Способ электролитно-плазменной обработки поверхности токопроводящих изделий

Изобретение относится к области электролитно-плазменной обработки поверхности токопроводящего проката и может найти применение при осуществлении технологических операций очистки и травления металлов и сплавов. Способ включает протягивание изделия через реактор электролитно-плазменной обработки, корпус которого выполнен из токонепроводящего материала, с образованием верхней и нижней симметричных зон реактора, прокачивание потока электролита через верхнюю и нижнюю зоны реактора и затем через отверстия в его анодах, запуск плазменного процесса путем повышения напряжения на анодах и обработку поверхности изделия в прокачиваемом электролите. При повышении напряжения в пространство между анодами и изделием через форсунки подают под давлением газ, расход которого при достижении устойчивого плазменного процесса снижают до полного прекращения подачи и увеличивают расход электролита до рабочего уровня. Технический результат: снижение потерь времени, расхода электроэнергии и дефектов поверхности, кроме того, обработку можно производить без предварительного нагрева электролита. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области электролитно-плазменной обработки поверхности токопроводящего проката и может найти применение при осуществлении технологических операций очистки и травления металлов и сплавов.

Известен способ обработки поверхности, включающий воздействие на поверхность изделия-катода электроразрядной плазмой при принудительной подаче электролита в межэлектродное пространство между катодом и анодом, причем анод устанавливают эквидистантно обрабатываемой поверхности. (RU 96104583 A, C25D 5/00, опубликовано 27.02.1998 г.)

Недостатком известного способа является образование дефектов поверхности на стадии подъема напряжения до величины зажигания плазменных разрядов UKP на поверхности изделия, поскольку подъем напряжения идет при высоких плотностях тока с выделением значительной энергии. При повышенных температурах и возникновении плазменных разрядов формируется вспененный электролит, обладающий значительным сопротивлением, что обеспечивает возникновение плазменных разрядов на поверхности изделия при более низких плотностях тока. Это резко снижает вероятность образования прожогов и других дефектов на поверхности изделия, снижающих качество обработки.

Наиболее близким по сущности и достигаемому техническому результату является способ электролитно-плазменной обработки поверхности токопроводящего проката на катоде, включающий протягивание изделия через реактор электролитно-плазменной обработки, корпус которого выполнен из токонепроводящего материала с образованием верхней и нижней симметричных зон реактора, прокачивание потока электролита через верхнюю и нижнюю зоны реактора и затем через отверстия в его анодах, запуск плазменного процесса путем повышения напряжения на анодах и обработку поверхности изделия в прокачиваемом электролите. По известному способу электролит получают в отдельных секциях подготовки в виде пены и затем принудительно прокачивают через анод с отверстиями через реакционную камеру (реактор). Формирование вспененного электролита ведут при пропускании через электролит постоянного электрического тока при напряжении 150±20 В. (RU 2149930, C25F 1/00, опубликовано 27.05.2000 г.)

Недостатком известного способа являются значительные затраты электроэнергии и сложность формирования горячего электролита с температурой, по меньшей мере, 75-80°С. Кроме того, при прекращении стационарного хода известного способа по самым различным причинам (резкое увеличение потока электролита, падение напряжения на анодах, вынужденная остановка технологической линии по производственным причинам с отключением реактора от источника электропитания и т.д.) сложно за минимальное время вновь запустить процесс зажигания плазменных разрядов. Возобновление обработки поверхности токопроводящего проката занимает достаточно большое время, что снижает производительность способа, приводит к увеличению расхода электроэнергии на подогрев электролита.

Задачей и техническим результатом изобретения является снижение потерь времени, расхода электроэнергии и дефектов поверхности из-за локального тепловыделения при обработке токопроводящих изделий. Кроме того, обработку поверхности изделий можно осуществить без предварительного нагрева электролита.

Технический результат достигается тем, что способ управления электролитно-плазменной обработкой поверхности токопроводящих изделий включает протягивание изделия через реактор электролитно-плазменной обработки, корпус которого выполнен из токонепроводящего материала с образованием верхней и нижней симметричных зон реактора, прокачивание потока электролита через верхнюю и нижнюю зоны реактора и затем через отверстия в его анодах, запуск плазменного процесса путем повышения напряжения на анодах и обработку поверхности изделия в прокачиваемом электролите, при этом при повышении напряжения в пространство между анодами и изделием через форсунки подают под давлением газ, подачу которого при достижении устойчивого плазменного процесса снижают до полного прекращения подачи и увеличивают расход электролита до рабочего уровня.

Технический результат также достигается тем, что в качестве газа используют углекислый газ, инертные газы или азот.

