Устройство для электроэрозионного легирования

 

Использование: повышение эксплуатационных характеристик деталей машин и инструментов путем их упрочнения. Сущность изобретения: на валу (4) закреплены электрододержатели (2). ЭлектроДодержатели (2) выполнены в виде кольцевых дисковых элементов с гофрами (3) из материала с высокой электропроводностью и высоким модулем упругости. Электроды (1) закреплены на периферии электрододержателей. Между электрододержателями (2) установлены плоские спиральные индукторы (7). При подаче импульсного тока в витки индуктора (7) в плоских поверхностях электрододержателей (2) наводятся вихревые токи. Взаимодействие вихревых токов с токами в витках индукторов (7) приводит к отталкиванию электрододержателей (2) от индукторов и к их колебательному движению за счет упругости гофров (3). Устройство обеспечивает амплитуду смещения электродов (1).в интервале 0,05-1,2 мм при частоте колебаний (частоте собственного резонанса) 1 10 - 20 -103 Гц. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. Ё 00 го со о о

(l9) (I I) (sI)s В 23 Н 9/00, 7/26

ГОСУДАРСТВЕ +ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

00 К) (гд

О уk

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ » „7- .. .-.=

" .-.. У, @ РЕспуБлик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4909860/08 (22) 11.02.91 (46) 15.06.93, Бюл. М 22 (71) Производственное объединение "Луганский тепловозостроительный завод им.

Октябрьской революции" (72) В.С.Тарасов (56).©урсов С,П. и др. Источники питания для электроискрового легирования, Киши нев: Штиинца, 1983, с,31-84. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ .ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ЛЕГИРОВАНИЯ (57) Использование: повышение эксплуатационных характеристик деталей машин и инструментов путем их упрочнения, Сущность изобретения: на валу (4) закреплены электрододержатели (2). Электрододержатели (2) выполнены в виде кольцевых дисковых элементов с гофрами (3) из материала с высокой электропроводчостью и высоким модулем упругости. Электроды (1) закреплены на периферии электрододержателей.

Между электрододержателями (2) установлены плоские спиральные индукторы (7).

При подаче импульсного тока в витки индуктора (7) в плоских поверхностях электрододержателей (2) наводятся вихревые токи.

Взаимодействие вихревых токов с токами в витках индукторов (7) приводит к отталкиванию электрододержателей (2) от индукторов и к их колебательному движению за счет упругости гофров (3). Устройство обеспечивает амплитуду смещения электродов (1}, в интервале 0,05-1,2 мм при частоте коле(аний (частоте собственного резонанса) 1 10—

20 10 Гц. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

182 1300

Изобретение относится к электрофизи- щения содержащего электропривьд и пару ческим и электрохимическим методам абра- зубчатое колесо-рейка (не показано) ботки электропроводных материалов, На каретке 12 размещены конденсатоможет быть применено во всех отраслях ры 15 и 16 рабочего контура индукторов 7, промышленности для уп ос идля упрочнения и поверх- 5 подключенные через тиристоры 17 и 18 к ностнои о ра отки б аботки деталей машин и инст- выводам индукторов 7 посредством сидо. рументов с целью и с целью повышения их вых изолированных шин 19, 20, 21. Конденэксплуатационных ха актери нных характеристик. саторы 15.и 16. и общая шина 19 соединены

Целью изобретения является повыше- бифилярным токоподводом, выполненным в, ние производительно т одительности и качества легиро- 10 виде кабеля 22, с зарядной частью генеравания за счет -увелич ет -увеличения силы отрыва тора 23 импульсов силового тока, Управлязлектрода от детали, ч от детали, что позволяет повы- ющие электроды тиристоров 17 и 18, а также сить допустимую м мую мощность в эрозионном общая шина 19 соединены бифилярным капромежутке. белем 24 со схемой генератора 25 запускаН ч теже представлено .устройство 15 ющих импульсов. В устройстве использован а чертеже и для электроэрозион

h зрозиойного легирования. известный генератор импульсного тока, тиУстройство содержит дисковые кольце.- ристор и конденсатор силовой части которовые легирующие электроды 1; например иэ го размещены на каретке. 12 для высокохромистог мистого сплава припаянные сокращения массы гибких кабелей, свяэытвердым припоем к электрододержателям 20 вающих генератор 23 с устройством; и

2; выполненным в виде кольцевых дисков из уменьшения индуктивности рассеивания бериллиевой бронзы с гофрами 3 в цент- рабочегоконтура. Отдельновыполнен изверальной части, закрепленными на валу 4 стный генератор запускающих импульсов. свободными краями центрального отвер- Оба генератора моryT быть размещены как стия, Электропроводные втулки 5 и электро- 25 вне устройства и соединяться кабелем, так изоляционные втулки 6 фиксируют и быть полностью размещены на каретке 12 положение электрододержателей 2 относи- неподвижно относительно корпуса 9. б поверхности плоских спи- Каждое иэ колец 10 соединено токоподв л 4 ральйых сильноточных индукторов 7, водами 26, размещенными в полом валу содержащих витки 8, выполненные в виде 30 со втулками 5, соединяющими их с парами изолррованных силовых шин, торцовые по- злектрододержателей 2. Пары электродооторых обращены к плоским по- держателей 2 изолированы между собой

