超声波冲击消除应力系统技术方案

本实用新型专利技术涉及超声冲击技术领域，具体公开了一种超声波冲击消除应力系统，其包括控制箱及冲击枪，该控制箱内设有与冲击枪连接设置的换能器，所述控制箱内设有整流逆变模块、连接整流逆变模块与换能器的匹配网络，以及相互电性连接的单片机与数据采集卡；所述单片机一端连接于整流逆变模块与匹配网络之间，该单片机另一端与整流逆变模块电性连接；所述数据采集卡一端还与一计算机系统电性连接。本实用新型专利技术的超声波冲击消除应力系统，其解决了目前超声波电源频率不稳定，功率跟踪困难且调整复杂等缺点，保障了超声波时效处理效果，提高了焊接产品的质量。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及超声冲击
，尤其涉及一种利用超声波高频冲击消除应力的系统。
技术介绍
超声冲击技术是一种高效的消除部件表面或焊缝区有害残余拉应力、引进有益压应力的方法。超声冲击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。超声波驱动电源通过电缆与设置在外壳内的超声波换能器连接，换能器的振动输出端部与变幅杆连接，变幅杆端部装有冲击针。超声波驱动电源将市电转换成高频高电压交流电流，输给超声波换能器。然后超声波换能器利用压电陶瓷的负压电效应将输入的电能转换成机械能，即超声波，其表现形式是换能器在纵向作往复伸缩运动；伸缩运动的频率等同于驱动电源的交流电流频率，伸缩的位移量在十几微米左右。变幅杆的作用一是将换能器的输出振幅放大，达到100微米以上，另一方面对冲击针施加冲击力，推动冲击针高速前冲。冲击头冲击工件后，在很短的时间内速度由不小于1.5米/秒减小至O米/秒，能量向焊缝传递，以达到消除内应力的作用。冲击头受工件的反作用后回弹，碰到高频振动的变幅杆后，再次受到激发，又一次高速度撞向焊缝，如此反复多次，完成冲击作业。目前传统的超声波冲击时效设备，存在着如下问题:(1)当超声波电源的电压发生变化时，超声波电源的输出功率也会发生变化，这时反映在超声波换能器上就是机械振动忽大忽小，导致冲击效果不稳定。因此需要稳定输出功率，一般通过功率反馈信号相应调整功率放大器，使得功率放大稳定。(2)提供频率跟踪信号，当超声波换能器工作在谐振频率点时其效率最高，工作最稳定，而超声波换能器的谐振频率点会由于装配原因和工作老化后改变，当然这种改变的频率只是漂移，变化不是很大，频率跟踪信号可以控制超声波电源信号，使信号超声波电源的频率在一定范围内跟踪超声波换能器的谐振频率点，让超声波电源工作在最佳状态。(3)无法显示时效过程的电流时间曲线，其时效处理效果如何判定，以及时效处理的效果无法当场确定，需要专用应力测试设备进行检测后，才能判断效果O进一步地，现有的超声波冲击时效技术，其采用硬件的方法进行恒流调节与频率跟踪，时效处理效果不理想。表现在于:(1)其系统跟踪频率为±3.0kHz，频率波动性大；(2)其电流稳定性差，需要电阻旋钮进行微调；(3)其时效处理效果不稳定，而且无电流时间曲线等图像显示。
技术实现思路
本技术的目的在于，提出一种超声波冲击消除应力系统，其解决了目前超声波电源频率不稳定，功率跟踪困难且调整复杂等缺点，保障了超声波时效处理效果，提高了焊接产品的质量。为实现上述目的，本技术提供了一种超声波冲击消除应力系统，其包括:控制箱及冲击枪，该控制箱内设有与冲击枪连接设置的换能器，所述控制箱内设有整流逆变模块、连接整流逆变模块与换能器的匹配网络，以及相互电性连接的单片机与数据采集卡；所述单片机一端连接于整流逆变模块与匹配网络之间，该单片机另一端与整流逆变模块电性连接；所述数据采集卡一端还与一计算机系统电性连接。其中，所述换能器与冲击枪之间通过电缆连接，该换能器与冲击枪之间设置有变幅杆。本技术中，所述整流逆变模块内包括有依次电性连接的整流电桥、DC/DC转换器、逆变器及变压器，该整流电桥一端与市电相连接，变压器一端与匹配网络相连接。