Устройство для микродугового оксидирования изделий из металлов и металлических сплавов



Владельцы патента RU 2395631:

Чубраева Лидия Игоревна (RU)
Горбачёв Владимир Николаевич (RU)
Орлов Алексей Руфимович (RU)
Островский Илья Матвеевич (DE)
Антоновский Николай Васильевич (RU)
Андреев Евгений Николаевич (RU)
Мартынов Александр Александрович (RU)
Лиснянски Марк Эликович (RU)
Ладатко Игорь Викторович (RU)
Жабрев Валентин Александрович (RU)

Изобретение относится к оборудованию для электролитической обработки поверхностей изделий из металлов и металлических сплавов путем оксидирования. Технический результат - уменьшение длительности процесса оксидирования с одновременным повышением качества оксидного покрытия. Устройство содержит источник питания 1, ванну 2 с электролитом 3 и оксидируемым изделием 4, силовой повышающий трансформатор 5, управляющую электронно-вычислительную машину на базе микропроцессора 6 с периферийными аналого-цифоровыми преобразователями 7, 8, датчик тока 9 и датчик напряжения 10, входы которых соединены с оксидируемым изделием 4. Устройство также содержит микроконтроллер управления 11, вторичный источник питания 12, импульсные преобразователи напряжения 13, 14, в котором первый и второй выходы силового повышающего трансформатора 5 соединены с выпрямителями 15, 16. Устройство снабжено двумя импульсными преобразователями напряжения, системой импульсно-фазового управления, блоком драйверов, пультами дистанционного и ручного управления, двумя фильтрами, переключателем режимов работы, двумя выпрямителями, двумя аналого-цифровыми преобразователями, тиристорным преобразователем напряжения. 1 ил.

 

Изобретение относится к оборудованию для электролитической обработки поверхностей изделий из металлов и металлических сплавов путем оксидирования для повышения износостойкости и коррозионной защиты, получения электроизоляционных и декоративных покрытий и может быть использовано в машиностроении, авиационной, аэрокосмической, химической, радиоэлектронной промышленности, а также в ремонтном производстве при упрочнении и восстановлении деталей металлопокрытиями.

Известно устройство для микродугового оксидирования вентильных металлов и их сплавов, содержащее источник питания, ванну для электролита, корпус которой через шунт электрического сопротивления соединен с первой клеммой источника питания, и токопровод для детали, соединенный со второй клеммой источника питания, устройство снабжено второй ванной для электролита, вторым шунтом электрического сопротивления, конденсатором, двумя электронными ключами, двумя блоками синхронизации, формирователем импульсов и токопроводом для второй оксидируемой детали, причем корпус ванны через второй шунт соединен с первой обкладкой конденсатора, а токопровод второй оксидируемой детали соединен со второй обкладкой конденсатора, которая соединена с первой клеммой источника питания, причем первый блок синхронизации подсоединен параллельно шунту, управляющий выход блока синхронизации подключен к управляемому входу первого электронного ключа, второй блок синхронизации подключен параллельно к дополнительному шунту, а его управляющий выход подключен к управляемому входу второго электронного ключа, при этом оба блока синхронизации соединены с формирователем импульсов, подключенным к клеммам источника питания (авторское свидетельство СССР №1504292, кл. C25D 11/02, опубл. 30.08.89).

Недостатком известного устройства является отсутствие технологических возможностей для одновременного проведения процесса в одной ванне в нескольких режимах.

Известно устройство для микродугового оксидирования вентильных металлов и их сплавов, содержащее источник питания с двумя клеммами, ванну для электролита, корпус которой соединен с первой клеммой источника питания, два токопровода, три блока конденсаторов, два вентиля, блок циклирования режимов (авторское свидетельство СССР №1624060, кл. C25D 11/02, опубл. 20.01.91).

Устройство позволяет производить обработку поверхностей изделий в анодном, катодном, анодно-катодном режимах, устанавливать паузы между режимами, изменять соотношение анодных и катодных токов, амплитуда напряжения анодных и катодных импульсов устанавливается дискретно и составляет 1080 В (в случае промышленной сети 380 В, 50 Гц).

Недостатками устройства являются: ограниченное выходное напряжение анодных и катодных импульсов, что не позволяет наносить покрытия большой толщины; отсутствие возможности плановой регулировки амплитуды напряжения анодных и катодных импульсов не позволяет гибко управлять реализуемым устройством процессом; при смене режимов обработки одной и той же детали необходимо переключать ее с одного токоподвода на другой токоподвод, что замедляет процесс обработки. Кроме того, устройство не позволяет одновременно обрабатывать две детали в одном и том же режиме.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для микродугового оксидирования металлов и их сплавов, содержащее источник питания, ванну для электролита и оксидируемого изделия, причем корпус ванны соединен с первой клеммой источника питания, два вентиля, токоподвод для оксидируемой детали, соединенной со второй клеммой источника питания, управляющую машину на базе персонального компьютера с периферийным аналого-цифровым устройством, два силовых повышающих трансформатора, при этом источник питания включает дополнительный вентиль, микроконтроллер управления, датчик тока, датчик напряжения и датчик импульсов, вторичный блок питания, причем первая клемма источника питания соединена через датчик импульсов с двумя силовыми повышающими трансформаторами, а вторая клемма источника питания соединена через датчик тока, три управляемых вентиля с двумя силовыми повышающими трансформаторами и, кроме того, датчик напряжения установлен между токоподводом к заземленному корпусу ванны для электролита и токоподводом к оксидируемой детали, микроконтроллер управления соединен со вторичным источником питания и управляющей машиной, а также вентилями и датчиками тока, напряжения и импульсов (патент РФ №2181392, кл. C25D 11/00, C25D 11/02, опубл. 20.04.2002 г. - прототип).

Недостатками устройства являются:

- ограниченный диапазон металлов, из которых выполнены обрабатываемые изделия;

- длительность процесса микродугового оксидирования изделий из металлов и металлических сплавов и невысокое качество оксидного покрытия.

Технической задачей изобретения является создание нового устройства для микродугового оксидирования изделий из металлов и металлических сплавов, применимого для широкого диапазона металлов и металлических сплавов, обладающего уменьшенной длительностью процесса и повышенным качеством оксидного покрытия, универсального и многофункционального.

Поставленная техническая задача решена в устройстве для микродугового оксидирования изделий из металлов и металлических сплавов, содержащем источник питания, ванну с электролитом и оксидируемым изделием, силовой повышающий трансформатор, управляющую электронно-вычислительную машину на базе микропроцессора с периферийными аналого-цифровыми преобразователями, датчик тока и датчик напряжения, входы которых соединены с оксидируемым изделием, микроконтроллер управления, вторичный источник питания, импульсные преобразователи напряжения, в котором, согласно изобретению, первый и второй выходы силового повышающего трансформатора соединены с выпрямителями, причем устройство снабжено тиристорным преобразователем напряжения, выход которого соединен со входом силового повышающего трансформатора, первый вход соединен с источником питания, с которым соединен вход вторичного источника питания, первый выход которого соединен с первым входом системы импульсно-фазового управления, а второй выход соединен со входом блока драйверов, а третий выход соединен с первым входом пульта дистанционного управления, второй вход которого соединен с выходом управляющей электронно-вычислительной машины на базе микропроцессора, а выход соединен с третьим входом микроконтроллера управления, первый выход которого соединен с третьим входом системы импульсно-фазового управления, второй вход которой соединен с выходом пульта ручного управления, выход соединен со вторым входом тиристорного преобразователя напряжения, устройство снабжено также первым фильтром, вход которого соединен с выходом первого выпрямителя, а выход соединен с первым входом первого импульсного преобразователя напряжения, второй вход которого соединен с первым выходом блока драйверов, а выход соединен с первым входом переключателя режимов работы, выход которого соединен с ванной с электролитом и входами датчика тока и датчика напряжения, третий вход соединен с третьим выходом блока драйверов, второй вход которого соединен со вторым выходом микроконтроллера управления, а второй выход соединен со вторым входом второго импульсного преобразователя напряжения, выход которого соединен со вторым входом переключателя режимов работы, а первый вход соединен с выходом второго фильтра, вход которого соединен с выходом второго выпрямителя, аналого-цифровой преобразователь датчика тока, вход которого соединен с выходом датчика тока, а выход соединен с первым входом микроконтроллера управления, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя датчика напряжения, вход которого соединен с выходом датчика напряжения.

Отличительная от прототипа особенность устройства заключается в том, что первый и второй выходы силового повышающего трансформатора соединены с выпрямителями, причем устройство снабжено тиристорным преобразователем напряжения, выход которого соединен со входом силового повышающего трансформатора, первый вход соединен с источником питания, с которым соединен вход вторичного источника питания, первый выход которого соединен с первым входом системы импульсно-фазового управления, а второй выход соединен со входом блока драйверов, а третий выход соединен с первым входом пульта дистанционного управления, второй вход которого соединен с выходом управляющей электронно-вычислительной машины на базе микропроцессора, а выход соединен с третьим входом микроконтроллера управления, первый выход которого соединен с третьим входом системы импульсно-фазового управления, второй вход которой соединен с выходом пульта ручного управления, выход соединен со вторым входом тиристорного преобразователя напряжения, устройство снабжено также первым фильтром, вход которого соединен с выходом первого выпрямителя, а выход соединен с первым входом первого импульсного преобразователя напряжения, второй вход которого соединен с первым выходом блока драйверов, а выход соединен с первым входом переключателя режимов работы, выход которого соединен с ванной с электролитом и входами датчика тока и датчика напряжения, третий вход соединен с третьим выходом блока драйверов, второй вход которого соединен со вторым выходом микроконтроллера управления, а второй выход соединен со вторым входом второго импульсного преобразователя напряжения, выход которого соединен со вторым входом переключателя режимов работы, а первый вход соединен с выходом второго фильтра, вход которого соединен с выходом второго выпрямителя, аналого-цифровой преобразователь датчика тока, вход которого соединен с выходом датчика тока, а выход соединен с первым входом микроконтроллера управления, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя датчика напряжения, вход которого соединен с выходом датчика напряжения.

При таком отличии создается возможность изменения частоты и напряжения технологического тока в анодном и катодном режимах независимо друг от друга, что позволяет сократить время оксидирования и повысить качество оксидного покрытия. Отличие позволяет применять устройство для изделий из металлов и металлических сплавов, выбранных из более широкого диапазона.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения и прототипа выявляет наличие отличительных признаков заявляемого устройства по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию изобретения "новизна".

Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, заключающийся в создании нового устройства для микродугового оксидирования изделий из металлов и металлических сплавов, обладающего уменьшенной длительностью процесса, повышенным качеством оксидного покрытия при расширенном диапазоне применяемых при оксидировании металлов.

Поскольку при исследовании объекта изобретения по патентной и научно-технической литературе не выявлено решений, содержащих признаки заявляемого изобретения, отличные от прототипа, следует сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию изобретения "существенные отличия”.

Использование и заявляемого устройства в области электролитической обработки изделий из металлов и металлических сплавов обеспечивает заявляемому изобретению соответствие критерию - "промышленная применимость".

Заявляемое изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображена блок-схема заявляемого устройства для микродугового оксидирования изделий из металлов и металлических сплавов.

Устройство для микродугового оксидирования изделий из металлов и металлических сплавов, содержащее источник питания 1, ванну 2 с электролитом 3 и оксидируемым изделием 4, силовой повышающий трансформатор 5, управляющую электронно-вычислительную машину на базе микропроцессора 6 с периферийными аналого-цифровыми преобразователями 7, 8, датчик тока 9 и датчик напряжения 10, входы которых соединены с оксидируемым изделием 4, микроконтроллер управления 11, вторичный источник питания 12, импульсные преобразователи напряжения 13, 14, в котором первый и второй выходы силового повышающего трансформатора 5 соединены с выпрямителями 15, 16, причем устройство снабжено тиристорным преобразователем напряжения 17, выход которого соединен со входом силового повышающего трансформатора 5, первый вход соединен с источником питания 1, с которым соединен вход вторичного источника питания 12, первый выход которого соединен с первым входом системы импульсно-фазового управления 18, а второй выход соединен со входом блока драйверов 19, а третий выход соединен с первым входом пульта дистанционного управления 20, второй вход которого соединен с выходом управляющей электронно-вычислительной машины на базе: микропроцессора 6, а выход соединен с третьим входом микроконтроллера управления 11, первый выход которого соединен с третьим входом системы импульсно-фазового управления 18, второй вход которой соединен с выходом пульта ручного управления 21, выход соединен со вторым входом тиристорного преобразователя напряжения 17, устройство снабжено также первым фильтром 22, вход которого соединен с выходом первого выпрямителя 15, а выход соединен с первым входом первого импульсного преобразователя напряжения 13, второй вход которого соединен с первым выходом блока драйверов 19, а выход соединен с первым входом переключателя режимов работы 23, выход которого соединен с ванной 2 с электролитом 3 и входами датчика тока 9 и датчика напряжения 10, третий вход соединен с третьим выходом блока драйверов 19, второй вход которого соединен со вторым выходом микроконтроллера управления 11, а второй выход соединен со вторым входом второго импульсного преобразователя напряжения 14, выход которого соединен со вторым входом переключателя режимов работы 23, а первый вход соединен с выходом второго фильтра 24, вход которого соединен с выходом второго выпрямителя 16, аналого-цифровой преобразователь датчика тока 7, вход которого соединен с выходом датчика тока 9, а выход соединен с первым входом микроконтроллера управления 11, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя датчика напряжения 8, вход которого соединен с выходом датчика напряжения 10.

Работа устройства для микродугового оксидирования изделий из металлов и металлических сплавов осуществляется с применением технологического тока, вырабатываемого при использовании схемы патентуемого устройства, которое подключается через пуско-защитную аппаратуру к источнику питания 1, например, к промышленно-электрической сети.

Тиристорный преобразователь напряжения 17 переменного тока подключен между первичной обмоткой повышающего трансформатора 5 и трехфазным контактором (не показан). Вторичная обмотка повышающего трансформатора 5 включена на входы двух неуправляемых выпрямителей 15, 16, выполненных по трехфазным мостовым схемам. Общие точки анодов диодов выпрямителей 15, 16 соединены с шиной отрицательной полярности источника 1. В цепь этой шины включен датчик тока 9. Катоды диодов выпрямителей 15, 16 объединены в две общие точки, каждая из которых соединена с шиной положительной полярности преобразователей импульсов напряжений 13, 14 анодного и катодного режимов, причем формирование импульсных напряжений анодного и катодного режимов производится различными транзисторными ключами. Переключение анодного и катодного режимов производится с помощью включения определенных транзисторов переключателя режимов работы 23.

Система импульсно-фазового управления 18 тиристорным преобразователем напряжения 17 вырабатывает импульсы управления, синхронизированные с напряжением источника питания 1 и подаваемые на управляющие электроды тиристорного преобразователя напряжения 17 переменного тока, подаваемого на первичную обмотку трансформатора 5. Регулирование напряжения этого тока осуществляется путем изменения фазового положения импульсов управления по отношению к точкам естественного зажигания тиристоров, т.е. изменением величины угла регулирования.

Питание системы импульсно-фазового управления 18, драйверов 19, датчика тока 9 и датчика напряжения 10 осуществляется от вторичного источника питания 12. Длительность временных интервалов анодного и катодного режимов, т.е. длительность соответствующих "пачек импульсов" определяется временем открытого состояния соответствующих транзисторов переключения режимов работы 23.

Пульт ручного управления 21 позволяет отображать параметры тиристорного преобразователя напряжения 17: напряжения, тока и мощности цепи тока источника технологического тока, величину сигнала задания выходных параметров технологического тока и задавать значения этих параметров. Соединение с управляющей электронно-вычислительной машиной на базе микропроцессора 6 также позволяет управлять процессом микродугового оксидирования в автоматическом режиме.

Программирование параметров технологического процесса, в частности, амплитуды импульсов, длительность "пачек импульсов" анодного и катодного режимов, длительность пауз и т.д. реализуется с помощью пульта дистанционного управления 20.

Настройка параметров напряжения переменного тока, подаваемого с выхода тиристорного преобразователя напряжения 17 на первичную обмотку трансформатора 5, может также осуществляться вручную с пульта ручного управления 21.

Таким образом, благодаря отличительным особенностям заявляемое устройство для микродугового оксидирования изделий из металлов и металлических сплавов представляет собой автоматизированную систему, в которой предусмотрена возможность изменения частоты и напряжения технологического тока, подаваемого к оксидируемому изделию, в анодном и катодном режимах, независимо друг от друга. Это позволяет сократить время оксидирования и повысить качество оксидного покрытия.

Также расширяется диапазон металлов, применяемых при микродуговом оксидировании изделий.

Указанные выше преимущества выгодно отличают заявляемое устройство для микродугового оксидирования изделий из металлов и металлических сплавов от прототипа.