10 верхностям электрододержателей 2 и втулками 6. Щетки 27 по числу колец покрыты слоем металла с повышенной элек- Соединяют потенциальный вывод генератотропроводностью. При этом витки 8 пред- 35 ра29технологическоготока эрозионнойобставляют собой выточенную иэ хромистой работки с устройством. Второй вывод стали спираль Архимеда, а толщина сереб- генератора 29 соединен щеткой 28 с кольряного сплава покрытия выбрана не менее цом токоподвода на обрабатываемой детаглубины проникновения тока с рабочей час- ли 30 — прокатном валке. Электроды 1 и тотой силового контура в материал покры- 40 цилиндрическая поверхность детали 30 об. тия. Витки 8 с токоподводами к рабочим разуют эрозионный промежуток 31. При обконцам залиты ударопрочным компаундом, работке на поверхности детали 3 образующим наружные поверхности индук- образуется легированный слой 32, Посредто а 7, прилегающие к закрепляющим ин- ством трубопровода ЗЗ в полости корпуса 9 дукторы частям разборного корпуса 9 45 сэлектрододержателями2и индукторами 7 устройства. Между рабочими поверхностя- подают охлаждающую среду, например, угми индукторов 7 и плоскими поверхностями лекислый газ. В рассматриваемом примере электрододержателей 2 выдержан зазор, конкретноговыполнения примененочетыре величийа которого достаточна для отсутст- . генератора технологического тока и, соотвия касания этих элементов в режиме.ос- 50 ветственно, четыре пары легирующих элекцилляции. тродов, для

Изолированные между собой и от вала производительности при обработке детали

4 кольца 10 размещены на валу 4 вне корпу- большой площади поверхности — прокатноса 9. Привод вращения выполнен в виде го валка. электродвигателя. 11, корпус которого за- 55 Предлагаемое техническое решение креплен на корпусе 9, а вал соединен с ва- обеспечивает получение заявленного пололом 4, Корпус 9 закреплен на каретке 12 жительного эффекта при любых других возустройства. выполненной с возможностью можных вариантах подключения и перемещения по направляющей 13 посред- соединения источников силового импульсством привода 14 поступательного переме- ного тока с индукторами. Электрододержа1821300

25

50 тели 2 могут быть выполнены биметаллическими. например, как витки 8. При этом слой с повышенной проводимостью располагают обращенным к виткам 8, а слой основы, с повышенными упругими и прачностными свойствами — с противоположной стороны.

Концентрация силового высокочастотного тока вблизи зазора между индуктором 7 и электрододержателем 2 повышает магнитную связь между ними.и силу импульсного 10 механического воздействия на- электрододержатель при прочих равных условиях Покрытие на плоских поверхностях электрододержателей 2 и витках 8 может быть выполнено наплавкой, пайкой, термо-, диффузионным спеканием и другими методами, обеспечивающими .надежную механическую связь покрытия с подложкой.

К источнику силового импульсного тока питания индукторов не предъявляется особых 20 требований, возможно его выполнение на тиратронах, игнитронах, тригатронах и т.д., известных в технике силовых токов генераторов импульсов. Применение тиристорного генератора позволяет уменьшить габариты рабочего контура с конденсатора-. ми 15 и 16 и коммутаторами — тиристорами

17 и 18 и подвижную массу устройства.

Устройство работает следующим обра- зом. 30

Приводят во вращение деталь 30 и вал

4 с электрододержателями 2 и легирующими электродами 1. От генератора 23заряжают конденсаторы 15 и 16 до напряжения в диапазоне единиц-десятков киловольт. От 35 генератора 25 периодически, с частотой в диапазоне десятков-сотен Герц подают через кабель 24 на управляющие электроды тиристора 1 7, или тиристора 18 запускающие импульсы. Импульсы силового тока те-, 40 кут по цеци: незаземленная обкладка конденсатора 15, тиристор17, шина 20, пер., вые выводы индукторов 7, шина.19, заземленная обкладка конденсатора 15, Протекая по слою повышенной проводимости витков 8, силовой ток наводит вихревые то, в теле плоских дисковых частей электрододержателя 2, йротивостоящих виткам 8. Взаимодействие тока в слое витков 8 и наведенного тока в электрододержателях 2 приводит к их механическому отталкиванию — в результате электрододержатели 2 благодаря гибкости гофров 3 отходят от поверхности йндуктора 7 с витками 8 с большим импульсным ускорением (например. в диапазоне начальных скоростей 70-.