再者，所述整流电桥内包括有一整流滤波电路，该整流滤波电路可以为一二极管不可控整流电路；所述逆变器采用全桥逆变器；所述变压器采用高频变压器。具体的，所述变压器与匹配网络之间通过一信号采集电路与单片机电性连接，该信号采集电路内设有相互电性连接的霍尔传感器及A/D转换电路，该A/D转换电路一端与单片机电性连接。更进一步地，所述单片机内包括有依次电性连接的功率跟踪电路、功率控制电路、D/A转换电路及压控振荡器，该A/D转换电路与功率跟踪电路电性连接。此外，所述单片机通过一第一驱动电路与DC/DC转换器电性连接，该单片机还通过一第二驱动电路与逆变器电性连接。具体的，所述数据采集卡可以采用型号为PCI7901的32通道模拟信号采集卡。本技术中，所述所述计算机系统内包括至少一台PC机,该PC机采用intel双核E2210 CPU，该计算机系统还设有一 15寸的触控屏；此外，所述计算机系统还连接有一打印机。本技术的超声波冲击消除应力系统，其采用计算机系统技术，通过软件与硬件相结合的方法，实现了超声波电源的智能化，解决了目前超声波电源频率不稳定，功率跟踪困难且调整复杂等缺点，保障了超声波时效处理效果，提高了焊接产品质量；此外，其解决了现有技术无法立即判别超声波冲击时效的应力消除效果的问题，可为焊接产品提供产品时效检验的依据，即在谐振频率f稳定的情况下，若电流i与时间t曲线(i—t)变平，则可认为达到已时效处理段的超声波冲击时效效果。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术超声波冲击消除应力系统一种具体实施例的模块结构示意图；图2为本技术中控制频率自动跟踪的流程图；图3为本技术 的超声波冲击消除应力系统的时效效果图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1所示，本技术提供一种超声波冲击消除应力系统，其包括:控制箱及冲击枪(未图示)，该控制箱内设有与冲击枪连接设置的换能器10，所述控制箱内设有整流逆变模块20、连接整流逆变模块20与换能器10的匹配网络30，以及相互电性连接的单片机40与数据采集卡50 ;所述单片机40 —端连接于整流逆变模块20与匹配网络30之间，该单片机40另一端与整流逆变模块20电性连接；所述数据采集卡50 —端还与一计算机系统60电性连接。本技术采用计算机系统技术，实现了超声波电源的智能化，其可以使金属焊缝的表面层内的残余拉伸应力变为压应力，从而大幅提高金属结构的疲劳寿命。其中，所述换能器10与冲击枪之间通过电缆连接，该换能器10与冲击枪之间设置有变幅杆(未图示)。该换能器10用于将输入的电能转换成机械能，即超声波，其表现形式是换能器10在纵向作往复伸缩运动。该伸缩运动的频率等同于驱动电源的交流电流频率，伸缩的位移量在十几微米左右。变幅杆的作用一是将换能器10的输出振幅放大，达到100微米以上，另一方面对冲击枪施加冲击力，推动冲击枪高速前冲。冲击枪冲击工件后，能量向焊缝传递，以达到消除内应力的作用。本技术采用的超声波高频冲击就是利用大功率的超声波，推动冲击工具，对冲击枪施加冲击力，沿焊缝方向高速冲击焊缝的焊趾部位，冲击枪受工件的反作用后回弹， 碰到高频振动的变幅杆后，再次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波冲击消除应力系统，包括控制箱及冲击枪，该控制箱内设有与冲击枪连接设置的换能器，其特征在于，所述控制箱内设有整流逆变模块、连接整流逆变模块与换能器的匹配网络，以及相互电性连接的单片机与数据采集卡；所述单片机一端连接于整流逆变模块与匹配网络之间，该单片机另一端与整流逆变模块电性连接；所述数据采集卡一端还与一计算机系统电性连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲毅智，
申请(专利权)人：成都海讯科技实业有限公司，
类型：实用新型
国别省市：