СПОСОБ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК B23H9/00 

Изобретение относится к области электрофизических методов обработки материалов, в частности к электроискровому легированию, и может быть использовано для поверхностного упрочнения и восстановления деталей машин, упрочнения режущего инструмента, штампов и т.д.

Известен способ электроискрового легирования, при котором возбуждают бесконтактные и контактные разряды между поверхностью заготовки и дополнительным и основным электродами. Контактный разряд возбуждают с задержкой по отношению к бесконтактному, при этом длительность бесконтактного разряда превышает длительность контактного разряда в 1,5-2,0 раза (SU, авторское свидетельство 1255331, B 23 H 9/00,1986г.).

Недостатком известного способа является низкое качество легирования и невысокая производительность.

Ближайшим аналогом является способ электроискрового легирования, при котором импульсы электрического тока пропускают через промежуток между периодически сближаемыми до контакта электродом и обрабатываемой заготовкой, при этом фиксируют момент наступления контакта между остриями микрорельефа поверхностей электрода и электрода-заготовки и через 5-80 мкс, затрачиваемых на деформацию острий, пропускают импульс тока (SU, авторское свидетельство 625895, B 23 H 9/00, 1978 г.).

Устройство для реализации известного способа является наиболее близким к изобретению - устройству. Оно содержит датчик наличия контакта между электродом и заготовкой, соединенный с блоком задержки, два ключа, один из которых соединен с положительным полюсом источника постоянного тока, отрицательный полюс которого соединен с заготовкой.

Недостатком известного технического решения является низкое качество легирования, обусловленное неоптимальной формой токов в межэлектродном промежутке, а также возможностью возникновения токов самоиндукции обратной полярности.

Задачи, решаемые изобретением, - повышение качества легирования, повышение производительности обработки.

Указанные задачи решаются за счет того, что в способе электроискрового легирования электроду сообщают колебания с частотой 100-1000 Гц, фиксируют момент наступления контакта электрода с обрабатываемой поверхностью электрода-заготовки в каждом периоде колебаний, в момент контакта на электроды подают вспомогательный импульс тока величиной 5-20 А, длительность которого соответствует времени контакта электродов, после чего с задержкой во времени относительно момента наступления контакта на электроды подают импульс электрического тока, при этом время задержки выбирают из соотношения t_з = (0,4-0,9)t_к, где t_з - время задержки; t_к - время контакта электродов.

Устройство для реализации способа электроискрового легирования содержит датчик наличия контакта между электродом и электродом-заготовкой, соединенный с входом блока задержки, два ключа, первый из которых соединен с положительным полюсом источника постоянного тока, отрицательный полюс которого соединен с электродом-заготовкой, и снабжено вторым источником постоянного тока и формирователем импульсов, состоящим из последовательно соединенных двух катушек индуктивности и диода, причем датчик наличия контакта между электродом и электродом-заготовкой соединен с управляющим входом второго ключа, начало первой катушки индуктивности является входом формирователя импульсов и соединено с выходом первого ключа и через второй ключ - с положительным полюсом второго источника постоянного тока, выход блока задержки соединен с управляющим входом первого ключа, отрицательный полюс второго источника постоянного тока и положительный полюс диода соединены с электродом-заготовкой, конец первой катушки индуктивности и начало второй катушки индуктивности являются выходом формирователя импульсов и соединены с электродом.

Способ электроискрового легирования осуществляется следующим образом. Электроду сообщают колебания с частотой 100-1000 Гц. Частота колебаний ниже 100 Гц не обеспечивает требуемой производительности обработки, а при частоте свыше 1000 Гц возникает режим колебаний электрода, при котором не представляется возможным согласование механических и электрических параметров обработки. Фиксируют момент наступления контакта электрода с обрабатываемой поверхностью электрода-заготовки в каждом периоде колебаний, после чего с задержкой во времени относительно момента наступления контакта на электроды подают импульс электрического тока. Кроме того, в момент контакта электрода с деталью на электроды подают вспомогательный импульс тока величиной 5-20 А. Указанный диапазон обусловлен требуемыми технологическими показателями. При этом время задержки выбирают из соотношения t_з = (0,4-0,9)t_к, где t_з - время задержки; t_к - время контакта электродов. Диапазон времени задержки выбран по результатам электроискрового легирования различных материалов.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема устройства электроискрового легирования. Устройство состоит из датчика 1 наличия контакта между электродом 2 и электродом- заготовкой 3, блока 4 задержки, первого и второго ключей 5 и 6, первого и второго источников 7 и 8 постоянного тока, формирователя 9 импульсов, состоящего из первой и второй катушек 10 и 11 индуктивности, соединенных согласно, и диода 12. Источник 7 постоянного тока служит для подачи технологического тока, а источник 8 постоянного тока - для подачи вспомогательного импульса тока величиной 5-20 А.

