Устройство для размерного травления Советский патент 1987 года по МПК C25F1/08 

112

Изобретение о.тноситсл к оборудованию для химической обработки металлических поверхностей и может быть использовано в технологии машиностроения, в частности, при обработке заготовок сложной пространственной формы.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения равномерной обработки заготовок сложной формы.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства

Устройство содержит ванну } для травящего раствора с узлом 2 фиксаци заготовок 3, к которому свободно подвешена рама 4 с зажимами 5 посредством, например, тросов с крюками 6, одетых в чулок из полиэтилене- вой пленки. Кроме этого, в ванне I установлен напорный колокол 7, сообщающийся с объемом ванны 1 через трубопроводы 8, заканчивающиеся винтовыми отражателями 9. Колокол 7 сединен также с напорным колоколом 10 трубопроводами 11. В напорный колокол 10 введен трубопровод-капельница 12, коммутирующий его с верхним резервуаром 13, который снабжен узлом 14 стабилизации уровня. Напорный колокол 10 снабжен также переливньм патрубком 15, выполненным в виде сифона и имеющим возможность вертикальных наладочных перемещений его верхней точки перегиба. На наружные стенки ванны 1 навешены карманы, выполненные в виде чашечных манометров и соответственно имеющие чаши 16 и стояки 17 5 в которых размещены поплавки-приводы 18, Последние кинематически соединены с рамой 4, например, тросами 19, перекинутыми через блоки 20. Поплавки-приводы 18 размещены в стояках 7 свободным подвешиванием на тросы 19 и в направляющих 21. Чаши 16 соединены трубопроводами 22 и 1 с напорным колоколом 10 через распределительную камеру 23 внутри которой помещены шары-клапаны 24 с разной обтекаемостью. Такие шары могут быть выполнены наклеиванием на (например теннисные шарики) полистирольной крошке или ворса из лентовидных и крученых |Нитей или другим подобным способом, создающим неустойчивый к неопределенный характер их обтекание воздухом. Трубопроводы 22 подсоединены к распределительной

22

камере 23 через патрубки 23, образующие при сопряжении с донной стенкой камеры 23 гнезда для размещения шаров-клапанов 24. В термостатируемом кармане 26, сообщающемся с ванной 1 трубопроводами 27 с клапанами 28, размещен поплавок-измеритель 29. Этот поплавок-измеритель 29 снабжен узлом считывания показаний изменения уровня раствора, выполненным, например, из стрелки 30, посредством которой он подвешен на шарнирную опору 3. Кроме этого, узел считывания показаний имеет шкалу 32 прямого считывания и, например, фотоэлектрический преобразователь информации, обеспечивающий ее телепередачу в систему автоматического управления процессом и содержащий, например, лампу 33 накаливания и фоторезистор 34.

Устройство работает следующим образом.

Верхнюю точку перегиба переливно- го патрубка )5 устанавливают для получения необходимой амплитуды колебаний давления лН, Величину лН определяют при наладочных работах как обеспечивающую необходимую величину амплитуды колебаний поплавков (Н ). Заготовки 3 закрепляют в раме 4 зажима

и 5. К раме 4 подсоединяют тросы 19, а саму раму 4 подвешивают на узел 2 фиксации крюками 6 и погружают в аствор ванны 1 так, чтобы она нахоилась выше винтовых отражателей 9. осле этого включают подачу воды в резервуар 13 через узел 14 стабилизации уровня. Далее устройство работает в автоматическом режиме от генератора циклических колебаний давления, аналогично релексационному RC-генера- тору. Этот генератор работает от источника энергии {резервуара 13), подключенного через резистор (трубопровод-капельницу 12) к емкости (напорному колоколу Ю), которая разряжается через пороговое разрядное устройство - переливной патрубок 15, выполненный в виде сифона. Модули энергии, выделяемые этим генератором в виде циклических 1 мпульсов давления воздуха, передаются по трубопроводам 1 и 22 к исполнительным механизмам - КОЛО.КОЛУ 7 и в чаши 16 с поплавками

18. В указанных исполнительных механизмах модули энергии вьтолняют работу ци); лических перемещений раствора по трубопроводам 8 в ванну на

