Устройство для питания гальванических ванн импульсным током Советский патент 1993 года по МПК C25D21/12 

катодные и анодные импульсы с отключением тока между катодными импульсами.

Выделенные коммутатором 3 и регулируемые пачки импульсов поступают на согласующие элементы 12 и 13. Четный положительный импульс открывает тиристоры 7 и 8, образуя цепь перезаряда конденсаторов 10 через гальваническую ванну 16 и индуктивную тороидальную катушку 9. При этом группа конденсаторов 10 перезаряжается от напряжения +V с до -V с (диаграмма q), равного удвоенному выпрямленному напряжению регулируемого выпрямителя 1 (режим резонанса L-C-контура). Ток перезаряда протекает через гальваническую ванну 16, формируя поляризующий импульс (диаграмма е). Длительность импульса определяется частотой свободных колебаний f0 L-C-контура. При изменении магнитного потока индуктивной тороидальной катушки 9 формируется импульсное симметричное электромагнитное поле в объеме электролита межэлектродного пространства во время протекания поляризующего тока. По окончании переходного процесса ток становится равным нулю, и тиристоры 7 и 8 закрываются.

Тиристоры 5 и 6 открываются при поступлении четного отпирающего импульса (диаграмма в). Это способствует обратному перезаряду конденсаторов 10 через гальваническую ванну 16 и тороидальную катушку 9 индуктивности.

При этом конденсаторы 10 перезаряжаются от - Vc до +V с (диаграмма), причем ток перезарядки проходит через ванну в том же направлении, что и при работе тиристоров 7 и 8 - диаграмма е.

Через время, определяемое блоком 15 регулируемой задержки, отпирающий импульс (диаграмма г) поступает на короткоза- мыкающий тиристор 11, который шунтирует гальваническую ванну 16, и формирует задний фронт поляризующего импульса тока.

В предлагаемом устройстве поляризующий ток протекает через индуктивную тороидальную катушку 9, формируя асимметрическое электромагнитное поле межэлектродного пространства. Благодаря этому происходит выравнивание распределения плотностей тока по поверхности катода, исключая явление краевого эффекта, заключающегося в значительно быстром нарастании осадка на краях и выступах поверхности катода. В конечном итоге удается добиться значительного повышения равномерности покрытий не только для деталей с простой поверхностью (валы, цилиндры), но и для профилесложных поверхностей.

0

5

5

0

5

0

5

0

Параметры тороидальной катушки 9 выбирают из условия резонанса L-C-контура при заданной частоте свободных колебаний.

Частота свободных колебаний f0 выбирается из условия

,

где Т 2 tn - период свободных колебаний L-C-контура;

т.и - длительность импульсов тока, мс.

Так как поляризующий импульс тока формируется перезарядом резонансной цепи L-C-R, где R - омическое сопротивление ванны, для поддержания апериодического протекания переходных процессов-необходимо выполнять условия

R 2vT7C

Из условия резонансного режиме работы L -С контура длительность поляризующих импульсов:

1и 2 л2 С D (I/D + 0,44) -ОИК1

где С - емкость коммутирующих конденсаторов, мкФ;

D - диаметр индуктивной катушки, м;

I -длина намотки катушки, м;

W - число витков индуктивной катушки,

К-эмпирический коэффициент, зависящий от шага намотки.

Введение в устройство тороидальной катушки индуктивности позволяет реально повысить коэффициент мощности устройства (cos (p) до 0,99, и улучшает вторичное распределение металла на катоде 91 против 78%. Реальное повышение коэффициента мощности достигается путем уменьшения реактивной мощности устройства до нуля. Достижение равномерности по профилю поверхности позволяет повысить средние рабочие плотности тока в 2-3 раза, т.е. создается возможность для интенсификации процесса.

Направление магнитной оси тороидальной катушки по отношению к направлению поляризующего тока электролиза определяется из выражения

V -. е j В2

У2

где е - заряд электрона;

В - магнитная индукция; j - подвижность ионов.

В результате под действием магнитного поля у краев и кромок детали возникает эффект отбрасывания поляризующих

ионов в среднюю часть поверхности, т.е. происходит выравнивание поверхности.

Предлагаемый способ по сравнению с базовым позволяет повысить равномерность покрытия по толщине до 91%, снизить пористость покрытия на 45-50%, упростить процесс обработки деталей за счет частичной ликвидации операции шлифования, имеющей место при значительной неравномерности по толщине покрытия, снизить трудоемкость, что позволит использовать предлагаемый способ в различных отраслях народного хозяйства для получения износостойких хромовых гальванопокрытий. Формула изобретения Устройство для питания гальванических ванн импульсным током, содержащее источник переменного тока, регулируемый выпрямитель, генератор отпирающих импульсов, коммутатор, согласующие элементы, блок регулируемой задержки, короткозамыкающий таристор и однофазный тиристорный мост, в диагональ которого включены коммутирующие конденсаторы

и последовательно с ними катушка индуктивности, при этом входы двух согласующих элементов подключены к выходу коммутатора, выходы каждого из них соединены с управляющими электродами соответствующей пары тиристоров однофазного моста, а третий согласующий элемент включен между управляющим электродом короткозамыкающего тиристора и блоком регулируемой задержки, вход которого соединен с коммутатором, отличающееся тем, что, с целью интенсификации гальванического процесса, сокращения энергозатрат и повышения

равномерности покрытия на деталях, имеющих сложную геометрию поверхности путем ведения процесса в асимметричном импульсном магнитном поле, оно снабжено тремя декадными предыскателями с градуировкой

шкалы в миллисекундах, а катушка индуктивности выполнена в виде разомкнутого тороида, причем магнитная ось его направлена под углом 45° к направлению поляризующего тока в гальванической ванне.

S

st

UUULi

Время зв&ржхи

Фм.2