Установка для создания покрытий на металлических поверхностях методом электроискрового легирования



Установка для создания покрытий на металлических поверхностях методом электроискрового легирования
Установка для создания покрытий на металлических поверхностях методом электроискрового легирования
Установка для создания покрытий на металлических поверхностях методом электроискрового легирования

 


Владельцы патента RU 2623539:

Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" (RU)

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для создания на металлических поверхностях различных покрытий методом электроискрового легирования. Установка содержит выносной аппликатор АП 10, подключенный к базовому модулю БМ 30 с блоками электропитания БП 31, генерации электрических импульсов БГ 32 и управления работой установки БУ 33, причем указанный блок генерации электрических импульсов БК 33 содержит несколько независимых генераторов указанных импульсов, а базовый модуль БМ 30 дополнительно содержит блок БРГ 34 формирования подвода рабочего газа в зону легирования, блок БСВ 35 формирования подвода сжатого воздуха в качестве рабочего тела для сменного АП 10 с пневматическим приводом вибрационного механизма ДЭ 12 и блок БП 31 формирования электропитания для подключения к БМ 30 системы осветительных приборов местного и общего освещения зоны легирования. Технический результат – повышение качества электроискрового легирования металлических поверхностей и расширение возможностей установки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Область техники

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в энергомашиностроительной, теплоэнергетической и других отраслях промышленности для создания на металлических поверхностях различных покрытий методом электроискрового легирования.

В частности, изобретение может быть эффективно использовано при изготовлении и ремонте элементов проточной части энергетических турбин для создания эрозионно- и абразивостойких покрытий, защищающих рабочую поверхность указанных элементов от быстрого износа в потоке рабочей среды.

Уровень техники

Известна принятая в качестве ближайшего аналога патентуемого изобретения установка для создания покрытий на металлических поверхностях методом электроискрового легирования, содержащая выносной аппликатор, подключенный к кабелю для подвода электрических импульсов постоянного тока к легирующему электроду и энергии на привод вибрационного механизма держателя указанного электрода, и подключенный к другому концу указанного кабеля, базовый модуль с блоком электропитания, блоком генерации электрических импульсов и блоком управления установкой, причем указанный блок генерации электрических импульсов содержит несколько независимых генераторов указанных импульсов (Технология электроискрового упрочнения инструментов и деталей машин / Иванов Г.П. // ГНТИ Машиностроительной литературы. Москва, 1961 г., с. 26-29 [1]).

Блок генерации электрических импульсов установки [1] содержит, в частности, восемь генераторов импульсов идентичных параметров, обеспечивая максимальную энергию импульса в зависимости от числа подключаемых генераторов в диапазоне (0,75…6,00) Дж. Частота следования импульсов и реальное значение энергии единичного импульса определяется частотой касания легирующим электродом обрабатываемого изделия, прерывающих процесс накопления электрического заряда накопительной конденсаторной батареей. Установка, в основном, предназначена для формирования эрозионно-стойких покрытий на рабочих лопатках паровых турбин средней мощности, у которых длина профильной части лопаток составляет не более 600 мм. Недостатками установки [1] являются:

- малый диапазон регулирования энергии и частоты электрического импульса и зависимость его параметров от действий оператора, работающего с аппликатором;

- фиксированное значение частоты вибрации держателя легирующего электрода аппликатора, создаваемой вибрационным механизмом электромагнитного типа;

- отсутствие возможности подачи в зону легирования рабочего газа, улучшающего качество покрытия;

- отсутствие индикации режимов работы установки и текущих параметров технологического процесса.