3i

винтовые (зтражатели 9 и обратно под колокол 7. В чашах 16 выполняется работа перемещения воды в стояки 17 и обратно в чаши 16, В соответствии с этим возникают циклические верти- кальные колебания положения поплавков 18. Распределение энергии, сообщенной раствору, происходит при его турбулиэации на винтовых отражателях 9, турбулентном обтекании заго- тонок 3 и раскачивании рамы 4 с заготовками 3, хаотизирующем указанно обтекание. Последнее исключает образование устойчивых шнуровидных течений на поверхностях заготовок 3, открытых воздействию турбулентных потоков, образованных винтовыми отражателями. Амплитуда Н колебаний уровня воды в стояках 17 в сумме с амплитудой h колебаний уровня воды в чашах 16 практически равна амплитуде Н g колебаний уровня воды в напорном колоколе 10, поэтому сжатие воздуха при таких давлениях (менее 1 и вод.ст.) незначительно. Для кон- кретного кармана-манометра

./S,, (1,) где S и S - площади горизонтальных сечений чаши 16 и стакана 17 соответственно

Нд является также практически амплитудой вертикальных колебаний уровня поплавков-приводов 18, передающих энергию импульсов давления на раму 4 с заготовками 3 через трособлочные кинематические узлы, выполненные из тросов 19 и блоков 20. ,цый карман вьшолнен со своей величиной и, следовательно, Н„, т.е. ко- эффициент усиления каждого кармана- манометра как передаточного звена, имеет значения в пределах от 0,5 до 1. Применение в тросо-блочных узлах. подвижных и неподвижных блоков тахсже обеспечивает разные коэффициенты усиления при передаче ими амплитуды колебаний поплавков 18 к раме 4. Так, узел, показанньш на чертеже слева, имеет коэффициент усиления, равный двум, благодаря подвижным блокам, закрепленным на штоке поплавка 18, и направляющим 21. При этом если правый трос 19 ослабляется, то левый натягивается и наоборот. Так, благо- даря равным коэффициентам усиления отдельных линейных передаточных звеньев суммарная передаточная функция

824

количестна двюкения от генерлтора колебаниГ давления на раму 4 становится нелинейной. Поэтому рама 4 с заготовками 3 совершает сложные колебательные движения с неповторяемым характером. Такой характер колебаний рамы 4 обусловлен при этом указанным раскачиванием рамы 4 турбулентными потоками, образуемыми винтовыми отражателями 9, а также наличием трения в блоках 20 и направляющих 21. Рас- пределит,ельная камера 23 усиливает этот характер неповторяемости колебательных движений рамы 4, Это происходит благодаря тому, что при передаче импульса давления от напорного колокола 10 к чашам 16 в патрубках 25 этой камеры воздух циклически изменяет направления дззижения. Так, при движении воздуха от чаш 16 к напорному колоколу 10 шары-клапаны 24 поддуваются этим воздухом, поворачиваются на 1 еопределе 1ный угол или меняют свое местоположение От этого при дв1-исения воздуха обратно к чашам 16 гидродинамическое сопротивление щелей, образованных шарами-клапанами 24 с гнездами патрубков 25, в каждом цикле разное, что обуславливает соответственно разные в каждом цикле скорости движения поплавков- приводов 18. Все это усиливает не- повторяемый характер колебаний рамы 4 и обеспечивает высокую равномерность обработки растворением всей поверхности заготовок 3 сложной пространственной формы, закрепленных в этой раме 4. Наблюдение за основ- ным физическим параметром травящего ра створа удельной массой - позволяет судить об эксплуатационных свойствах раствора, также определяющих равномерность обработки и, кроме того, определять количество металла, растворенного за период обработки одной партии заготовок 3,, Последнее позволяет прогнозировать толщину растворившегося слоя металла на заготовках 3 по приращению величины удельной массы раствора и прекращать процесс обработки по достижении ее расчетной величины. Реализации сказанного осуществляется в следующем порядке. Колебания давления в колоколе 7 на величину /ьН вызьшают колебания уровня раствора в ванне 1 и термостатируемом кармане 26, сообщающемся с ванной 1 трубопроводами

27 Tia чели.ипу ilv, вяртся по формуле лНр)--дНрь 8р /РГПр1.

кото()г1ч

где р

РК

S,

РЬ

-величина удельной массы воды, кг/м ;

-площадь зеркала раствора под колоколом, м ;:

-величина удельной массы раствора;

-площадь зеркала раствора в ванне 5 м. ;

10

30 со шкалой 22 или фотоэлектрическим преобразователем, процесс обработки прекращают вручную или автоматически извлечением рамы 4 из раствора. Клапаны 28 обеспечивают циркуляцию раствора через карман 26, повьппая точность измерений и обработки заготовок 3.

Величины р

имеют поКопструктивные особенности устройства позволяют осуществлять обработку заготовок сложной пространственной формы с высокой точностью благоВ связи с этим в формуле (2) замеща- Даря превращению циклических ийпуль- ем перечисленные величины на постоян- сов давления в хаотические колебания ную величину К (кг/м, тогда Р с заготовками относительно рас- КП.Н

ь рк рь стоянные значения для конкретного

устройства и конкретных: условий цеха.

