[實用新型]超聲波高頻沖擊消除應力系統

有效

• 申請號: 201320045639.2
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN203112893U
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 蒲毅智
• 申請（專利權）人: 成都海訊科技實業有限公司
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00
• 代理公司: 云南派特律師事務所 53110
• 代理人: 龔筍根

技術領域

本實用新型涉及超聲沖擊技術領域，尤其涉及一種利用超聲波高頻沖擊消除應力的系統。

背景技術

超聲沖擊技術是一種高效的消除部件表面或焊縫區有害殘余拉應力、引進有益壓應力的方法。超聲沖擊是利用大功率的超聲波推動沖擊工具以每秒二萬次以上的頻率沖擊金屬物體表面，由于超聲波的高頻、高效和聚焦下的大能量，使金屬表層產生較大的壓塑性變形；同時超聲沖擊波改變了原有的應力場，產生一定數值的壓應力，使超聲沖擊部位得以強化。超聲波驅動電源通過電纜與設置在外殼內的超聲波換能器連接，換能器的振動輸出端部與變幅桿連接，變幅桿端部裝有沖擊針。超聲波驅動電源將市電轉換成高頻高電壓交流電流，輸給超聲波換能器。然后超聲波換能器利用壓電陶瓷的負壓電效應將輸入的電能轉換成機械能，即超聲波，其表現形式是換能器在縱向作往復伸縮運動；伸縮運動的頻率等同于驅動電源的交流電流頻率，伸縮的位移量在十幾微米左右。變幅桿的作用一是將換能器的輸出振幅放大，達到100微米以上，另一方面對沖擊針施加沖擊力，推動沖擊針高速前沖。沖擊頭沖擊工件后，在很短的時間內速度由不小于1.5米/秒減小至0米/秒，能量向焊縫傳遞，以達到消除內應力的作用。沖擊頭受工件的反作用后回彈，碰到高頻振動的變幅桿后，再次受到激發，又一次高速度撞向焊縫，如此反復多次，完成沖擊作業。

目前傳統的超聲波沖擊時效設備，存在著如下問題：(1)當超聲波電源的電壓發生變化時，超聲波電源的輸出功率也會發生變化，這時反映在超聲波換能器上就是機械振動忽大忽小，導致沖擊效果不穩定。因此需要穩定輸出功率，一般通過功率反饋信號相應調整功率放大器，使得功率放大穩定。（2）提供頻率跟蹤信號，當超聲波換能器工作在諧振頻率點時其效率最高，工作最穩定，而超聲波換能器的諧振頻率點會由于裝配原因和工作老化后改變，當然這種改變的頻率只是漂移，變化不是很大，頻率跟蹤信號可以控制超聲波電源信號，使信號超聲波電源的頻率在一定范圍內跟蹤超聲波換能器的諧振頻率點，讓超聲波電源工作在最佳狀態。（3）無法顯示時效過程的電流時間曲線，其時效處理效果如何判定，以及時效處理的效果無法當場確定，需要專用應力測試設備進行檢測后，才能判斷效果。

進一步地，現有的超聲波沖擊時效技術，其采用硬件的方法進行恒流調節與頻率跟蹤，時效處理效果不理想。表現在于：（1）其系統跟蹤頻率為±3.0kHz，頻率波動性大；（2）其電流穩定性差，需要電阻旋鈕進行微調；（3）其時效處理效果不穩定，而且無電流時間曲線等圖像顯示。

實用新型內容

本實用新型的目的在于，提出一種超聲波高頻沖擊消除應力系統，其解決了目前超聲波電源頻率不穩定，功率跟蹤困難且調整復雜等缺點，保障了超聲波時效處理效果，提高了焊接產品的質量。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種超聲波高頻沖擊消除應力系統，其包括：控制箱及沖擊槍，該控制箱內設有與沖擊槍連接設置的換能器，所述控制箱內設有整流逆變模塊、連接整流逆變模塊與換能器的匹配網絡，以及相互電性連接的單片機與數據采集電路；所述單片機一端連接于整流逆變模塊與匹配網絡之間，該單片機另一端與整流逆變模塊電性連接；所述數據采集電路一端還與一工控機電性連接。

其中，所述換能器與沖擊槍之間通過電纜連接，該換能器與沖擊槍之間設置有變幅桿。

本實用新型中，所述整流逆變模塊內包括有依次電性連接的整流濾波電路、DC/DC轉換器、全橋逆變電路及高頻變壓器，該整流濾波電路一端與市電相連接，高頻變壓器一端與匹配網絡相連接。

再者，所述高頻變壓器與匹配網絡之間通過一信號采集電路與單片機電性連接。

具體的，所述信號采集電路內設有相互電性連接的霍爾傳感器及A/D轉換電路，該A/D轉換電路一端與單片機電性連接。

更進一步地，所述單片機內包括有依次電性連接的功率跟蹤電路、功率控制電路、D/A轉換電路及壓控振蕩器，該A/D轉換電路與功率跟蹤電路電性連接。

此外，所述單片機通過一第一驅動電路與DC/DC轉換器電性連接，該單片機還通過一第二驅動電路與全橋逆變電路電性連接。

具體的，所述數據采集電路可以采用型號為PCI7901的32通道模擬信號采集卡。

本實用新型中，所述工控機可以采用intel雙核E2210CPU，該工控機還采用15寸的真彩色液晶屏；此外，所述工控機還連接有一打印機。