烟尘分析的采样和发尘量的测定》标准，新型焊接烟尘测试装置在参考该标准的基础上，自主设计外观结构、软件自动化系统、可视化集成与电流、电压等信号参数的精度控制。该装置的研制成功大幅提高了焊接烟尘测试精度。关键词：焊接烟尘;测试;测试精度装置;收稿日期：2017-01-07Received：2017-01-070前言随着高效焊接的发展，如近期发展最快的药芯焊丝电弧焊等，其发尘率大幅增加（传统低氢型焊条的发尘率为308

2、mg/min,而药芯焊丝的发尘率达691mg/min）U1。焊接对环境影响的程度主要取决于焊接材料，焊接烟尘的测定是评价其环境影响大小的主耍指标之一。针对烟尘测试我W曾经颁布过《焊条检验、装和标记》国家标准GB1225—1976,其中规定采用半密封抽气捕集法测定烟尘。然而，随着技术的进步，以前方法己不能满足测试精度需要。2000年，国际标准化组织（ISO）发布了新标准ISO15011-1—2000《焊接卫生与安全，电弧焊烟尘和气体采样的试验室方法-第1部分:烟尘分析的采样和发尘量的测定》。该标准颁布后，円本以此为依据于2001年颁布了新标准J1SZ3930—2001《电弧焊发尘量测定方

3、法》XZ1。因此，根据我国实际情况设计出符合ISO标准的焊接材料测尘装置是一项非常重要工作，同吋也是研发低尘焊接材料必不可少的研宄手段。1测尘装置设计测尘装置设计包括两个部分:结构设计、控制系统与数据采集系统。1.1结构设计测尘装置的结构设计主要指测尘腔室的结构设计，该设备是基于ISO15011-1—2009中推荐的腔室结构进行重新设计的。腔室的主要部件包括:腔体、上端盖、K端盖、采样器（含支撑网和过滤网）、观察窗和密封门等。采样器通孔直径为250画，上端盖和下端盖、观察窗以及密封门需要保证密封要求。图1是新型焊接烟尘测试装罝的3D效果图。图1焊接烟尘测试装置3D效果下载原图1.2控制

4、系统与数据采集系统数据采集和控制系统主要是为实现对焊接电流和电弧电压记录和对步进电机、气阀和焊枪开关进行控制而设计的。数据采集系统由研华PCT1710数据采集卡、电流传感器几KT-8,电压传感器几-DA4U组成，该系统用于采集焊接过程屮的焊接电流和电弧电压参数。控制系统主要由雷赛DMC2210运动控制卡、5V电磁继电器、电磁气阀、两套86步进电机和十字滑台。图2为该系统组成的示意图。图2控制系统和数据采集系统的组成下载原图1.3结构和控制系统部件主要技术参数表1为结构部件的主要技术参数，表2为控制系统的主要技术要求。由表1，2可以看出，新型焊接烟尘测试装置的结构和控制系统主要部件的技术

5、参数完全符合ISO15011-1—2000《烟尘分析的采样和发尘量的测定》标淮中的技术要求。机械泵的气体流量/（m1•min-1）滤膜收集烟尘效率（％）ISO15011-1—2000标准I〜2>99.5新型焊接烟尘测试装置l.6799.5表2控制系统的主要技术要求下载原表控制系统焊接电流电弧1技术要求测量精度（％）测量精J5ISO15011-1—2000标准彡±5新型焊接烟尘测试装置±4土Z2测试方案设计方案原则：当泵正在运行时在烟尘室开始焊接，产生的烟尘收集在滤膜上。方案步骤：（1）测尘环境清理，以保证清洁；（2）将试样直接放罝于金属台上，关闭密封门。（3）滤膜称重后，装于釆样器中；

6、（4）先打开真空泵，然后再引燃电弧；（5）焊接过程结束后，真空泵维持一段时间再关闭；（6）真空泵关闭后,滤膜应当立即取下再称量。其屮泵的启动和关闭时间，以及电弧引燃和熄灭的时间应精确控制，以保障采样的精度。为了评定发尘率需要做3次测试，并计算测试结果的平均值。如果平均值的结果散度超过平均值的10%，增加2次测试，并计算5次结果的平均值。采用焊接烟尘测试装置进行药芯焊丝自动焊焊接烟尘收集试验，试验结果见表3。日期2017.01.05接料焊材种类环境温度/X：16标牌f气相对湿度（％）40直径/mn测试人i己录员批次焊接方式自动保护气体电种类直流滤膜种类流极性反接类型抽气速率/(m3*mi

7、n-1)1.6试样尺寸八mi水抽气时间/min4表面状9测试记录焊接T艺参数数试测■L/A«/电接焊5蠡O24/V压电弧电88.21nmK/,〕d申焊8117n1n♦111•m11z(«/速接焊552sr/间时用作弧电560.膜身量滤自质gi前验试2083g2/nlr后验试5234ng)/IF,12IFz(差量质身自)55(发尘量)/—1SnZZVF738.__W

8、才f3焊接烟尘测试装置应用该焊接烟尘测试装置研制成功后，在湖北工业大学