Устройство для электроэрозионного легирования "талегэр

 

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки, в частности к устройствам для электроэрозионного легирования. Цель изобретения - повышение качества и производительности обработки за счет повышения крутизны фронтов импульсов и исключения дугообразования. Накопитель 17 меньшей емкости, чем накопитель 4, заряжается от источника 1 через измеритель 11 напряжения, диод 12. При достижении на накопителе 17 напряжения уставки измерителя 11 на его выходе появляется сигнал, включающий ключ 2, и заряжается накопитель 4 через токоограничитель 3. Одновременно происходит заряд накопителя 17 от источника 13 через открывшийся ключ 14, токоограничитель 15 и диод 16. После чего устройство ожидает инициирование пробоя промежутка 9, например, за счет вибрации электрода-инструмента 8. После пробоя разряжается накопитель 17, затем после падения напряжения на промежутке разряжается накопитель 4, воздействуя на диспергированный материал в промежутке в течение заданного времени. С момента начала разряда через промежуток протекает ток источника 13. Протекание стационарного тока дуги исключено, так как напряжение уставки измерителя 11 выбрано выше напряжения на дуге. 2 ил.

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!>s В 23 Н 1/02, 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPhlI VIHM

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рс

0с

1 4 ! () (с) .М с, 1 ба / (21) 4609035/08 (22) 28.11.88 (46) 30.08.91. Бюл. ¹ 32 (71) Производственное обьединение "Ворошиловградский тепловозостроительный завод им. Октябрьской революции" (72) В.С.Тарасов (53) 621.9.048.4.06(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 886655557788, кл. В 23 Н 1/02, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛ Е КТРОЭ РОЗИОННОГО ЛЕГИРОВАНИЯ "ТАЛЭГЭР" (57) Изобретение относится K 3лектрофизическим и злектрохимическим методам обработки, в частности к устройствам для электроэроэионного легирования. Цель изобретения — повышение качества и производительности обработки за счет повышения крутизны фронтов импульсов и исключениядугообраэования. Накопитель 17 меньшей емкости, чем накопитель 4, заряжается.от

„„5U „„1673327 А1

I источника 1 через измеритель 11 напряжения, диод 12. При достижении на накопителе 17 напряжения уставки измерителя 11 на его выходе появляется сигнал, включающий ключ 2, и заряжается накопитель 4 через токоограничитель 3. Одновременно происходит заряд накопителя 17 от источника 13 через открывшийся ключ 14, токоограничитель 15 и диод 16. После чего устройство ожидает инициирование пробоя промежутка 9, например, эа счет вибрации электродаинструмента 8. После пробоя разряжается накопитель 17, затем после падения напряжения на промежутке разряжается накопитель 4, воздействуя на диспергированный материал в промежутке в течение заданного времени. С момента начала разряда через промежуток протекает ток источника 13.

Протекание стационарного тока дуги исключеноо. так как напряжение уставки измерителя 11 выбрано выше напряжения на дуге.

2 ил.

1673327

Изобретение относится к элекгрофизическим и электрохимическим методам обработки, в частности к устройствам для электроэрозионного легирования, Цель изобретения — повышение качества и производительности обработки за счет повышения крутизны фронтов импульсов и исключение дугообразования.

На фиг.1 представлена электрическая схема предложенного устройства; на фиг,2 — временные диаграммы его работы, где А1 — действия фактора иниицирования пробоя промежутка; А2 — сигнал о состоянии промежутка.на выходе измерителя напряжения на промежутке; АЗ вЂ” напряжения на промежутке; А4 — напряжения на накопителе низкого напряжения; А5 — разрядного тока накопителя повышенного напряжения;

А6 — разрядного тока накопителя низкого напряжения, А7 — технологического тока через промежуток.

