[发明专利]一种用于细化金属金相组织的可控强电脉冲发生装置

说明书

本发明提供一种用于细化金属金相组织的可控强电脉冲发生装置，包括与工频电源相连并接入变压器B的两个并联的开关，所述变压器B接有可控整流电路T1，可控整流电路T1串联有若干个限流电阻R1，各限流电阻R1分别串联有电容C1和投切电容开关K2，电容C1与投切电容开关K2之间并联有电容开关K4、电压表和负载，电压表和负载之间串联有放电晶闸管T2；控制系统输出电流控制可控整流电路T1与放电晶闸管T2，控制系统的充电电流与放电频率。该装置是一种高性价比、操作简单的高能量密度电脉冲电源装置，具有高的脉冲能量、脉冲峰值以及脉冲峰值电压，从而实现组织晶粒细化和改性。

技术领域

本发明涉及一种电脉冲发生装置，特别是一种在强脉冲电磁场作用下金属及其合金的变质处理、组织细化、改性及材料成型的研究与生产的可控强电脉冲发生装置。

背景技术

由于金属的凝固组织对材料的性能以及后续的加工有很重要的影响，控制并改善金属凝固组织是材料工作者重视的话题之一，尤其是对大型的铸锭，由于凝固时间长，很容易形成成分偏析，进而造成宏观偏析，同时出现缩孔和疏松等缺陷，许多常用的改善凝固组织的方法很难适用于大铸锭。

近年来，电磁搅拌、机械搅拌或振动、超声波处理、脉冲磁场、脉冲电流等方法逐步发展起来，有些甚至在工业上得到了应用。铸造行业普遍采用孕育剂对铸件晶粒细化，用孕育剂处理不但需要消耗大量的孕育剂，成本高；而且不同的生产技术条件和操作的熟练程度下，孕育剂的烧损量也不同，产品质量不稳定。目前已经有相关电脉冲处理液态金属实现晶粒细化的报道，并获得有益的效果，在金属凝固过程中施加脉冲电流或脉冲磁场是金属凝固组织控制的新技术，研究发现，对各种金属具有显著的细化效果，其关键技术在于脉冲电源装置。目前脉冲电源是制约脉冲电流或脉冲磁场应用于实际生产的主要障碍。存在的问题主要是脉冲电流峰值较小，电压较低，脉冲频率及脉宽变化范围窄，无法达到实际生产中对参数范围的要求，因此，必须设计制造出一种适用于传统铸造工艺使用的专用脉冲电源装置。

上海大学翟启杰、李仁兴等人在2008年2月申请的细化金属凝固组织的高压脉冲电源装置，由恒流充电系统、储能充电系统、储能系统和控制系统组成，主要的电路回路包括充电回路、高压整流电路、关机自动泄放回路、高压控制电路、续流回路、主电源开关控制回路、工作电压预选控制电路和引燃管触发电路。该脉冲电源脉冲峰值电压高达10KV、脉宽范围宽10μs-100ms、输出能量高，连续放电频率≤5Hz，可对有色金属及黑色金属进行有效的凝固组织细化处理，但是该装置结构复杂、体积庞大、过于笨重、价格昂贵、性价比低而且输出脉冲峰值电流不够大，仅1％MA级，后期使用维护成本也较高，不能长期可靠使用。操作使用不便，限制了细晶技术的更深层次发展。

西北工业大学赵志龙、刘华泽等人在2008年12月申请的可控电变质脉冲电源，该发明通过三相外电源经升压调压电路均分三档，将信号送至高压整流电路，整流后的输出经脉冲形成及其控制电路将高能脉冲连续输出，同时输出于脉冲电压显示电路；单相电的输入联接脉冲形成及其控制电路和脉冲电压显示电路；所述的升压调压电路采用R型三相升压变压器，所述的高压整流电路采用三相全桥整流电路。该发明提供的可控电变质脉冲电源具有较宽的脉冲能量范围，有利于系统研究电变质工艺参数的影响规律及其工艺参数优化，但是该装置结构复杂，不易操作和控制。该专利采用成本高、结构复杂的三相高压整流电路和脉冲形成及其控制电路，设备成本高，操作复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于细化金属金相组织的可控强电脉冲电源装置，是一种高性价比、操作简单的高能量密度电脉冲电源装置，具有高的脉冲能量、脉冲峰值以及脉冲峰值电压。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：