close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY16310

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.08.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 16310
(13) C1
(19)
B 23H 1/00
B 23H 7/00
(2006.01)
(2006.01)
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ИЗДЕЛИЕ
(21) Номер заявки: a 20101883
(22) 2010.12.23
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(72) Авторы: Чигринова Наталья Михайловна; Чигринов Вадим Витальевич; Хохряков Сергей Александрович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(56) RU 2119414 C1, 1998.
BY 9036 C1, 2007.
RU 2093323 C1, 1997.
RU 2126315 C1, 1999.
SU 1442283 A1, 1988.
CN 201224011 Y, 2009.
BY 16310 C1 2012.08.30
(57)
Способ нанесения покрытия на изделие, включающий его электроискровое легирование путем возбуждения электроискровых разрядов между поверхностью изделия и легирующим электродом, которому сообщают вынужденные механические ультразвуковые
колебания для создания периодического контакта с указанной поверхностью, отличающийся тем, что указанные колебания подвергают частотной модуляции с периодическим
их отключением для образования пауз между отдельными сериями колебаний, а электроискровые разряды между поверхностью и электродом возбуждают во время указанных
пауз.
Фиг. 1
BY 16310 C1 2012.08.30
Изобретение относится к электроискровой обработке металлов и может быть использовано для упрочнения и восстановления размерных параметров металлических поверхностей произвольных конфигураций, типоразмеров и назначения с созданием в
критических зонах изделий покрытий улучшенного качества.
Известен способ электроискрового нанесения покрытий при котором электроискровое
легирование осуществляют за счет материала электрода-анода, контактирующего с деталью - катодом с ультразвуковой частотой [1].
Однако отсутствие согласования по времени между ультразвуковыми колебаниями и
импульсами разрядного тока приводит к нарушению стабильности по интенсивности искровых разрядов, что снижает эффективность процесса электроискрового легирования
(ЭИЛ). Толщина слоев при этом не превышает 50 мкм.
Известен также способ нанесения покрытия методом ЭИЛ, при котором на легирующий электрод накладывают ультразвуковые колебания, а искровые разряды осуществляют
на траектории сближения электродов в течение следования четверти периода ультразвукового колебания, модулируя частоту, длительность и амплитуду импульсов разрядного
тока амплитудой ультразвуковых колебаний [2]. Этот способ также не обеспечивает получения покрытий толщиной более 100 мкм вследствие невысоких значений энергии и длительности применяемых искровых разрядов. Кроме того, в зоне воздействия электрода
значительно поднимается температура, приводящая к снижению твердости формируемого
покрытия.
Наиболее близким к предлагаемому является способ, основанный на осуществлении
процесса электроискрового нанесения покрытий в условиях, при которых на легирующем
электроде получают квазипериодические изменения амплитуды ультразвуковых колебаний, обусловленные суперпозицией двух ультразвуковых вынужденных колебаний с
близкими частотами и амплитудами [3]. При этом искровые разряды осуществляют в моменты снижения амплитуды результирующего ультразвукового колебания до минимального порогового значения.
К недостаткам способа стоит отнести то, что по физическим и метрологическим параметрам он имеет ограничения и не может обеспечить достаточной точности времени и параметров формирования разрядов с гарантированными электрическими характеристиками.
Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении эффективности процесса
нанесения покрытий путем интенсификации и стабилизации процесса электроискрового
легирования с наложением ультразвуковых импульсов.
Поставленная техническая задача решается в способе нанесения покрытия на изделие,
включающем его электроискровое легирование путем возбуждения электроискровых разрядов между поверхностью изделия и легирующим электродом, которому сообщают вынужденные механические ультразвуковые колебания для создания периодического
контакта с указанной поверхностью, причем указанные колебания подвергают частотной
модуляции с периодическим их отключением для образования пауз между отдельными
сериями колебаний, а электроискровые разряды между поверхностью и электродом возбуждают во время указанных пауз.
Способ осуществляется устройством (фиг. 1), содержащим колебательную систему, в
состав которой входят: генератор ультразвуковой 1, формирователь искровых разрядов 2
(серийная установка ЭИЛ), модулятор 3, генератор модулирующих импульсов 4, ультразвуковой преобразователь 5 и легирующий электрод 6. К формирователю искровых разрядов 2 данного устройства подключается механический узел 8, в котором закрепляется
обрабатываемая деталь 7.
