專利名稱：一種提高焊接接頭疲勞性能的壓電式超聲沖擊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接設(shè)備類，尤其涉及焊接接頭疲勞性能處理的裝置。
背景技術(shù)：
金屬加工過程中，金屬焊接是加工過程中常用的一種加工工藝。金屬材料按形狀、尺寸經(jīng)焊接后，由于焊趾的應(yīng)力集中及殘余拉伸應(yīng)力等因素的作用，通常焊接接頭的疲勞性能遠(yuǎn)低于基本金屬，焊接疲勞裂紋常起裂于接頭焊趾處，由此導(dǎo)致如海洋采油平臺、橋梁、機(jī)車車輛、船舶、飛機(jī)等大型焊接結(jié)構(gòu)件事故時常發(fā)生，給人們的人身安全、工作、旅行、生活、財產(chǎn)等方面帶來一些嚴(yán)重的損失和影響。因此，改善焊接接頭的疲勞強(qiáng)度成了人們長期要解決的難題。通常人們常常采用錘擊法、熔修法、噴丸法等來提高焊接接頭及結(jié)構(gòu)的疲勞性能，但其效率、效果及適用范圍等方面都存在不少缺點和問題。近來人們采用磁致伸縮式超聲沖擊裝置來對焊趾進(jìn)行處理，以提高焊接接頭的疲勞強(qiáng)度、延長其使用壽命。但由于磁致伸縮式超聲沖擊裝置的損耗較大，效率只能達(dá)到30％左右；操作時易于發(fā)熱，需用水、油等液體進(jìn)行冷卻等；且產(chǎn)品造價很高，體積和重量也較大，操作不方便，因而不利于在各種工作場所中推廣、使用和操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種提高焊接接頭疲勞性能的壓電式超聲沖擊裝置，以解決上述難題。
本發(fā)明的目的這樣實現(xiàn)的一種提高焊接接頭疲勞性能的壓電式超聲沖擊裝置，由超聲波功率發(fā)生器、壓電振動器、變幅桿、外殼構(gòu)成。本發(fā)明將超聲波功率發(fā)生器設(shè)置在箱體內(nèi)，其一端與單相電源接線端連接，另一端由電纜連至壓電式超聲沖擊槍。壓電振動器與變幅桿由連接體連接后置于壓電式超聲沖擊槍的外殼內(nèi)。外殼與變幅桿的一端設(shè)置有蓋體。蓋體的另一端面置有沖擊頭，沖擊頭的端部設(shè)置有3只以上的沖擊針孔，沖擊針孔內(nèi)置有沖擊針。
由于本發(fā)明采用了以上的技術(shù)方案，在實際現(xiàn)場工作中，直接使用本發(fā)明的產(chǎn)品對焊接接頭進(jìn)行超聲沖擊，可顯著提高焊趾的疲勞性能；并具有耗能少，輸出功率大的特點。經(jīng)實際操作與對比，本發(fā)明與同類磁致伸縮式超聲沖擊裝置相比，在相同的工作頻率下，超聲沖擊槍的體積減少300～600％，重量減輕40～100％，效率提高200～300％，焊接接頭及結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度提高20～200％，疲勞壽命延長3～400倍。并具有在操作中不需要水等液體冷卻，方便手持操作等特點，因而有著極好的實用價值和經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本發(fā)明的一種提高焊接接頭疲勞性能的壓電式超聲沖擊裝置的示意圖。
圖2是本發(fā)明的一種提高焊接接頭疲勞性能的壓電式超聲沖擊裝置中的壓電式超聲沖擊槍的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中；1、箱體 1-1、單相進(jìn)線端1-2、輸出端 2、超聲波發(fā)生器3、電纜 4、壓電超聲沖擊槍 4-1、螺釘4-2、連接體4-3、外殼5、壓電振動器 5-1壓電陶瓷片5-2、連接體6、變幅桿6-1、凸出臺階 7、擋圈 8、彈性件9、蓋體 10、沖擊頭 10-1、螺釘 11、沖擊針12、進(jìn)線端 13、把手 13-1、可調(diào)把手 14、長條形端面15、弧形曲面實施方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施作如下說明