- отсутствие системы освещения зоны производства работ.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является расширение возможностей установки для создания покрытий на металлических поверхностях методом электроискрового легирования при повышении качества выполняемых с ее помощью работ, а техническими результатами:

- возможность подачи в зону легирования рабочего газа, улучшающего качество покрытия;

- возможность подключения к базовому модулю сменных аппликаторов с различным типом привода вибрационного механизма держателя легирующего электрода, обеспечивающая расширение диапазона применяемых в процессе легирования частот вибрации легирующего электрода;

- возможность подключения к базовому модулю системы освещения зоны производства работ;

- расширение диапазона энергий и частот, генерируемых для подачи на легирующий электрод электрических импульсов с возможностью комбинирования импульсов различных параметров и с исключением влияния на указанные параметры взаимодействия легирующего электрода с обрабатываемым изделием.

Решение указанной задачи путем достижения указанных технических результатов обеспечивается тем, что в установке для создания покрытий на металлических поверхностях методом электроискрового легирования, содержащей:

выносной аппликатор, подключенный к кабелю для подвода электрических импульсов постоянного тока к легирующему электроду и энергии на привод вибрационного механизма держателя указанного электрода, и подключенный к другому концу указанного кабеля базовый модуль с блоком электропитания, блоком генерации электрических импульсов и блоком управления установкой, причем указанный блок генерации электрических импульсов содержит несколько независимых генераторов указанных импульсов,

согласно патентуемому изобретению,

в качестве выносного аппликатора она содержит сменный аппликатор с электромеханическим, электромагнитным или пневматическим приводом вибрационного механизма держателя легирующего электрода, причем указанный сменный аппликатор снабжен осветительным прибором и выполнен с возможностью подвода через него рабочего газа в зону легирования, при этом указанный базовый модуль дополнительно содержит блок формирования подвода рабочего газа в зону легирования через указанные кабель и аппликатор, блок формирования подвода сжатого воздуха в качестве рабочего тела для сменного аппликатора с пневматическим приводом вибрационного механизма держателя электрода и блок формирования электропитания для подключения к базовому модулю системы осветительных приборов местного и общего освещения зоны легирования.

В установке согласно изобретению блок генерации электрических импульсов выполнен с двумя независимыми системами генераторов соответственно мощных и маломощных импульсов, причем каждый из генераторов указанных двух систем построен с использованием электронного ключевого элемента, допускающего регулируемую настройку разрядного напряжения, а указанный блок управления установки снабжен средствами индикации совершаемых действий и переключателем подачи на легирующий электрод электрических импульсов от одной из указанных систем генераторов или комбинированных импульсов от обеих указанных систем.

Причинно-следственная связь между совокупностью указанных признаков изобретения и достигаемыми им техническими результатами заключается в следующем:

присутствие в установке сменных аппликаторов с электромеханическим, электромагнитным или пневматическим приводом вибрационного механизма держателя легирующего электрода в зависимости от требуемой по технологическим соображениям частоты вибрации, обеспечивает повышение качества электроискрового легирования металлических поверхностей и расширение возможностей установки.

Наличие в базовом модуле блока формирования подвода в зону легирования рабочего газа через указанные кабель и аппликатор позволяет улучшить качество наносимого покрытия, в частности, при использовании инертного газа, путем защиты легирующего расплава от агрессивного воздействия атмосферного воздуха.

Наличие в базовом модуле блока формирования подвода сжатого воздуха для аппликатора с пневматическим приводом его вибрационного механизма держателя электрода позволяет обеспечить использование указанных сменных аппликаторов.

Выполнение блока генерации электрических импульсов с двумя независимыми системами генераторов мощных и маломощных импульсов, каждый из генераторов которых построен с использованием электронного ключевого элемента, допускающего регулируемую настройку разрядного напряжения, и наличие соответствующего переключателя в блоке управления работой установки позволяет расширить диапазон энергий и частот генерируемых электрических импульсов с возможностью комбинирования импульсов различных параметров и с исключением влияния на указанные параметры взаимодействия легирующего электрода с обрабатываемым изделием.

Краткое описание чертежа

На чертеже изображена принципиальная структурная схема установки для создания покрытий согласно изобретению.

