УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ Российский патент 1997 года по МПК B23H9/00 

Изобретение относится к области электроискровой обработки и может быть использовано для нанесения износостойкого и коррозионностойкого покрытия на поверхности деталей машин и инструментов преимущественно плоской, цилиндрической, конусной конфигурации электроискровым легированием.

Известно устройство для электромеханического упрочнения деталей, в котором электроискровое легирование совмещено с последующим электроконтактным обкатыванием поверхности детали. Легирующий электрод устанавливается упруго между двумя упрочняющими роликами, поджимаемыми к детали с необходимым рабочим давлением. На легирующий электрод подается напряжение от генератора электрических импульсов, а упрочняющие ролики подключены к низковольтному источнику питания. При вращении детали электрод, касаясь ее поверхности, совершает колебательные движения, а ролики, вращаясь, совершают электромеханическое упрочнение.

В процессе работы легированная поверхность детали попадает в рабочую зону обкатных роликов, где подвергается действию давления и поля высоких температур, вызванного протеканием электрического тока большой силы. Это приводит к внешним повреждениям слоя, сопровождается отпуском как термообработанной основы детали, так и самого легированного слоя, и не позволяет использовать устройство для нанесения покрытий на мелкие и тонкостенные детали.

Задачей, решаемой описываемым изобретением, является получение плотных покрытий с высокой степенью сплошности и низкой шероховатостью.

Для решения поставленной задачи в известном устройстве для электромеханического упрочнения деталей, содержащем вибратор с легирующим электродом, подключенным к источнику импульсов тока, и деформирующий элемент, последний выполнен в виде диска с плоской торцовой рабочей поверхностью и с равноудаленными друг от друга сквозными пазами, закрепленного на одном из концов оси, размещенной внутри вибратора, выполненного электромагнитным, при этом другой конец оси связан с введенным в устройство шаговым двигателем, предназначенным для синхронизации дискретных поворотов диска с частотой колебаний электрода, расположенного напротив сквозных пазов.

Ось деформирующего элемента подпружинена в направлении обрабатываемого изделия.

Привод оси производят от шагового двигателя с возбужденным ротором, обладающего достаточно крупным шагом (15 90^o).

Для синхронизации и дискретных поворотов диска с колебаниями электрода имеется блок регистрации момента отвода электрода от обрабатываемой поверхности, импульс с которого подается на блок управления шаговым двигателем.

При каждом переключении постоянного тока в обмотках статора (обмотках управления) ротор шагового двигателя поворачивается скачком на угол, равный углу между центральными осями соседних пазов Φ_ш а электрод занимает единичное с исходным положение внутри следующего паза. Ротор шагового двигателя позволяет обеспечивать поворот диска на угол, равный центральному углу паза Φ_п, за время, меньшее времени затвердевания переносимых порций материала электрода при его контактах с обрабатываемым изделием, и деформировать слой диском в размягченном пластичном состоянии. При этом обеспечиваются небольшие статические нагрузки на изделие (меньше 500 Гс), распределяемые по площади диска, что позволяет избежать образования поверхностных повреждений слоя (выкрашиваний, трещин и пр.) и деформирования самого изделия.

На фиг.1 и 2 приведена схема устройства с его применением для электроискрового нанесения покрытий.

Обрабатываемое изделие 1 и контактирующий с ним при периодическом сближении электрод 2 образуют искровой промежуток 3, к которому подключен генератор импульсов тока 4. Якорь 5 виброрегулятора закрепляется с помощью втулки 6 между двумя мембранами 16, обеспечивающими вертикальную вибрацию электрода при подаче питания на обмотку возбуждения 8. Тороидальная катушка обмотки возбуждения с пластинами магнитопровода размещена в корпусе 10, установленном на держателях 7 с подшипниками 9. Корпус может перемещаться вертикально при качении подшипников по направляющим 11, люфт между которыми устраняется пружиной 17 и пластиной 18. Виброрегулятор подвешен на пружинах 12, создающих подпружиненную мягкую посадку легирующего электрода. Ось вращения 20 управляется на роторе шагового двигателя 13, подпружинивается и удерживается в центре виброрегулятора с помощью манжет 14. Со стороны электрода ось вращения имеет плоский гладкий диск 21 с радиальными равноотстоящими сквозными пазами 22, через которые осуществляются электроискровые контакты электрода. Диск прижимается к обрабатываемой поверхности с усилием в пределах 100 500 Гс. Момент отвода электрода от обрабатываемого изделия регистрируется блоком 23, представляющим по существу дополнительный источник тока, включенный параллельно разрядному промежутку и содержащий в цепи дифференцирующий трансформатор, который в момент размыкания электрода с обрабатываемой поверхностью вырабатывает синхроимпульс. Взаимное влияние электрических источников питания исключается применением электрического вентиля.

Синхроимпульс непосредственно, либо с необходимой задержкой, производимой блоком регулируемых задержек 19, запускает блок управления шаговым двигателем 15. Величина задержки синхроимпульса определяется разностью времени прохождения электродом расстояния, равного толщине диска, и времени, необходимого для прохождения диском половины центрального угла паза Φ_п при расположении электрода в центре паза.

Для выбранного типа шаговых двигателей величина необходимой задержки синхроимпульса подбиралась близкой к нулю. Размещение внутри аксиального вибратора оси вращения, укрепленной на роторе шагового двигателя, а на конце имеющей плоский диск с радиальными равностоящими сквозными пазами, через которые осуществляются периодические контакты легирующего электрода с обрабатываемой поверхностью, синхронизированные по частоте колебаний с частотой дискретных перемещений пазов диска, позволяет проводить нанесение покрытия с деформированием его в размягченном пластичном состоянии. Применение описанного устройства обеспечивает получение плотных с высокой степенью сплошности и низкой шероховатостью покрытий из износостойких и коррозионностойких материалов. За счет дополнительного отвода тепла с помощью диска уменьшается термоотпуск наносимого слоя и деталей, в особенности при работе на мощных токовых режимах источника питания.

Использование: изобретение может быть использовано для нанесения износостойкого и коррозионностойкого покрытия на поверхности деталей машин и инструментов. Сущность изобретения: устройство содержит вибратор с легирующим электродом и деформирующий элемент. Деформирующий элемент выполнен в виде диска с плоской торцовой рабочей поверхностью и с равноудаленными друг от друга сквозными пазами. Диск связан с шаговым двигателем для синхронизации дискретных поворотов диска с частотой колебаний электрода, расположенного напротив сквозных пазов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для электроискрового нанесения покрытий, содержащее вибратор с легирующим электродом, подключенным к источнику импульсов тока, и деформирующий элемент, отличающееся тем, что деформирующий элемент выполнен в виде диска с плоской торцовой рабочей поверхностью и с равноудаленными друг от друга сквозными пазами, закрепленного на одном из концов оси, размещенной внутри вибратора, выполненного электромагнитным, при этом другой конец оси связан с введенным в устройство шаговым двигателем, предназначенным для синхронизации дискретных поворотов диска с частотой колебаний электрода, расположенного напротив сквозных пазов. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ось деформирующего элемента подпружинена в направлении обрабатываемого изделия.