在圖1中，箱體1可設(shè)置為臥式或立式，一般小型場所或流動工地以前者為好。箱體1上可制有把手及輪盤。箱體1上一端設(shè)置有220V單相進(jìn)線端1-1，采用單相電源進(jìn)線，其與三相電源線相比使用場所更多、更靈活，更便于在小型室內(nèi)場所或野外作業(yè)工地使用。箱體1內(nèi)設(shè)置有數(shù)層格架，分別置有超聲波發(fā)生器2中的可控整流器、逆變器、控制電路、匹配輸出電路等并由導(dǎo)線順序連接。箱體1上還設(shè)置有輸出端1-2。電纜3分別與輸出端1-2及壓電超聲沖動槍4的進(jìn)線端12連接。其可采用普通電源線，也可采用同軸電纜，一般以后者為好。
在圖2中，壓電超聲沖動槍4的外殼4-3可制成筒體形或其它形狀。外殼4-3上制有把手13。為雙手操作方便，可在外殼4-3的前端設(shè)置有調(diào)節(jié)方向的可調(diào)把手13-1。把手13的下端設(shè)有電源進(jìn)線端12，電源進(jìn)線端12處有導(dǎo)線連至壓電振動器5。把手13處可設(shè)置有控制開關(guān)，便于操作時直接進(jìn)行控制。
壓電振動器5與變幅桿6相結(jié)合面設(shè)有螺紋孔，由螺紋式連接體5-2連接后置于壓電超聲沖動槍4的外殼4-3內(nèi)；外殼4-3上并有螺釘5-1緊固壓電振動器5。壓電振動器5可采用效率較高的多片壓電陶瓷5-1，經(jīng)緊固組合后構(gòu)成陶瓷式壓電振動器。
變幅桿6的后端部設(shè)置為圓柱形，其直徑可為40～80毫米。變幅桿6的另一端設(shè)置為長條形端面14，長條形端面14的長度視所配沖擊針11的數(shù)量、直徑而定，當(dāng)為4～6針時，約為20～30毫米、厚度約5～8毫米。變幅桿6的圓柱形與長條形端面14之間的構(gòu)造可設(shè)置為相互吻合的曲線形，以便于降低變幅桿6的振動阻抗和提高振動穩(wěn)定性。變幅桿6的前端部長條形兩側(cè)面設(shè)置為曲弧形15，一方面利于和圓柱形直徑曲線吻合，防止變幅桿6的桿身在此處斷裂；另一方面，易于聲學(xué)振動，且振幅更加穩(wěn)定，沖擊能力會顯著增加，超聲沖擊處理效果更好。為經(jīng)濟(jì)節(jié)約、易制造等方面的需要，變幅桿6可采用普通工具鋼或鈦合金鋼制成，經(jīng)熱處理后，硬度達(dá)到HRC50～65為好。
變幅桿6上設(shè)置有凸出臺階6-1，凸出臺階6一1的一側(cè)或二側(cè)面設(shè)置有彈性件8與擋圈7并置于外殼4-3內(nèi)，可起到顯著的減震和隔聲作用。彈性件8可采用橡膠圈，擋圈7可采用普通金屬材料如鋁合金制成。
壓電超聲沖擊槍4的外殼4-3與變幅桿6的一端設(shè)置有蓋體9。蓋體9可設(shè)置為圓形，也可設(shè)為下圓上方形；當(dāng)為前者及后者時，蓋體9與壓電超聲沖擊槍16的外殼4-3可采用連接體4-2的螺紋式連接。蓋體9的另一端面設(shè)置有沖擊頭10。沖擊頭10可設(shè)置為圓形或方形；當(dāng)為前者時，沖擊頭10與蓋體9可直接采用螺紋式連接體緊固連接；當(dāng)為后者時，沖擊頭10與蓋體9可在方形邊緣上制有連接孔采用螺釘10-1緊固連接。沖擊頭10的另一端可設(shè)置為長條形端面14，其上制有3只以上的(如4只、5只、6只、8只、……)沖擊針孔；沖擊針孔可一字形排列，也可雙排并列、或其它排列形。沖擊針孔內(nèi)置有沖擊針11。沖擊針11是實施對焊接接頭進(jìn)行沖擊處理的工作部件，其外端面應(yīng)設(shè)為圓弧狀為好；其置于蓋體9內(nèi)的一側(cè)應(yīng)設(shè)置為大于桿徑的錐度端，以保證沖擊針裝入及沖擊工作時不掉出。
沖擊頭10上設(shè)置的沖擊針孔其里端面設(shè)置有和沖擊針11的錐度端相配的錐度或倒角，以保證沖擊針裝入及沖擊處理過程中往返通暢不咬合。
