АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОГО ПОЛИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 1995 года по МПК C25F3/16 

Изобретение относится к электрохимической обработке деталей и может быть использован для полирования изделий из нержавеющих и конструкционных сталей, цветных сплавов и других металлов, а также удаления заусенцев и скругления острых кромок.

Известны установки электрохимического полирования изделий из цветных сплавов на основе меди [1] по которым электрохимическое полирование производят в электролите, содержащим значительный процент различных кислот.

Эти процессы являются экологически вредными, требуют особых условий для регенерации отходов, что затрудняет и удорожает производство.

Известны установки электрохимического полирования [2] имеющие такие же недостатки, как рассмотренные выше.

Наиболее близким к изобретению является установкам для плазменно-электролитического полирования [3] не имеющие систем автоматического регулирования параметров процесса, в ней не обеспечены также требования экологии по конденсации пара, удаления шлама и т.д.

Целью изобретения повышение производительности, качества обработки и обеспечение экологии, в том числе исключение выхода электролитного пара в окружающую атмосферу.

Цель достигается за счет того, что комплекс содержит системы дозированной подачи компонентов электролита и автоматического регулирования напряжения с датчиками температуры и плотности электролита, электрически связанными с источником питания и с системами дозирования компонентов, объемный многоступенчатый фильтр, манипулятор перемещения гребенки с деталями по заданной программе и конденсатор пара, при этом ванны коррекции электролита и промывки совмещены в одной ванне, снабженной змеевиком подачи электролита, ванна подготовки электролита имеет узел сбора и удаления шлама, подвод электролита в рабочую ванну выполнен в виде спрейера, расположенного по периметру ванны на уровне 1/2 высоты ее рабочего объема, а также за счет того, что конденсатор пара выполнен в виде цилиндра с рубашкой охлаждения, внутри которого расположен цилиндрический змеевик, занимающий все свободное пространство цилиндра, внутри змеевика установлен стакан, а в нижней части цилиндра размещен сферический отражатель, имеющий по периферии вырезы, при этом змеевик, стакан и рубашка цилиндра связаны трубопроводами подачи охладителя.

Проведенные патентные исследования и анализ известных в науке и технике технических решений позволяют сделать вывод о том, что в настоящее время отсутствуют известные технические решения со сходными отличительными признаками, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг.1 изображена гидравлическая схема комплекса; на фиг.2 конструкция конденсатора пара, продольный разрез.

Автоматизированный комплекс состоит из ванны 1 подготовки электролита, рабочей ванны 2, ванный 3 мойки, совмещенной с ванной коррекции, насоса 4, перекачивающего электролит, многоступенчатого фильтра 5, тэнов 6, узла 7 сбора и удаления шлама, змеевика 8 охлаждения электролита, конденсатора пара 9 с патрубком 10 возврата конденсата, а также из узлов арматуры, трубопроводов, источника питания (не показан) и других элементов. Ванна 1 служит для приготовления электролита, в ней расположены тэны 6 для подогрева электролита до заданной температуры, и с ней соединены системы дозированной подачи компонентов электролита (не показаны). Подготовленный с заданными характеристиками электролит (% содержание различных веществ, плотность, температура) по трубопроводу 11 подается через змеевик 8 в моечной ванне в рабочую ванну 2, которая располагается выше ванны подготовки 1. Поэтому электролит может самотеком переходить в ванну 1 из ванны 2 по магистрали 12 или через переливную трубу 13. Аналогичные переливные трубы 14 и 15 имеются также в ваннах 1 и 3. Напорная магистраль с электролитом заканчивается спрейером 16, выполненным в виде трубки с многими равнорасположенными со всех сторон отверстиями, через которые электролит небольшими струями выходит в рабочую ванну. Спрейер расположен по периметру ванны с зазором 7-10 мм от стенки на высоте, равной 1/2 рабочего объема. Такое расположение спрейера определено на основе результатов экспериментов, в которых параметрами оптимизации являлись равномерные температура и плотность электролита по объему ванны. Указанное расположение спрейера, создавая условия перемешивания электролита, обеспечивает равномерность его свойств по объему рабочей ванны.

