CN204119081U - 一种电脉冲时效装置 - Google Patents

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杨群峰
庄明凤
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Abstract

一种电脉冲时效装置，涉及电脉冲处理设备。设有提供电源的能源模块、储存电能的电容器储能组模块、控制电容器储能组充放电的充放电主控单元模块、将高能电脉冲引入工件的负载连接模块；所述能源模块设有升压变压器和全桥整流电路，升压变压器的输入端外接工频电源，全桥整流电路正极输出端与充放电主控单元模块的充电开关相连接，充放电主控单元模块的充电开关与电容器储能组模块的正极输入端相连接，能源模块的全桥整流电路负极输出端与电容器储能组模块负极输入端相连接，电容器储能组模块的正极输出接口与充放电主控单元模块的放电开关相连接，放电开关与负载连接模块铜电极相连接，电容器储能组模块的负极输出接口与可调电感相连接。

Description

一种电脉冲时效装置
技术领域
本实用新型涉及电脉冲处理设备，尤其是涉及一种高能电脉冲时效装置。
背景技术
电脉冲处理作为改善材料性能的一种新方法,在材料研究中应用广泛。电脉冲通过提高金属材料的塑性变形能力、促进非晶合金晶化过程、细化合金凝固组织达到改善材料综合力学性能。目前国内外对电脉冲时效处理还没有太多研究，没有电脉冲对材料作用机理的系统理论阐述,但由于电脉冲对金属材料诸多性能都有显著影响,因此它在材料性能改善方面具有广阔应用前景。
电脉冲时效系统核心部件是电脉冲发生装置，各类电脉冲发生装置因内部所选元器件种类、性能不一，其使用性能参数千差万别，正确设计、选用元器件参数及编制合理的控制系统，对电脉冲装置输出高质量的电脉冲实现工件高效时效处理有重要影响。
发明内容
本实用新型的目的在于提供可实现高能电脉冲消除工件残余应力的一种高能电脉冲时效装置。
本实用新型设有提供电源的能源模块、储存电能的电容器储能组模块、控制电容器储能组充放电的充放电主控单元模块、将高能电脉冲引入工件的负载连接模块；所述能源模块设有升压变压器和全桥整流电路，升压变压器的输入端外接工频电源，全桥整流电路正极输出端与充放电主控单元模块的充电开关相连接，充放电主控单元模块的充电开关与电容器储能组模块的正极输入端相连接，能源模块的全桥整流电路负极输出端与电容器储能组模块负极输入端相连接，电容器储能组模块的正极输出接口与充放电主控单元模块的放电开关相连接，放电开关与负载连接模块铜电极相连接，电容器储能组模块的负极输出接口与可调电感相连接。
工频电源经升压变压器提升电压，通过4个高压整流硅堆组成的全桥整流电路后输出直流电以对高压脉冲电容器组进行充电。
所述电容器储能组模块设有限流电阻和高压脉冲电容器组，串联在充电回路中的限流电阻通过调整阻值的大小改变充电电路电流对电容器限流保护和调整电容器充电时间，高压脉冲电容器组是多个高压脉冲电容器组成的储能元件，通过主控单元控制先进行充电，充电满后对负载快速放电产生高能电脉冲，接入电路电容器总容量根据待处理工件电参数进行选择，多组高压脉冲电容器并联，可获得更大的电容量。
所述充放电主控单元模块设有充电开关、放电开关、开关驱动器、主控单元，充电开关、放电开关的开闭受控于开关驱动器，开关驱动器时序动作由主控单元外输入程序控制，主控单元按程序输出控制信号给开关驱动器控制充电开关、放电开关时序开闭。
所述负载连接模块设有可调电感、2个铜电极，可调电感串联放电回路中，调整回路电参数形成振荡脉冲电流，铜电极一端通过冷压技术将导线接入，另一端可通过C形夹与工件连接，实现电脉冲传给工件。
工频电源经升压变压器提升电压，通过全桥整流电路后输出直流电，主控单元根据外输入程序将控制信号传给开关驱动器，开关驱动器控制充电开关、放电开关时序开闭，电容器储能组模块Cn根据充电开关、放电开关开闭实现高压脉冲电容器组充放电，串联在充电回路的限流电阻对电容器进行限流保护和调整电容器充电时间，负载连接模块将电容器储能组模块Cn所产生电脉冲引入工件，可调电感调整回路电参数形成振荡脉冲电流，实现高能电脉冲消除工件残余应力。
本实用新型利用电容器储能放电具有瞬时输出电能大、充电功率小、技术原理成熟、操作容易、对周围环境影响小等优点，采用单片机开发用于控制充放电开关时序开闭的主控单元控制高压脉冲电容器组长时间充电储能、对负载快速放电产生高能电脉冲，实现高能电脉冲消除工件残余应力目的。
附图说明