2600 м/с). Затем сила упругости гофров 3 тормозит и замедляет движение электрододержателей 2, накопленная в гофрах 3 внут. ренняя механическая энергия перемещает плоскую часть электрододержателей 2 с электродами 1 к поверхности индуктора 7, при этом в остальную часть периода времени осцилляции происходят колебания плоской части электрододержателей 2 с электродами 1 на частоте собственного резонанса механической системы: плоская часть электрододержателя 2 — упругий гофр

3. Поскольку колеблющаяся масса подвижной части не содержит магнитопровода и минимально возможна при значительных

° силах упругости гофра 3, частота собственного резонанса может быть выбрана в диапазонЪ, например, 1. 10 — 20 10 Гц, что при амплитуде импульсного смещения 1,20,05 мм, соответственно, обеспечивает надежную осцилляцию эрозион ного промежутка 31 при мощности каждого генератора 29 в диапазоне 1,3-0,25 кВт. Периодическая подача управляющих сигналов от генератора 25 приводит к периодической механической осцилляции соответствую- щей пары электрододержателей 2 с электродами 1. Благодаря разнонаправленным усилиям от поля индукторов 7 на электрододержатели 2, в момент осцилляции„вибра- ции, передаваемые на вал 4 минимизированы, минимальны и напряже- .ния от импульсных механических воздействий сил реакции на индукторы 7 и корпус 9;

Это обеспечено симметричным размещением электрододержателей 2 относительно индукторов 7. Размещение электрододержателей 2 с обеих сторон от индукторов 7 обеспечивает повышение использования индукторов 7 в два реза. Это снижает по сравнению с односторонним расположением электрододержателей 2 энергию, затрачиваемую на осциллирование, в два раза, Закрепление краев гофра на валу 4 в центральной части обеспечивает малые потери в упругом элементе — гофре 3, что обеспечивает высокую добротность механической колебательной системы с электрододержателем 2 и электродом 1 и увеличение времени свободных резонансных колебаний легирующего электрода после ударного возбуждения силовым импульсным магнитным полем. Это интенсифицирует процесс осцилляции и требует меньшей затраты энергии для поддержания в ходе обработки заданной усредненной механической амплитуды смещения рабочих концов электродов 1 относительно детали 30.

В рабочем режиме осцилляция осуществляется поперек направления вращения детали и электродов, таким образом усилие от электрододержателя Я действует поперек расположения тела возможного мостика схватывания, в,направлении его наимень7 1821300 8

Составитель В.Тарасов

Техреду М.Моргентал Корректор.М.Самборская

Редактор Т.Иванова

Заказ 2083 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 шей прочности. когда оно работает на излом. В результате прихваток практически не происходит; так как на точки контакта действуют усилия от принудительной осцилляции и совместного вращения электродов 1 и 5 детали 30 во время формирования мостиков схватывания. Допустимая мощность технологическоготока практически определяется, отрывом мостиков схватывания и прочностью самого тела электрододержателя 2 и . 10 тела электрода 1,.материалы для которых могут быть выбраны весьма прочными, так как усилие электродинамического воздей-. ствия на электрододержатель со стороны индуктора превышает предел. прочности 15 точки схватывания электрода 1 с деталью

30, Во время процесса легирования в полости корпуса 9 подают гаэ для охлаждения и 20 защиты зоны легирования от доступа кислорода воздуха от трубопровода 33. Вращение электрододержателей .с электродами способствует интенсификации процесса охлаждения и позволяет до- 25 полнительно повысить мощность технологического тока без термического разрушения. материала в зоне. рабочего края легирующегь электрода.

Выключают устройство в обратном по- 30 .рядке.

Формула изобретения

1. Устройство для электроэрозионного легирования, включающее электрододержатели с электродами, связанные с валом посредством упругих элементов, предназначенных совместно с закрепленной неподвижно в корпусе электромагнитной системой для задания колебаний электрододержателям, привод вращения вала и источники технологического тока и питания магнитной системы, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и качества легирова- . ния, каждый электрододержатель выполнен из материала с высокой электропроводностью и высоким модулем упругости в виде кольцевого дискового элемента с упругим гофром в средней части, прилегающей к месту его крепления к валу, электроды выполнены в виде кольцевых дисковых элементов и закреплены по периферии электрододержателей, электрододержатели установлены вдоль оси вала, а электромагнитная система выполнена в виде плоских спиральных индукторов,.расположенных параллельно поверхности электрододержателей соосно с ними, 2. Устройство поп.1, отл и ч а ю щ е ес я тем, что его элементы объединены в группы, в каждой иэ которых с обеих сторон индуктора расположено по электрододержателю.