Условные обозначения

АП - аппликатор;

БГ - блок генерации электрических импульсов;

БМ - базовый модуль;

БП - блок электропитания установки;

БПО - блок формирования электропитания освещения зоны производства;

БРГ - блок формирования подвода в зону легирования рабочего газа;

БСВ - блок формирования подвода сжатого воздуха;

БУ - блок управления работой установки;

ГМИ - генератор мощных импульсов;

ГСИ - генератор слабых (маломощных) импульсов;

ДЭ - держатель электрода;

КБ - кабель;

КЭ - ключевой элемент;

ЛЭ - легирующий электрод;

МОС - осветительные приборы местного освещения;

ООС - осветительные приборы общего освещения;

ОС - осветительные приборы;

ПРК - переключатель формирования электрических импульсов;

PC - разъемные соединения базового модуля;

РСА - разъемное соединение БМ с кабелем аппликатора;

РСМО - разъемное соединение местного освещения;

РСОО - разъемное соединение общего освещения.

Перечень позиций чертежа

10 - АП; 11 - ЛЭ; 12 - ДЭ; 13 - ОС аппликатора; 20 - КБ; 30 - БМ; 31 - БП; 32 - БГ; 321 - ГМИ; 322 - ГСИ; 33 - БУ; 331 - ПРК; 34 - БРГ; 35 - БСВ; 36 - БПО; 37 - РСА; 38 - РСМО; 39 - РСОО; 40 - МОС; 41 - ООС, 42 - электросеть переменного тока; 43 - линия подвода рабочего газа; 44 - линия подвода сжатого воздуха.

Осуществление изобретения

Установка для создания покрытий на металлических поверхностях методом электроискрового легирования согласно изобретению содержит выносной аппликатор АП 10, подключенный к кабелю КБ 20 для подвода электрических импульсов постоянного тока к легирующему электроду ЛЭ 11 и энергии на привод вибрационного механизма (не показан) держателя электрода ДЭ 12. АП 10 снабжен также осветительным прибором ОС 13 зоны производства работ.

Другой конец КБ 20 подключен к базовому модулю БМ 30. В последний входят:

блок электропитания БП 31;

блок генерации электрических импульсов БГ 32 с системами генераторов мощных импульсов ГМИ 321 и генераторов слабых (маломощных) импульсов ГСИ 322;

блок управления работой установки БУ 33 с переключателем ПРК 331 подачи на легирующий электрод ЛЭ 11 электрических импульсов от системы ГМИ 321 или от системы ГСИ 322 или комбинированного импульса от обеих указанных систем;

блок формирования подвода в зону легирования рабочего газа БРГ 34 через блок формирования подвода сжатого воздуха БСВ 35 для АП 10 с пневматическим приводом вибрационного механизма держателя электрода ДЭ 12 и блок БПО 36 формирования электропитания для системы освещения зоны производства работ.

Для связи перечисленных блоков с выносными устройствами в БМ 30 предусмотрены соответствующие разъемные соединения. В частности, разъемное соединение РСА 37 предназначено для подвода всех необходимых коммуникаций к аппликатору АП 10, разъемное соединение РСМО 38 - для питания восьми осветительных приборов МОС 40 местного освещения (на схеме из восьми показаны только два (первый и восьмой) - соответственно разъемных соединений и осветительных приборов. Разъемное соединение РСОО 39 предназначено для питания прибора ООС 41 общего освещения в месте производства работ.

Блок управления БУ 33 установки согласно изобретению снабжен одним из известных типов средств индикации совершаемых действий, например, с использованием дисплея или разноцветных световых индикаторов (на чертеже не показаны). Базовый модуль БМ 30 также с помощью соответствующих разъемных соединений (на чертеже не показаны) подключаются к магистралям: электросети 42 переменного тока, линии 43 подвода рабочего газа (аргона, азота, углекислого газа, сжатого воздуха и др.) и линии 44 подвода сжатого воздуха.