р uh

В начале процесса, т.е. после опускания рамы 4 с заготовками 3 в раствор фи ксируют величину hpH на шкале 32 или на вторичром регистрирующем устройстве (не показан), работающем от фотоэлектрического преобразователя из лампы 33 и фоторезистора 34. По формуле (3) рассчитывают начальную величину Рр, . Исходя из суммарной площади обрабатываемых заготовок IS, толщины слоя металлаS , предназначенного для удаления, и величины удельной массы: этого металла р , подсчитывают массу металла М, которую необходимо растворить

М-&- (4)

Далее подсчитывают о:жидаемое приращение величины удельной массы раствора &РР от растворения в его объеме VP металла в,количестве М

лрр M/(Vp+uV)(5)

Определяют конечную величину удельной массы раствора .сложением РО И р„ И конечное ожидаемое Р

.чение величины h

твора с одновременным получением ин- -) формации о количестве растворенного 20 металла.

Чк

рк К- йН

fpHa4+ UPp

(6)

Формула изобретения

1, Устройство для размерного трав25 ления, содержащее ванну для травильного pacTBOpcLs резервуары для воды, расположенные; друг над другом с возможностью сообщения посредством трубопровода-капельницы, напорный коло30 кол, переливной патрубок в виде сифо-, на и узел фиксации заготовок, о т - л и ч а ю щ е; е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения рав35 номерной обработки заготовок сложной формы, оно снабжено распределительной камерой, карманами, выполненными в виде чашечных манометров со стоя- ками и поплавками-приводами, при

40 этом карманы соединены с напорным колоколом через распределительную камеру, вьшолненную с шарами-клапанами, а узел фиксации заготовок кинематически связан с поплавками-приво45 дами,

2, Устройство по п. 15 о т л и - чающееся тем, что карман

снабжен попхсавком-измерителем с узПри достижении уменьшения амплиту-- лом считывания показаний аг плитуды ды колебаний раствора до величины 50 колебаний уровня раствора.

Составитель В, Трегубов Редактор Н. Лазаренко Техред, Л.Олейник Корректор М. Шароши

Заказ 566/30 Тираж 613Подписное

ВНИИПЙ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 13035., Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

h

фиксируемой с помощью стрелкч

30 со шкалой 22 или фотоэлектрическим преобразователем, процесс обработки прекращают вручную или автоматически извлечением рамы 4 из раствора. Клапаны 28 обеспечивают циркуляцию раствора через карман 26, повьппая точность измерений и обработки заготовок 3.

Формула изобретения

1, Устройство для размерного травления, содержащее ванну для травильного pacTBOpcLs резервуары для воды, расположенные; друг над другом с возможностью сообщения посредством трубопровода-капельницы, напорный колокол, переливной патрубок в виде сифо-, на и узел фиксации заготовок, о т - л и ч а ю щ е; е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения равномерной обработки заготовок сложной формы, оно снабжено распределительной камерой, карманами, выполненными в виде чашечных манометров со стоя- ками и поплавками-приводами, при

этом карманы соединены с напорным колоколом через распределительную камеру, вьшолненную с шарами-клапанами, а узел фиксации заготовок кинематически связан с поплавками-приводами,

2, Устройство по п. 15 о т л и - чающееся тем, что карман

Изобретение относится к оборудованию для -химической обработки металлических поверхностей, в частности к устройствам для размерного травления. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеснечения равномерной обработки заготовок сложной формы. Заготовки 3 закрепляют в раме 4 зажимами 5, подсоединяют тросы 19, а раму 4 подвешивают на узел 2 фиксации крюками 6 и погружают в ванну 1. Включают подачу воды в резервуар 13 через узел 14 стабилз1 задин уровня. Циклические импульсы давления воздуха передаются по трубопроводам II и 12 к колоколу 7 и в чаши 16 с поплавками 18. В чашах 16 происходят nepeMei4emie воды в стояки 17 и обратно в чаши 16, вызывающее циклические вертикальные колебания поплавков 18 и турбулизацию потока, обтекающего заготовки 3 и раскачивающего раму 4. Это исключает образование устойчивых течений на поверхностях заготовок 3 и обеспечивает высокую равномерность обработки их по всей поверхности. Конструктивные особенности устройства обеспечивают возможность наблюдения за основным физическим параметром травящего раствора - удельной массой и определять количество металла, растворенного в процессе обработки партии заготово2 : 3, т.е. вести непрерьшньй контроль за процессом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л с . J j / 7 VJN ( гчэ (Х NJ;: оо 00 Ь5