[发明专利]超声频脉冲电弧气电立焊方法及应用

权利要求书

1.一种超声频脉冲电弧气电立焊方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

①在超声频脉冲电源(12)输出的一端串联用于耦合超声频脉冲电流的大功率超声耦合器(13)后，将超声频脉冲电源(12)与气电立焊电源(10)以并联方式向焊炬(1)供电；②焊前根据事先标定值，通过所述超声频脉冲电源(12)，在16～80kHz范围内设定超声频脉冲电流频率f，在20～100A范围内设定超声频脉冲电流幅值I_e；③气电立焊电弧(2)在I形或V形坡口(9)内引燃后，将所述超声频脉冲电源(12)输出的交变超声频脉冲电流i_e耦合叠加在气电立焊电弧(2)上，形成对直流气电立焊电弧(2)的可调频调幅超声频脉冲调制；④按照常规气电立焊工艺进行焊接；

其中，所述大功率超声耦合器(13)包括限流电阻R₀和与之串联的耦合电容C、或还包括与限流电阻R₀另一端串联的调配电感L₀，其限流电阻R₀为设有自生电感的大功率线绕电阻，其耦合电容C为单体大电流电容器、或为由若干大电流电容器串并联组成的耦合电容器组，使所述耦合电容C直接与包括所述限流电阻自生电感的线路分布电感L_s成可串联谐振的状态、或与所述线路分布电感L_s和所述调配电感L₀一起成可串联谐振的状态。

2.如权利要求1所述的超声频脉冲电弧气电立焊方法，其特征是：根据超声频脉冲电流频率f的大小，按照C_v＝1/[(2πf)²·L_v]的原则，匹配串联谐振时所述耦合电容C的电容值C_v，其中L_v为超声频脉冲电流回路电感L的电感值，所述回路电感L直接为所述线路分布电感L_s或还包括所述调配电感L₀。

3.如权利要求2所述的超声频脉冲电弧气电立焊方法，其特征在于，所述回路电感L的电感值L_v的测定方法，包括如下步骤：

①断开气电立焊电源(10)后，用无感的大功率测量电阻R_m或直接用导线替代气电立焊电弧(2)，并选定所述耦合电容C的测试电容值C_m；

②由小到大或由大到小地调节超声频脉冲电流频率f，并在不同超声频脉冲电流频率f下，通过示波器观测所述超声频脉冲电源(12)输出的超声频脉冲电流幅值I_e；

③建立超声频脉冲电流幅值I_e与超声频脉冲电流频率f之间的关系，寻找出I_e为最大值时所对应的超声频脉冲电流频率特征值f₀，再根据关系式L_v＝1/[(2πf₀)²·C_m]，计算出回路电感值L_v。

4.如权利要求2所述的超声频脉冲电弧气电立焊方法，其特征是：所述回路电感L的电感值L_v＝5～40μH。

5.如权利要求1所述的超声频脉冲电弧气电立焊方法，其特征是：在所述耦合电容器组中，单支大电流电容器的耐受电流不小于20A或50A。

6.如权利要求1所述的超声频脉冲电弧气电立焊方法，其特征是：所述限流电阻R₀的阻值为0.75～1.25Ω，所述耦合电容C的电容值为0.1～20μF，所述气电立焊电弧(2)的平均电弧电流为300～450A。

7.如权利要求1所述的超声频脉冲电弧气电立焊方法，其特征是：步骤①中，在所述气电立焊电源(10)的一端串联用于阻隔超声频脉冲电信号的隔离器(11)后，再与气电立焊电源(10)以并联方式向焊炬(1)供电。

8.如权利要求7所述的超声频脉冲电弧气电立焊方法，其特征是：所述隔离器(11)为不小于0.1mH的隔离电感或隔离电抗器。