Устройство для электроэрозионного диспергирования металлов

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для получения порошков электропроводные материалов. Предложенное устройство, содержащее диэлектрический сосуд с отверстием в нижней части для подачи в него рабочей жидкости, дополнительное днище из диэлектрического материала, выполненное из параллельных прутков или призм, пластинчатые электроды, подключенные к генератору электрических импульсов, согласно изобретению для уменьшения напряжения пробоя межэлектродного промежутка содержит три пластинчатых электрода, подключенных к генератору импульсов параллельно, и снабжено подвижными диэлектрическими шторками, закрывающими электроды, для регулирования плотности тока, причем средний электрод является катодом, а крайние - расходуемыми анодами. Обеспечивается повышение производительности, снижение удельных энергозатрат, повышение стабильности процесса. 1 табл., 3 ил.

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для получения мелкодисперсных порошков электропроводных материалов, и может быть использовано для получения металлических порошков оксидов, карбидов, нитридов, катализаторов химических процессов, паст и суспензий.

Известны устройства для электроэрозионного диспергирования металлов электрическими разрядами в диэлектрических жидкостях, предназначенные для получения мелкодисперсных порошков металлов и других электропроводных материалов.

Известно устройство для электроэрозионного диспергирования (ЭЭД) металлов электроискровыми разрядами между двумя пластинчатыми электродами, установленными в реакторе, через который снизу вверх прокачивается рабочая жидкость, предназначенное для получения мелкодисперсных порошков металлов и других электропроводных материалов. Устройство имеет дополнительное сетчатое днище, изготовленное из диэлектрического материала, в котором насверлены отверстия диаметром 1-2 мм. Электроды опущены в сосуд по диэлектрическим направляющим под углом 70-85° и прижимаются к сетчатому днищу пружинными толкателями, через которые электроды подключены к выходным клеммам генератора электрических импульсов. Между электродами на сетчатое днище засыпают кусочки диспергируемого металла. При подаче на электроды электрических импульсов между кусочками металла проскакивают искровые разряды в рабочей жидкости, приводящие к эрозии металла. Продукты эрозии в виде мелкодисперсного металлического порошка выносятся потоком рабочей жидкости в накопительную емкость [1].

Недостатком этого устройства является широкая кривая распределения дисперсности, так как расстояние между нижними концами электродов меньше, чем между верхними, и электрическое сопротивление нижнего слоя диспергируемого металла значительно меньше, чем верхнего слоя, что создает неодинаковые условия диспергирования по высоте слоя металлических кусочков. Устройство имеет низкую производительность, высокие удельные энергозатраты и нестабильность в работе в результате постоянного забивания отверстия сетчатого днища мелкими кусочками сработанного металла и металлическим порошком.

Наиболее близким к заявленному известным техническим решением (прототипом) является устройство для ЭЭД металлов, состоящее из диэлектрического сосуда (реактора) и двух пластинчатых электродов, подключенных к генератору электрических импульсов. Реактор имеет дополнительное диэлектрическое днище, составленное из параллельных друг другу прутков или призм, установленных сужающейся частью вверх, с щелевыми зазорами между ними, направленными от одного электрода к другому. Наклонные поверхности стержней и призм образуют суживающиеся к щелевым зазорам желобки, в которые скатываются кусочки диспергируемого металла, образуя электропроводные цепочки между электродами, по которым по кратчайшему пути проскакивают электроискровые разряды, вызывающие эрозию металла. Продукты эрозии в виде мелкодисперсного порошка выносятся потоком рабочей жидкости в накопительную емкость [2].

Недостатком этого устройства являются ограниченные возможности регулирования степени дисперсности получаемого порошка, отбираемой реактором мощности от генератора электрических импульсов, а следовательно, производительности при диспергировании материалов с различной электропроводностью или даже с различными геометрическим размерами кусочков металла.

Изобретением решаются задачи расширения технологических возможностей процесса диспергирования, повышения производительности, снижения удельных энергозатрат, повышения стабильности процесса.

Это достигается тем, что в устройстве для электроэрозионного диспергирования электропроводных материалов, содержащем диэлектрический сосуд с отверстием в нижней части для подачи в него рабочей жидкости, дополнительное днище, выполненное из диэлектрического материала в виде параллельных прутков или призм, пластинчатые электроды, подключенные к генератору электрических импульсов, согласно изобретению для уменьшения напряжения пробоя межэлектродного промежутка используются три пластинчатых электрода, закрывающихся подвижными диэлектрическими шторками, позволяющими регулировать плотность тока, причем средний электрод является катодом, а расходуемые крайние - анодами, и подключаются к генератору импульсов параллельно.

