Устройство для микродугового оксидирования металлов и сплавов

 

Использование: электролитическая обработка поверхности металлов и сплавов с целью получения оксидных покрытий для повышения коррозионной и износостойкости, теплостойкости, а также электроизоляционных и декоративных покрытий. Сущность изобретения: в устройстве для микродугового оксидирования металлов и сплавов содержатся источник питания с двумя клеммамим 1, 2, ванна 3 для электролита 4, корпус которой соединен с первой клеммой источника питания, токоподвод 5 для оксидируемой детали, два вентиля 8, 9, четырехканальный блок 12 циклирования режимов, два блока 6, 7 конденсаторов, вторые обкладки которых соединены с второй клеммой источника питания, два тиристора 10, 11 и система 13 управления, причем первые обкладки первого блока конденсаторов соединены с анодом первого вентиля и катодом первого тиристора, первые обкладки второго блока конденсаторов - с катодом второго вентиля и анодом второго тиристора, катод первого и анод второго вентилей соединены с первой клеммой источника питания, анод первого и катод второго тиристоров - с токоподводом для детали, управляющие электроды тиристоров - с выходом системы управления, а блок циклирования режимов - с ее входом. 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию для электролитической обработки поверхности металлов и сплавов с целью получения оксидных покрытий для повышения коррозионной и износостойкости, теплостойкости, а также электроизоляционных и декоративных покрытий и для других целей и может быть использовано в машиностроении, авиационной, химической, радиоэлектронной промышленности и медицине. Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет независимого регулирования выходных параметров анодного и катодного тока и напряжения. На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - диаграмма напряжений. Устройство для микродугового оксидирования металлов и сплавов содержит источник питания с двумя клеммами 1 и 2, ванну 3 для электролита 4, токоподвод 5 для оксидируемой детали, два блока 6 и 7 конденсаторов, два полупроводниковых вентиля 8 и 9, два тиристора 10 и 11, четырехканальный блок 12 циклирования режимов и систему 13 управления. Блок 12 циклирования режимов представляет собой реле времени с четырьмя независимыми каналами регулирования включения соответствующего режима на период от 0,1 до 100 с. Предварительно на каждом из четырех каналов устанавливается свой вид режима: анодный (А), катодный (К), анодно-катодный (А-К) или пауза (П) и его длительность, и далее блок работает как автоматический переключатель с канала на канал по схеме 1-2-3-4-1..... через соответствующие интервалы времени. Система 13 управления, сделанная на базе СИФУ (система импульсно-фазового управления), во-первых, задает углы открытия тиристоров 10 и 11, что в свою очередь определяет высоту переднего фронта выходного катодного и анодного напряжения соответственно в диапазоне от 0 до 1080 в (при питающем напряжении 380 В, 50 Гц). Во-вторых, система 13 управления предусматривает запирание тиристора 10 при работе в чисто анодном режиме и обоих тиристоров - в режиме паузы. В-третьих, система 13 управления обеспечивает невозможность одновременного нахождения в открытом состоянии обоих тиристоров 10 и 11 во избежание короткого замыкания по цепи: блок 7 конденсаторов - тиристор 11 - тиристор 10 - блок 6 конденсаторов и, как следствие, выхода из строя тиристоров. Корпус ванны 3 для электролита 4 соединен с первой клеммой 1 источника питания, вторые обкладки обоих блоков 7 и 6 конденсаторов соединены с второй клеммой 2 источника питания, первые обкладки первого блока 6 конденсаторов соединены с анодом второго вентиля 8 и катодом первого тиристора 10, первые обкладки второго блока 7 конденсаторов соединены с катодом второго вентиля 9 и анодом второго тиристора 11, катод первого и анод второго вентилей 8 и 9 соединены с первой клеммой 1 источника питания, анод первого и катод второго тиристоров 10 и 11 соединены с токоподводом 5 для детали, управляющие электроды тиристоров 10 и 11 соединены с выходом системы 13 управления, а блок 12 циклирования режимов соединен с выходом системы 13 управления. Устройство работает следующим образом. Предварительно на каждом из четырех каналов блока 12 циклирования режимов выставляют вид режима - анодно-катодный, анодный, катодный или паузу и время работы каждого. На каждом из блоков 6 и 7 конденсаторов устанавливают соответствующее значение емкости С₁ и С₂; С₁ пропорционально величине катодного тока I_k, С₂ - анодного тока I_а. На панели системы 13 управления выставляют высоту переднего фронта выходного соответственно катодного и анодного напряжения. Затем на клеммы 1 и 2 источника питания подают переменное напряжение 380 В, 50 Гц (амплитудное значение +540 В). При работе устройства в анодно-катодном режиме в начальный период времени от 0 до а (см. фиг. 2) идет зарядка через вентиль 9 второго блока 7 конденсаторов (анодного) до максимального значения напряжения U_с2 (+540 В). В период от а до с напряжение на ванне U_в начинает уменьшаться от +540 В до -540 В, а напряжение U_с2 остается постоянным до момента А - открытия тиристора 11, заданного через его управляющий электрод с выхода системы 13 управления, после чего происходит анодный разряд через тиристор 11 и токоподвод 5 для детали при напряжении U_а = U_с2 - U_в (от 0 до 1080 В). В это же время, в период от b до с идет зарядка через вентиль 8 первого блока 6 конденсаторов (катодного) до напряжения U_с1 (-540 В). В период от с до е напряжение на ванне начинает увеличиваться от -540 до +540 В, а напряжение U_с1 остается постоянным до момента В - открытия тиристора 10, заданного через его управляющий электрод с выхода системы 13 управления, после чего происходит катодный разряд через тиристор 10 и токоподвод 5 для детали при напряжении U_к = U_c1 - U_в (от 1080 В до 0). В этот же период времени после окончания анодного разряда и выравнивания значений U_c2 и U_в снова идет зарядка второго блока 7 конденсаторов через вентиль 9 до