Работа установки

Установка для создания покрытий согласно изобретению работает следующим образом.

В зависимости от конкретных условий базовый модуль БМ 30 располагают внутри или вне зоны производства работ, куда в последнем случае оператор берет с собой только аппликатор АП 10, присоединенный к БМ 30 с помощью кабеля КБ 29 соответствующей длины, и необходимое число осветительных приборов 40,41 дополнительно к ОС 13, установленному на самом АП 10.

Перед началом работы БМ 30 подключают к магистральным линиям: линии 42 промышленной электросети переменного тока (обычно с напряжением 220 В), линии 43 подвода соответствующего выбранной технологии рабочего газа и к линии 44 подвода сжатого воздуха при выборе сменного АЛ 10 с пневматическим приводом механизма вибрации держателя электрода ДЭ 12 аппликатора.

Затем с помощью блока управления БУ 33 производят настройку блока генерации БГ 32 базового модуля БМ 30 на выработку подаваемого на легирующий электрод ЛЭ 11 электрического импульса требуемой энергии, частоты и структурного состава. Необходимые параметры импульса определяются накопленным опытом производства аналогичных работ или результатами предварительных экспериментов в аналогичных условиях.

В разработанном опытном образце установки система ГМИ 321 включала в себя один мощный генератор, а система ГСИ 322 - семь независимых маломощных генераторов.

Возможности формирования с их помощью электрических импульсов различных параметров и состава показаны ниже в таблице. На их основе могут быть сформированы комбинированные импульсы оптимального состава и параметров, обеспечивающих наиболее приемлемый по качеству покрытия результат для каждого конкретного случая в широком диапазоне состава, габаритов, конфигурации и массы обрабатываемого изделия.

Параметры генерируемых электрических импульсов с помощью установки согласно изобретению

Дальнейшие операции по созданию покрытия определяются характером технологической задачи и не отличаются от традиционно используемых при электроискровом легировании.

Промышленная применимость

Установка согласно изобретению отвечает условию «промышленная применимость». Сущность технического решения раскрыта в формуле, описании и чертеже достаточно ясно для понимания и промышленной реализации соответствующими специалистами на основании современного уровня техники в области энергомашиностроения, теплоэнергетики и других отраслей промышленности, использующих технологию электроискрового легирования.

1. Установка для электроискрового легирования металлических поверхностей, содержащая выносной аппликатор, подключенный к кабелю для подвода электрических импульсов постоянного тока к легирующему электроду и энергии на привод вибрационного механизма держателя указанного электрода, и подключенный к другому концу указанного кабеля базовый модуль с блоком электропитания, блоком генерации электрических импульсов и блоком управления установкой, причем указанный блок генерации электрических импульсов содержит несколько независимых генераторов указанных импульсов, отличающаяся тем, что в качестве упомянутого аппликатора она содержит сменный аппликатор с электромеханическим, электромагнитным или пневматическим приводом вибрационного механизма держателя легирующего электрода, причем указанный сменный аппликатор снабжен осветительным прибором и выполнен с возможностью подвода через него рабочего газа в зону легирования, при этом указанный базовый модуль дополнительно содержит блок формирования подвода рабочего газа в зону легирования через указанные кабель и аппликатор, блок формирования подвода сжатого воздуха в качестве рабочего тела для сменного аппликатора с пневматическим приводом вибрационного механизма держателя электрода и блок формирования электропитания для подключения к базовому модулю системы осветительных приборов местного и общего освещения зоны легирования.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что блок генерации электрических импульсов выполнен с двумя независимыми системами генераторов и соответственно мощных и маломощных импульсов, причем каждый из генераторов указанных двух систем построен с использованием электронного ключевого элемента, допускающего регулируемую настройку разрядного напряжения, а указанный блок управления установки снабжен средствами индикации совершаемых действий и переключателем подачи на легирующий электрод электрических импульсов от одной из указанных систем генераторов или комбинированных импульсов от обеих указанных систем.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к покрытию изделий, инструментов и конструктивных элементов, которые должны иметь хорошие скользящие свойства или которые применяются в трибологических системах, в которых, как правило, должно применяться смазочное вещество для снижения трения.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам нанесения покрытий методами электроискрового легирования. Способ формирования износостойкого слоя на поверхности деталей из титана или сплавов на его основе включает проведение процесса методом электроискрового легирования на различных режимах, при этом на обрабатываемую поверхность упрочняемой детали предварительно наносят слой материала на основе углерода, который для адгезии к поверхности детали наносят в виде краски или пасты толщиной не менее 0,01 мм.

