[实用新型]用电容器放电产生高能电脉冲的残余应力消除装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用电容器放电产生高能电脉冲的残余应力消除装置。

技术背景

在制造加工过程中，工件受到来自诸如焊接、铸造、热处理、切削、锻造等各种工艺因素的作用和影响，同时在装配过程中也会出现因为尺寸不协调而造成的强行装配。所有这些都会在工件内部产生不必要的残余应力，从而降低了工件的静载强度、抗疲劳强度和加速了工件的应力腐蚀过程，同时也是工件产生变形和开裂的重要影响因素。所以，如何降低或消除工件中不必要的残余应力，一直是机械制造工艺中迫切需要解决的一个关键技术问题。

常见的消除残余应力工艺有自然时效和热时效技术。自然时效依靠昼夜季节的温度变化，给工件施加反复的温度应力，长期积累使金属构件发生细微的收缩和膨胀，使金属晶格缓慢滑移，并最终达到释放残余应力的目的，但自然时效耗时长、效率低、占地面积大，并且自然时效工艺不易管理。

热时效即去应力退火法，通过将工件加热到相变温度以下，在热状态下降低工件材料的屈服极限，从而使工件材料在残余应力作用下发生屈服变形，产生应力松弛，从而降低或消除工件内部的残余应力。热时效周期较自然时效大为缩短，应用广泛，但是退火炉造价高、能耗高、占地面积大、辅助设备多、工件易氧化、劳动条件差、污染严重且不易处理大型构件或加热易受损的构件，并且热时效处理会降低材料的力学性能。

实用新型内容

为克服现有技术的缺点，本实用新型设计了一种结构紧凑，使用方便，效率高的用电容器放电产生高能电脉冲的残余应力消除装置。

用电容器放电产生高能电脉冲的残余应力消除装置，包括提供电源的电源输入模块，储存电能的电容器储能组，对电容器储能组进行充电的充电模块，和将电容器储能组储存的电能释放至负载的放电模块；

所述的充电模块和放电模块受控于第一继电器，所述的第一继电器的线圈与一控制所述的充电模块与放电模块轮流导通、使电容器储能组先充电后放电的时序控制模块连接。

进一步，所述的电源输入模块与充电模块之间设有升压整流电路，所述的升压整流电路由与所述的电源输入模块连接的升压变压器和与所述的充电模块连接的高压硅堆桥式整流器组成。

进一步，所述的充电模块包括所述的第一继电器的一组常开触点、保护电阻、二极管、可控硅、阻容吸收电路和充电限流电阻，所述的常开触点通过保护电阻、二极管与可控硅的控制极连接，所述的阻容吸收电路与可控硅并联，所述的可控硅通过充电限流电阻与所述的电容器储能组连接；所述的阻容吸收电路由吸收电阻和吸收电容串联组成。

进一步，所述的放电模块包括所述的第一继电器的一组常闭触点，与工件接触的放电电极，和与所述的电容器储能组连接的真空接触器，以及与所述的真空接触器串联、用于调整电参数以产生脉冲电流的可调电感；调节所述的可调电感以改变所述的放电模块的电参数，并改变所述的电容器储能组放电产生高能电脉冲的形式；所述的放电电极通过夹具与工件夹紧；当常闭触点闭合时，所述的真空接触器的控制线圈得电，放电模块导通。

进一步，所述的放电模块与一测量其释放的脉冲电流的放电电流采样测量模块连接，所述的放电电流采样测量模块包括与所述的放电模块连接的互感器，放大互感器采集的脉冲电流的放大器，和显示、存储该放大后的脉冲电流信号的数字存储示波器。

进一步，所述的时序控制模块包括PWM波发生器，与所述的PWM波发生器连接的限流电阻，和与所述的第一继电器的线圈连接的三极管；当PWM波输入为高电平时，所述的三极管导通，所述的第一继电器得电，断开所述的放电模块，导通所述的充电模块，对所述的电容器储能组进行充电；当PWM波输入为低电平时，所述的三极管截止，所述的第一继电器失电，断开所述的充电模块，导通所述的放电模块，所述的电容器储能组向工件释放高能电脉冲、以消除工件的残余应力；通过调节PWM波的周期和占空比控制所述的电容器储能组的充电时间和放电时间。

进一步，所述的电容器储能组由多个高压电容器并联组成。

进一步，所述的电容器储能组与释放电容器储能组放电后的残余电能的断电自动泄荷电路连接，所述的断电自动泄荷电路受控于第二继电器，所述的断电自动泄荷电路由所述的第二继电器的常闭触点和泄荷电阻组成。

本实用新型的技术构思是：通过多个高压电容器并联组成电容器储能组储存电能，由PWM波充放电时序电路控制充电模块和放电模块按照预先设定的时序动作轮流触发导通，控制高压电容器储能组先进行充电，充满电后再进行放电处理，以产生高能电脉冲对工件进行消除残余应力的处理。