ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКИ Российский патент 2011 года по МПК B23H1/04 B82B1/00 

Описание патента на изобретение RU2416499C1

Изобретение относится к области обработки металла воздействием электрического тока, в частности к устройствам для упрочнения, восстановления деталей машин электроискровой обработкой, и может быть использовано для нанесения на детали магнитопроводных покрытий.

Известен составной электрод для электроискровой обработки, состоящий из двух скрепленных между собой торцами отдельных электродов одинакового поперечного сечения, каждый из которых выполнен из легирующего материала другого состава по сравнению с составом материала контактирующего с ним электрода (Патент РФ № 2355521, МПК B23H 1/04, 12.04.2007 г.).

Недостатком известного электрода является невысокая износостойкость наносимых на деталь покрытий.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение износостойкости деталей.

Поставленная задача решается благодаря тому, что электрод для электроискровой обработки из легирующего материала согласно изобретению выполнен из пластин нанокристаллических сплавов, количество которых 80-100 штук, ширина 2-4 мм, длина 10-20 мм, зажатых винтами в полой оправке с вылетом пластин 0,1-0,8 мм с одной стороны оправки и соединенных с шайбой и винтом с другой стороны оправки, при этом винт соединен с вибратором установки электроискровой обработки.

Нанокристаллические сплавы - это сплавы, имеющие кристаллическое строение, размер зерна которых находится в пределах 100-1 нм. Уникальность физических свойств этих сплавов объясняется малым размером зерна и чрезвычайно развитыми границами раздела, содержащими до 50% атомов кристалла. Специфика строения и протяженность границ кристалла способствует повышенной износостойкости покрытия.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен предлагаемый электрод.

Электрод состоит из пластин 1, количество которых n=80-100 штук, ширина α=2-4 мм, длина b=10-20 мм, толщина 30 мкм. Пластины 1 расположены в полой медной оправке 2 и закреплены винтами 3 с вылетом S=0,1-0,8 мм с одной стороны оправки 2. С другой стороны оправка 2 соединена с вибратором (на чертеже не показан) с помощью винта 4. Между винтом 4 и пластинами 1 установлена медная шайба 5.

Предлагаемый электрод работает следующим образом.

В процессе электроискровой обработки с пластин 1, нарезанных из нанокристаллической ленты марки 5БДСР, происходит перенос продуктов эрозии на детали. Продукты эрозии переносятся в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. Твердая фаза продуктов эрозии оседает на поверхности детали, сохраняя исходную нанокристаллическую структуру пластин 1. Жидкая фаза продуктов эрозии оседает на поверхности детали, которая работает как холодильник и отводит тепло от застывающего расплава. Охлаждения жидкой фазы происходит со скоростью ≥106 К/с, которая обеспечивается малой толщиной наносимого покрытия 5…20 мкм и небольшой площадью отпечатка электрода.

Электрод из 100 пластин толщиной 30 мкм и шириной 4 мм образует рабочую поверхность электрода, площадь которой 12 мм2. Увеличение площади рабочей поверхности электрода более 12 мм2 приводит к появлению на этой поверхности областей с измененной кристаллической структурой и накоплению в ней напряжений.

Электрод из 80 пластин толщиной 30 мкм и шириной 2 мм образует рабочую поверхность электрода, площадь которой 4,8 мм2. Уменьшение площади рабочей поверхности электрода мене 4,8 мм2 ведет к ускоренному расходу и необходимости частой замены пластин 1.

Длина пластин 1 находится в пределах 10-20 мм, данный интервал размера является оптимальным с точки зрения размера и расхода электрода.

Для того, чтобы при нагреве пластин не произошло изменения их кристаллической структуры, а именно роста кристаллов, тепло от них отводится оправкой 2 и шайбой 5, которые выполнены из меди, имеющей высокую теплопроводность и способствующей интенсивному отводу тепла от пластин. Вылет пластин из оправки регулируется винтом 4. Вылет определяется, как правило, материалом ленты, из которой сделаны пластины. Для эффективного отвода тепла и предотвращения хрупкого разрушения пластин необходимо, чтобы их вылет из оправки находился в пределах S=0,1-0,8 мм.

При увеличении вылета S более чем 0,8 мм в пластинах происходит изменение структуры и увеличение размеров кристаллов из-за недостаточного отвода тепла. Кроме того, при вылете пластин более 0,8 мм происходит их хрупкое разрушение, обусловленное ударными нагрузками, возникающими при контакте электродов.

При вылете пластин менее чем 0,1 мм возможен пробой искры между оправкой и деталью и перенос материала оправки на деталь, что приведет к уменьшению твердости наносимого покрытия.

