Устройство для электродуговой обработки изделий в вакууме Советский патент 1992 года по МПК B23K10/02 

полюсными наконечниками которого смонтирован катод. В этом устройстве электрическая дуга, включая ее катодные пятна, перемещается по поверхности электрода вследствие взаимодействия заряженных частиц плазмы дугового разряда с магнитным полем, совершая вращательное движение по кольцеобразной поверхностк желоба науповерхности катода Недостатком изобретения является наличие усложняющего устройства.,электромагнита;, невозможность обработки поверхностей длинномерных изделии, ТоКо этом устройстве катодные пятна переме щаются только по торцу катода с В этом устройстве обосновано применение элек тромагнита, т.Ко создаваемое им магнитное поле преобразует хаотическое движение катодных пятен в направленное по кольцевому желобу на торце катода, создавая направленный поток испаренного материала Известно также устройство, обеспечивающее равномерный разогрев по всем периметру обрабатываемого участка изделия без использования внешнего ма1 нитного поля.Это устройство содержит кольцевой анод,катод-изделие,имеющее преимущественно форму тела вращения и расположенное внутри кольцеобразного анода,, поджигающий электрод и жаропрочные изолированные от-ояектрической цепи экраны, защищаю1.цие от воздействия дуги част.и изделия, не подлежащие дуговой обработке о Недостатком этого устройства является загрязнение детали продуктами, испаряю1цимися с ее поверхности вследствие осаждения некоторого количества их. на аноде и дальнейшего испарения с его поверхности, ограниченность интервала токов дугового разряда, при которых можно проводить обработку нестабильность режима горения дуги о Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому является устройство для электродуговой обработки деталей, в вакууме, содержащее кольцевой анод, катод-изделие, поджигающий электрод, электроизолирован ный экран, охватывающий обрабатываемую деталь вне зоны обработки, а в зоне обработки между кольцевым анодом и обрабатываемой деталью установлено электроизолированное кольцо. Сечение кольцевого анода выполнено в виде тр пеции, основание которой параллельно оси обрабатываемой детали, а боковые поверхности образуют с указанной осью линейный угол 0-QQ , Недостатком известного устройства является низкая надежность работы вследствие того, что электроизолированное кольцо, находясь в зоне дуги, разогревается до высоких температур и разрушается. Кроме того, осаждающаяся на кольце окалина закорачивает кольцо на электрод или деталь, что также приводит к нарушению технологического процесса. Целью изобретения является повышение надежности технологического процесса и улучшение качества продукции. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем, вакуумную камеру, анод с отверстием для размещения обрабатываемого изделия и с токоподводами и кольцевые электроизолированные экраны, анод выполнен в виде двух усеченных конусов, угол между образующей и высотой которых равен 50-80 , конусы установлены с возможностью продольного перемещения для регулирования расстояния между ними, меньшими основаниями обращены друг к другу, а большими связаны с токоподводами, при этом электроизолированные экраны установлены в отверстиях усеченных конусов. Кроме того, токоподводы ь: анодам выполнены в симметрично расположенных точках по большим основаниям усеченных конусово Токоподводы к одному из анодов выполнены со смещением на половину расстояния между токоподводами к другому аноду,. На фиг. t схематично изображено предлагаемое устройство; на фиг„ 2 вид А на фиг о 1; на фиг с 3 - вид Б на фиг о 1 (размещение токоподводов на аноде, вариант выполнения)с Устройство содержит анод 1, выполненный из двух колец, симметрично расположенных по краям обрабатываемого участка изделия 2. Величина, зоны обработки зависит от тока разряда, количества и характера окалины Необходи мую величину зоны устанавливают с помощью электроизолированных экранов 3, расположенных между кольцами анода 1 и изделием 2. АНОДЫ 1 выполнены в виде усеченных конусов с углом мекду образующей кону са и высотой 50-80. К кольцам анода подсоединены токоподводы , 5 в нескольких точках, рас положенных симметрично по каждому кольцу. Токоподводы выполнены со смещением по отношению,к токоподводам 5 на половину расстояния между токоподводами 5о В зазор электродов 1 введен поджигающий электрод 6„ Аноды 1 выпол нены принудительно охлаждаемыми :Симметричные токоподводы 7 присоединены также и к изделию 2„ Анод 1 выполнен неподвижнымо Изделие-катод 2 совершает поступательное (или вращательное) движение при помощи механизма подачи 8. Аэрозированная с поверхности изделия фракция удаляется из области дугового промежутка без взаимодействия с поверхностью анода и в дальнейшем технологическом процессе не участвует Это повышает качество продукции и надежность работы устройства. Вследствие постоянного перемещения изделия все новые участки его поверхности под вергаются воздействию дуги в области .катодных пятен. Известно, что катодные пятна перемещаются по поверхности изделия-катода со скоростью 10-10 см/с в сторону токоподводящего электрода. В предлагаемом устройстве токоподвод осуществлен с обеих сторон участка из делия, подвергающегося дуговой сбработкео Это приводит к равномерному распределению катодных пятен по обрабатываемой поверхности Аналогичная цепь осуществлена и при подсоединении токоподводов к аноДУо Симметричное подведение токоподводов к кольцу Электрода - анода создает поле равномерного потенциала на поверхности электрода, что приводит к равномерному распределению анодной плазмы на поверхности колец Вследствие этого увеличивается величина критического тока разряда, при котором вольт-амперная характеристика горящей дуги переходит с падающего на возрастающий участок, когда начинается плав ление анода На падающем участке ВАХ дуги плавления электродов не происходит. Токоподводы к кольцевым электродам не находятся на одной прямой: токопод воды к бдному из колец смещены на половину расстояния между токоподводами к другому кольцу о В результате это го путь катодных пятен возрастает в пределах обрабатываемого участка, поскольку пятна приобретают винтовую составляющую движения Это приводит к более равномерному распределению катодных пятен по обрабатываемому участку, повышению качества обработки Это также повышает надежность работы устройства, ТоК. уменьшается вероятность проплавления изделия под действием катодных пятен. Электроды - аноды, выполненные с сечением в виде усеченного конуса, обеспечивают беспрепятственный вылет эрозированной фракции, в частности окалины, из области дугового промежутка .Угол 50-150° подобран экспериментально, с учетом угла вылета эрозированной фракции при наименьшей вероятности ее охлаждение на аноде и сохранении высокой стабильности горения дуги При углах между образующей и высотой конуса, меньших ЗО , может произойти ъбрыв дуги, а при углах, больших 80°, значительная масть эрозированной окалины будет осаждаться на аноде, что приведет к изменению условий горения дуги Расположение анодных колец меньшими основаниями к зоне обработки обеспечивает условия вылета эрозированной фракции из зоны горения дуги.. Устройство работает следующим образомВ вакуумной камере (на чертеже не приведена) при давлении в объеме ниже 0,1 мм рт. сТо между кольцевыми анодами 1 и обрабатываемым изделием 2, служащим катодом, зажигают дуговой . разряд, питающийся от источника постоянного тока 9 о Ток разряда регулируе ся нагрузочным сопротивлением 10„ Поджиг дуги производится при помощи поджигающего электрода 6, включенного в цепь анода через нагрузочное сопротивление Но Значение сопротивления 11 много больше сопротивления 10, При горении дуги обрабатываемое изделие перемещается по оси при помощи подающего механизма 8 и, таким образом, ; происходит последовательная очистка его поверхности от окалины и загрязнений. Наличие двух кольцевых анодов с сечением в виде усеченных конусов позволит беспрепятственно удалять окалину из области дугового разряда, 4JO повышает надежность работы устройства, качество и интенсивность обработки „

