Составной электрод для электроискрового легирования и способ его изготовления

Авторы патента:

B23H1/04 - электроды, специально предназначенные для этого; или их изготовление (B23H 9/00 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2355521:

Открытое Акционерное Общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" (ОАО "ВТИ") (RU)

Изобретение относится к области обработки металла воздействием электрического тока, в частности к электроискровому легированию. Электрод состоит из по меньшей мере двух скрепленных между собой торцами, отдельных электродов одинакового поперечного сечения, каждый из которых выполнен из легирующего материала другого состава по сравнению с составом материала контактирующих с ним электродов. Способ изготовления электрода включает горячее прессование порошкового материала в пресс-форме, состоящей из матрицы и пуансона, при этом в пресс-форму с противоположной стороны матрицы вводят второй пуансон, а в качестве пуансонов используют готовые отдельные электроды, которые составляют изготавливаемый электрод. Изобретение позволяет упростить технологию электроискрового легирования и сократить время технологического процесса при нанесении комбинированного (износостойкого и антифрикционного) легирующего покрытия. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области обработки металла воздействием электрического тока, в частности к электроискровому легированию (ЭИЛ), и может быть использовано для придания деталям машиностроения особых поверхностных свойств, например, высокой износостойкости и/или антифрикционности.

Известен принятый в качестве ближайшего аналога изобретения электрод для ЭИЛ, выполненный из легирующего материала [1]. В качестве материала для изготовления такого электрода по условиям придания легирующему покрытию повышенной износостойкости желательно использование твердых сплавов - карбидов переходных металлов, в частности двойного литого карбида вольфрама (WC·W₂C), получившего наименование рэлит.Однако использование рэлита в качестве материала легирующего электрода затруднительно из-за его высокой пористости и хрупкости, что, во-первых, создает нестабильные параметры процесса ЭИЛ, во-вторых, часто приводит к разрушению электрода в процессе ЭИЛ. Кроме того, так как по условиям прочности электрод из рэлита выполняют сравнительно небольшой длины, он имеет низкий коэффициент использования материала (КИМ), обусловленный тем, что до 25% материала электрода используется для его закрепления в электрододержателе установки ЭИЛ. С другой стороны, при формировании комбинированного покрытия для придания ему дополнительно к износостойкости антифрикционных свойств требуется его проработка графитом, что приводит к потерям времени на замену электрода из рэлита на графитовый электрод.

Достигаемым результатом изобретения является упрощение технологии ЭИЛ и сокращения времени технологического процесса при нанесении комбинированного легирующего покрытия.

Это обеспечивается тем, что электрод для электроискрового легирования, выполненный из легирующего материала, согласно изобретению составлен по меньшей мере из двух скрепленных между собой торцами отдельных электродов одинакового поперечного сечения, каждый из которых выполнен из легирующего материала другого состава по сравнению с материалом контактирующих с ним одного или двух электродов.

При этом согласно изобретению, в частности, электрод может быть составлен из двух отдельных электродов, один из которых выполнен из карбида переходного металла, а другой - из графита. Электрод может быть выполнен также из трех отдельных электродов, причем один из них выполнен из карбида переходного металла, а два других - из графита, и графитовые электроды расположены по обе стороны электрода из карбида переходного металла.

Известен способ изготовления электрода для электроискрового легирования, включающий горячее прессование порошкового материала в пресс-форме, состоящей из матрицы и пуансона [2]. Такой способ применяется обычно для изготовления одиночного электрода из какого-либо одного материала. Изготовление таким способом составного электрода не позволяет обеспечить четкие границы между составами материалов контактирующих отдельных электродов, что недопустимо по условиям технологического процесса ЭИЛ при нанесении комбинированного легирующего покрытия.

Достигаемым результатом изобретения является повышение качества составного легирующего электрода при его изготовлении с использованием горячего прессования.

