Устройство для электроконтактного нагрева тел вращения

 

Изобретение относится к электротермическому оборудованию и применяется при механической обработке деталей из труднообрабатываемых материалов с нагревом слоя металла, срезаемого режущим инструментом. Цель изобретения - повышение производительности и снижение расхода электроэнергии. Устройство содержит корпус 1, держатель 2, камеру 3, механизм 4 перемещения I 4-«4 ЕЭэлектропроводного порошка, токоподводящие устройство 6, источник тока 7, электродинамический механизм 8 возвратно-вращательного движения электропроводного порошка. Корпус 1 прикрепляется к механизму перемещения режущего инструмента. Токоподводящее устройство 6 подводит электрический ток к вращающейся нагреваемой детали. Механизм 8 содержит сегментный токспровод, токопслводы 29, 30, источник импульсного тока 31 и переключатель полярности 32. Благодаря применению изобретения повышается скорость нагрева изделия за счет увеличения переходного сопротивления в зоне контакта порошка с нагреваемой поверхностью обрабатываемой детали, вызываемого перемещением частиц электропроводного порошка в тангенциальном направлении посредством электродинамического механизма 8 возвратно-вращательного движения электропроводного порошка. 6 ил. и с j W а р ,. ; t/ || L Ш п

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБ ЛИК

А1 (!9) (!1!

С 21 1/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4601 1 25! 02 (22) 31.10.88 (46) ?3.01.91. Бюл. !е 3 (71) Уйимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) F К. Липатов (53) 621. 365, 5. 002. 5 (088. 8) (56) Японский патент Р 8290, кл. 69 Т, 1961.

Авторское свидетельство СССР !! 693545, кл. С 21 D 1/40, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОГО НАГРЕВА ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротермическому оборудованию и применяется при механической обработке деталей из труднообрабатываемых материалов с нагревом слоя металла, срезаемого режущим инструментом. Цель изобретения— повышение производительности и снижение расхода электроэнергии. Устройство содержит корпус 1, держатель 2, камеру 3, механизм 4 перемещения

2 эпектропроводного порошка, токоподводящие устройство 6, источник тока 7, электродинамический механизм 8 возвратно-вращательного двкжения электропроводного порошка. Корпус 1 прикрепляется к механизму перемещения режущего инструмента. Токоподводящее устройство б подводит электрический ток х вращающейся нагреваемой детали.

Механизм 8 содержит сегментный токспровод, токопопвоцы 29, 30, источник импульсного тока 31 и переключатель полярности 32. Благодаря применению изобретения повышается скорость нагрева иэделия эа счет увеличения переходного сопротивления в зоне контакта порошка с нагреввемой поверхностью обрабатываемой детали, вызываемого перемещением частиц электропроводного порошка в тангенциальном направлении посредством электродинамического механизма 8 возвратно-Вращательного движения электропроводного порошка ° 6 ил.

) 1622410

Изобретение относится к электротермическому оборудованию и может быть применено в машиностроении, в частности при механической обработке деталей из труднообрабатываемых материалов с нагревом слоя металла, срезаемого режущим инструментом в процессе обработки.

11ель изобретения " повышение производительности и снижение расхода электроэнергии.

На Фиг.1 представлено устройство, общий вид; на фнг.2 — разрез А-А на

Лиг.1.; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 — вид В на фиг.3; на фиг.5— разрез Г-Г на фиг.4; на фиг.6 — схема действия электромагнитных сил на частицы электропроводного порошка, перемешающиеся в круговом направлении.

Ус тр ой с тво для электро кон так тно го нагрева тел вращения содержит корпус

1, держатель 2, камеру 3, механизм 4 перемещения электропроводного порошка 5, токоподводящее устройство 6, источник 7 тока и электродинамический механизм 8 возвратно-вращательного дйижения электропроводного порошка.

Корпус 1 прикрепляется к механизму перемещения режущего инструмента 9.

Держатель 2 через изоляционную втулку

10 прикреплен к корпусу 1. Камера 3 содержит торцовые стенки 11 и 12, боковые сегменты 13 и 14, образующие полость 15, в которой циркулирует охлаждающая жидкость. Механизм 4 перемещения электропроводного порошка содержит цилиндр 16, поршень 17, шток

18, катушку 19, крышку 20 и трубопровод 21. Механизм 4 перемещения с помощью трубопровода 21 прикреплен к стенке 12 камеры 3. Механизм перемещения электропроводного порошка предназначен для его подачи в зону нагрева. Основное назначение токоподводящего устройства 6 заключается в подводе электрического тока к вращающейся нагреваемой детали 22. Оно состоит из щеткодержателя 23, меднографитовых щеток 24, токоподвода 25 и шинопроводов 26 и 27. Меднографитовые щетки 24 контактируют с приспособлением, в которое устанавливают нагреваемую деталь 22. Источник 7 тока, предназначенный для электроконтактного нагрева детали, с помощью шинопровода 26, токоподвода 25 и меднографитовых щеток

24 соединен с нагреваемой деталью 22.

Электродинамический механизм 8 предназначен для возвратно-вращательного движения электропроводного лов рошка 5 в зоне нагрева срезаемого слоя. Этот механизм содержит сегментный токопровод 28, токоподводы 29 и

30 и источник 31 импульсного тока.

Сегментный токоподвод 28 установлен в камере 3 и посредством токоподводов

29-и 30 переключателя 32 соединен с источником 31 импульсного тока. Токоподвод 28 изготовлен иэ ферромагнитного материала и охлаждается жндкостью, подаваемой в полость 15 трубопровода 33. Токоподводы 29 и 30 соединены с источником 31 импульсного тока посредством шинопроводов 34 и 35 и переключателя 32 полярности. Кроме того, токопровод 28 соединен с источником 7 тока шиногроводами 27 и 36.