Осуществление способа по изобретению можно проиллюстрировать на примере с использованием установки электролитно-плазменной обработки, представленной на фиг.1, где:

1 - реактор;

2 - токонепроводящие трубы подачи электролита;

3 - аноды с отверстиями;

4 - запорные ролики;

5 - провода;

6 - входы системы сопел форсунок;

7 - обрабатываемое токопроводящее изделие;

8 - нижняя и верхняя зоны реактора 1;

9 - пространство между анодами 3 и поверхностью изделия 7;

10 - трубопровод;

11 - заземляющие ролики.

Через реактор 1 установки электролитно-плазменной обработки, корпус которого состоит из верхней и нижней симметричных зон, выполненных из токонепроводящего материала, в направлении D протягивают обрабатываемое токопроводящее изделие 7: стальной лист, пруток, проволока, сортовой стальной прокат и т.д. Из внешней гидравлической сети на вход А токонепроводящих труб 2 подают электролит, который прокачивают через реактор 1, подавая электролит сначала в верхнюю и нижнюю симметричную зоны 8 реактора, а затем через отверстия в анодах 3 реактора - в пространство 9 между анодами 3 и соответствующими поверхностями изделия 7. Потери электролита, а также непредусмотренный выход газов и паров, образующихся при осуществлении способа, предотвращают запорными роликами 4. Выход отработанного электролита, паров и газов осуществляют через отверстия в торце корпуса реактора 1 и трубопровод 10, который выходом С соединен с преемниками и баком отработанного электролита. Для обеспечения функционирования электролитно-плазменной обработки поверхности изделия 7 через реактор 1 непрерывно прокачивают электролит.

Аноды 3 подключают к положительному полюсу постоянного или однополярного импульсного источника тока с помощью проводов 5. Электрическую цепь замыкают через токопроводящий электролит, находящийся в реакторе 1, токопроводящее изделие 7, заземляющие ролики 11 и заземление отрицательного полюса источника тока.

При повышении напряжения, подаваемого на аноды от внешнего источника электрического тока, через входы В системы сопел 6 форсунок из внешней сети в пространство 9 между анодами 3 и изделием 7 подают под давлением газ, который вспенивает электролит, тем самым увеличивая электрическое сопротивление электролита между анодами 3 и соответствующими поверхностями обрабатываемого изделия 7. Поэтому достижение напряжения зажигания микроплазменных разрядов UKP и запуск плазменного процесса на поверхности обрабатываемого изделия 7 происходит при более низких плотностях тока и при любой температуре вспененного электролита, в том числе и при температуре менее 80°С. Возобновление плазменного процесса также легко происходит после внезапных остановок протягивания изделия 7, а также при резких увеличениях скорости протягивания изделия 7, отключении тока, т.е. в ситуациях, требующих повторных запусков плазменного процесса.

Запуск плазменного процесса осуществляют путем ручного управления подачей газа в реактор 1 через систему сопел 6 форсунок с одновременным управлением величиной напряжения на аноде или с использованием автоматической системой управления всем процессом электролитно-плазменной обработки изделий.

При достижении устойчивого плазменного процесса обработки изделия подачу газа снижают до полного прекращения подачи и увеличивают расход электролита через реактор 1 до рабочего уровня.

В случае обработки поверхности токопроводящих изделий с целью удаления окалины, оксидных пленок или технологической смазки эффективнее использовать в качестве электролита водный раствор бикарбоната натрия, а в качестве газа - углекислый газ СО2. В случае обработки поверхности изделий с использованием водных растворов солей цинка, алюминия, никеля (ZnSO4, Al2(SO4)3, NiSO4) и т.д. с образованием защитных покрытий эффективнее использовать в качестве газа азот или инертные газы.

Для обработки стальной ленты из стали 08КП толщиной 1 мм и шириной 200 мм в 10% растворе бикарбоната натрия с температурой 65-70°С в реакторе с межэлектродным зазором 10 мм напряжение устойчивого плазменного процесса составило 125-135 В при скорости его повышения 25-30 В/мин, а расходы электролита и углекислого газа составили 5-8 л/мин и 4-7 л/мин соответственно. Скорость движения ленты обеспечивала время обработки поверхности 0,2-0,5 сек. При этом давление углекислого газа в магистрали форсунки диаметром 0,2-0,3 мм составило 3-4 атм., а давление вспененного электролита внутри реактора - 1,1-1,2 атм.