Указанный результат обеспечивается тем, что при изготовлении электрода для электроискрового легирования способом, включающим горячее прессование порошкового материала в пресс-форме, состоящей из матрицы и пуансона, согласно изобретению в пресс-форму вводят с противоположной стороны матрицы второй пуансон, а в качестве пуансонов используют готовые отдельные электроды изготавливаемого составного электрода. При этом появляется возможность создания составного электрода, имеющего карбидную часть в виде отдельного электрода, например из карбидов Cr₃С₂ или WC·W₂C (рэлита) и графитовой части в виде отдельного графитового электрода, вставляемого в электрододержатель для повышения КИМ карбидного электрода. Кроме того, составной электрод позволяет обеспечить стабильность параметров формирования слоя покрытия на деталях из токопроводящих материалов и возможность формирования комбинированных покрытий без смены электрода в режимах:

- карбидный материал+графит;

- графит+карбидный материал;

- графит+карбидный материал+графит.

На фиг.1 изображен составной электрод согласно изобретению, имеющий карбидную и графитовую части в виде двух отдельных электродов; на фиг.2 - то же, с двумя графитовыми и одним карбидным отдельными электродами; на фиг.3 - пресс-форма для изготовления составного электрода согласно изобретению.

Электрод 1 для электроискрового легирования, выполненный из легирующего материала, согласно изобретению составлен по меньшей мере из двух скрепленных между собой торцами 2 отдельных электродов 3, 4, 5 одинакового (в данном случае круглого) поперечного сечения 6. Каждый из электродов 3, 4, 5 выполнен из легирующего материала другого состава по сравнению с материалом контактирующих с ним электродов. В соответствии с вариантом фиг.1 электрод 1 составлен из двух отдельных электродов, 3, 4, причем электрод 3 выполнен из карбида переходного металла, а другой - из графита. По варианту фиг.2 электрод 1 составлен из трех отдельных электродов 3, 4, 5, причем электрод 3 выполнен из карбида переходного металла, а электроды 4, 5 - из графита. Последние расположены по обе стороны электрода 3 из карбида переходного металла. Длина l составного электрода 1 складывается из длины l_к электрода 3 из карбида переходного металла и длин l_г электродов 4,5 из графита. При этом длина l_к электрода 3 из карбида переходного металла составляет не более четырех диаметров d этого электрода. Данное соотношение выбрано из условия обеспечения максимальной прочности и максимальной и стабильной плотности карбидной части составного электрода 1, а также из условий технологичности при его производстве. Минимальный диаметр d составного электрода 1 должен составлять не менее 3 мм.

Пресс-форма для изготовления составного электрода 1 (фиг.3) содержит графитовую матрицу 7 и два пуансона 8 и 9, в качестве которых используют готовые отдельные электроды 3, 4 или 5 изготавливаемого составного электрода. Диаметр матрицы соответствует диаметру d изготавливаемого электрода. Для удобства осуществления технологических операций каждый пуансон в исходном состоянии снабжен основанием 10.

Пример изготовления составного электрода «графит МПГ-7 - рэлит (WC·W₂C) - графит МПГ-7». Формообразующая поверхность матрицы 7 натирают порошком гексагонального нитрида бора для предотвращения припекания частиц карбидного материала к графитовым стенкам. С одной стороны матрицы 7 вводят пуансон 8 из графита МПГ-7. Матрица 7 с пуансоном 8 устанавливается на основание 10 последнего, после чего производят засыпку небольшого количества порошка кобальта или никеля (0,010÷0,015 от веса засыпаемой после этого в полость матрицы 7 мерной навески 11 рэлита). Затем производят повторную засыпку порошка никеля или кобальта в том же количестве, что и перед засыпкой мерной навески рэлита. По окончании засыпки в полость матрицы 7 вводят верхний пуансон 9 из графита материала МПГ-7, и собранную матрицу помещают в нагреватель устройства для прессования электродов (на показаны). При достижении температуры 1800-2000°С начинается усадка засыпки, и верхний пуансон 9 плавно нагружают с помощью пресса при следующих параметрах режима прессования:

- время выхода на режим	3-5 мин
- температура начала прессования	2200±30°С
- температура окончания прессования,	2550±30°С
- выдержка при температуре прессования	20-40 с
- давление прессования	20±2 МПа

При максимальной нагрузке и температуре 2500±30°С делают выдержку до прекращения усадки.