Устройство для электроконтактного нагрева тел вращения работает следующим образом.

Деталь 22 устанавливают в приспособление для ее базирования. К детали

22 подводят торцовую стенку 11 до касания электропроводным порошком 5 нагреваемой зоны, подлежащей обработке.

После этого деталь 22 приводят во вращение с угловой скоростью р и по катушке 19 пропускают электрический ток,. который наводит в ней магнитное поле.

Под действием этого поля шток 18 совместно с поршнем 17 перемещает электропроводный порошок. Указанный прием выполняют для того, чтобы обеспечить плотное прилегание электропроводного порошка 5 к нагреваемой детали 22 в зоне нагрева. Для осуществления нагрева этой зоны через нее пропускают электрический ток от источника 7. В этом случае ток подводят от источника 7 через шинопровод 26, токоподвод

25, меднографитовые щетки 24, нагреваемую деталь 22 и электропроводный порошок 5. Электрический ток от зоны контакта электропроводного порошка 5 отводят через токопровод 28, держатель 2 и шинопроводы 36 н 27 к источнику 7. Иэ-за переходного сопротивления R„ в зоне контакта электропроводного порошка 5 с деталью 22 в этой зоне происходит нагрев контактируемых поверхностей. Однако нагревание этих поверхностей замедленно нэ-эа незначн, тельного переходного сопротивления, что снижает производительность обра"

5 1б2 ботки детали н зоне нагрева и увеличивает расход электроэнергии.

Для повышения скорости нагрева посредством увеличения переходного сопротивления необходимо осуществить перемещение частиц электропроводного порошка 5 относительно нагреваемой поверхности детали 22. Это перемещение производят посредстном электродинамического механизма 8 возвратновращательного движения электропровод— ного порошка. При включении источника

31 тока импульсы тока (I ) протекают по токопроноду 28 и образуют радиаль— ное импульсное магнитное поле Н (Лиг.6). При движении электрического тока I через электропроводньп порошок

5 от источника 7 тока н зоне расположения порошка 5 возникает электромагнитная сила F, направленная перпендикулярно движению электрического тока и напряженности магнитного поля

Н, т.е. н тангенциальном направлении.

В этом случае на элементарный объем порошка действует электромагнитная сила dF, величину которой можно определить по уравнению

dF

j ° p Н sing (1) Формула изобретения

Устройство для электроконтактного

50 нагрева тел вращения, содержащее кор.— пус, держатель, камеру с электропроводным порошком, источник тока, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и

55 снижения расхода электроэнергии, оно снабжено электродинамическим механизмом возвратно-вращательного движения где j — плотность электрического тока, протекающего через элементарный объем dV н осевом направлении;

H — напряженность магнитного поля в объеме dV;

IU — абсолютная магнитная проницаемость электропронодного порошка 5;

t угол между векторами I u H °

TIop, действием этой силы частицы порошка 5 перемещаются в круговом направлении в зоне с центральным углом

9, которая не заполнена порошком. При смене полярности импульсов тока ? посредством переключателя 32 электромагнитная сила dF действующая наобъем dV также изменяет направление на обратное. Это ведет к движению электропронодного порошка 5 н противоположном направлении. В результате изменения полярности импульсон тока

Iо сила dF действующая на элементарньп объем порошка dV также изменяет направление действия на обратное. В результате этого частицы порошка будут совершать возвратно-вращательное движение относительно нагренаемой поверхности детали 22. Для осущестнления этого движения круговой канал 37 заполняют порошком неполностью при наличии зоны 38, свободной от порошка и соотнетствующей центральному уг5 лу 0, т.е. порошок размещают с обеспечением свободы перемещения в круговом направлении.

Введение механизма возвратно-вращательного движения электропроводного порошка повышает, как показывают эксперименты, переходное сопротивление

R и в 1,5-3 раза, что ведет к увеличению скорости нагрева детали в зоне контакта с порошком 5.

Увеличение скорости нагрева в зоне контакта детали 22 с электропроводным порошком 5 ведет к повышению производительности обработки детали 22 и

20 снижению расхода электроэнергии. Так как сегментный токопровод 28 выполнен из ферромагнитного материала, то при пропускании по нему электрического тока от источников 7 и 31 он намагни25 чивается и удерживает электропроводный порошок 5 в зоне нагрева детали

22 вследствие его магнитных свойств, т.е. порошок 5 обладает магнитными свойствами, так как он содержит 50Х

3р никеля и 507 кобальта. В процессе нагрева детали 22 также нагревается сегментный токопронод 28 и электропроводньп порошок 5. Для уменьшения их нагрева в полости 15 циркулирует охлаждающая жидкость, которая подается от насосной системы или водопровода по трубопроводу 33. При этом охлаждается токопровод 28, а от него электропровоцньп порошок 5.

Предлагаемое устройство для электроконтактного нагрева тел вращения обеспечивает повьппение производительности обработки деталей на 377.; повышение скорости нагрева детали на 15045 3002, снижение расхода электроэнергии на 297. снижение себестоимости обработки на 387. электропронодного порошка, выполненным в вице сегментного токопровода, !

Ь22410

А-А

22 9

Фиг. 2 расположенного в камере и соединенного через токоподводы и переключатель полярности с источником импульсного тока, а камера выполнена с круговым каналом, смежным с сегментным токопроводом.

1622410

1622410

I н

Puz.ä

Составитель Ю.Усатый

Редактор Н.Яцола Техред ti. (юргентал Корректор Л.Пилипенко ,Заказ 89 Тир як Подписное

ВНИИА Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "ПаТент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101