用于消除殘余應(yīng)力的電流脈沖控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】用于消除殘余應(yīng)力的電流脈沖控制系統(tǒng)，包括控制器、充電模塊、放電模塊和放電電極，充電模塊包括多個(gè)并聯(lián)的充電單元，每個(gè)充電單元分別包括各自的接觸器和充電電容模塊，每個(gè)充電單元中接觸器與充電電容模塊串聯(lián)；放電模塊包括多個(gè)放電開關(guān)和電感，每個(gè)充電單元連接一個(gè)放電開關(guān)，電感與放電電極串聯(lián)；放電電極一端與電感連接，另一端連接于充電電容模塊的并聯(lián)端；控制器控制各個(gè)接觸器順序?qū)ǎ佑|器導(dǎo)通時(shí)放電開關(guān)關(guān)閉，充電單元進(jìn)入充電狀態(tài)；控制器控制各個(gè)放電開關(guān)順序?qū)?，放電開關(guān)導(dǎo)通時(shí)接觸器斷開，放電模塊發(fā)出電流脈沖。本實(shí)用新型具有電流脈沖產(chǎn)生頻率較高且調(diào)節(jié)范圍較大的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】用于消除殘余應(yīng)力的電流脈沖控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于消除殘余應(yīng)力的電流脈沖控制系統(tǒng)。
技術(shù)背景
[0002]機(jī)械零件在加工制造的過程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，嚴(yán)重影響工件的機(jī)械性能，例如材料的強(qiáng)度、抗腐蝕性、尺寸精度和使用壽命等，不合理的應(yīng)力狀態(tài)，往往會(huì)降低材料的性能。
[0003]中國專利申請(qǐng)200710012265.3號(hào)，披露了一種消除鋼中殘余應(yīng)力的方法，該方法中產(chǎn)生脈沖電流的裝置由脈沖發(fā)生器和示波器組成，脈沖電流發(fā)生器包括電流探測(cè)線圈，電容器組，放電開關(guān)以及控制電路、觸發(fā)電路和充電電路等，控制電路用于控制充電電路和觸發(fā)電路的啟閉。工作時(shí)，控制電路發(fā)出指令給充電電路，為電容器組充電完成后，控制電路再發(fā)出指令給觸發(fā)電路使放電開關(guān)閉合，由電容器組放電產(chǎn)生脈沖電流，對(duì)樣品進(jìn)行處理，電流探測(cè)線圈外接示波器，脈沖電流的波形和基本參數(shù)由TDS3012型示波器測(cè)定。這種脈沖電流發(fā)生器的缺點(diǎn)在于:1)必須在充電完成后才能產(chǎn)生脈沖電流，兩個(gè)脈沖電流間隔時(shí)間長(zhǎng)，脈沖產(chǎn)生的頻率低且不可調(diào)。2)只能產(chǎn)生振蕩衰減波形這一種脈沖電流波形，難以適應(yīng)不同截面積的工件和材料。3)無法控制單個(gè)脈沖的作用時(shí)間。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了克服現(xiàn)有的脈沖發(fā)生器存在的脈沖產(chǎn)生的頻率低且不可調(diào)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了一種電流脈沖產(chǎn)生頻率較高且調(diào)節(jié)范圍較大的用于消除殘余應(yīng)力的電流脈沖控制系統(tǒng)。
[0005]用于消除殘余應(yīng)力的電流脈沖控制系統(tǒng)，包括控制器、有電源輸入的充電模塊、用于對(duì)工件釋放電流脈沖的放電模塊和放電電極，其特征在于:充電模塊包括多個(gè)并聯(lián)的充電單元，每個(gè)充電單元分別包括各自的接觸器和充電電容模塊，每個(gè)充電單元中接觸器與充電電容模塊串聯(lián)；
