CN1355081A - 一种用电弧激发超声波的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用电弧激发超声波的方法,首先将交变信号进行电隔离,以保证电路安全,再将熔化极或不熔化极电弧激励信号进行电隔离,以防止信号干扰,最后将经电隔离后的超声信号通过并联或串联方式,耦合进电隔离熔化极或不熔化极电弧激励信号中,得到电弧超声激励信号,用电弧超声激励信号激发电弧进行电弧焊接或电弧冶炼,耦合在电弧中的交变信号对电弧产生调制作用,使电弧激发出超声波,从而改善了金属的焊接或冶炼效果。本发明方法利用常规电弧的负载特性,在具备良好动特性电源的驱动下,对自由电弧或等离子电弧施加高频调制,使作为加工热源的电弧,同时成为一种可控的超声发射源。与传统超声激发手段相比,电弧既作为热源,同时又是超声发射源,在工件中产生超声波,从而彻底解决了功率超声导入熔池的难题。

Description

一种用电弧激发超声波的方法
技术领域
本发明涉及一种用电弧激发超声波的方法，属熔化极和不熔化极电弧焊接及金属的电弧冶炼技术领域。
背景技术
已有技术中，专利申请号为96203939、授权公告号为2258446公开的一种超声焊接机，它包括机架部分、气动部分、超声波发生部分、电源部分、程序控制部分，程序控制电路包括一个时间可调的触发控制电路、且可调元件装于面板上，触发控制电路可由NE555集成电路以及外围的电容、电阻、二极管、光耦合器、可控硅构成。该已有技术的优点是焊头不接触工件时可进行焊接，以适应小工件或不耐压工件的焊接，焊接时不产生火花，工作效率高，便于组成专用设备。该技术采用超声聚焦探头实现对塑料的非耦合焊接，只能对声阻抗大、融点低的塑料材料进行焊接，而对于大量使用的金属件，就无能为力了。
发明内容
本发明的目的是提出一种用电弧激发超声波的方法，将电弧不仅仅作为产热机构，同时作为超声发射机构，在工件中产生超声波，进而利用电弧超声影响焊接或冶炼过程，改善组织形态、成份均匀程度、以及焊接接头或冶炼金属的力学性能等。
本发明提出的用电弧激发超声波的方法，包括以下步骤：
(1)对交变信号进行电隔离，以保证电路安全；
(2)将熔化极或不熔化极电弧的激励信号进行电隔离，以防止信号干扰；
(3)将经电隔离后的交变信号通过并联或串联方式，耦合进电隔离熔化极或不熔化极电弧的激励信号中，得到电弧超声激励信号；
(4)用电弧超声激励信号激发电弧进行电弧焊接或电弧冶炼，耦合在电弧中的交变信号对电弧产生调制作用，使电弧激发出超声波。
上述方法中，激励电弧产生超声波的交变信号功率为1瓦～900瓦，频率为1kHz～9MHz。
本发明方法利用常规电弧的负载特性，在具备良好动特性电源的驱动下，对自由电弧或等离子电弧施加高频调制，使作为加工热源的电弧，同时成为一种可控的功率超声发射源。与传统超声激发手段相比，电弧既作为热源，同时又是超声发射源，在工件中产生超声波，从而彻底解决了功率超声导入熔池的难题。耦合在电弧中的交变信号将对电弧产生调制作用，使电弧发出超声波，从而改善了金属的焊接或冶炼效果。同时，电弧超声波具有宽谱频率响应特性、频率和功率等参数实时、柔性可控等特点，可以适应不同材料和不同工作条件下的焊接或冶炼等。
在生产实践中，可以在不对原焊机进行改动的情况下，把超声激励源顶盒装置直接加到焊机上，激发电弧超声，实现对传统焊机的改造，具有良好的经济效益和广阔的应用前景。
由电弧产生的超声波，对工件发生作用，能改善焊缝金属的结晶，使焊缝粗晶区晶粒细化，使正火区宽度增加。不同参数的超声激励信号处理都在一定程度上提高了焊接接头的冲击韧性，改善幅度达10％。按常规电弧焊接(手弧焊、埋弧焊、等离子弧焊等)或电弧冶炼方法进行焊接、冶炼或电弧喷涂等，即以电极与工件之间燃烧的电弧作热源，熔化工件而达到焊接或冶炼的目的。在形成焊接接头时，可以采用也可以不采用添充金属，所用的电极是在焊接过程中溶化的焊丝时，叫作熔化极电弧焊；所用的电极是在焊接过程中不溶化的碳棒或钨棒时，叫作不熔化极电弧焊。
附图说明
图1是本发明方法的原理图。
图2是本发明方法的实验装置原理图。
图3是在被焊接工件中检测到的电弧超声信号波形图，其中，1是电弧超声激励信号，2是工件中检测到的超声信号。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的内容：
将用于激励电弧产生超声波的交变信号按图2所示的方法耦合进熔化极电弧激励信号中。用于激励电弧产生超声波的交变信号发生装置有信号发生电路、功放驱动电路、高速大功率开关管和相应的耦合装置组成，可以产生频率在几千周到一个兆周的交变信号，并且可以对信号的频率和幅度进行柔性调节。调节交变信号的功率分别为0W、100W，频率分别为30kHz、50kHz、80kHz，然后，按常规电弧焊接方法进行焊接，焊接电弧就激发出了超声波。该超声波对工件产生作用，使放置在工件上的压电传感器检测到这一超声波信号，如图3所示。

Claims (2)

1、一种用电弧激发超声波的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)对交变信号进行电隔离，以保证电路安全；
(2)将熔化极或不熔化极电弧的激励信号进行电隔离，以防止信号干扰；
(3)将经电隔离后的交变信号通过并联或串联方式，耦合进电隔离熔化极或不熔化极电弧的激励信号中，得到电弧超声激励信号；
(4)用电弧超声激励信号激发电弧进行电弧焊接或电弧冶炼，耦合在电弧中的交变信号对电弧产生调制作用，使电弧激发出超声波。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的高功率超声信号的功率为10瓦～900瓦，频率为1kHz～9MHz。
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