Генератор модулирующих импульсов 4 формирует все временные интервалы, требуемые для проведения процесса. В состав этих временных интервалов входят:
2
BY 16310 C1 2012.08.30
1. Временные интервалы для управления по времени работой (включением и выключением) ультразвуковых колебаний (модуляция колебаний по времени - частотная модуляция). Включение колебаний производится, например, в течение положительного имимпульса генерируемого напряжения.
2. Временные интервалы для управления по времени действием электроискровых разрядов (разряды могут быть одиночными, комбинированные и пр.). Включение электроискровых разрядов производится в соответствии с п. 1 в течение паузы генерируемого
напряжения.
Модулятор 3 предназначен для формирования сигналов управления работой генератора ультразвукового 1 и формирователя искровых разрядов 2 в соответствии с управляющими сигналами (положительными импульсами и паузами), поступающими с генератора
модулирующих импульсов 4. Во время положительного импульса, поступающего с генератора модулирующих импульсов 4, модулятор 3 подает сигнал для включения генератора
ультразвукового 1.
Во время паузы управляющего напряжения, поступающего с генератора модулирующих импульсов 4, модулятор 3 отключает генератор ультразвуковой 1 и подает сигнал для
включения формирователя искровых разрядов 2.
В результате действия (работы) модулятора в зоне контакта легирующего электрода с
обрабатываемой поверхностью образуются электроискровые разряды, которые периодически прерываются (отключаются) электрически при отключении генератора ультразвукового 1 и механически при включении механических колебаний наконечника
легирующего электрода 6. В результате образуются дискретные механические контакты
легирующего электрода с обрабатываемой поверхностью, в течение которых возникают
электроискровые разряды. Причем механические колебания наконечника и электроискровые разряды жестко разделены по времени, что полностью исключает их одновременное
действие.
К преимуществам предлагаемого способа, осуществляемого с помощью устройства, в
котором вместо генератора ультразвукового используется генератор низкочастотный, а
взамен преобразователя ультразвукового применяется преобразователь электромагнитный, относятся:
1. Минимальное количество и максимальная простота технологического оборудования
вследствие отсутствия второго ультразвукового преобразователя и генератора, сложной и
нетиповой колебательной системы, объединяющей два ультразвуковых преобразователя,
которые, постоянно работая на полную мощность, "глушат" друг друга, сводя суммарный
к. п. д. до минимума (как в прототипе).
2. Минимум технологических операций, что обусловлено уменьшением количества
оборудования.
3. Не требуется согласования между работающим оборудованием. Все функционирует
автономно и разделено временными интервалами.
4. Отсутствие необходимости в контрольном оборудовании.
5. Экономия электроэнергии в результате исключения из процесса одного генератора,
максимальный к. п. д. оставшегося, так как его действие не расходуется на ослабление исключенного генератора, образование электроискрового разряда во время паузы при работе
механического преобразователя.
6. Увеличение производительности за счет уменьшения времени на проведение процесса (за счет полного исключения случайных технологических режимов).
7. Уменьшение материальных затрат на проведение процесса.
Сущность изобретения поясняется следующим примером.
Пример
Методом электроискрового легирования производилась обработка поверхности плунжерной пары из стали 25XMA. Для этого в центры механического узла 8 устройства
3
BY 16310 C1 2012.08.30
(фиг. 1), с помощью которого осуществляется данный способ, закрепляли обрабатываемую деталь 7 - плунжер. В электрододержатель закрепляют твердосплавный легирующий
электрод BK 8.
Перед началом процесса нанесения покрытия осуществляется настройка электронных
блоков указанного устройства.
Формирователь искровых разрядов 2 (используется устройство "Элитрон 22Б") переключателем "РЕЖИМ" устанавливается в положение 3, а регулятором "АМПЛИТУДА" - в
положение "0". При этом напряжение для образования искры устанавливается на уровне
115 B.
Генератор ультразвуковой 1 с помощью переключателя "МОЩНОСТЬ" устанавливают на выходную мощность 20 Вт (максимальная мощность генератора), при которой амплитуда ультразвуковых колебаний легирующего электрода 6 доходит до 12 мкм.
Генератор модулирующих импульсов 4 устанавливают регулятором "УЛЬТРАЗВУК"
в положение 5 мс (время виброударного воздействия электрода на обрабатываемую поверхность), а регуляторами "ИСКРА-ДЛИТЕЛЬНОСТЬ" в положение 15 мс и "ИСКРАЧАСТОТА" в положение "0" (длительность импульса напряжения в течение 15 мс для образования и действия одиночной искры).
