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基于双逆变技术的超声冲击电源的研制

柳锦铭  
【摘要】:焊接结构制造过程中以及完成后,采取有效的工艺措施提高其疲劳强度意义重大。与传统的改善结构疲劳性能的焊后处理措施相比,超声冲击处理是一种既高效又便捷的较为理想的工艺方法。该方法主要从修缮焊趾几何形状、改善焊缝区域微观组织、清除表面焊接缺陷以及调整焊接残余应力分布场等方面来达到提高焊接结构疲劳性能的目的。 本文主要对超声冲击原理进行了研究,研制成了基于双逆变技术的新型开关电源。为了使冲击处理过程保持谐振状态,电源中设计了基于锁相原理的精确、快速的频率跟踪系统; 为了控制超声冲击处理质量,采用脉宽调制与匹配网络相结合的双重调节方式来变换激励电压,实现了对输出端的恒振速控制。电源输出结果显示,研制成的电源具有调节范围大,动态响应速度快,输出波形失真小,带非线性负载能力强等诸多优点。该超声冲击电源结合执行结构形成完整超声冲击装置。 为验证超声冲击的处理效果,本文进行了试样超声冲击处理与原始焊态的疲劳对比试验。结果表明,经过超声冲击处理的X65钢对接焊接管接头,其疲劳寿命是原始焊态接头1.85~11倍,其疲劳强度相对原始焊态接头提高37.9%; Q235B与16Mn钢十字焊接接头经超声冲击处理后,Q235B十字接头的疲劳强度提高64%,16Mn十字接头的疲劳强度提高67%。超声冲击处理后,Q235B接头试件的疲劳寿命被提高40倍左右,而16Mn亦被提高达34倍之多。超声冲击实际操作说明,超声冲击是一种行之有效且便于操作的理想的焊后改善焊接接头疲劳性能的措施。


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