图1为本实用新型实施例的电路组成示意图。
图2为本实用新型实施例的主控单元电路原理图。
具体实施方式
参见图1和2，本实用新型实施例设有提供电源的能源模块1、储存电能的电容器储能组模块2、控制电容器储能组充放电的充放电主控单元模块3、将高能电脉冲引入工件的负载连接模块4；所述能源模块1设有升压变压器T和全桥整流电路D，升压变压器T的输入端外接工频电源W，全桥整流电路D正极输出端与充放电主控单元模块3的充电开关K1相连接，充放电主控单元模块3的充电开关K1与电容器储能组模块2的正极输入端相连接，能源模块1的全桥整流电路D负极输出端与电容器储能组模块2负极输入端相连接，电容器储能组模块2的正极输出接口与充放电主控单元模块3的放电开关K2相连接，放电开关K2与负载连接模块4的第1铜电极P1和第2铜电极P2相连接，电容器储能组模块2的负极输出接口与可调电感L1相连接。
工频电源W经升压变压器T提升电压，通过4个高压整流硅堆组成的全桥整流电路D后输出直流电对高压脉冲电容器组进行充电。
所述电容器储能组模块2设有限流电阻和高压脉冲电容器组Cn，串联在充电回路中的限流电阻通过调整阻值的大小改变充电电路电流对电容器限流保护和调整电容器充电时间，高压脉冲电容器组Cn是多个高压脉冲电容器组成的储能元件，通过主控单元21控制先进行充电，充电满后对负载快速放电产生高能电脉冲，接入电路电容器总容量根据待处理工件电参数进行选择，多组高压脉冲电容器并联，可获得更大的电容量。
所述充放电主控单元模块3设有充电开关K1、放电开关K2、开关驱动器22、主控单元21，充电开关K1、放电开关K2的开闭受控于开关驱动器22，开关驱动器22的时序动作由主控单元21外输入程序控制，主控单元21按程序输出控制信号给开关驱动器22控制充电开关K1、放电开关K2时序开闭。
所述负载连接模块4设有可调电感L1、第1铜电极P1和第2铜电极P2，可调电感L1串联放电回路中，调整回路电参数形成振荡脉冲电流，第1铜电极P1和第2铜电极P2的一端通过冷压技术将导线接入，第1铜电极P1和第2铜电极P2的另一端可通过C形夹与工件连接，实现电脉冲传给工件。
工频电源W经升压变压器T提升电压，通过全桥整流电路D后输出直流电，主控单元21根据外输入程序将控制信号传给开关驱动器22，开关驱动器22控制充电开关K1、放电开关K2时序开闭，电容器储能组模块2根据充电开关K1、放电开关K2的开闭实现高压脉冲电容器组Cn充放电，串联在充电回路的限流电阻R1对电容器进行限流保护和调整电容器充电时间，负载连接模块将电容器储能组模块2所产生电脉冲引入工件，可调电感调整回路电参数形成振荡脉冲电流，实现高能电脉冲消除工件残余应力。
升压变压器T的二次绕组输出端抽头有6组交流电压：350/550/700/1100/1300/1500V，通过4个2CL型高压整流硅堆组成的全桥整流电路后变为直流：500/780/990/1560/1840/2120V，根据负载大小切换选用不同的电压对电容器进行充电。串联在充电回路中的限流电阻R1通过调整阻值大小对高压脉冲电容器组Cn进行限流保护和改变电容器的充电时间，高压脉冲电容器组Cn是由多个CHM型高压脉冲电容器组成的储能元件，通过主控单元控制先进行充电，充电满后对负载快速放电产生高能电脉冲，接入电路电容器总容量根据待处理工件电参数将多组高压脉冲电容器组并联获得更大的电容量。
在图2中，采用MCS-51系列AT89C52单片机和可编程键盘/显示接口芯片8279设计充放电开关电路主控单元，AT89C52单片机的P1.0、P1.1口经三极管驱动，分别控制两个继电器常开触点，以控制充电开关K1和放电开关K2的驱动线圈获得工作电压，实现充放电回路工作。主控单片机AT89C52通过8279扩展一个12键的小键盘和3个共阴极七段数码管。AT89C52的ALE输出作为定时时钟从8279的CLK输入，AT89C52的RD、WR分别与8279的RD、WR相连，AT89C52的P2.7作为8279的片选（CS）信号，并且P2.0与8279的A0相连；8279的DB0～DB7与AT89C52的P0口相连，IRQ经非门接到AT89C52的INT0，可以实现键盘查询或键盘中断。8279的SL0～SL2的扫描按编码方式经74LS138译码输出，作为键盘的行扫描线，同时经驱动器7407接数码管的COM端，作为显示器的位扫描驱动信号；OUTA与OUTB经缓冲器74LS244与数码管的段码线相连，直接控制显示字形，键盘的列扫描线送回扫描RL0～RL3上，最后，通过单片机编程实现充放电开关的自动控制。