С помощью хомута на штоке колебательной системы регулируют сжатие пружины
для создания упругого контактирования электрода с поверхностью детали с усилием
0,1 кГс. С этой целью ослабляют болт крепления хомута на штоке и, регулируя сжатие
пружины, добиваются веса колебательной системы 100 г с помощью динамометра, к которому подвешивается колебательная система. После этого болт крепления зажимают для
получения надежного крепления хомута на штоке.
Установка готова для нанесения покрытия на обрабатываемую деталь 7 - плунженр.
Установить тумблеры "СЕТЬ" всех электронных блоков и механического узла 8 в положение "I". При этом включается генератор модулирующих импульсов 4, который формирует импульс положительной полярности длительностью 5 мс. Этот импульс поступает
на модулятор 3, где включает бесконтактный ключ на транзисторе, который включает подачу ультразвуковой энергии на ультразвуковой преобразователь 5 колебательной системы. Преобразователь начинает излучать акустическую механическую энергию, в
результате чего легирующий электрод 6 начинает вибрировать с частотой 20 кГц и амплитудой 12 мкм.
Через 5 мс генератор модулирующих импульсов 4 отключает положительный импульс. При этом образуется пауза, в течение которой модулятор 3 отключает генератор
ультразвуковой 1 (путем отключения бесконтактного ключа на транзисторе) и с помощью
второго ключа разрешает подачу импульса длительностью 15 мс на формирователь искровых разрядов 2.
После настройки электронного устройства проводят визуальную проверку работоспособности электронных блоков. Для этого, стоя на диэлектрическом коврике, концом отвертки с изолированной ручкой дотрагиваются до легирующего электрода 6. Отвертка
начинает дребезжать. После этого одевают темные защитные очки, диэлектрические рукавицы и кратковременно замыкают проводом МГТФ-0,07 легирующий электрод 6 на обрабатываемую деталь 7 (плунжер). При этом концы провода должны искриться и обгорать.
Перегрузки не произойдет, так как в конструкции формирователя искровых разрядов 2
предусмотрен типовой конденсаторный ограничитель тока короткого замыкания.
После данной проверки приступают к обработке поверхности детали. Для этого на панели механического узла 8 устройства регулятором "СКОРОСТЬ ВРАЩЕНИЯ" устанавливают частоту вращения детали 5 об/мин, а регулятором "СКОРОСТЬ ПОДАЧИ" скорость перемещения обрабатываемой детали 7 с колебательной системой относительно
легирующего электрода 6 - 1 мм/с. Затем с помощью тумблера "ВРАЩЕНИЕ ШПИНДЕЛЯ" на панели механического узла 8 устройства включают вращение обрабатываемой де4
BY 16310 C1 2012.08.30
тали 7 (плунжера), которая перемещается до ее касания с легирующим электродом 6. Посредством тумблера "ПОДАЧА КАРЕТКИ" на боковой панели механического узла 8 устройства включают подачу каретки с колебательной системой 1 вдоль оси вращения детали 7.
Для получения покрытия на всей обрабатываемой поверхности без необработанных
участков на указанных в примере режимах осуществляют 3 возвратно-поступательных
прохода каретки с деталью на всю длину хода каретки в касательном с легирующим электродом режиме. Затем каретку с деталью отводят назад, отключают все тумблеры:
"СЕТЬ", "ВРАЩЕНИЕ ШПИНДЕЛЯ", "ПОДАЧА КАРЕТКИ". Снимают деталь и проводят проверку качества слоя визуально, а толщину измеряют с помощью электронного
толщиномера. Оценка равнотолщинности созданного покрытия производилась путем
нанесения на его поверхность сетки с равномерным шагом с последующим прецизионным
замером толщины покрытия в узлах сетки. После математической обработки полученных
данных строится поверхность, иллюстрирующая изменение толщины по поверхности покрытия.
В результате формируется покрытие толщиной 80-100 мкм и отклонениями от равнотолщинности не более 2-4 мкм (фиг. 2 и фиг. 3). Размерность осей X, Y, Z приведена в
микрометрах.
По окончании процесса отключают все устройства установкой сетевых тумблеров в
положение "0".
Источники информации:
1. Патент JP 56-5978, МПК С 23C, 17/00, 1981.
2. А.с. SU 1126402, МПК B 23 P 1/18, 1984.
3. Патент RU 2119414, МПК B 23H 9/00, 27.09.1998.
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
469 Кб
Теги
патент, by16310
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа