Устройство для оксидирования внутренней поверхности полых цилиндрических деталей

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2539252:

Гуняков Валентин Романович (RU)

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении. Устройство содержит источник питания, бак для электролита, насос для перекачки электролита, электрохимическую ячейку, при этом оно содержит шунт для измерения силы тока, измеритель электрической мощности, вычислительный блок с преобразователем частоты, соединенный с насосом для перекачки электролита, который выполнен регулируемым. Электрохимическая ячейка образована анодом-деталью, верхней и нижней крышками, причем в верхней крышке выполнено отверстие для отвода электролита и отверстие для катода, и цилиндрическим полым катодом, в котором выполнены отверстия, направленные в межэлектродный промежуток, а также отверстие для подачи электролита. Технический результат: увеличение мощности, подаваемой в межэлектродный промежуток, снижение времени обработки детали при оптимальном соотношении мощности потребления, времени обработки детали и качества поверхности заготовки. 1 ил.

Изобретение относится к оборудованию для электролитической обработки поверхности металлов и их сплавов путем микродугового оксидирования для повышения коррозионной стойкости и повышения показателей твердости и микротвердости поверхностей деталей и может быть использовано в машиностроении, а также в ремонтном производстве при упрочнении и восстановлении деталей металлопокрытиями.

Известно устройство для микродугового оксидирования металлов и их сплавов, содержащее электроды, источник питания, систему прокачки электролита и ванну для электролита, выполненную с фильтром и установленную в баке жидкостного охлаждения. Система прокачки электролита имеет вентиль и порошковый питатель регулирования состава электролита, а в качестве одного из электродов использована оксидируемая деталь. Устройство снабжено воронкой с фильтром, соединенным с ванной для электролита посредством трубопровода, и в качестве второго электрода содержит сопло-электрод, закрепленный на траверсе штанги с возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях, при этом порошковый питатель закреплен на сопле-электроде, [патент RU №2190044, МПК C25D 11/02, C25D 17/02, опубликован 27.09.2002].

Известно устройство для микродугового оксидирования детали типа цилиндра корпуса делителя коробки передач, содержащее электрод, источник питания, бак для сбора электролита, систему прокачки электролита, при этом обрабатываемая деталь является ванной-электролизером и соединена с первой клеммой источника питания, а электрод соединен со второй его клеммой и выполнен в виде полого цилиндра, отличающееся тем, что электрод в верхней части снабжен штуцером для подвода электролита, а в нижней части снабжен съемной лопастной мешалкой, [патент RU №2236488, МПК C25D 7/04, C25D 17/10, C25D 21/10, опубликован 20.09.2004].

Наиболее близким по технической сущности является устройство для оксидирования внутренней поверхности пустотелых цилиндрических изделий. Устройство состоит из источника питания, ванны-электролизера, корпуса, подсоединенного к одной, а коаксиально установленный в ванне цилиндрический электрод - к другой клеммам источника питания, и систему прокачки электролита. При этом оно содержит крышки с отверстиями для подвода и отвода электролита и установки электрода, герметично устанавливаемые на торцах изделия и образующие совместно с ним корпус ванны-электролизера [патент RU №2258771, МПК C25D 11/02, опубликован 20.08.2005].

Однако известные устройства и установки для оксидирования металлов и сплавов требуют до 2-х часов оксидирования для получения слоя до 200 мкм, а интенсификация разрядных процессов в этих устройствах приводит к перегреву электролита и ухудшению качества поверхности.

Задачей изобретения является снижение времени оксидирования за счет интенсификации возникновения электрических разрядов на поверхности заготовки в условиях непрерывного регулирования потока электролита в межэлектродном промежутке.

Технический результат - увеличение мощности, подаваемой в межэлектродный промежуток и, соответственно, снижение времени обработки детали.

Поставленная задача решается устройством для оксидирования деталей, содержащим источник питания, бак для электролита, насос для перекачки электролита, электрохимическую ячейку. В отличие от прототипа, электрохимическая ячейка образована анодом-деталью, верхней и нижней крышками, причем в верхней крышке выполнено отверстие для отвода электролита и отверстие для катода, и цилиндрическим полым катодом, в котором выполнены отверстия, направленные в межэлектродный промежуток, а также отверстие для подачи электролита, причем устройство дополнительно содержит шунт для измерения силы тока, измеритель электрической мощности, вычислительный блок с преобразователем частоты, соединенный с насосом для перекачки электролита, который выполнен регулируемым.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично показано заявляемое устройство.

Устройство содержит источник питания 1, бак для электролита 2, насос для перекачки электролита 3, электрохимическую ячейку, образованную анодом-деталью 4, верхней крышкой 5 с отверстием 6 для отвода электролита и отверстием для катода, нижней крышкой 7, цилиндрическим полым катодом 8, в котором выполнены отверстия 9, направленные в межэлектродный промежуток, и отверстие 10 для подачи электролита. Устройство дополнительно содержит шунт для измерения силы тока 11, измеритель электрической мощности 12, вычислительный блок с преобразователем частоты 13, соединенный с насосом для перекачки электролита, который выполнен регулируемым.

Устройство для оксидирования внутренней поверхности полых цилиндрических деталей работает следующим образом.

Производят сборку электрохимической ячейки, для чего закрывают торцевые отверстия анода-детали 4 верхней 5 и нижней 7 крышками, а в центровое отверстие верхней крышки устанавливают цилиндрический полый катод 8.

На практике крышки могут быть зажаты любым известным способом (например, с помощью шпилек).

Наливают в бак 2 электролит, подсоединяют трубопровод к отверстию 10 в цилиндрическом полом катоде 8 и выходному отверстию 6 в верхней крышке, а анод-деталь и катод - к клеммам источника питания 1, после чего включают насос 3. После заполнения полости изделия электролитом включают источник питания 1. При подаче напряжения в межэлектродном зазоре на поверхности анода-детали 4 возникают электрические разряды, формирующие на детали оксидный слой. В ходе обработки значение тока в электрохимической ячейке определяется при помощи шунта 11. Сигналы тока и напряжения поступают на измеритель мощности 12. Выходной сигнал измерителя мощности используется для управления вычислительным блоком с преобразователем частоты 13. При увеличении мощности, подаваемой на электрохимическую ячейку, вычислительный блок с преобразователем частоты 13 увеличивает частоту тока, подаваемого на регулируемый насос 3. При уменьшении мощности частота тока питания насоса снижается. В результате этого осуществляется изменение расхода электролита в ячейке в зависимости от интенсивности электрохимических и разрядных процессов в межэлектродном зазоре.

Таким образом, в отличие от прототипа, использование в предлагаемом устройстве различных зависимостей расхода электролита от мощности в межэлектродном зазоре позволяет реализовывать различные технологические режимы, добиваясь оптимального соотношения мощности потребления, времени обработки детали и качества поверхности заготовки. Кроме того, введение измерителя мощности позволяет автоматизировать процесс поддержания теплового состояния в заданном технологическом режиме.

Устройство для оксидирования полых цилиндрических деталей, содержащее источник питания, бак для электролита, насос для перекачки электролита и электрохимическую ячейку, отличающееся тем, что оно содержит шунт для измерения силы тока, измеритель электрической мощности, вычислительный блок с преобразователем частоты, соединенный с насосом для перекачки электролита, который выполнен регулируемым, а электрохимическая ячейка образована анодом-деталью, верхней и нижней крышками, причем в верхней крышке выполнено отверстие для отвода электролита и отверстие для катода, и цилиндрическим полым катодом, в котором выполнены отверстия, направленные в межэлектродный промежуток, и отверстие для подачи электролита.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении для упрочнения или ремонта поверхностей деталей путем нанесения оксидного покрытия.

Электрохимический способ получения покрытий на металлическом изделии // 2483145

Изобретение относится к электрохимической технологии формирования износостойких, диэлектрических, антикоррозионных и декоративных оксидных или оксидно-керамических покрытий на электропроводящие изделия, в частности для нанесения неорганических покрытий на детали и изделия из алюминиевых, магниевых и титановых сплавов, используемых в авиационной, машиностроительной, химической и строительной промышленности.

Способ получения композитных полимер-оксидных покрытий на вентильных металлах и их сплавах // 2483144

Изобретение относится к области электрохимической обработки поверхности изделий из вентильных металлов и их сплавов и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности для получения гидрофобных покрытий, обладающих высокой износостойкостью, а также антифрикционными свойствами и коррозионной стойкостью.

Электрохимическая ячейка для получения пористых анодных оксидов металлов и полупроводников в in-situ экспериментах по малоугловому рассеянию излучения // 2425181

Изобретение относится к области получения пористых анодных оксидов металлов и полупроводников и изучения наноструктурированных материалов в in-situ экспериментах. .

Устройство для микродугового оксидирования металлов и их сплавов // 2422560

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для обработки поверхности металлов и их сплавов. .

Устройство для нанесения покрытия микродуговым оксидированием вентильных металлов и сплавов // 2413040

Изобретение относится к области гальванотехники и может найти применение в машиностроении и других отраслях промышленности. .

Способ поверхностной обработки полых деталей, емкость для осуществления такого способа, установка для непрерывной поверхностной обработки, содержащая такую емкость // 2409706

Изобретение относится к области гальванотехники. .

Способ микродугового оксидирования // 2389830

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для оксидирования поверхностей деталей, выполненных из вентильных металлов, в различных отраслях промышленности.

Электролитический способ нанесения защитных и электроизоляционных покрытий // 2367727

Изобретение относится к электролитическим способам нанесения защитных покрытий и может быть использовано в авиационной, судостроительной, нефте- и газодобывающей, перерабатывающей промышленности, прецизионном машиностроении, приборостроении и медицинской технике.

Способ анодирования металлических поверхностей и предназначенные для этого композиции // 2366766

Изобретение относится к области гальванотехники. .

Способ получения толстослойных износостойких покрытий методом микродугового оксидирования // 2541246

Изобретение относится к области гальванотехники, а именно к электрохимической обработке поверхностей металлов и сплавов методом микродугового оксидирования (МДО), для создания толстослойных износостойких покрытий и может быть использовано для упрочнения деталей из алюминиевых сплавов объектов машиностроения, например двигателей внутреннего сгорания. Способ получения толстослойных защитных покрытий в режиме микродугового оксидирования включает установку детали в электролите на токопроводящем держателе, покрытом изоляционным материалом, создание рабочего напряжения между деталью и электролитом, повышение напряжения до возникновения микродугового разряда на поверхности детали. В качестве электролита используют водный раствор едкого калия и жидкого стекла при концентрации каждого вещества 2,5 г/л, процесс микродугового оксидирования ведут в течение 2,5-3,5 часов при силе тока I=4,5÷12 A, соотношении анодного и катодного тока 1:1 и напряжении на аноде Ua=200÷415 B. Предложенное изобретение позволяет получить толстослойное износостойкое покрытие методом МДО с повышенными значениями микротвердости, а также снизить трудоемкость и энергоемкость за счет оптимально подобранной концентрации веществ, входящих в состав электролита, и оптимальных параметров процесса МДО.

Способ получения покрытий на поверхности металлов и сплавов // 2547372

Изобретение относится к электрохимической обработке поверхности металлов и сплавов для получения коррозионно-стойких покрытий и может быть использовано для осуществления локальной обработки поверхности конструкций, например, из титановых сплавов в машиностроении, медицине, авиации. Способ получения защитного беспористого покрытия микродуговым оксидированием на поверхности листа из титанового сплава включает очистку и обезжиривание поверхности листа, установку на локальном участке листа устройства в виде корпуса из винипласта с уплотнительным кольцом и катодом в виде металлической сетки из нержавеющей стали в конической трубе и непрерывную подачу электролита на основе гидрофосфата натрия в упомянутый корпус по замкнутому контуру на обрабатываемый лист - анод под принудительным давлением 0,4-0,5 атм, а затем на катод при максимальном напряжении 190 В и плотности тока 0,5 А/дм2 в течение 10 мин. Технический результат: повышение коррозионной стойкости оксидных покрытий путем снижения пористости и увеличения эффективной толщины покрытия. 1 табл., 1 ил.

Способ изготовления металлокерамических зубных протезов // 2551628

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедической стоматологии, и предназначено для использования при изготовлении металлокерамических зубных протезов. Изготавливают металлическую основу из металлов вентильной группы. Осуществляют ее очистку и обработку. На металлической основе микродуговым оксидированием формируют керамический слой, толщиной не менее 50 мкм, в водном растворе электролита на основе сульфата алюминия, с последующим нанесением глазури и термической обработкой протеза в вакууме при температурах, не превышающих температур аллотропических превращений в материале металлической основы, но не менее 830°С, времени выдержки не менее 15 минут. При этом скорость подъема температуры должна быть не более 15°C/мин, скорость охлаждения - не более 7°C/мин, а отношение толщины керамического слоя к общей толщине покрытия должно составлять 0,6 - 0,8. Способ, за счет получения металлокерамических конструкций, обладающих требуемыми физическими свойствами и высокими прочностными характеристиками, позволяет изготавливать протезы с меньшей трудоемкостью, высоких качества, надежности и эстетических характеристик. 20 ил., 10 табл., 1 пр.

Остеосинтез с наносеребром // 2557938

Группа изобретений относится области медицины и может быть использовано для получения антибактериального покрытия на медицинских изделиях. Способ обработки поверхности медицинского изделия включает стадии, на которых: получают коллоидно-диспергированную систему, подвергают медицинское изделие обработке коллоидно-диспергированной системой путем погружения, создают разность потенциалов цепи переменного тока между медицинским изделием в качестве первого электрода и/или вторым электродом, помещенным в коллоидно-диспергированную систему, для превращения погруженной поверхности в оксидную пленку посредством плазменного электролитического оксидирования, при этом превращенная поверхность частично покрывается островками, образованными коллоидно-диспергированными частицами коллоидно-диспергированной системы. Напряжение переменного тока подают как асимметричное и/или синусоидальное напряжение переменного тока, причем отношение, полученное делением положительной амплитуды на отрицательную амплитуду, настраивают на абсолютную величину в диапазоне от значения >1 до 4. Группа изобретений относится также к медицинским изделиям, полученным указанным способом, и устройству для осуществления указанного способа. Группа изобретений обеспечивает возможность регулирования степени однородности покрытия на любом типе формы медицинского изделия. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 11 ил.

Способ нанесения покрытий на обработанные поверхности изделий из титана и его сплавов // 2567417

Изобретение относится к области формирования функциональных покрытий, в частности оксида алюминия, на поверхности изделий из титана и его сплавов методами плазменного напыления и микродугового оксидирования. Способ включает электроплазменное напыление на поверхность изделия порошка оксида алюминия дисперсностью 50-100 мкм с дистанцией напыления от 100 до 120 мм при токе дуги от 300 до 350 А и микродуговое оксидирование в анодном режиме при плотности тока (1-2)×103 А/м2, продолжительностью от 10 до 30 минут в щелочном электролите на основе гидрооксида натрия 1-3 г/л. Задачей изобретения является повышение механических свойств плазмонапыленных покрытий на титане и его сплавах, в частности микротвердости, при сокращении времени нанесения. 2 ил., 2 табл., 1 пр.

Способ формирования изоляционного покрытия на проводнике // 2588703

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для изготовления катушек индуктивности для высоковольтного электрооборудования, силовых низковольтных трансформаторов, трансформаторов распределительных сетей. Способ включает формирование изоляционного покрытия на проводнике микродуговым оксидированием (МДО). Проводник пропускают через электролит с размещенным в нем электродом, на который подают переменное электрическое напряжение, при этом используют две ванны, объем которых заполняют электролитом, в каждой из которых размещают по электроду, которые соединяют с источником переменного напряжения. Проводник пропускают последовательно через электролит обеих ванн, при этом напряжение и время пропускания проводника через электролит выбирают согласованными с требуемой толщиной формируемого покрытия в отсутствие его деградации, причем согласование проводят в отношении порции проводника, находящейся в электролите, а для остального проводника оксидирующее воздействие не осуществляют. Технический результат: повышение сопротивляемости электрическому пробою получаемого покрытия, достижение возможности пропускания проводника через электролит, игнорирования необходимости анодного контакта проводника при МДО, достижение эластичности формируемого покрытия, его устойчивости к воздействиям на изгиб и растяжение изделия, на котором сформировано покрытие, достижение однородности покрытия по толщине всей поверхности проводника, достижение структурной однородности покрытия по всей поверхности проводника. 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 6 пр.

