技术领域

本发明涉及一种电火花堆焊方法。 背景技术

堆焊作为材料表面改性的一种经济而快速的工 艺方法，越来越广泛地应用于各个工 业部门零件的制造修复中。 电火花堆焊机就是实现堆焊的主要工具之一， 电火花堆焊机 的工作原理是利用接正极的金属修补材料与接 负极的金属工件产生电火花放电， 金属修 补材料会转移至金属工件上形成堆积层， 从而完成工件缺损修复。 虽然采用电火花堆焊 的堆积层强度没有常规的电焊和氩悍高， 但由于堆积层几乎没有焊接应力， 在不允许有 应力的场合有它的特殊效果。

目前， 市场上销售的电火花堆焊机产生火花放电的工 作原理图， 参见图 3所示， 该 方法利用旋转的焊接材料接触工件， 焊接材料和工件之间产生摩擦间隙， 进而完成脉冲 放电堆焊过程。 这种电火花堆焊的方法存在如下缺点： 首先， 旋转系统由电机、 轴承、 减速器等较多部件组成，特别是脉冲电源与焊 接材料的电气连接是通过滑动连接器的滑 动摩擦连接， 连接部位很容易磨损； 其次， 由于系统部件多， 体积大、 结构复杂， 故障 率高； 另外， 焊接材料是采用旋转方式工作， 对材料的长度、 同心度的要求都很高， 不 能进行折弯部位或呈非直线形状内空间的焊接 。 发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技 术现状而提供一种结构简单且操作 更加方便灵活的电火花堆焊方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为 ：一种电火花堆焊方法，其特征在于 包括有如下步骤：

(1)、 在工件和金属修补材料之间设置脉冲电源， 所述脉冲电源的负极直接连接工 件， 该脉冲电源的正极经过一超声波换能器连接金 属修补材料；

(2) 所述超声波换能器连接有超声波驱动电路， 该超声波换能器在超声波驱动电 路的驱动下带动金属修补材料相对于工件做直 线往复振动， 并且， 保持所述超声波驱动 电路的输出信号频率和所述超声波换能器的振 动频率相同；

(3)、 所述金属修补材料往复振动产生放电间隙， 使得带正极脉冲为主的金属修补 材料通过该放电间隙对负极脉冲为主的工件放 电， 产生较大的放电电流， 将一部分焊接 材料转移到工件上， 形成堆焊层。

作为优选，所述的超声波换能器包括有后座和 设置于该后座内的压电陶瓷，所述后 座的底部连接有振子， 该振子的底部设置有变幅杆， 所述金属修补材料安装于所述变幅 杆上。 变幅杆可以适当地起到放大振动幅度的作用， 获得所需要的振动间隙， 提高振动 效率。

为了提高焊接材料的连接可靠性，所述金属修 补材料插设于所述变幅杆之内，该金 属修补材料和变幅杆之间通过侧向设置的螺丝 夹紧。

与现有技术相比， 本发明的优点在于： 通过超声波换能器实现往复振动， 换能器体 积小、 结构简单且操作方便， 利用超声波往复振动产生放电间隙， 进而产生放电电流， 实现堆焊； 脉冲电源通过换能器采用螺丝夹紧的方式连接 金属修补材料 （焊接材料）， 接触更加可靠； 另外， 由于金属修补材料 （悍接材料） 没有旋转运动不存在偏心问题， 对金属修补材料 （焊接材料）没有长度和直度要求， 甚至可以将金属修补材料 （焊接材 料） 折弯， 方便进行弯曲或非规则部位的焊接。 附图说明

图 1为实现本发明实施例的电火花堆焊方法的堆� �机工作原理框图。

图 2为本发明实施例的超声波换能器的结构示意� �。

图 3为现有技术的电火花堆焊的堆焊方法工作原� �。 具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描 述。

如图 1、 图 2所示， 本实施例的电火花堆焊机采用超声波振动方法 实现放电间隙， 完成脉冲放电的堆焊过程。

该电火花堆焊机包括有脉冲电源 1、 工件 2、 金属修补材料 3 (焊接材料）、 超声波 换能器 4、 变幅杆 5和超声波驱动电路 6， 其中， 电火花堆悍机实现电火花堆焊方法包 括有如下步骤：

(1)、在工件 2和金属修补材料 3之间设置脉冲电源 1， 脉冲电源 1的负极直接连接 工件 2， 该脉冲电源 1的正极经过一超声波换能器 4连接金属修补材料 3 ;

(2)、超声波换能器 4连接有超声波驱动电路 6， 该超声波换能器 4在超声波驱动电 路 6的驱动下带动金属修补材料 3相对于工件 2做直线往复振动， 并且， 保持超声波驱 动电路 6的输出信号频率和超声波换能器 4的振动频率相同；

(3)、金属修补材料往复振动产生放电间隙， 使得带正极脉冲为主的金属修补材料 3 通过该放电间隙对负极脉冲为主的工件 2放电， 产生较大的放电电流， 将一部分焊接材 料转移到工件 2上， 形成堆焊层。

如图 2所示， 为上述步骤中的超声波换能器 4结构示意图， 该超声波换能器 4外部 具有壳体 （图中未示）， 壳体内设置有后座 41和安装于该后座 41内的压电陶瓷 42， 后 座 41的底部连接有钛合金振子 43， 该振子 43的底部设置有变幅杆 5， 变幅杆 5—般由 钢铁材料制作并外露于壳体之外， 金属修补材料 3安装于变幅杆 5上； 金属修补材料 3 插设于变幅杆 5之内， 该金属修补材料 3和变幅杆 5之间通过侧向设置的螺丝 44夹紧； 此外， 后座 41上还设置有超声波驱动电路的连接线 61， 该连接线 61通过紧固螺钉 45 设置于后座 41上。

本实施例的超声波换能器 4在超声波驱动电路 6导通后， 通过压电陶瓷 42将电能 转换为机械振动， 经过振子 43进行能量的放大， 在经变幅杆 5传递到金属修补材料 3， 实现金属修补材料 3的 （焊接材料） 的往复振动。 相比于传统的采用机械式旋转结构进 行焊接的方法， 本实施例的换能器体积小、 结构简单， 金属修补材料 3 (焊接材料） 没 有旋转运动， 不存在偏心问题， 对金属修补材料 3 (焊接材料） 没有长度和直度要求， 更利于实现对各种形状的工件 2和工件 2内外不同部位的焊接修复。