1. Способ управления электролитно-плазменной обработкой поверхности токопроводящих изделий, включающий протягивание изделия через реактор электролитно-плазменной обработки, корпус которого выполнен из токонепроводящего материала, с образованием верхней и нижней симметричных зон реактора, прокачивание потока электролита через верхнюю и нижнюю зоны реактора и затем через отверстия в его анодах, запуск плазменного процесса путем повышения напряжения на анодах и обработку поверхности изделия в прокачиваемом электролите, отличающийся тем, что при повышении напряжения в пространство между анодами и изделием через форсунки подают под давлением газ, расход которого при достижении устойчивого плазменного процесса снижают до полного прекращения подачи и увеличивают расход электролита до рабочего уровня.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газа используют углекислый газ, инертные газы или азот.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электролитно-плазменной обработки поверхности изделий из стали, металлов и сплавов. .
Изобретение относится к области электрохимической обработки металлических изделий, а именно к способам электрохимической обработки (ЭХО) поверхности металлических изделий от загрязнений технологическими смазками, следов оксидной пленки, продуктов износа и других типов загрязнений.

Изобретение относится к области электролитического травления металлов и может быть использовано для обработки плоского проката, в частности лент инструментальной стали и/или С-стали.
Изобретение относится к электролитно-плазменной обработке, в частности полированию, металлических изделий из нержавеющих сталей, титана и титановых сплавов и может быть использовано в турбомашиностроении при полировании лопаток.
Изобретение относится к химической и электрохимической очистке металлических поверхностей от трудноудаляемых масляных загрязнений, например от прокатных смазок, с помощью моющих растворов, содержащих каустическую соду, фосфаты и поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Изобретение относится к способу очистки твердых поверхностей моющим и очищающим средством бытового и технического назначения и может быть использовано для очистки различных твердых поверхностей от минеральных и органических загрязнений.

Изобретение относится к области электрохимических методов обработки металлических поверхностей и может быть использовано для удаления лакокрасочных покрытий, окалины, накипи с поверхности металлов.

Изобретение относится к электролитной очистке поверхности металлов, преимущественно сварочной проволоки, и может найти применение в металлургии, строительстве, машиностроении.
Изобретение относится к технологии нанесения пленок на подложки, конкретно - к предварительной обработке подложек (нанесению центров зародышеобразования) для последующего роста поликристаллических алмазных пленок, применяемых в ядерной технике, в мощных непрерывных технологических CO2-лазерах, в электрохимии.

Изобретение относится к способам нанесения карбидохромовых покрытий термическим разложением бис-ареновых соединений хрома и найдет применение в различных областях, как например нефтедобывающей и нефтехимической промышленности, в которых используется оборудование с защитными коррозионно- и износостойкими поверхностями металлических деталей, в том числе из чугуна.

Изобретение относится к нанесению металлических покрытий, в частности к подготовке поверхности стальных изделий перед нанесением кадмиевых покрытий термическим разложением паров диэтилкадмия.

Изобретение относится к очистке поверхности металлических изделий из стали, медных сплавов или серебра. В способе на металлическую поверхность наносят гель-электролит, содержащий полиэтиленгликоль, перхлорат щелочных металлов, трифторацетат щелочных металлов и два мономера акрилового ряда. Гель-электролит наносят толщиной ≤1 мм, приводят его в контакт с электродом, выполненным из нейтрального по отношению к гель-электролиту материала, при этом полностью исключают контакт указанного электрода с очищаемой металлической поверхностью. Между электродом и очищаемой металлической поверхностью создают электрическое напряжение, при котором электрод является анодом, и величина которого превышает электродный потенциал металла, загрязняющего указанную металлическую поверхность. После очистки гель-электролит удаляют с металлической поверхности. Изобретение обеспечивает эффективную очистку поверхности любых металлов, ускоряет процесс очистки, а также позволяет контролировать качество очистки поверхности. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к химической технологии получения углеродных наноматериалов (УНМ), а именно к их очистке от металлсодержащего катализатора. Очистка производится путем растворения катализатора различными реагентами в электролизере, катодное и анодное пространство которого разделено мембраной. Очищаемый УНМ располагают в анодном пространстве электролизера. В качестве электролита используют водные растворы веществ, при электролизе которых в анодном пространстве электролизера происходит накопление реакционоспособных анионов, образующих с катализатором растворимые в воде соли. Использование изобретения не требует большого количества реагентов для удаления катализатора, при этом сам реагент не расходуется и может использоваться многократно, отсутствует образование большого количества сточных вод.
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для удаления полимерных покрытий с поверхности деталей из легированных сталей, в частности из нержавеющих трип-сталей высокой прочности и пластичности, а также при восстановлении особо ответственных деталей летательных аппаратов, например торсионов несущих винтов вертолетов. Способ включает погружение торсиона в электролит, подачу на торсион электрического потенциала, формирование парогазового слоя между электролитом и торсионом. При этом к торсиону вначале прикладывают электрический потенциал от 310 В до 350 В, а после повышения величины тока снижают потенциал до 280-300 В и проводят процесс электролитно-плазменного полирования до получения заданной шероховатости поверхности торсиона. В качестве торсиона несущего винта вертолета используют торсион, выполненный из легированной стали, а в качестве электролита используют водный раствор соли сульфата аммония концентрацией от 5 до 10 г/л, причем удаление покрытия ведут при температуре от 70°C до 85°C до его полного снятия. Технический результат: повышение производительности процесса удаления полимерного покрытия при одновременном полировании стальной поверхности торсиона и снижении трудоемкости процесса. 2 з.п. ф-лы, 1 пр.