Изобретение относится к электроискровому нанесению покрытия и может быть использовано в машиностроительном и ремонтном производстве для получения износостойких покрытий на деталях.

Изобретение относится к электрическим методам обработки материалов и может быть использовано для повышения ресурса работы и надежности электроискровым легированием скользящих электрических контактов (СЭК), применяемых в коллекторах, вращающихся контактных устройствах (ВКУ), коммутаторах и других прецизионных контактных узлах приборов и систем автоматического управления.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию. Способ оребрения наружной поверхности стальной трубы теплообменного аппарата включает формирование на трубе поверхностных слоев путем электроэрозионного легирования поверхности стальной трубы электродом из меди, бронзы, стали или графита, при котором задают шероховатость легированной поверхности от 1 до 200 мкм изменением энергии разряда в диапазоне Wp = 0,01-6,8 Дж.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к электрофизическим методам обработки закаленных стальных деталей электроискровым легированием. В способе электроискрового легирования закаленных стальных деталей осуществляют перенос легирующего материала электрода-инструмента на поверхность детали под действием импульсных электроискровых разрядов между подключенными к источнику постоянного электрического тока в качестве анода электродом-инструментом, а в качестве катода деталью.

Изобретение относится к области порошковой металлургии и катализаторной промышленности и может быть использовано для получения мелкодисперсных порошков электропроводных металлов методом электроэрозионного диспергирования.

Изобретение может быть использовано для упрочнения рабочих поверхностей почвообрабатывающих орудий сельскохозяйственных машин, эксплуатирующихся в условиях абразивного изнашивания.

Изобретение относится к электроабразивному шлифованию внутренних поверхностей отверстия сложной формы в детали. В способе электроабразивное шлифование осуществляют в три этапа.

Изобретение относится к получению пористых структур на поверхности изделий из титана или его сплава и может быть использовано при изготовлении эндопротезов и зубных имплантатов на титановой основе, для подготовки поверхности титановых имплантатов под нанесение биосовместимых покрытий, а также для получения носителей катализаторов и композитных материалов.

Изобретение относится к электрохимической размерной обработке деталей из металлических материалов. Предложен способ, включающий пропускание рабочей среды на входе в зону обработки через магнитное поле с вектором перемещения наночастиц в сторону, противоположную гравитационным силам, при этом на выходе из зоны обработки рабочую среду с продуктами обработки, образовавшимися в процессе электрохимической размерной обработки, пропускают через магнитное поле с вектором перемещения наночастиц в противоположном направлении.

Изобретение относится к конструкциям станков для размерной электрохимической обработки. .

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение при прошивке крупногабаритных круглых обечаек, цилиндров, труб в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано при электроэрозионной обработке, а также для создания завес в гальванических и химических производственных процессах.

Изобретение относится к технологическому оборудованию для электрохимической обработки (ЭХО). .

Изобретение относится к области электрофизических методов обработки, более конкретно, к электроэрозионному разрезанию труб, преимущественно с использованием дугового разряда.

Изобретение относится к области электрофизических методов обработки материалов, в частности к электроискровому легированию, и может быть использовано в машиностроительном и ремонтном производстве для получения износостойких покрытий на плоских поверхностях различных изделий.
Наверх