После электроискровой обработки предлагаемым электродом на поверхности детали образуется износостойкое покрытие, твердость которого находится в пределах 10-15 ГПа, в то же время хрупкость такого покрытия ниже хрупкости покрытия, полученного известным электродом.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Таблица Вид образца Толщина слоя, мкм Износ, г Время испытаний, ч Относительная износостойкость, % Образец, обработанный предлагаемым электродом 15-20 0,021 50 215 Образец, обработанный известным электродом 15-20 0,037 50 177 Образцы без покрытия 0 0,043 50 100

Таким образом, использование предлагаемого электрода приводит к увеличению износостойкости в 2,2 раза по сравнению с необработанными образцами и в 1,2 раза по сравнению с образцами, обработанными известным электродом.

Похожие патенты RU2416499C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ 1996
  • Чистяков Ю.Л.
RU2126315C1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ 1994
  • Чистяков Юрий Львович
RU2074796C1
Способ электроэрозионной обработки поверхности молибдена 2019
  • Борисенко Дмитрий Николаевич
  • Колесников Николай Николаевич
  • Майстренко Сергей Петрович
  • Хамидов Александр Михайлович
RU2709548C1
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ РЕЖУЩИХ КРОМОК ПРОТИВОРЕЖУЩЕЙ ПЛАСТИНЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ МАШИНЫ 2009
  • Хромов Василий Николаевич
  • Кузнецов Иван Сергеевич
  • Петрашов Алексей Сергеевич
RU2410211C1
Устройство для электроискрового легирования металлов 2017
  • Шарифуллин Саид Насибуллович
  • Сабитов Ильнур Нурисламович
RU2655420C1
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАБОЧИХ СТЕНОК КРИСТАЛЛИЗАТОРА ИЗ МЕДИ ИЛИ ЕЕ СПЛАВОВ 2006
  • Астафьев Геннадий Иванович
  • Файншмидт Евгений Михайлович
  • Пегашкин Владимир Федорович
  • Пилипенко Василий Францевич
  • Киричков Анатолий Александрович
  • Данилин Юрий Анатольевич
  • Веселов Александр Сергеевич
  • Рышков Василий Михайлович
RU2333087C2
СПОСОБ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ 1996
  • Чистяков Юрий Львович
RU2108212C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ 1999
  • Чистяков Ю.Л.
RU2164844C1
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ УПРОЧНЯЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ 2013
  • Сизов Виктор Петрович
  • Мосенз Игорь Ильич
  • Ильичев Лев Леонидович
RU2545858C1
СПОСОБ ИНДУКЦИОННОЙ НАПЛАВКИ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ ХРОМИСТЫХ ЧУГУНОВ 2014
  • Аулов Вячеслав Федорович
  • Иванайский Виктор Васильевич
  • Ишков Алексей Владимирович
  • Кривочуров Николай Тихонович
  • Лялякин Валентин Павлович
RU2568036C2

Реферат патента 2011 года ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКИ

Изобретение относится к области обработки металла воздействием электрического тока, в частности к устройствам для упрочнения, восстановления деталей машин электроискровой обработкой, и может быть использовано для нанесения на детали магнитопроводных покрытий. Электрод для электроискровой обработки из легирующего материала выполнен из пластин нанокристаллических сплавов с шириной 2-4 мм и длиной 10-20 мм, закрепленных винтами в количестве 80-100 штук в полой оправке с вылетом пластин 0,1-0,8 мм с одной стороны оправки, а с другой стороны оправки соединенных с шайбой и винтом для соединения с вибратором установки электроискровой обработки. Электроискровая обработка деталей данным электродом позволяет получить на их поверхности износостойкое покрытие с твердостью в пределах 10-15 ГПа и пониженной хрупкостью. 1 ил., 1 табл.

Формула изобретения RU 2 416 499 C1

Электрод для электроискровой обработки из легирующего материала, отличающийся тем, что он выполнен из пластин нанокристаллических сплавов шириной 2-4 мм и длиной 10-20 мм, закрепленных винтами в количестве 80-100 штук в полой оправке с вылетом пластин 0,1-0,8 мм с одной стороны оправки, а с другой стороны оправки соединенных с шайбой и винтом для соединения с вибратором установки электроискровой обработки.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2416499C1

СОСТАВНОЙ ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2007
  • Беляков Анатолий Васильевич
RU2355521C2
Приспособление для крепления пластинчатых электродов 1987
  • Коротков Владимир Акимович
  • Кожевников Анатолий Сергеевич
  • Кудряков Евгений Анатольевич
  • Петров Владимир Константинович
  • Хайлов Владимир Анатольевич
SU1465211A1
СИСТЕМА МНОГОСТЕРЖНЕВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ НАНО- И СУБМИКРОННЫХ ДИАМЕТРОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТВЕРДЫХ ТЕЛ 2000
  • Дмитриев С.Н.
  • Реутов В.Ф.
  • Реутов И.В.
RU2186663C2
JP 2003136336 A, 14.05.2003.

RU 2 416 499 C1

Авторы

Кузнецов Иван Сергеевич

Хромов Василий Николаевич

Даты

2011-04-20Публикация

2009-10-20Подача