[0006]放電模塊包括多個(gè)放電開關(guān)和電感，每個(gè)充電單元連接一個(gè)放電開關(guān)，每個(gè)放電開關(guān)包括各自的第一接線端子和第二接線端子，第一接線端子與對(duì)應(yīng)充電單元的接觸器連接，所有放電開關(guān)的第二接線端子均與電感連接，電感與放電電極串聯(lián)；
[0007]放電電極一端與電感連接，另一端連接于充電電容模塊的并聯(lián)端；
[0008]控制器控制各個(gè)接觸器順序?qū)?，接觸器導(dǎo)通時(shí)放電開關(guān)關(guān)閉，充電單元進(jìn)入充電狀態(tài)；控制器控制各個(gè)放電開關(guān)順序?qū)?，放電開關(guān)導(dǎo)通時(shí)接觸器斷開，放電模塊發(fā)出電流脈沖。
[0009]進(jìn)一步，放電開關(guān)為大功率雙向可控硅開關(guān)，允許電流雙向流通。
[0010]進(jìn)一步，所述的電流脈沖控制系統(tǒng)具有波形控制單元，波形控制單元與電感和放電電極形成的串聯(lián)電路并聯(lián)，波形控制單元包括串聯(lián)連接的第一電阻，濾波二極管和波形控制開關(guān)，波形控制開關(guān)閉合時(shí)，放電模塊輸出直流衰減脈沖；波形控制開關(guān)斷開時(shí)，放電模塊輸出振蕩交流脈沖。
[0011 ] 進(jìn)一步，所述的電流脈沖控制系統(tǒng)具有輔助電容，輔助電容與充電模塊并聯(lián)。
[0012]進(jìn)一步,每個(gè)充電電容模塊并聯(lián)有各自的卸荷單元,每個(gè)卸荷單元包括卸荷電阻和卸荷開關(guān)，卸荷電阻和卸荷開關(guān)串聯(lián)。
[0013]進(jìn)一步,卸荷開關(guān)的數(shù)量為多個(gè),卸荷電阻的數(shù)量為一個(gè),卸荷電阻一端與卸荷開關(guān)連接，另一端與充電電容模塊的并聯(lián)端連接，每個(gè)卸荷開關(guān)連接一個(gè)充電電容模塊。
[0014]進(jìn)一步，所述的電流脈沖控制系統(tǒng)具有電源調(diào)整模塊，電源調(diào)整模塊包括調(diào)壓升壓電路和整流濾波電路，整流濾波電路的輸出作為充電模塊的輸入電源；調(diào)壓升壓電路與整流濾波電路之間通過變壓器線圈耦合；整流濾波電路與充電模塊之間控制開關(guān)，控制開關(guān)與整流濾波電路串聯(lián)。
[0015]進(jìn)一步，充電電容模塊包括至少兩個(gè)電容支路，至少一個(gè)電容支路具有選擇開關(guān)，切換選擇開關(guān)的通斷狀態(tài)，改變充電電容模塊的電容值。
[0016]本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思是:根據(jù)典型RLC放電電路中電流表達(dá)式的分析，利用調(diào)壓升壓電路調(diào)節(jié)充電電壓，控制電流密度的幅值。通過調(diào)節(jié)充電電容模塊的電容值大小控制單個(gè)電流脈沖作用的時(shí)間。通過控制器控制多路充電單元的充電時(shí)間、充電順序、放電模塊的放電時(shí)間以及放電順序，控制通過工件的電流脈沖周期，以及電流脈沖的個(gè)數(shù)；通過與工件并聯(lián)的波形控制電路控制電流脈沖的形狀。
[0017]分析電容放電的RLC回路，根據(jù)基爾霍夫定律和電路元器件特性，二階常微分方程描述:
[0018]
【權(quán)利要求】