В реальном технологическом процес-t се производилась очистка от окалины g поверхности прутка диаметром 12 мм из стали 5, полосы шириной Л5 мм из стали Х18Н10Т, шпинделей хлопкоуборочных машин, изготовленных из стали 40Х и представляющих собой трубку длиной ю 63 см„ На внешней поверхности шпинделя имеются в 4 ряда зубья. закалки токами ТВЧ вся его поверхность, включая поверхность мёжзубьев, покрыта окалиной.15

Таким образом, новая конст|5укция электрода повышает надежность технологического процесса, повышает качество и производительность продукции

По сравнению с существующими установками электрохимического и химичес7 кого травления предложенное устройство обладает следующими преимуществами.:1„ Исключает применение различного рода кислот, щелочей и воды, которые могут быть использованы для других народно-хозяйственных задач,,

2.Исключает вредные условия труда и загрязнение окружающей среды

3.Нет необходимости применять различного рода очистные сооружения и устройства.

Ч Позволяет автоматизировать технологический процесс о

5о Позволяет повысить надежность технологического процесса, качество Продукции и производительность о Фыа

Фиг..

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ В ВАКУУМЕ,преимущественно тел вращения, содержащее вакуумную камеру, анод с отверстием для размещения обрабатываемого изделия и с токоподводами и кольцевые Изобретение относится к области электротермической обработки при пониженных давлениях среды изделий, имеющих преимущественно форму тела вращения Изобретение может быть использовано для разогрева изделий, удаления с поверхности плоских и цилиндрических изделий окисной пленки и загрязнений, регулируемого удаления с участков поверхности изделий слоев металла с Это изобретение может электроизолированные экраны, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности технологического процесса и улучшения качества обработки, анод выполнен в виде двух усеченных конусов, угол между образущей и высотой которых равен 50-80° , конусы установлены с возможностью продольного перемещения для регулирования расстояния между ними, меньшими основаниями обращены друг к другу, а боль- шими связаны с токоподводами, при . этом электроизолированные экраны установлены в отверстиях усеченных конусов о 2о Устройство по По 1, о т л и мающееся тем, что токоподводы к анодам выполнены в симметрично расположенных точках по большим основа ниям усеченных конусов« Зо Устройство по Па 2, о т л ичающееся тем, что токоподводы к одному из анодов выполнены сд смещением на половину расстояния между токоподводами, к другому аноду. СА Ю О N3 быть применено также для разогрева ГО тиглей электродугоаых испарителей. Для обработки изделий в настоящем изобретении используется электрическая дуга, горящая при давлении ниже . атмосферного, преимущественно ниже мм РТ„ СТо Известно устройство, содержащее анод, кольцевой катод, поджигающий электрод, а также электромагнит, между