напряжения U_с2 и так далее. Таким образом, параллельно идут два процесса: зарядка одного из блоков конденсаторов до амплитудного значения напряжения через соответствующий вентиль и разрядка другого блока конденсаторов, заряженного в предшествующий полупериод, через соответствующий тиристор и деталь в момент времени, заданный углом открытия тиристора с помощью системы 13 управления. При этом катодный ток разряда I_к пропорционален установленной емкости первого блока 6 конденсаторов, а анодный ток разряда I_а - установленной емкости второго блока 7 конденсаторов. При работе устройства в чисто анодном режиме система 13 управления, получив сигнал с блока 12 циклирования режимов, запирает тиристор 10 постоянно - на протяжении всего времени, отведенного на катодный режим. В результате работает только анодная ветвь устройства. В начальный период времени от 0 до а идет зарядка через вентиль 9 второго анодного блока 7 конденсаторов, а в период от а до с анодный блок разряжается через тиристор 11 и токоподвод 5 для детали в нужный момент. От с до е после окончания разряда и выравнивания U_в и U_с2 вновь идет зарядка второго блока 7 конденсаторов и так далее. Первый блок 6 конденсаторов заряжается один раз в период времени от b до с через вентиль 8, но разрядиться не может, так как тиристор 10 заперт, и остается в таком состоянии, катодный ток равен нулю. В данном случае реализуется анодный режим работы известного устройства. При работе устройства в чисто катодном режиме система 13 управления, получив сигнал с блока 12 циклирования режимов, запирает тиристор 11 постоянно на протяжении всего времени, отведенного на катодный режим. В результате работает описанным выше образом только катодная ветвь устройства. Второй (анодный) блок 7 конденсаторов заряжается один раз в начальный момент времени от 0 до а и не разряжается далее, анодный ток равен нулю. В данном случае реализуется катодный режим работы известного устройства. При работе устройства в режиме паузы система 13 управления, получив сигнал с блока 12 циклирования режимов, запирает оба тиристора 10 и 11 на протяжении всего времени, отведенного на этот режим. Оба блока 6 и 7 конденсаторов заряжаются один раз и в таком состоянии остаются запертыми, и ток через токоподвод 5 для детали равен нулю как в катодном, так и в анодном направлении. Четырехканальный блок 12 циклирования, автоматически последовательно переключаясь с канала на канал через заданные промежутки времени (от 0,1 до 100 с) по схеме 1-2-3-4-1..., задает режим работы системы 13 управления, подавая сигнал на ее вход, в каждом из промежутков, а она в свою очередь с выхода, управляя тиристорами 10 и 11, - режим работы устройства в эти промежутки и выходные параметры катодного и анодного напряжения. Поскольку на каждом из каналов устанавливается любой из режимов: А, К, А-К или П, то можно скомбинировать произвольную последовательность, в том числе и постоянные режимы работы устройства: А, К или А-К, выставив их на всех четырех каналах блока циклирования. Границы интервалов циклирования 0,1-100 с определены экспериментально как предельные, ниже 0,1 с система не успевает реагировать, выше 100 с - необратимо перестраивается. Таким образом, предлагаемое устройство значительно расширяет технологические возможности, а именно устройство благодаря тому, что в схеме предусмотрены автономные анодный и катодный блоки конденсаторов, в отличие от известных, позволяет вести обработку одной детали при любом соотношении катодного и анодного токов без потерь энергии на разрядном сопротивлении; наличие в схеме устройства четырехканального блока циклирования режимов позволяет реализовать произвольную комбинацию четырех режимов: анодно-катодного, анодного, катодного и паузы. Это значительно расширяет технологические возможности, поскольку позволяет устойчиво вести процесс на невентильных металлах и сплавах, а также на деталях сложной формы, в многокомпонентных электролитах; поскольку зарядка и катодного, и анодного блока конденсаторов идет напрямую от клеммы источника питания, это позволяет повышать максимальное значение напряжения в любом режиме работы устройства; применение тиристоров с системой управления углами их открытия дает возможность независимого регулирования выходных параметров катодного и анодного напряжений в широких пределах, а именно высоты переднего фронта, что позволяет резко сократить время зажигания разряда, снизить вероятность образования дефектных слоев и расширить поле применения микродугового оксидирования для формирования защитных покрытий на новых материалах. Перечисленные выше возможности устройства позволяют выйти за круг вентильных металлов и их сплавов при микродуговом оксидировании на другие металлы и сплавы. Так, например, применение предлагаемого устройства позволяет проводить микродуговое оксидирование латуни и стали и получать на них диэлектрические покрытия.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, содержащее источник питания с двумя клеммами, ванну для электролита, корпус которой соединен с первой клеммой источника питания, токоподвод для оксидируемой детали, два вентиля, четырехканальный блок циклирования режимов и два блока конденсаторов, вторые обкладки которых соединены с второй клеммой источника питания, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет независимого регулирования выходных параметров анодного и катодного тока и напряжения, оно снабжено двумя тиристорами и системой управления, причем первые обкладки первого блока конденсаторов соединены с анодом первого вентиля и катодом первого тиристора, первые обкладки второго блока конденсаторов - с катодом второго вентиля и анодом второго тиристора, катод первого и анод второго вентилей соединены с первой клеммой источника питания, анод первого и катод второго тиристоров - с токоподводом для детали, управляющие электроды тиристоров - с выходом системы управления, а блок циклирования режимов - с ее входом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 14-2002

Извещение опубликовано: 20.05.2002        

---