После этого постепенно снижают температуру до 1500±50°С, после чего снимают половину нагрузки, а при достижении температуры 800±50°С нагрузку снимают полностью. После остывания производят обрезку лишних элементов (оснований 10) пуансонов 8,9 и извлекают электрод 1 из матрицы 7. При этом отдельные электроды 3, 4, 5 составного электрода 1 оказываются прочно соединенными промежуточной эвтектической зоной 12 (фиг.1, 2) шириной b=(0,2÷1,0) d с четко выраженными границами между составами отдельных электродов.

Источники информации

1. Заявка RU № 99106787, B 23 H 1/04, 1997.03.20, 2001.08.22.

2. Заявка RU № 2005125788, B 23 F 3/15, 2005.08.15, 2007.02.20.

1. Электрод для электроискрового легирования, выполненный из легирующего материала, отличающийся тем, что он состоит из по меньшей мере двух скрепленных между собой торцами отдельных электродов одинакового поперечного сечения, каждый из которых выполнен из легирующего материала другого состава по сравнению с составом материала контактирующих с ним электродов.

2. Электрод по п.1, отличающийся тем, что он составлен из двух отдельных электродов, один из которых выполнен из карбида переходного металла, а другой - из графита.

3. Электрод по п.1, отличающийся тем, что он составлен из трех отдельных электродов, причем один из них выполнен из карбида переходного металла, а два других - из графита, и графитовые электроды расположены по обе стороны электрода из карбида переходного металла.

4. Электрод по п.2 или 3, отличающийся тем, что длина электрода из карбида переходного металла составляет не более четырех диаметров этого электрода.

5. Способ изготовления электрода для электроискрового легирования, включающий горячее прессование порошкового материала в пресс-форме, состоящей из матрицы и пуансона, отличающийся тем, что в пресс-форму с противоположной стороны матрицы вводят второй пуансон, а в качестве пуансонов используют готовые отдельные электроды, которые составляют изготавливаемый электрод.

Изобретение относится к способу нанесения покрытия на скользящую поверхность жаропрочного элемента, жаропрочному элементу и электроду для электроразрядной обработки поверхности и может быть использовано при изготовлении и ремонте лопаток газовых турбин.

Устройство центрирования и пробивания форм и цилиндрических отверстий // 2244611

Электрод-инструмент // 2241581

Изобретение относится к электрофизическим методам обработки, в частности к инструментам, предназначенным для перфорации листовой детали отверстиями преимущественно прямоугольного сечения, расположенными под острым углом к поверхности детали.

Электрод-инструмент для электроэрозионной обработки зубчатых колес // 2151033

Изобретение относится к электроэрозионной обработке металлов и может быть использовано при электроэрозионном округлении острых кромок и удалении заусенцев с кромок венцов зубчатых колес после механической обработки.

Способ изготовления отверстий стержневым электродом- инструментом // 2009802

Изобретение относится к области металлообработки, изготовлению точных глухих отверстий, фигур штампов, пресс-форм и может быть использовано при нанесении мерных искусственных дефектов (серии точных одинаковых глухих отверстий) в трубах и на прутках.

Многослойный стержневой электрод-инструмент // 1808548

Способ электроэрозионной обработки // 1703315

Изобретение относится к машиностроению , в частности к электроэрозионной обработке токопроводящих материалов. .

Многоэлектродный щеточный инструмент // 1585099

Изобретение относится к машиностроению, в частности к многоэлектродным вращающимся инструментам для электроискрового легирования, и может быть использовано для нанесения покрытий на поверхность изделий.

Электрод-инструмент для изготовления деталей типа стержней // 1484500

Изобретение относится к области электрофизической обработки ,в частности, к размерной обработке металлов электрической дугой, и может быть использовано для изготовления деталей типа стержней.

Электрод-инструмент для электрообработки // 1465207

Изобретение относится к области электрофизических и электрохимичес-. .