Кассеты 17 с оправками для крепления деталей 18 устанавливаются на манипуляторе 19 (не показан), который по программе с заданными скоростями обеспечивает подвод кассеты с деталями к ваннам промывки, опускание их в электролит и моющую среду и извлечение из ванн и перемещение на позицию загрузки. Кассеты выполнены за одно целое с крышками ванн, чем обеспечивается плотное закрытие ванн при рабочем положении кассет. К кассете подведена шина подачи напряжения, в которой предусмотрена надежная блокировка подачи напряжения только в тот момент, когда кассета занимает рабочее положение в ванне 2. Различные варианты слива и заполнения ванн обеспечиваются кранами 20-24, некоторые из которых снабжены механизированными приводами, включаемыми с пульта управления. Ванны снабжены датчиками 25 плотности электролита и датчиками 26 температуры, электрически связанными с системой автоматического регулирования напряжения и с системами дозированной подачи компонентов электролита.

Шлам, образующийся при электрополировании, естественным образом оседает на дно ванны 1 и с помощью специального устройства 7 периодически извлекается из ванны, находясь при этом в состоянии густой пульпы. Далее шлам выпаривается и прессуется в брикеты. Фильтр 5 служит для очистки электролита, он также периодически прочищается с удалением накопившегося шлама. Фильтры 27 и 28, стоящие на магистралях 29 и 30 слива отработавшей воды в канализацию, обеспечивают ее необходимую очистку. В ванны 1 и 3 вода подается из водопровода или из промышленной магистрали через подводящие патрубки 31 и 32. Патрубок 33 слива воды из ванны 1 имеет телескопическое устройство и устанавливается на различных уровнях в зависимости от степени отстоя электролита с тем, чтобы фильтр 27 на выходе обеспечивал очистку.

Конденсатор пара 9 состоит из корпуса 34, выполненного в виде рубашки, змеевика-трубки 35, занимающего все внутреннее свободное пространство между корпусом 34 и внутренним цилиндром 36, патрубков 36-40 и отражателя 41. Отражатель имеет сферическую форму и по периферии снабжен окнами-вырезами 42. Поступаемый пар конденсируется на отражателе 41 и стекает на дно конденсатора и через патрубок 43 сливается в магистраль 10. Оставшийся пар проходит через окна-вырезы 42 и конденсируется дальше в районе змеевика. Пар, интенсивно образующийся в рабочей ванне во время электроимпульсного полирования, поступает в конденсатор через патрубок 44, а очищенный от пара воздух выходит в атмосферу через патрубок 45 (путь охлаждающей воды, например, из водопровода, показан одинарной стрелкой, а путь пара двойной стрелкой).

Комплекс снабжен системой автоматического регулирования подаваемого напряжения в зависимости от изменения параметров процесса (плотность электролита, температура в пределах 5-7% от номинала и дp.). Функционирование системы обеспечивается за счет датчиков 25 и 26, электрически связанных с источником питания.

Совмещение ванн коррекции электролита с ванной промывки обеспечивает компактность комплекса и снижение энергозатрат, так как вода для промывки подогревается тем, что тепло ей отдает электролит, проходящий по змеевику 8. Процесс поддерживания заданной температуры электролита происходит автоматически за счет заданной интенсивности обмена воды в ванне 3.

Комплекс работает следующим образом.