Изобретение относится к технологии электролитно-плазменного удаления защитных покрытий из полимерных материалов с поверхности деталей из легированных сталей, в частности из нержавеющих трип-сталей высокой прочности и пластичности, и может быть использовано при восстановлении особо ответственных деталей летательных аппаратов, например торсионов несущих винтов вертолетов. Способ включает погружение детали в электролит, формирование вокруг обрабатываемой поверхности детали парогазовой оболочки и зажигание разряда между обрабатываемой деталью и электролитом путем подачи на обрабатываемую деталь электрического потенциала. При этом к обрабатываемой детали прикладывают электрический потенциал от 270 В до 300 В, а в качестве электролита используют водный раствор соли сульфата аммония концентрацией от 4 до 8 г/л, причем удаление покрытия ведут при температуре от 70°C до 90°C до полного снятия покрытия. Технический результат: полное удаление полимерного покрытия с получением полированной поверхности детали при снижении трудоемкости процесса. 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области производства высокопрочных углеродных лент на основе полиакрилонитрильных нитей, в частности к электрохимической обработке поверхности углеродных волокон, используемых в конструкционных композитах в качестве упрочняющей матрицы. Электролит содержит аминосодержащий мономер и воду, при этом в качестве аминосодержего мономера он содержит солянокислый анилин с концентрацией 0,001-0,05 моль/л или пиррол с концентрацией 0,001-0,015 моль/л. Технический результат: составы для электрохимической обработки содержат не более двух компонентов, стабильны и обеспечивают увеличение прочности композиционного материала на 10-20%. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 8 табл., 8 пр.
Изобретение относится к металлургическому производству и к электролитической обработке металлов и может быть использовано для снятия оксидных пленок металлов - оксида железа, гематита, магнетита, окалины, образующихся при холодной и горячей прокатке и при термообработке. Способ включает непрерывную подачу электролита в ванну к очищаемым поверхностям проката, поляризацию этих поверхностей путем создания разницы потенциалов между прокатом и электродом, протягивание ленты, подключенной к аноду источника тока, через электролитическую ванну, при этом обработку ленты ведут при разности потенциалов между анодом и катодом от 280 до 340 В и плотности тока на аноде от 0,4 до 0,6 А/см2, ленточный прокат протягивают через электролитическую ванну со скоростью, обеспечивающей время прохождения элементарной площадки проката через электролит в пределах от 10 до 20 секунд, причем площадь погруженных в электролит поверхностей ленты определяют по соотношению Sa<Sк/2, где Sа - площадь погруженных в электролит поверхностей ленты, Sк - площадь поверхности катода. Технический результат: снижение энергозатрат на единицу площади очищенной поверхности ленты, повышение качества очистки, повышение стабильности и производительности очистки. 5 з.п. ф-лы, 3 пр.
Изобретение относится к области электролитической обработки металлов и может быть использовано для снятия оксидных пленок металлов, образующихся при холодной и горячей прокатке, а также при термообработке и коррозии металлов. Способ включает протягивание ленты через электролитическую ванну с использованием источника постоянного напряжения, при этом обрабатываемое изделие служит анодом, а обработку проводят в водных растворах солей электропроводностью 0,05-0,7 Ом-1·см-1, коэффициентом поверхностного натяжения 50-76 мН/м при температуре от 30 до 70°C в течение 10-30 с при напряжении 280-340 В и плотности тока на аноде 0,4-0,6 А/см2. Технический результат: повышение качества поверхности обрабатываемого проката, стабильности процесса обработки и однородности очистки поверхности изделия от окалины и пленок оксидов металлов, а также снижение энергозатрат на единицу площади очищаемой поверхности. 3 пр.
Наверх