Электрод для электроискровой обработки // 2416499

Изобретение относится к области обработки металла воздействием электрического тока, в частности к устройствам для упрочнения, восстановления деталей машин электроискровой обработкой, и может быть использовано для нанесения на детали магнитопроводных покрытий

Способ изготовления электрода для искровой модификации поверхности и электрод для искровой модификации поверхности // 2465981

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению электродов для искровой модификации поверхности

Способ изготовления электрода-проволоки // 2537345

Изобретение относится к изготовлению пластичного проволочного электрода-инструмента, используемого при электроэрозионной, электрохимической, комбинированной прошивке глубоких отверстий малого диаметра в металлических материалах. Сначала с одного конца проволоки снижают ее диаметр на величину припуска под установку фильеры и на длину участка, требуемого для установки фильеры и закрепления этого конца проволоки в подвижной стойке, после чего надевают на конец проволоки фильеру, диаметр отверстия которой равен диаметру конца проволоки со сниженным диаметром, закрепляют этот конец в подвижной стойке. Противоположный конец слабо натянутой проволоки закрепляют в неподвижной стойке, затем прилагают к концам проволоки растягивающие усилия не выше предела прочности материала проволоки на разрыв, фиксируют начало удлинения проволоки во время пропускания через нее низковольтного постоянного тока, после чего освобождают от закрепления конец проволоки на неподвижной стойке и далее протягивают проволоку через фильеру, поддерживая постоянными растягивающие усилия на проволоку. Способом достигается сохранность прямолинейности и жесткости длинномерных электродов-инструментов из пластичных металлических материалов, обеспечивающих требуемый диаметр и точность прошиваемого отверстия. 2 ил., 1 пр.

Способ изготовления проволочного электрода-инструмента для электроэрозионной обработки // 2555266

Изобретение относится к способу изготовления проволочного электрода-инструмента для электроэрозионной обработки и может быть использовано при электроэрозионном прошивании отверстий малого диаметра с большой глубиной в металлических материалах. Закрепляют конец электрода-инструмента в подвижной стойке, а противоположный конец - в неподвижной стойке. К концам электрода инструмента прилагают усилие растяжения, величина которого не превышает предел прочности материала электрода-инструмента на разрыв. Осуществляют нагрев электрода-инструмента до достижения температуры отжига. Фиксируют начало удлинения электрода-инструмента. Затем закаливают электрод-инструмент путем подачи жидкой среды с одновременным снижением силы растяжения пропорционально скорости охлаждения электрода-инструмента. Изобретение позволяет повысить прямолинейность и жесткость электродов-инструментов из проволоки малого диаметра с большой длиной. 1 ил.

Электрод для изготовления конфузорного участка в отверстии форсунки // 2621511

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при электрохимической размерной обработке для получения в форсунке отверстий в форме реактивного сопла. Электрод для электрохимического получения конфузорного участка в отверстии форсунки с диффузорным участком содержит диэлектрическое покрытие, при этом электрод с покрытием выполнен с наружным диаметром, равным диаметру отверстия внутри форсунки, при этом в рабочей части электрода диэлектрическое покрытие выполнено в форме разделенных, равномерно сужающихся до конца электрода, продольных полос в количестве не менее трех. Техническим результатом является создание консольного электрода с односторонним внешним подводом к зоне обработки для получения электрохимической обработкой конфузорных участков проточных отверстий в форсунках с образованием в них профиля типа реактивного сопла с заданной шероховатостью, необходимой для подачи через форсунку горючих смесей. 4 ил., 1 пр.

Электрод-инструмент для электроэрозионной обработки сферических поверхностей // 2639201

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при разработке технологических процессов и проектировании технологической оснастки для электроэрозионного формообразования сферических поверхностей. Электрод-инструмент имеет центральный канал для прокачки диэлектрической жидкости и содержит по крайней мере один рабочий элемент, выполненный в виде стержня со сквозным отверстием для прокачки диэлектрической жидкости, расположенного параллельно проходящей через центр обрабатываемой сферической поверхности оси вращения электрода-инструмента и выполненного с возможностью регулировки расстояния оси рабочего элемента от оси вращения электрода-инструмента. Рабочий элемент соединен с центральным каналом, а рабочая поверхность стержня имеет скошенный торец, расположенный по касательной к обрабатываемой сферической поверхности. Техническим результатом изобретения является возможность производить обработку сферических поверхностей различных размеров одним и тем же инструментом, после незначительной его переналадки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.