一種用電弧激發超聲波的方法
2023-07-15 19:41:56
專利名稱：一種用電弧激發超聲波的方法
技術領域：
本發明涉及一種用電弧激發超聲波的方法，屬熔化極和不熔化極電弧焊接及金屬的電弧冶煉技術領域。
本發明提出的用電弧激發超聲波的方法，包括以下步驟(1)對交變信號進行電隔離，以保證電路安全；(2)將熔化極或不熔化極電弧的激勵信號進行電隔離，以防止信號幹擾；(3)將經電隔離後的交變信號通過並聯或串聯方式，耦合進電隔離熔化極或不熔化極電弧的激勵信號中，得到電弧超聲激勵信號；(4)用電弧超聲激勵信號激發電弧進行電弧焊接或電弧冶煉，耦合在電弧中的交變信號對電弧產生調製作用，使電弧激發出超聲波。
上述方法中，激勵電弧產生超聲波的交變信號功率為1瓦～900瓦，頻率為1kHz～9MHz。
本發明方法利用常規電弧的負載特性，在具備良好動特性電源的驅動下，對自由電弧或等離子電弧施加高頻調製，使作為加工熱源的電弧，同時成為一種可控的功率超聲發射源。與傳統超聲激發手段相比，電弧既作為熱源，同時又是超聲發射源，在工件中產生超聲波，從而徹底解決了功率超聲導入熔池的難題。耦合在電弧中的交變信號將對電弧產生調製作用，使電弧發出超聲波，從而改善了金屬的焊接或冶煉效果。同時，電弧超聲波具有寬譜頻率響應特性、頻率和功率等參數實時、柔性可控等特點，可以適應不同材料和不同工作條件下的焊接或冶煉等。
在生產實踐中，可以在不對原焊機進行改動的情況下，把超聲激勵源頂盒裝置直接加到焊機上，激發電弧超聲，實現對傳統焊機的改造，具有良好的經濟效益和廣闊的應用前景。
由電弧產生的超聲波，對工件發生作用，能改善焊縫金屬的結晶，使焊縫粗晶區晶粒細化，使正火區寬度增加。不同參數的超聲激勵信號處理都在一定程度上提高了焊接接頭的衝擊韌性，改善幅度達10％。按常規電弧焊接(手弧焊、埋弧焊、等離子弧焊等)或電弧冶煉方法進行焊接、冶煉或電弧噴塗等，即以電極與工件之間燃燒的電弧作熱源，熔化工件而達到焊接或冶煉的目的。在形成焊接接頭時，可以採用也可以不採用添充金屬，所用的電極是在焊接過程中溶化的焊絲時，叫作熔化極電弧焊；所用的電極是在焊接過程中不溶化的碳棒或鎢棒時，叫作不熔化極電弧焊。
圖2是本發明方法的實驗裝置原理圖。
圖3是在被焊接工件中檢測到的電弧超聲信號波形圖，其中，1是電弧超聲激勵信號，2是工件中檢測到的超聲信號。
權利要求
1.一種用電弧激發超聲波的方法，其特徵在於該方法包括以下步驟(1)對交變信號進行電隔離，以保證電路安全；(2)將熔化極或不熔化極電弧的激勵信號進行電隔離，以防止信號幹擾；(3)將經電隔離後的交變信號通過並聯或串聯方式，耦合進電隔離熔化極或不熔化極電弧的激勵信號中，得到電弧超聲激勵信號；(4)用電弧超聲激勵信號激發電弧進行電弧焊接或電弧冶煉，耦合在電弧中的交變信號對電弧產生調製作用，使電弧激發出超聲波。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於其中所述的高功率超聲信號的功率為10瓦～900瓦，頻率為1kHz～9MHz。
全文摘要
本發明涉及一種用電弧激發超聲波的方法,首先將交變信號進行電隔離,以保證電路安全,再將熔化極或不熔化極電弧激勵信號進行電隔離,以防止信號幹擾,最後將經電隔離後的超聲信號通過並聯或串聯方式,耦合進電隔離熔化極或不熔化極電弧激勵信號中,得到電弧超聲激勵信號,用電弧超聲激勵信號激發電弧進行電弧焊接或電弧冶煉,耦合在電弧中的交變信號對電弧產生調製作用,使電弧激發出超聲波,從而改善了金屬的焊接或冶煉效果。本發明方法利用常規電弧的負載特性,在具備良好動特性電源的驅動下,對自由電弧或等離子電弧施加高頻調製,使作為加工熱源的電弧,同時成為一種可控的超聲發射源。與傳統超聲激發手段相比,電弧既作為熱源,同時又是超聲發射源,在工件中產生超聲波,從而徹底解決了功率超聲導入熔池的難題。
文檔編號B23K20/10GK1355081SQ0114344
公開日2002年6月26日 申請日期2001年12月28日 優先權日2001年12月28日
發明者吳敏生, 李路明, 陳以芳 申請人:清華大學