Устройство работает следующим образом. Искровой промежуток образован периодически сближающимися, с частотой 100-1000 Гц, электродом 2 и электродом-заготовкой 3. В каждом периоде колебаний электрод 2 соприкасается с электродом-заготовкой 3, что определяется датчиком 1 наличия контакта, сигнал с которого поступает а блок 4 задержки и управляющий вход второго ключа 6. Ключ 6 открывается и импульс тока величиной 5-20 А поступает от источника 8 через формирователь 9 на электроды. Через интервал времени, определяемый характеристикой блока 4 задержки, сигнал с датчика 1 наличия контакта открывает первый ключ 5, в результате чего технологический импульс тока через формирователь 9 также подается на электроды. Таким образом, на электродах формируется импульс тока ступенчатой формы. Наличие в схеме двух катушек 10 и 11 индуктивности и диода 12 позволяет значительно снизить в выходной цепи ток самоиндукции обратной полярности.

Изобретение позволяет увеличить производительность обработки до 10-15 см²/мин за счет относительно высокой частоты колебаний электрода, а также существенно повысить качество легирования за счет оптимизации формы токов в межэлектродном промежутке, устранения токов самоиндукции обратной полярности и стабилизации циклов полярного переноса материала с электрода на обрабатываемую деталь.

Изобретения могут быть использованы для поверхностного упрочнения и восстановления деталей машин, режущего инструмента, штампов и т.д. Электроду сообщают колебания с частотой 100-1000 Гц. Фиксируют момент наступления контакта электрода с обрабатываемой поверхностью электрода-заготовки в каждом периоде колебаний. В момент контакта на электроды подают вспомогательный импульс тока величиной 5-20 А. Его длительность соответствует времени контактов электродов. С задержкой во времени относительно момента наступления контакта на электроды подают импульс электрического тока. Время задержки t_з выбирают из соотношения t_з = (0,4-0,9) t_к, где t_к - время контакта электродов. Датчик наличия контакта между электродом и электродом-заготовкой устройства для реализации способа соединен с входом блока задержки. Первый ключ соединен с положительным полюсом источника постоянного тока, отрицательный полюс с электродом-заготовкой. Устройство снабжено вторым источником постоянного тока и формирователем импульсов из последовательно соединенных двух катушек индуктивности и диода. Датчик наличия контакта соединен с управляющим входом второго ключа. Начало первой катушки индуктивности является входом формирователя импульсов и соединено с выходом первого ключа и через второй ключ с положительным полюсом второго источника постоянного тока. Выход блока задержки соединен с управляющим входом первого ключа. Отрицательный полюс второго источника постоянного тока и положительный полюс диода соединены с электродом-заготовкой. Конец первой катушки индуктивности и начало второй катушки индуктивности являются выходом формирователя импульсов и соединены с электродом. Изобретения позволяют повысить качество легирования и производительности обработки. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ электроискрового легирования, при котором электроду сообщают колебания и фиксируют момент наступления контакта электрода с обрабатываемой поверхностью электрода-заготовки в каждом периоде колебаний, после чего с задержкой во времени относительно момента наступления контакта на электроды подают импульс электрического тока, отличающийся тем, что электроду сообщают колебания с частотой 100 - 1000 Гц, а в момент контакта на электроды подают вспомогательный импульс тока величиной 5 - 20 А, длительность которого соответствует времени контакта электродов, при этом время задержки t_з выбирают из соотношения t_з = (0,4 - 0,9)t_к, где t_к - время контакта электродов. 2. Устройство для электроискрового легирования, содержащее датчик наличия контакта между электродом и электродом-заготовкой, соединенный с входом блока задержки, два ключа, первый из которых соединен с положительным полюсом источника постоянного тока, отрицательный полюс которого соединен с электродом-заготовкой, отличающееся тем, что оно снабжено вторым источником постоянного тока и формирователем импульсов, состоящим из последовательно соединенных двух катушек индуктивности и диода, причем датчик наличия контакта между электродом и электродом-заготовкой соединен с управляющим входом второго ключа, начало первой катушки индуктивности является входом формирователя импульсов и соединено с выходом первого ключа и через второй ключ с положительным полюсом второго источника постоянного тока, выход блока задержки - с управляющим входом первого ключа, отрицательный полюс второго источника постоянного тока и положительный полюс диода соединены с электродом-заготовкой, конец первой катушки индуктивности и начало второй катушки индуктивности являются выходом формирователя импульсов и соединены с электродом.