Предлагаемое устройство представляет собой сосуд 1, изготовленный из диэлектрического материала (реактор) (фиг.1), в котором устанавливаются три пластинчатых электрода, изготовленных из того же материала, что и подвергающийся диспергированию. Средний электрод является катодом 2, а боковые, установленные около стенок реактора, являются анодами 3 и подключаются к генератору импульсов параллельно. Катод закрывается с обоих сторон подвижными диэлектрическими шторками 4, скользящими с небольшим трением в направляющих пазах в отфрезерованных стенках реактора, а аноды закрываются шторками со сторон катода. Шторки представляют собой пластины толщиной 3-6 мм, изготовленные из диэлектрического материала, не имеющего пористой структуры (винипласт, полиамид, полистирол) (фиг.2). Сетчатое днище изготавливается из того же диэлектрического материала. Монолитная структура шторок и днища необходима для предотвращения образования электропроводных участков на шторках и днище в результате забивания пор в таких материалах как текстолит, что приводит к коротким замыканиям в реакторе и выходу из строя как самого реактора, так и генератора импульсов. В верхней части шторок высверлен ряд отверстий 5 для предотвращения перелива рабочей жидкости через верхний край реактора в электродных камерах. На боковой кромке шторок нанесена шкала 6 для установки величины плотности тока. Сетчатое днище изготавливается из толстой пластины, в которой выфрезерованы желоба 7 глубиной до середины толщины днища и шириной больше размеров кусочков диспергируемого материала в направлении от электрода к электроду. В нижней части желобов пропилены сквозные щели 8 шириной 0,5-1,0 мм. Рабочая жидкость прокачивается из накопительной емкости через отверстие 9 реактора и выносит продукты эрозии в виде мелкодисперсного порошка в накопительную емкость через отверстие 10.

Установка катода посередине реактора позволяет вдвое понизить напряжение пробоя для слоя диспергируемого материала, засыпаемого между электродами, что дает возможность диспергировать слабоэлектропроводные или покрытые толстой оксидной пленкой материалы, сохраняя мощность, отбираемую реактором от генератора электрических импульсов, а следовательно, сохранить производительность диспергирования. Перекрытие части поверхности подвижными диэлектрическими шторками позволяет регулировать плотность тока через слой диспергируемого материала и таким образом изменять дисперсность и диапазон разброса дисперсности получаемого материала.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет сузить распределение дисперсности, получить высокую производительность, снизить энергозатраты при получении мелкодисперсных порошков.

Пример 1.

Предлагаемое устройство, изображенное на фиг.1, имеет следующие параметры: ширина электродов 300 мм, расстояние между электродами 300 мм, высота уровня рабочей жидкости от щелевого днища 500 мм. Электроды подключены к генератору импульсов мощностью 50 кВА. Диэлектрические шторки устанавливают последовательно на высоту 100, 200 и 300 мм от уровня щелевого днища. В реактор засыпают гранулы титана размером 5-12 мм на высоту от уровня щелевого днища в 300 мм. Проводят диспергирование гранул титана в течение 2-х часов при каждом положении шторок. Результаты эксперимента приведены в табл. 1. Для сравнения приведены результаты, полученные для известного устройства (прототипа). Гранулометрический состав полученных порошков показан на фиг.3 кривыми 1, 2, 3 и 4 соответственно номеру эксперимента. В известном устройстве (прототипе) параметры режима работы не регулируются.

Литература

1. Авторское свидетельство SU 663515, В 23 Р 1/02. Фоминский Л.П. Устройство для электроэрозионного диспергирования металлов.

2. Патент Российской Федерации RU 2002589 С1, 5 В 22 F 9/14. Тарасов В.И., Козярук О.И., Фоминский Л.П. Устройство для электроэрозионного диспергирования металлов.

Устройство для электроэрозионного диспергирования электропроводных материалов, содержащее диэлектрический сосуд с отверстием в нижней части для подачи в него рабочей жидкости, дополнительное днище из диэлектрического материала, выполненное из параллельных прутков или призм, пластинчатые электроды, подключенные к генератору электрических импульсов, отличающееся тем, что для уменьшения напряжения пробоя межэлектродного промежутка оно содержит три пластинчатых электрода, подключенных к генератору импульсов параллельно, и снабжено подвижными диэлектрическими шторками, закрывающими электроды, для регулирования плотности тока, причем средний электрод является катодом, а крайние - расходуемыми анодами.