Устройство содержит источник 1 питания (фиг.1), выполненный в виде стабилизированного источника напряжения, подключенный к входу силового ключа 2, выполненного на транзисторе. Выход ключа

2 подключен через токоограничитель 3, выполненный в виде индуктивно-резистивной цепи, к силовому емкостному накопителю 4, вторая обкладка которого соединена посредством шины 5 с вторым полюсом источника 1. Общая точка токоограничителя 3 и накопителя 4 подключена через последовательные силовой диод 6, включенный согласно проводимости ключа 2, и токоподвод

7, заключающий в себе индуктивность рассеивания рабочего контура, к легирующему электроду 8, образующему межэлектродный промежуток 9 с поверхностью обрабатываемой детали 10, соединенной с шиной

5. Измеритель 11 напряжения на межэлектродном промежутке 9 подключен к источнику 1 и через развязывающий диод 12 — к общей точке диода 6 и токоподвода 7. Сигнальный выход измерителя 11 соединен с управляющим входом ключа 2. Источник 13 питания, выполненный аналогично источнику 1, но с большим напряжением, чем источник 1, подключен одноименным выводом к шине 5, а другим выводом через последовательные ключи 14, аналогичный ключу 12, токоограничитель 15, аналоговый токоограничитель 3, диод 16, включенный согласно проводимости ключа 14, — к общей точке диода 6 и токопровода 7, соединенной с одной из обкладок накопителя 17, вторая обкладка которого соединена с шиной 5.

Емкость нэкопителя 17 выполнена меньшей емкости накопителя 4. Для рекуперации энергии, накопленной при разряде накопи10

50 телей в токоподводе 7, служит диод 18 включенный параллельно накопителю 17 и встречно диоду 6. Напряжение пороiа срабатывания измерителя 11 выбрано меньшим, чем напряжение источника 1, и большим, чем падение напряжения Hà дуге в эрозионном промежутка 9.

Напряжение источника 13 и емкость.накопителя 17 выбирают до начала обработки из условия обеспече ия наиболее быстрого нарастания тока фронта импульса в промежутке 9, а напряжение источника 1 и емкость накопителя 4 — из условия получения длительности импульса гехнологического тока, необходимой для образования сплошного легированного и диффузного слоев заданной толщины из материала электрода 8, поступившего в промежуток 9 в результате воздействия на промежуток 9 импульса тока разряда накопителя 17 с большой крутизной фронта. При данной, определяемой конструктивной выполнением, паразитной индуктивности рассеивания токопровода 7 и выбранной емкости накопителей 4 и 17, напряжение источников 1 и 13 возможно выбрать, исходя из получения в промежутке 9 одинаковых амплитуд токов от каждого из накопителей, что благодаря разной их емкости и, следовательно, разной постоянной времени разряда на промежуток в рабочем контуре позволяет получить высокую скорость нарастания тока при заданной длительности этого импульса неизменной амплитуды. Это соответствует увеличению мощности импульса при заданной по технологии обработки длительности по сравнению с полусинусоидальным импульсом разряда накопителя известного устройства.

Повышенная возможность импульса в течение более короткого времени позволяет повысить качество за счет интенсификации переноса материала электрода на деталь, а также повысить производительность за счет увеличения частоты следования технологических импульсов, Источники 1,13 и накопители 4,17 выполнены с возможностью регулировки до начала обработки путем переключения напряжений и подключения секций импульсных силовых конденсаторов на сборные шины коллекторов, связанные соответственно через элементы 6 и (или) 7 с промежутком 9 и общей шиной 5 устройства.

Возможность регулировки обеспечивает установку различных соотношений амплитуд составляющих тока от каждого из накопителей 4 и 17, что позволяет в соответствии с применяемыми материалами электродов, задавать энергию. соответственно необходимуюдля эрозии заданного количества м 1673327 териала с легирующего электрода в начале каждого импульса, и энергию, необходимую для воздействия на поверхность детали с образованием легированного слоя и подслоя заданной сплошности и толщины. 5

Устройство может быть выполнено с ключами 2 и 14 другой проводимости, при этом полярность источников 1 и 13, диодов

6,12,16 и 18 изменяют на противоположную, легирующий электрод 8 подключают к 10 шине 5, а деталь 10 — токоподводу 7.

Устройство для электроэрозионного легирования работает следующим образом.

Подают напряжение источников 1 и 13.