1.用于消除殘余應(yīng)力的電流脈沖控制系統(tǒng)，包括控制器、有電源輸入的充電模塊、用于對(duì)工件釋放電流脈沖的放電模塊和放電電極，其特征在于:充電模塊包括多個(gè)并聯(lián)的充電單元，每個(gè)充電單元分別包括各自的接觸器和充電電容模塊，每個(gè)充電單元中接觸器與充電電容模塊串聯(lián)； 放電模塊包括多個(gè)放電開關(guān)和電感，每個(gè)充電單元連接一個(gè)放電開關(guān)，每個(gè)放電開關(guān)包括各自的第一接線端子和第二接線端子，第一接線端子與對(duì)應(yīng)充電單元的接觸器連接，所有放電開關(guān)的第二接線端子均與電感連接，電感與放電電極串聯(lián)； 放電電極一端與電感連接，另一端連接于充電電容模塊的并聯(lián)端； 控制器控制各個(gè)接觸器順序?qū)?，接觸器導(dǎo)通時(shí)放電開關(guān)關(guān)閉，充電單元進(jìn)入充電狀態(tài)；控制器控制各個(gè)放電開關(guān)順序?qū)?，放電開關(guān)導(dǎo)通時(shí)接觸器斷開，放電模塊發(fā)出電流脈沖。
2.如權(quán)利要求1所述的用于消除殘余應(yīng)力的電流脈沖控制系統(tǒng)，其特征在于:放電開關(guān)為大功率雙向可控硅開關(guān)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于消除殘余應(yīng)力的電流脈沖控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的電流脈沖控制系統(tǒng)具有波形控制單元，波形控制單元與電感和放電電極形成的串聯(lián)電路并聯(lián)，波形控制單元包括串聯(lián)連接的第一電阻，濾波二極管和波形控制開關(guān)，波形控制開關(guān)閉合時(shí)，放電模塊輸出直流衰減脈沖；波形控制開關(guān)斷開時(shí)，放電模塊輸出振蕩交流脈沖。
4.如權(quán)利要求3所述的用于消除殘余應(yīng)力的電流脈沖控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的電流脈沖控制系統(tǒng)具有輔助電容，輔助電容與充電模塊并聯(lián)。
5.如權(quán)利要求4所述的用于消除殘余應(yīng)力的電流脈沖控制系統(tǒng)，其特征在于:每個(gè)充電電容模塊并聯(lián)有各自的卸荷單元，每個(gè)卸荷單元包括卸荷電阻和卸荷開關(guān)，卸荷電阻和卸荷開關(guān)串聯(lián)。
6.如權(quán)利要求5所述的用于消除殘余應(yīng)力的電流脈沖控制系統(tǒng)，其特征在于:卸荷開關(guān)的數(shù)量為多個(gè)，卸荷電阻的數(shù)量為一個(gè)，卸荷電阻一端與卸荷開關(guān)連接，另一端與充電電容模塊的并聯(lián)端連接，每個(gè)卸荷開關(guān)連接一個(gè)充電電容模塊。
7.如權(quán)利要求6所述的用于消除殘余應(yīng)力的電流脈沖控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的電流脈沖控制系統(tǒng)具有電源調(diào)整模塊，電源調(diào)整模塊包括調(diào)壓升壓電路和整流濾波電路，整流濾波電路的輸出作為充電模塊的輸入電源；調(diào)壓升壓電路與整流濾波電路之間通過變壓器線圈耦合；整流濾波電路與充電模塊之間控制開關(guān)，控制開關(guān)與整流濾波電路串聯(lián)。
8.如權(quán)利要求7所述的用于消除殘余應(yīng)力的電流脈沖控制系統(tǒng)，其特征在于:充電電容模塊包括至少兩個(gè)電容支路，至少一個(gè)電容支路具有選擇開關(guān)，切換選擇開關(guān)的通斷狀態(tài)，改變充電電容模塊的電容值。
【文檔編號(hào)】C21D11/00GK203715691SQ201320830777
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】何聞, 潘龍, 顧邦平, 鄧國輝, 洪起, 庹青林, 楊爭(zhēng)雄, 郝凌凌 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)