[发明专利]金属焊接接头热处理用电脉冲辅助感应加热装置及其方法

说明书

本发明公开了一种金属焊接接头热处理用电脉冲辅助感应加热装置及其方法，包括辅助电源、感应加热电源、感应加热线圈和焊接件，辅助电源为焊接件提供辅助脉冲电流，感应加热电源为感应加热线圈提供高频电流，在感应加热线圈中产生磁场，焊接接头位于所述感应加热线圈中，在磁场的作用下，焊接接头处产生感应电流，对焊接接头加热，焊接接头处局部升温，达到热处理的效果。通过改变辅助电源的充电电压，可以调节辅助脉冲电流的大小，对热处理起到更好的辅助效果。本发明在感应加热热处理的过程中加入辅助脉冲电流，提高了焊接接头热处理的生产效率，改善了焊接接头的性能。

技术领域

本发明属于热处理技术领域，具体涉及一种金属焊接接头热处理用电脉冲辅助感应加热装置及其方法。

背景技术

在金属材料的加工过程中，热处理是一种非常重要的工艺。热处理通过对金属材料进行加热、保温以及冷却，以此改变金属材料表面或内部的组织结构，从而优化材料性能。

常用的热处理方式有火焰热处理、加热炉热处理和电阻加热热处理。火焰热处理利用乙炔燃烧在设备喷口喷出火焰对金属材料加热，但火焰热处理很难控制金属材料上的温度均匀性，并且乙炔燃烧产生的气体会造成环境污染；加热炉热处理均匀加热的异性结构工件具有较好的加热效果，但加热炉热处理只能对工件整体加热，无法做到局部热处理，加热炉的耗能很高、能量利用率低；电阻加热热处理直接对工件通电流，利用电阻发热使工件产生温升，该方法加热功率较小、局限性大。

感应加热利用电磁感应现象，加热线圈中通入交变的电流，会在加热线圈周围产生磁场，置于磁场中的工件产生涡流，感应涡流在工件内部产生热量，对工件加热。感应加热相比于传统热处理方式，具有加热速度快、效率高、能实现局部加热和易于自动化控制等优点。电脉冲辅助热处理是一种热处理过程中的辅助方式，在热处理过程中对工件施加电脉冲，能够改善金属的晶粒结构、减小金属内部残余应力，提高热处理效果。

目前，电脉冲辅助热处理技术采用的辅助脉冲电流大多采用方波电流，频率调节范围小，多在几十Hz，占空比较小，同时幅值难以达到工程大零件的要求；同时电流无法正负交变，无法对试样内部原子可以进行两个方向的冲击，降低了电流脉冲促进了材料组织均匀化的能力。

现有一种采用脉冲电流辅助的感应加热方法对钢轨去除残余应力，提高了钢轨热处理的质量要求和生产效率，同时避免了由于钢轨热处理造成的环境污染。但该装置无法调节辅助脉冲电流的调节范围小，占空比小，幅值难以达到工程大零件的要求，同时电流脉冲无法正负交变，脉冲电流对热处理的辅助作用有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种金属焊接接头热处理用电脉冲辅助感应加热装置及其方法，提高热处理的加热质量和效率。

本发明采用以下技术方案：

金属焊接接头热处理用电脉冲辅助感应加热装置，包括辅助电源，辅助电源与焊接件连接，为焊接件提供辅助脉冲电流；焊接件上设置有加热线圈，加热线圈与感应加热电源连接，加热线圈通过高频电流后产生强磁场，焊接件在强磁场的作用产生感应电流，感应电流在焊接件的焊接接头处产生热量用于感应加热。

具体的，辅助电源包括电容器，电容器的一端依次经开关、调波电感与焊接件连接后返回电容器的另一端组成闭合回路，电容器的另一端接地连接，电容器并联连接充电机。

具体的，加热线圈的匝数为4～6匝。

具体的，感应加热电源的频率为20～40kHz。

具体的，感应加热电源连接有红外线测温仪，红外线测温仪的输出信号电流为4～20mA。

具体的，焊接件由两部分焊接而成，焊接接头位于焊接件的中部。