В начальный момент накопитель 17 разря- 15 жен и имеет малое внутреннее сопротивление, в результате возникает ток заряда накопителя 17 по цепи: положительный полюс источника 1, измеритель 11, диод 12, верхняя обкладка накопителя 17, нижняя 20 обкладка накопителя 17, шина 5, отрицательный полюс источника 1. Напряжение на накопителе 17 возрастает в результате протекания измерительного тока от измерителя

11. Благодаря указанной полярности вклю- 25 чения диода б ток подзаряда не протекает в накопитель большей емкости, постоянная времени подзаряда накопителя 17 не возрастает и не увеличивает время распознавания состояния промежутка 9. 30

При достижении на накопителе 17 напряжения срабатывания уставки измерителя 11 на выходе измерителя 11 и на управляющем входе ключа 2 появляется сигнал на включение, ключ 2 включается и силовой зарядный ток накопителя 4 проте- 35 кает по цепи: положительныи полюс источника 1, ключ 2, токоограничитель 3, накопитель 4, шина 5. отрицательный полюс источника 1. Одновременно с этим происходит дальнейший быстрый заряд силовым то- 40 ком накопителя 17 по силовой цепи: положительный полюс источника 13; ключ

14; токоограничитель 15; диод 16; накопитель 17; шина 5; отрицательный полюс источника 13, так как на управляющий вход ключа 14 поступает напряжение с выхода 45 ключа 2, являющееся сигналом на включение ключа 14.

При заряде накопителей 4 и 17 токи по указанным зарядным цепям прекращаются, накопитель 17 заряжен до напряжения ис- 50 точника 13, накопитель 4 — до напряжения источника 1 благодаря наличию диода б, исключающего протекание тока с выхода источника 13 на вход источника 1 более низкого напряжения. Диод 12 исключает 55 протекание тока от источника 13 по измерительной цепи измерителя 11. Устройство находится в состоянии ожидания инициирования пробоя промежутка 9 внешним воздействием, например вибрацией легирующего электрода, подачей импульсов ионизирующего излучения, подачей эйектропроводных частиц или ионизированного газа от внешнего источника (не показаны).

При воздействии фактора инициирования пробоя с периодом Т! (фиг.2, Аl) происходит пробой промежутка 9 разрядника и ток технологического импульса протекает по цепи: верхняя обкладка накопителя 17, токоподвод 7, электрод 8, промежуток 9, деталь 10, нижняя обкладка накопителя 17 (диаграмма А5, фиг.2). Благодаря большой скорости нарастания тока в промежутке 9, обеспеченной высоким напряжением заряда и малой емкостью накопителя 17, происходит ударное микроразрушение поверхностного слоя электрода 8 в зоне разряда.

После прекращения нарастания тока импульса начинается рекуг|ерация накопленной в токоподводе 7 за время нарастания импульса энергии через диод 18 по цепи: токоподвод 7, электрод 8, промежуток

9, деталь 10, шина 5, диод 18, второй вывод токоподвода 7. Накопленная в индуктивности токоподвода 7 энергия выделяется в промежутке 9. Напряжение на про>лежутке падает от уровня В2 (диаграмма АЗ. фиг.2) заряда накопителя 17 до уровня В3 (диаграмма А4, фиг.2) заряда накопителя 4. После этого возникает ток разряд» накопителя 4 на промежуток 9 по цепи: верx»>iÿ обKëàäка накопителя 4, диод б, токоподвод 7, электрод 8, промежуток 9, де>лль 10, шина 5, нижняя обкладка накопителя 4 (диаграмма

Аб, фиг.2). После завершения нарастания тока разряда накопителя 4 a>,ýëî> ично случаю с накопителем 17 происходит рекуперация накопленной в токоподводе 7 (c индуктивностью в несколько МкГн) энергии через диод 18. Ток разряда накопителя 4 воздействует на диспергированный материал в промежутке в течение заданного времени, достаточного для образования на поверхности детали легированного слоя заданной сплошности и толщины.

