[发明专利]用于时效处理的高密度高能电脉冲发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及高密度脉冲电流消除残余应力的技术领域，具体涉及一种用于时效处理的高密度高能电脉冲发生装置。

背景技术

残余应力是由于不均匀的应力场、应变场、温度场和组织不均匀性，在变形后的工件内部保留下来的应力。残余应力的存在会降低工件的疲劳强度和使用寿命，增加应力腐蚀的作用，同时也成为工件产生变形和开裂的重要原因；工件在使用过程中发生的破坏事故，除材料本身的结构和强度因素外，大多数是由残余应力造成的。因此，需要通过各种手段来调整工件内部残余应力的分布状态，使不利的分布状态改变为有利的分布状态，从而降低并消除工件内部的残余应力。

高密度脉冲电流消除残余应力的技术是将电场能注入材料内部使带电粒子高速运动，从而实现微观激励，并最终达到消除残余应力的方法。研究表明，在引入高密度脉冲电流的过程中，材料中形成大量具有一定漂移速度的电子流定向冲击原子核，这将形成一个很大的瞬时热压应力，进而改变材料的微观结构；脉冲电流可推动位错的滑移和攀升，促进亚晶的聚合而加速再结晶的形核过程，细化再结晶微细观晶粒，并促进残余应力释放和消除。

基于高密度脉冲电流时效处理工艺简单、加热时间短、提高金属材料力学性能指标明显等优点，本发明设计一种利用高密度脉冲电流消除材料内部残余应力的高密度脉冲电流发生装置，设有：电源、整流模块，Marx发生器模块，外触发系统，脉冲测量系统模块，低压交流电经整流模块获得高压直流电，高压直流电对Marx发生器模块并联储能电容进行充电至满，外触发Marx发生器模块首端球隙火花开关使其导通，其余球隙火花开关因过压自击穿使得并联储能电容串联放电产生高密度脉冲电流，经输出端加载给负载，进而实现利用高密度脉冲电流对工件时效处理目的，脉冲测量系统的数字存储示波器显示、存储高密度脉冲电流波形。

发明内容

解决上述技术问题，本发明提供了一种利用多个电感隔离型Marx发生器的储能电容器并联充电、串联放电产生高能电脉冲对工件时效处理的高能电脉冲时效装置。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种用于时效处理的高密度高能电脉冲发生装置，包括三相整流升压电路、充电时序转换开关、n组电感隔离型Marx发生器、触发时序转换开关和脉冲输出端组件，所述三相整流升压电路将三相交流市电升压整流成高压直流电后，其输出端连接至充电时序转换开关活动端子，该充电时序转换开关的固定端与n组电感隔离型Marx发生器输入端连接，用于控制n组电感隔离型Marx发生器进行时序充电，所述触发时序转换开关与n组电感隔离型Marx发生器首端连接，当电感隔离型Marx发生器利用储能电容并联充电完成后，所述触发时序转换开关输入高电平时序击穿该n组电感隔离型Marx发生器首端的火花球隙开关，实现利用储能电容串联放电，产生高能电脉冲，该n组电感隔离型Marx发生器的高能电脉冲输出端组件与脉冲输出端组件连接，实现输出高能电脉冲传输给工件以对工件进行时效处理。 

进一步的，所述三相整流升压电路包括整流电路和升压电路，升压电路将三相工频交流市升压到预定电压获得高压交流电，高压交流电经整流电路输出高压直流电。

进一步的，所述的充电时序转换开关由两个转换开关组成，转换开关由一个活动端子和多个固定端子组成，活动端子的引线与三相整流升压电路高压直流输出端相连接，固定端子与n组电感隔离型Marx发生器的充电输入端相连接，固定端子与活动端子相接触实现充电线路导通，接触时间由外部控制，一般大于各组电感隔离型Marx发生器充电完成所需时间。具体地，采用继电器对活动端子进行控制来实现接触时间的控制，继电器得电时，活动端子与固定端子闭合，储能电容充电，充电时间一般大于各组电感隔离型Marx发生器充电完成所需时间。

进一步的，所述的电感隔离型Marx发生器由多个储能电容器构成，各组储能电容器间置有电感，火花球隙开关串联于储能电容器间，构成电感隔离型Marx发生器，对并联的储能电容器进行充电，且当外输入高电平触发电感隔离型Marx发生器首端火花球隙开关时，使其首先被击穿导通，其余火花球隙开关由于过电压被依次击穿导通，使得并联充电的储能电容器串联放电产生高能电脉冲。