专利名称：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。
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。
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。
权利要求
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。
全文摘要
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。
文档编号B23K20/10GK1355081SQ0114344
公开日2002年6月26日 申请日期2001年12月28日 优先权日2001年12月28日
发明者吴敏生, 李路明, 陈以芳 申请人:清华大学