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超声波冲击设备研究

超声波冲击设备简介

目前,焊接结构广泛地应用于国民经济的各相关领域中,可以说焊接结构的应用在一定程度上促进了现代工业的发展。然而,由于焊接应力和变形的存在直接影响到 焊接结构性能、安全可靠性和制造工艺性。所以它一直是焊接界关注的重要问题之一。

超声冲击法是一种焊后改善焊接接头残余应力的新工艺。本文主要针对这种方法所用的超声冲击设备进行研究。 超声冲击技术就是利用大功率的超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率冲击金属物体表面,由于超声波的高频、高效和聚焦下的大能量,使金属表层产生较大 的压塑性变形;同时超声冲击波改变了原有的应力场,产生一定数值的压应力;使超声冲击部位得以强化。

超声波冲击设备对改善焊接残余应力的超声冲击设备的结构和功能 进行分析的基础上,确立了超声冲击设备的整体方案。

超声冲击设备由两部分组成:超声波发生器和执行机构。执行机构包括超声换能器、变幅杆和冲击头。

超声波 发生器应具有产生足够功率及所需频率的交流电的主回路,以及频率跟踪控制系统和输出功率控制系统。 由于稀土超磁致伸缩材料是当今室温下具有最大磁致伸缩系数的材料,比压电陶瓷高一个数量级,在低磁场下就可获得巨应变,并且具有机电耦合系数高、能量密度 高、响应速度快等优点。故本文设计了以超磁致伸缩换能器作为核心部件的执行机构,针对超磁致伸缩换能器进行了计算并设计出了它的具体结构和尺寸,应用 CAXA软件绘制出了部分零件的二维图,以及超磁致伸缩换能器的总体结构图,然后应用CATIAV5软件对换能器进行了三维可视化实体装配建模。并通过计 算设计了圆锥形变幅杆和冲击头,应用CATIAV5软件对变幅杆和冲击头进行了三维可视化实体建模。

对超声冲击工艺进行分析,了解实际工作中功率和频率的变化情况,分析超声冲击设备声学系统的电声特性和超声冲击处理特性,提出超声波发生器功能和结构的总 体设计思想,建立了超声波发生器的主回路,完成了超声波发生器中谐振频率自动跟踪和输出功率自动控制系统的电路设计,并对频率自动跟踪系统中的鉴相器进行 MATLAB仿真。

产品参数:

频率:18KHZ
功率:1000W
电源::220V
输出振幅范围:10-100UM
处理速度(m/h):20-40
重量: 整机约16-18KG,其中冲击枪重量:4-5KG

产品特点
1. 设备采用GCH-Q系列超声波电源,具有专利的闭合负反馈回路频率自动跟踪系统,具有卓越的频率跟踪性能,跟踪频率宽,速度极快且稳定,频率自动跟踪调 谐,输出功率自适应负载,效率高,节能卓越,输出振幅无级可调。电源采用集成化触摸按键面板,模块化数字电路设计,维修方便快捷。
2.独有的失协(频偏)、过热、过载三重保护功能,可靠性高,完全排除普通超声消除应力设备的现场危险性。
3.工件焊接应力消除率可达到100%并产生理想压应力,是目前国内外消除焊接残余应力的理想设备
4.可提高焊接接头疲劳强度50%-120%,疲劳寿命延长5-100倍。
5.不受工件形状、结构、材质、重量、钢板厚度、场地之限制。
6.用于消除焊接残余应力可完全替代热处理等时效方法。
7.冲击枪专业设计,彻底消除了传统时效设备和同行业设备操作笨重,现场无法操作的难题,减少了现场人员劳动量。
8.可直接将焊趾处的焊接余高、凹坑、咬边处理成圆滑的几何过渡,从而大大降低应力集中系数。
9.可去除焊趾处的微观裂纹、熔渣缺陷,抑制裂纹的提前盟生。
10.因为超声冲击消除应力处理能同时改善影响焊缝疲劳性能的几个方面的因素,如:残余应力、微观裂纹和缺陷、焊趾几何形状、表面强化等,所以是目前提高焊缝疲劳性能最有效的方法,且有事半功倍之效果。
11.对大型结构件的焊缝现场处理、超高超低焊缝处理、焊接修复焊缝的应力消除效果更佳。
12.环保、节能、安全、无污染,施工现场使用更显灵活方便。

[来源:原创] [作者:国创电气] [日期:13-07-30]
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