[發(fā)明專利]超聲頻脈沖電弧氣電立焊方法及應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310412569.8
• 申請(qǐng)日: 2023-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116352229A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王加友;王羿皓;朱杰;季康;王天威;朱征宇;喬云鵬;王彪;王納;張宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K9/16
• 分類號(hào): B23K9/16;B23K9/32
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 袁姝

1.一種超聲頻脈沖電弧氣電立焊方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

①在超聲頻脈沖電源(12)輸出的一端串聯(lián)用于耦合超聲頻脈沖電流的大功率超聲耦合器(13)后、或還包括在氣電立焊電源(10)的一端串聯(lián)用于阻隔超聲頻脈沖電信號(hào)的隔離器(11)后，將超聲頻脈沖電源(12)與氣電立焊電源(10)以并聯(lián)方式向焊炬(1)供電；

②通過(guò)所述超聲頻脈沖電源(12)，在16～80kHz范圍內(nèi)設(shè)定超聲頻脈沖電流頻率f，在20～100A范圍內(nèi)設(shè)定超聲頻脈沖電流幅值I_e；③在焊接坡口內(nèi)引燃?xì)怆娏⒑鸽娀?2)后，將所述超聲頻脈沖電源(12)輸出的交變超聲頻脈沖電流i_e耦合疊加在氣電立焊電弧(2)上，形成對(duì)氣電立焊電弧(2)的超聲頻脈沖調(diào)制；④按照常規(guī)氣電立焊工藝進(jìn)行焊接，其氣電立焊電弧(2)的平均電弧電流為300～450A；

其中，所述大功率超聲耦合器(13)包括耦合電容C、或還包括與耦合電容C串配電感L₀和/或調(diào)配電阻R₀，使所述耦合電容C與超聲頻脈沖電流的回路電感L成串聯(lián)諧振或非串聯(lián)諧振的狀態(tài)，其回路電感L包括線路分布電感L_s或還包括所述調(diào)配電感L₀，其超聲頻脈沖電流的耦合電阻R包括線路分布電阻R_s或還包括所述調(diào)配電阻R₀。

2.如權(quán)利要求1所述的超聲頻脈沖電弧氣電立焊方法，其特征是：所述耦合電容C為單體大電流電容器、或?yàn)橛扇舾芍Т箅娏麟娙萜鞔⒙?lián)組成的耦合電容器組。

3.如權(quán)利要求2所述的超聲頻脈沖電弧氣電立焊方法，其特征是：在所述耦合電容器組中，每支大電流電容器的耐受電流不小于20A或50A。

4.如權(quán)利要求1所述的超聲頻脈沖電弧氣電立焊方法，其特征是：所述超聲頻脈沖電流頻率f與所述耦合電容C的匹配方法，包括如下步驟：

①根據(jù)所設(shè)定的超聲頻脈沖電流頻率f，按照C_v＝1/[(2πf)²·L_v]的原則，求取串聯(lián)諧振時(shí)所述耦合電容C的電容值C_v，其中L_v為所述回路電感L的電感值；②按照所述電容值C_v，通過(guò)采用單體電容器或通過(guò)若干支電容器串并聯(lián)方法匹配所述耦合電容C；③或再通過(guò)微調(diào)所述超聲頻脈沖電流頻率f，使超聲頻脈沖電流回路剛好處于串聯(lián)諧振狀態(tài)。

5.如權(quán)利要求4所述的超聲頻脈沖電弧氣電立焊方法，其特征在于，所述回路電感L的電感值L_v的測(cè)定方法，包括如下步驟：

①斷開(kāi)氣電立焊電源(10)后，用無(wú)感的大功率測(cè)量電阻R_m或直接用導(dǎo)線替代氣電立焊電弧(2)，并選定所述耦合電容C的測(cè)試電容值C_m；

②由小到大或由大到小地調(diào)節(jié)超聲頻脈沖電流頻率f，并在不同超聲頻脈沖電流頻率f下，通過(guò)示波器觀測(cè)所述超聲頻脈沖電源(12)輸出的超聲頻脈沖電流幅值I_e；

③建立超聲頻脈沖電流幅值I_e與超聲頻脈沖電流頻率f之間的關(guān)系，尋找出I_e為最大值時(shí)所對(duì)應(yīng)的超聲頻脈沖電流頻率特征值f₀，再根據(jù)關(guān)系式L_v＝1/[(2πf₀)²·C_m]，計(jì)算出所述回路電感L的電感值L_v。

6.如權(quán)利要求4所述的超聲頻脈沖電弧氣電立焊方法，其特征是：所述回路電感L的電感值L_v＝5～40μH，所述耦合電容C的電容值C_v＝0.1～20μF。

7.如權(quán)利要求1所述的超聲頻脈沖電弧氣電立焊方法，其特征是：在所述步驟②中，所設(shè)定的超聲頻脈沖電流頻率f為使氣電立焊熔池(7)產(chǎn)生共振的頻率值。