Claims (4)

1.一种电脉冲时效装置，其特征在于设有提供电源的能源模块、储存电能的电容器储能组模块、控制电容器储能组充放电的充放电主控单元模块、将高能电脉冲引入工件的负载连接模块；所述能源模块设有升压变压器和全桥整流电路，升压变压器的输入端外接工频电源，全桥整流电路正极输出端与充放电主控单元模块的充电开关相连接，充放电主控单元模块的充电开关与电容器储能组模块的正极输入端相连接，能源模块的全桥整流电路负极输出端与电容器储能组模块负极输入端相连接，电容器储能组模块的正极输出接口与充放电主控单元模块的放电开关相连接，放电开关与负载连接模块铜电极相连接，电容器储能组模块的负极输出接口与可调电感相连接。
2.如权利要求1所述一种电脉冲时效装置，其特征在于所述电容器储能组模块设有限流电阻和高压脉冲电容器组，串联在充电回路中的限流电阻通过调整阻值的大小改变充电电路电流对电容器限流保护和调整电容器充电时间，高压脉冲电容器组是多个高压脉冲电容器组成的储能元件，通过主控单元控制先进行充电，充电满后对负载快速放电产生高能电脉冲。
3.如权利要求1所述一种电脉冲时效装置，其特征在于所述充放电主控单元模块设有充电开关、放电开关、开关驱动器、主控单元，充电开关、放电开关的开闭受控于开关驱动器，开关驱动器时序动作由主控单元外输入程序控制，主控单元按程序输出控制信号给开关驱动器控制充电开关、放电开关时序开闭。
4.如权利要求1所述一种电脉冲时效装置，其特征在于所述负载连接模块设有可调电感、2个铜电极，可调电感串联放电回路中，调整回路电参数形成振荡脉冲电流，2个铜电极一端通过冷压技术将导线接入，另一端通过C形夹与工件连接，实现电脉冲传给工件。
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