專利名稱：一種用電弧激發(fā)超聲波的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用電弧激發(fā)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(shù)領(lǐng)域。
本發(fā)明提出的用電弧激發(fā)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，以防止信號干擾；(3)將經(jīng)電隔離后的交變信號通過并聯(lián)或串聯(lián)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(fā)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(chǎn)生調(diào)制作用，使電弧激發(fā)出超聲波。
上述方法中，激勵電弧產(chǎn)生超聲波的交變信號功率為1瓦～900瓦，頻率為1kHz～9MHz。
本發(fā)明方法利用常規(guī)電弧的負載特性，在具備良好動特性電源的驅(qū)動下，對自由電弧或等離子電弧施加高頻調(diào)制，使作為加工熱源的電弧，同時成為一種可控的功率超聲發(fā)射源。與傳統(tǒng)超聲激發(fā)手段相比，電弧既作為熱源，同時又是超聲發(fā)射源，在工件中產(chǎn)生超聲波，從而徹底解決了功率超聲導(dǎo)入熔池的難題。耦合在電弧中的交變信號將對電弧產(chǎn)生調(diào)制作用，使電弧發(fā)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(yīng)特性、頻率和功率等參數(shù)實時、柔性可控等特點，可以適應(yīng)不同材料和不同工作條件下的焊接或冶煉等。
在生產(chǎn)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(fā)電弧超聲，實現(xiàn)對傳統(tǒng)焊機的改造，具有良好的經(jīng)濟效益和廣闊的應(yīng)用前景。
由電弧產(chǎn)生的超聲波，對工件發(fā)生作用，能改善焊縫金屬的結(jié)晶，使焊縫粗晶區(qū)晶粒細化，使正火區(qū)寬度增加。不同參數(shù)的超聲激勵信號處理都在一定程度上提高了焊接接頭的沖擊韌性，改善幅度達10％。按常規(guī)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、冶煉或電弧噴涂等，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，可以采用也可以不采用添充金屬，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(fā)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(quán)利要求
1.一種用電弧激發(fā)超聲波的方法，其特征在于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，以防止信號干擾；(3)將經(jīng)電隔離后的交變信號通過并聯(lián)或串聯(lián)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(fā)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(chǎn)生調(diào)制作用，使電弧激發(fā)出超聲波。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于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(fā)明涉及一種用電弧激發(fā)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,以防止信號干擾,最后將經(jīng)電隔離后的超聲信號通過并聯(lián)或串聯(lián)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(fā)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(chǎn)生調(diào)制作用,使電弧激發(fā)出超聲波,從而改善了金屬的焊接或冶煉效果。本發(fā)明方法利用常規(guī)電弧的負載特性,在具備良好動特性電源的驅(qū)動下,對自由電弧或等離子電弧施加高頻調(diào)制,使作為加工熱源的電弧,同時成為一種可控的超聲發(fā)射源。與傳統(tǒng)超聲激發(fā)手段相比,電弧既作為熱源,同時又是超聲發(fā)射源,在工件中產(chǎn)生超聲波,從而徹底解決了功率超聲導(dǎo)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(yōu)先權(quán)日2001年12月28日
發(fā)明者吳敏生, 李路明, 陳以芳 申請人:清華大學(xué)