С момента начала разряда накопителя

17 через промежуток 9 протекает также прямой дополнительный ток от источника 13 по цепи: положительный полюс источника 13. ключ 14, токоограничитель 15, диод 16. токоподвод 7, электрод 8, про>лежуток 9, деталь 10, шина 5, отрицательный полюс источника 13. С момента начала разряда накопителя 4 через промежуток 9 протекает также прямой ток по цепи: положительный полюс источника 1, ключ 2, токоограничитель 3, диод б, токоподвод 7, электрод 8, 1673327

55 промежуток 9, деталь 10, шина 5, отрицательный полюс источника 1, При последующем в ходе разряда уменьшении напряжения на промежутке 9 измерительный ток измерителя 11 увеличивается, При токе, соответствующем напряжению на промежутке, равному напряжению уставки измерителя 11 (В 1 на фиг,2), последний срабатывает (диаграмма А2, фиг.2), сигналы на управляющих входах ключей 2 и 14 исчезают, ключи безинерционно выключаются. указанные токи через промежуток 9 прерываются, В этом состоянии ожидания действия фактора инициирования пробоя устройство может находиться неограниченное время, что обеспечивает его пригодным для использования со всеми укаэанными способами инициирования пробоя промежутка.

Протекание тока источника 13 в течение периода Т4 и тока источника 1 в течение периода Т5 через промежуток 9 способствует интенсификации процесса легирования, так как увеличивает тепловложение в промежуток 9, что дополнительно повышает качество и производительность обработки, В то же время возникновение стационарного тока через промежуток 9 исключено. так как такой ток возможен только при возникновении дуги в промежутке 9 или при падении напряжения на промежутке 9 ниже напряжения дуги при замыкании электрода 8 с деталью 10 в ходе осциллирования вибрацией электрода 8, действии фактора иницииро вания пробоя. Напряжение уставки измерителя 11 выбрано выше напряжения на дуге в промежутке 9, горение дуги и прохождение непрерывного тока через промежуток невозможно ни при каких состояниях эрозионного промежутка 9 разрядника. Исключение непрерывного тока через межэлектродный промежуток исключает пригары и обеспечивает повышение качества обработки, производительность и надежность устройства.

После окончания действия фактора инициирования пробоя промежуток 9 деионизирован, его диэлектрические свойства восстановлены, Накопители 17 и 4 разряжены в предыдущем цикле генерации импульса технологического тока. С этого момента измерительный ток измерителя 11 подзаряжает в течение периода Т2 (фиг.2) накопитель 17, напряжение на котором достигает эа это время напряжения срабатывания измерителя 11. Измеритель 11 подает сигнал на включение ключа 2, который включается и включает ключ 14, накопители 4 и 17 заря5

3О

50 жаются полным эарядныим током соответственно от источников 1 и 13, как было описано. Время заряда накопителей 4 и 17 согласовано с периодом Т1 (фиг,2) действия фактора инициирования пробоя и выбрано так, чтобы непродолжительное время в течение периода ТЗ устройство находилось в состоянии ожидания пробоя, что обеспечивает исключение влияния возможной нестабильности периода Т1 для реальных средств действия факторов инициирования пробоя на амплитуду импульсов технологического тока в эрозионном промежутке 9, Это дополнительно обеспечивает повышение качества обработки.

Периодическое прохождение тока технологических импульсов с частотой следования действия фактора инициирования пробоя промежутка 9 (диаграмма А7, фиг.2) при сканирующем перемещении электрода

8 над деталью 10 обеспечивает обработку ее поверхности, Без применения средства инициирования возможна работа устройства в режиме релаксации. Для этого режима поддерживают величину промежутка неизменной в ходе обработки и меньшей, чем пробойное расстояние для потенциала источника 13. Тогда пробои и последующее протекание импульсов технологического тока происходят периодически с частотой, определяемой постоянной времени заряда накопителей 17 и4, Формула изобретения

Устройство для электроэроэионного легирования, содержащее последовательно соединенные источник питания, управляемый ключ, токоограничитель. емкостный накопитель, шину, а также пороговый измеритель напряжения, вход которого соединен с источником питания, а выход — с управляющим входом ключа, разрядную цепь с рабочим электродом, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и качества обработки, в него дополнительно введены последовательно соединенные второй источник питания, второй управляемый ключ, второй токоограничитель, первый диод и второй накопитель, а также второй и третий диоды, при этом выход первого управляемого ключа соединен с управляющим входом второго управляемого ключа, второй накопйтель соединен с разрядной цепью, измеритель напряжения подключен к рабочему электроду через второй диод, а первый емкостный накопитель подключен к рабочему электроду через третий диод.

1673327

Составитель С. Никифоров

Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакова

Редактор M. Келемеш

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2883 Тираж 434 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5