В ванну 1 из водопровода наливается вода заданного объема, а из систем дозирования компонентов подается необходимое их количество. Затем включаются тэны 26, подогревающие электролит до заданной температуры. Из загрузочной позиции к подвеске 17 устанавливаются обрабатываемые детали 18. Затем включается автоматический цикл обработки, при котором с помощью манипулятора подвеска с деталями в ускоренном режиме подводится к рабочей ванне 2 и плавно опускается в электролит до плотного закрытия крышки ванны. При этом включается система подачи на подвеску электрического тока; происходит обработка деталей. По истечении заданного времени обработки по реле времени отключается подводящая ток шина, подвеска с деталями извлекается из рабочей ванны и перемещается в ванну мойки, далее из ванны мойки на загрузочную позицию.

Диапазон параметров процесса при использовании автоматизированного комплекса находится в следующих пределах: Напряжение, В 150-320
Плотность тока, А/дм² 0,1-0,5
Температура электролита, ^оС 70-90
Время обработки, мин 0,1-10
В качестве электролита используется раствор различных солей, например (поваренная соль, сульфат аммония) и др. Емкость ванн составляет 150-250 л.

По сравнению с известной установкой предлагаемый комплекс имеет следующие преимущества:
за счет поддержания параметров процесса в узком диапазоне повышаются качество и стабильность обработки на 15-20%
за счет автоматизации вспомогательных переходов и удобства обслуживания на 45-50% повышается производительность;
исключается необходимость вытяжной вентиляции, так как обеспечивается конденсация и возврат образующегося пара;
обеспечивается экологическая чистота отработанной воды, удаляемой в канализацию.

Изобретение относится к электрохимической обработке деталей и может быть использовано для полирования изделий из различных металлических материалов, а также удаления заусенцев и скругления острых кромок в различных отраслях машиностроения, приборостроения и производства товаров народного потребления. Целью изобретения является повышение производительности, качества обработки и обеспечение требований экологии, в том числе исключение выхода электролитного пара в окружающую атмосферу. Сущность изобретения: в автоматизированном комплексе автоматизированы операции обработки и промывки деталей кроме их загрузки-выгрузки, а все параметры процесса поддерживаются автоматически, при этом исключен выход в окружающую атмосферу электролитного пара, который конденсируется в специальном охладителе и в виде воды возвращается обратно в ванну подготовки электролита. Новым является то, что комплекс содержит системы дозированной подачи компонентов электролита и автоматического регулирования напряжения с датчиками температуры и плотности электролита, электрически связанные с источником питания и системами дозирования компонентов, съемный многоступенчатый фильтр манипулятор перемещения гребенки с деталями по заданной программе и конденсатор пара, при этом ванны промывки и коррекции электролита совмещены в одной ванне, снабженной змеевиком подачи электролита, ванна подготовки электролита имеет узел сбора и удаления шлама, подвод электролита в рабочую ванну выполнен в виде спрейера, расположенного по периметру ванны на уровне 1/2 ее высоты, а источник питания снабжен системой автоматического регулирования напряжения. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОГО ПОЛИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ, содержащий рабочую ванну, ванны подготовки и коррекции электролита и ванны промывки, источник питания и токоподводящие шины с системой блокировки, отличающийся тем, что он снабжен системами дозированной подачи компонентов электролита и автоматического регулирования напряжения с датчиками температуры и плотности электролита, электрически связанными с источником питания и системами дозирования компонентов, многоступенчатым фильтром, выполненным с возможностью съема, манипулятором для перемещения подвески с деталями по заданной программе и конденсатором пара, при этом ванны коррекции электролита и промывки выполнены совмещенными со змеевиком подачи электролита, а ванна подготовки электролита выполнена с узлом сбора и удаления шлама, при этом подвод электролита в рабочую ванну выполнен в виде спрейера, расположенного по периметру ванны на уровне 1/2 высоты ее рабочего объема. 2. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что конденсатор пара выполнен в виде цилиндра с рубашкой охлаждения, расположенного внутри него цилиндрического змеевика, занимающего все связанное пространство цилиндра, стакана, установленного внутри змеевика, и сферического отражателя с вырезами по периферии, размещенного в нижней части цилиндра, при этом змеевик, стакан и рубашка цилиндра связаны трубопроводами подачи охладителя.