Устройство для микродугового оксидирования изделий из металлов и металлических сплавов, содержащее источник питания, ванну с электролитом для оксидирования изделия, силовой повышающий трансформатор, управляющую электронно-вычислительную машину на базе микропроцессора с периферийными аналого-цифровыми преобразователями, датчик тока и датчик напряжения, входы которых соединены с оксидируемым изделием, микроконтроллер управления, вторичный источник питания, импульсные преобразователи напряжения, отличающееся тем, что оно снабжено системой импульсно-фазового управления, блоком драйверов, пультами дистанционного и ручного управления, двумя фильтрами, переключателем режимов работы, двумя выпрямителями, тиристорным преобразователем напряжения, выход которого соединен со входом силового повышающего трансформатора, первый вход соединен с источником питания, с которым соединен вход вторичного источника питания, первый выход которого соединен с первым входом системы импульсно-фазового управления, а второй выход соединен со входом блока драйверов, а третий выход соединен с первым входом пульта дистанционного управления, второй вход которого соединен с выходом управляющей электронно-вычислительной машины на базе микропроцессора, а выход соединен с третьим входом микроконтроллера управления, первый выход которого соединен с третьим входом системы импульсно-фазового управления, второй вход которой соединен с выходом пульта ручного управления, выход соединен со вторым входом тиристорного преобразователя напряжения, вход первого фильтра соединен с выходом первого выпрямителя, а выход соединен с первым входом первого импульсного преобразователя напряжения, второй вход которого соединен с первым выходом блока драйверов, а выход соединен с первым входом переключателя режимов работы, выход которого соединен с ванной с электролитом и входами датчика тока и датчика напряжения, третий вход соединен с третьим выходом блока драйверов, второй вход которого соединен со вторым выходом микроконтроллера управления, а второй выход соединен со вторым входом второго импульсного преобразователя напряжения, выход которого соединен со вторым входом переключателя режимов работы, а первый вход соединен с выходом второго фильтра, вход которого соединен с выходом второго выпрямителя, вход аналого-цифрового преобразователя датчика тока соединен с выходом датчика тока, а выход соединен с первым входом микроконтроллера управления, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя датчика напряжения, вход которого соединен с выходом датчика напряжения, первый и второй выходы повышающего трансформатора соединены с выпрямителями.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оборудованию для гальванотехники и используется для стабилизации тока источника питания гальванических ванн при нанесении покрытий путем осаждения металлов и сплавов с высокой точностью по толщине слоя.

Изобретение относится к гальванотехнике, в частности к устройствам для микродугового оксидирования поверхностей вентильных металлов. .

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно, к устройствам для электролитического получения цветных металлов в электролизерах с плоскими или пластинообразными электродами, в частности, к устройствам для автоматического контроля массы осаждаемого цинка на катодах электролизной ванны при управлении процессом электролиза.

Изобретение относится к установке для электролитического нанесения металлического покрытия на ленты. .

Изобретение относится к оборудованию для гальванотехники и может быть использовано, например, при микродуговом оксидировании вентильных металлов и их сплавов или при нанесении покрытий путем осаждения металлов и их сплавов.

Изобретение относится к гальванотехнике и предназначено для управления равномерностью гальванических покрытий на автоматической линии. .

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано при получении изотопно-обогащенного слоя металла. .

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для управления гальванической ванной и получения покрытия заданной толщины, а также как часть автоматизированных систем управления процессом электроосаждения металла.

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для питания гальванических ванн импульсным током. .
Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в солнечных коллекторах, применяемых для тепло- и хладоснабжения жилых и промышленных зданий и установок.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении и приборостроении. .

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в судовом машиностроении, конструкциях различного назначения прибрежной морской зоны. .

Изобретение относится к области микродугового оксидирования. .
Изобретение относится к сварочным материалам для специальных наплавок при изготовлении изделий из титановых сплавов. .
Изобретение относится к электрохимической обработке изделий из алюминиевых сплавов и может быть использовано в авиационной, космической, автомобильной промышленности, а также для строительных и архитектурных сооружений, в пневматических системах управления, силовой энергетике и других объектах современной техники.
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к технологии упрочнения седел клапанов методом микродугового оксидирования, и может быть использовано для упрочнения седел клапанов двигателей внутреннего сгорания из алюминиевого сплава.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для оксидирования поверхностей деталей, выполненных из вентильных металлов, в различных отраслях промышленности.
Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей из алюминиевых сплавов и может быть использовано для восстановления с упрочнением поджимных и подшипниковых блоков шестеренных насосов типа НШ-К.

Изобретение относится к электрохимической обработке поверхности титановых сплавов, а именно к способам получения защитного покрытия на титановых сплавах методом анодного оксидирования.

Изобретение относится к области гальванотехники
Наверх