本發(fā)明在實際工作中，當(dāng)由電源接線端1-1通入單相電源后，壓電振動器產(chǎn)生超聲波振動，經(jīng)變幅桿6將振動幅度放大，得到一頻率為16～30KHZ、輸出端振幅為15～50微米左右的超聲沖擊波，推動沖擊針11對金屬工件焊接部位的焊趾進(jìn)行沖擊處理。實踐表明，經(jīng)本發(fā)明施以超聲沖擊后，可顯著改善和提高焊接接頭的疲勞強(qiáng)度達(dá)20～200％，機(jī)電轉(zhuǎn)換效率比磁致伸式超聲沖擊裝置提高200～300％，因而在實際工作中可得到極好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
權(quán)利要求
1.一種提高焊接接頭疲勞性能的壓電式超聲沖擊裝置，由超聲波功率發(fā)生器、壓電振動器、變幅桿、外殼構(gòu)成，其特征在于，超聲波功率發(fā)生器設(shè)置在箱體內(nèi)，其一端與單相電源接線端連接，另一端由電纜連至壓電式超聲沖擊槍；壓電振動器與變幅桿由連接體連接后置于壓電式超聲沖擊槍的外殼內(nèi)；外殼與變幅桿的一端設(shè)置有蓋體，蓋體的另一端面置有沖擊頭；沖擊頭的端部設(shè)置有3只以上的沖擊針孔，沖擊針孔內(nèi)置有沖擊針。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高焊接接頭疲勞性能的壓電式超聲沖擊裝置，其特征在于，外殼內(nèi)設(shè)置的壓電振動器由多片壓電陶瓷組合構(gòu)成。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高焊接接頭疲勞性能的壓電式超聲沖擊裝置，其特征在于，變幅桿上設(shè)置有凸出臺階。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高焊接接頭疲勞性能的壓電式超聲沖擊裝置，其特征在于，變幅桿上凸出臺階的側(cè)面設(shè)置有彈性件與擋圈并置于外殼內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高焊接接頭疲勞性能的壓電式超聲沖擊裝置，其特征在于，沖擊頭的外端部設(shè)置為長條形，長條形端面上設(shè)置有4～8只沖擊針孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高焊接接頭疲勞性能的壓電式超聲沖擊裝置，其特征在于，外殼上設(shè)置有手握式把手。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高焊接接頭疲勞性能的壓電式超聲沖擊裝置,由超聲波功率發(fā)生器、壓電振動器、變幅桿、外殼構(gòu)成。本發(fā)明將超聲波功率發(fā)生器設(shè)置在箱體內(nèi),其一端與單相電源接線端連接,另一端由電纜連至壓電式超聲沖擊槍。壓電振動器與變幅桿由連接體連接后置于壓電式超聲沖擊槍的外殼內(nèi)。外殼與變幅桿的一端設(shè)置有蓋體。蓋體的另一端面置有沖擊頭,沖擊頭的端部設(shè)置有3只以上的沖擊針孔,沖擊針孔內(nèi)置有沖擊針。外殼上設(shè)置有手握式把手。本發(fā)明與同類磁致伸縮式超聲沖擊裝置相比,體積減少300～600%,重量減輕40～100%,效率提高200～300%,焊接接頭及結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度提高20～200%,疲勞壽命延長3～400倍。并不需要水等液體冷卻,方便手持操作等特點。
文檔編號B23K5/00GK1359778SQ0210003
公開日2002年7月24日 申請日期2002年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月9日
發(fā)明者霍立興, 王東坡, 張玉鳳, 荊洪陽, 楊新岐 申請人:天津大學(xué)