[发明专利]一种低电压大电流超声冲击装置

说明书

技术领域

本发明涉及机械结构疲劳性能改善技术领域，特别是涉及一种低电压大电流超声冲击装置。

背景技术

现阶段国内外主要采用TIG熔修、锤击和喷丸等方法来提高机械部件和结构的疲劳性能，但这些方法劳动强度大、能耗高而且会产生负面影响。超声冲击以其执行机构轻巧，可控性好，使用灵活方便、噪音极小、效率高、应用时受限少，成本低而且节能等优点，适用于各种接头，是一种理想的焊后改善焊接接头疲劳性能的方法。半波长超声冲击法的提出，解决了如管道内壁等狭小空间或特殊位置的处理问题，使超声冲击法的适用性更强。随着超声冲击方法的不断使用，对其性能的改进提出了新的要求。

现有的全波长和半波长两种设计方式的压电式超声冲击装置均属于大电压低电流的工作方式，瞬间失谐电压可达上千伏，极不安全，尤其是在水下环境冲击作业时，对操作人员的人身安全造成极大威胁。同时处于该种工作方式的负载阻抗一般比较大，谐振频带相对较窄，频率跟踪条件极为苛刻，致使系统无法始终工作在最佳谐振状态，从而大大降低了有效功率的输出。

发明内容

本发明目的在于改变现有压电式超声冲击装置大电压低电流的不稳定和极不安全的工作方式，提出一种低电压大电流压电式超声冲击装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种低电压大电流超声冲击装置，包括：壳体，在壳体内依次设置有施力装置，压电陶瓷换能器，在压电陶瓷换能器上连接顶端带有冲击头的变幅杆，所述压电陶瓷换能器的陶瓷片片数选用14-30偶数片，厚度选用0.5-3mm。

所述超声冲击装置包括半波长压电陶瓷换能器加半波长变幅杆的全波长形式和1/4波长压电陶瓷换能器加1/4波长变幅杆的半波长形式。

所述施力装置为风冷装置。

所述变幅杆的轴向截面呈阶梯、锥台或其组合。

所述冲击头为冲击针式或滚动式，所述冲击头形状有平头针、半球头或半椭球头针、球体、椭球体、卵球体、柱体或相应阵列。

所述超声冲击装置包括半波长压电陶瓷换能器加半波长变幅杆，所述压电陶瓷换能器片数为14片、厚度为3mm，所述冲击头为冲击针阵列、冲击单针、球体滚动、柱体滚动或其相应阵列工作头。

所述超声冲击装置包括1/4波长压电陶瓷换能器加1/4波长变幅杆，所述压电陶瓷换能器片数为14片、厚度为1.5mm，所述冲击头为冲击针阵列、冲击单针、球体滚动、柱体滚动或其相应阵列工作头。

所述超声冲击装置包括1/4波长压电陶瓷换能器加1/4波长变幅杆，所述压电陶瓷换能器片数为30片、厚度为0.75mm，所述冲击头为滚动球体、滚动柱体或二者相应阵列的加工头。

所述超声冲击装置包括半波长压电陶瓷换能器加半波长变幅杆，所述压电陶瓷换能器片数为20片、厚度为2mm，所述冲击头为半球头冲击针阵列工作头。

本发明的有益效果是：本发明采用全波长或半波长低电压大电流压电式超声冲击装置对工件进行超生冲击，能够有效改变现有压电式超声冲击装置大电压低电流的不稳定和极不安全的工作方式，在显著降低其负载阻抗并加大其谐振带宽、改善频率跟踪条件，提高有效功率输出的同时，大幅降低装置的工作电压，从而保障操作安全。另外，换能器散热条件的改善也可以使负载阻抗降低，同时延长换能器的使用寿命。阶梯－锥台－阶梯型全波长或半波长低电压大电流压电式超声冲击方法能够有效提高输出功率，可用来处理较高强度材质的结构件。

附图说明

图1是本发明低电压大电流压电式全波长超声冲击装置示意图；

图2是本发明的滚动工作头及阵列示意图；

图3是本发明阶梯-锥台-阶梯型的低电压大电流压电式半波长超声冲击装置示意图；

图4是本发明阶梯-锥台-阶梯型的低电压大电流压电式全波长超声冲击装置处理T型接头焊趾示意图；

图5是本发明低电压大电流压电式半波长超声冲击处理管道内壁焊缝示意图。