铁电陶瓷自动变光焊接面罩及测试技术的研究
时间:2017-04-01  来源: 编辑:

铁电陶瓷自动变光焊接面罩及测试技术的研究


    完成单位:上海市安全生产科学研究所
    成果简介
    该项目属新材料、新技术,是劳动安全技术领域的创新。二十世纪八十年代,国际上出现了由液晶制作光阀开关的自动变光焊接面罩。比较先进的瑞士的产品,市场销售价格约四百美元(目前已有大幅度降价的趋势)。九十年代初,国内的液晶焊接面罩问世,其性能与瑞士的产品相比,差距较大,至今产业化进程缓慢。液晶产品的共同特点是:响应时间较慢(ms 级);有效工作温度范围较窄:5~10℃以下温度时其响应速度大幅度下降;同时,需采用多层迭片才能完成较大的变光范围等。
    为此,我们采用PLZT 透明铁电陶瓷取代液晶,成功研制了自动变光焊接面罩(以下简称为铁电陶瓷自动变光焊接面罩)。
    PLZT 透明铁电陶瓷(以下简称PLZT 陶瓷)是一种新型的电光陶瓷材料,具有高的光学透过率(在不考虑反射损失的情况下,在可见光波范围的光学透过率高达97~98 %),同时又具有多种光——电效应:电控双折射效应、电控光散射效应、电致伸缩效应、光致伏特效应、光致伸缩效应等。利用这些效应,PLZT 陶瓷可以被制成各种用途的电光器件:电光调节器(波长、光强调制)、电光开关、电、光驱动器等。
    在铁电陶瓷自动变光焊接面罩中,我们利用PLZT 陶瓷的电控双折射效应:外电场E=0 时,PLZT 陶瓷的光学双折射△n=0,其光学特性为:光学各向同性的类玻璃体;E>0 时,PLZT 陶瓷在外电场的作用下产生场诱相变,为负一轴晶晶体, △n≠0,其光学特性为:光学各向异性的双折射体。双折射大小与外加电场的强度的二次方成正比。将其镀上电极后置于正交配置的偏振片组合内,就构成一个Keer 盒,配上光电控制器,光敏元件,能实现焊接工作过程中面罩明暗瞬时转变。
    由铁电陶瓷制成的自动变光焊接面罩具有变光速度快。且不受环境温度变化的影响。能有效防止在焊接作业中受紫外线、红外线和强光辐射对人眼的伤害。
    铁电陶瓷自动变光焊接面罩的变光速度,是判定该产品质量的一个重要指标。对此,我们进行了变光速度测试的技术研究,主要在对变光原理分析的基础上,考虑环境温度等因素对变光响应特性的影响,实现自动变光焊接眼护具响应特性的精确、综合测试,并通过计算机对测试结果进行精确的分析,以全面评估、检测自动变光焊接眼护具的保护性能。
    铁电陶瓷自动变光焊接面罩广泛应用于化工、机械、建筑、造船等行业的焊接作业,特别是象氩弧焊、二氧化碳气体保护焊等特种焊接作业更显现出该产品的优越性。