Защитный слой для титановых лопаток турбины последней ступени // 2601674

Изобретение относится к титановым лопаткам большого размера последних ступеней паротурбинных двигателей. Лопатка содержит сплав на основе титана и имеет переднюю кромку, включающую оксид титана, содержащий поры и верхний герметизирующий слой, заполняющий поры, выбранный из группы, состоящей из хрома, кобальта, никеля, полиимида, политетрафторэтилена и сложного полиэфира. Рассмотрен способ изготовления такой лопатки и изделие, включающее сплав на основе титана и содержащее переднюю кромку. Изобретение обеспечивает повышение долговечности, и уменьшение потерь от эрозии, и высокую экономическую эффективность. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Способ формирования керамического покрытия на основе диоксида циркония на изделии из титанового сплава // 2607390

Изобретение относится к области получения керамических покрытий методами электроплазменного напыления на изделиях из титановых сплавов и может быть использовано в приборостроении и машиностроении, в частности в деталях компрессоров и турбин газотурбинных двигателей, в имплантируемых медицинских конструкциях. Способ формирования керамического покрытия на основе диоксида циркония на изделии из титанового сплава включает электроплазменное напыление покрытия на основе диоксида и его модифицирование путем проведения микродугового оксидирования в водном щелочном электролите на основе гидроксида натрия с концентрацией 1-3 г/л в анодном режиме при постоянной плотности тока (2-2,5)×103 A/м2 продолжительностью 20-30 мин. Техническим результатом изобретения является повышение адгезии и микротвердости покрытия на основе диоксида циркония. 2 ил., 2 табл., 1 пр.

Способ определения толщины покрытия в ходе процесса твердого анодирования // 2611632

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к твердому анодированию алюминиевых сплавов. Способ определения толщины оксидного покрытия в процессе твердого анодирования алюминиевого сплава включает измерение плотности тока и времени анодирования, а также измеряют напряжение на электролизере, рассчитывают удельное энергопотребление а толщину покрытия рассчитывают по формуле h=k⋅Q, где Q - удельное энергопотребление, кВт⋅ч/дм2, t - время анодирования, ч, J - плотность тока, A/дм2, U - напряжение на электролизере, В, h - толщина покрытия, мкм, k - эмпирический коэффициент, определяемый по тарировочной кривой зависимости h, мкм, и Q, кВт⋅ч/дм2, для анодируемого алюминиевого сплава и состава электролита. Технический результат - повышение точности определения толщины покрытия. 1 табл., 3 пр., 8 ил.

Устройство для микродугового оксидирования // 2613250

Изобретение относится к электрохимическому способу нанесения покрытий и может найти применение в машиностроении и других отраслях промышленности. Устройство содержит источник силового питания, связанный с ним силовой блок управления, соединенный с ванной с электролитом с погруженной в нее деталью и измерительным блоком, причем силовой блок содержит регулирующий элемент, обеспечивающий управление напряжением, временем начала и конца и длительности анодного и катодного циклов. Регулирующий элемент выполнен с возможностью подачи импульсов с промежутками между ними продолжительностью от 80 мксек до 5 мсек в течение анодного и катодного циклов с импульсами регулируемой частоты и длительности, при этом использован регулирующий элемент, обеспечивающий управление напряжением с широтно-импульсной и/или амплитудно-импульсной модуляцией. Технический результат: расширение технологических возможностей микродугового оксидирования, повышение сцепления покрытия с подложкой, достижение высокой твердости покрытия при регулируемой его пористости. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.