устройство для микродугового оксидирования металлов и их сплавов

Формула изобретения

Устройство для микродугового оксидирования металлов и их сплавов, содержащее источник питания с двумя клеммами, ванну для электролита, корпус которой соединен с первой клеммой источника питания, два вентиля, токоподвод для оксидируемой детали, соединенной со второй клеммой источника питания, отличающееся тем, что оно снабжено управляющей машиной на базе персонального компьютера с периферийными цифроаналоговыми устройствами, а источник питания содержит два повышающих трансформатора, дополнительный вентиль, микроконтроллер управления вентилями, датчик тока, датчик напряжения и датчик импульсов, блок питания периферийных устройств, причем первая клемма источника питания заземлена и соединена через датчик импульсов с двумя повышающими трансформаторами, а вторая клемма источника питания соединена через датчик тока, три управляемых вентиля с двумя повышающими трансформаторами, и, кроме того, датчик напряжения установлен между токоподводом к заземленному корпусу ванны для электролита и токоподводом к детали, микроконтроллер управления соединен с блоком питания периферийных устройств и управляющей машиной, а также вентилями и датчиками тока, напряжения и импульсов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для электролитической обработки поверхности металлов и их сплавов путем оксидирования для повышения коррозионно-износостойкости, теплостойкости, получения электроизоляционных и декоративных покрытий и может быть использовано в машиностроении, авиационной, химической, радиоэлектронной промышленности, медицине, а также в ремонтном производстве при упрочнении и восстановлении деталей металлопокрытиями.

Известно устройство для микродугового оксидирования вентильных металлов и их сплавов, содержащее источник питания, ванну для электролита, корпус которой через шунт электрического сопротивления соединен с первой клеммой источника питания, и токоподвод для детали, соединенный с второй клеммой источника питания, устройство снабжено второй ванной для электролита, вторым шунтом электрического сопротивления и вторым конденсатором, двумя электронными ключами, двумя блоками синхронизации, формирователем импульсов и токоподводом для второй оксидируемой детали, причем корпус ванны через второй шунт соединен с корпусом второй ванны, второй вывод шунта соединен с одним выводом первого электронного ключа, второй вывод которого соединен с первой обкладкой конденсатора, а токоподвод второй оксидируемой детали через последовательно соединенные второй электронный ключ и второй конденсатор соединен с второй обкладкой конденсатора, которая соединена с первой клеммой источника питания, причем первый блок синхронизации подсоединен параллельно к шунту, управляющий выход блока синхронизации подключен к управляемому входу первого электронного ключа, второй блок синхронизации подсоединен параллельно к дополнительному шунту, а его управляющий выход подключен к управляемому входу второго электронного ключа, при этом оба блока синхронизации соединены с формирователем импульсов, подключенным к клеммам источника питания [1].

Известна установка для электролитической обработки алюминия, содержащая ванну, электроды, один из которых выполнен из алюминия, выпрямитель, подключенный к электроду, и устройство управления выпрямителем, причем она снабжена преобразователем и детектором, устройство управления выпрямителем выполнено в виде соединенных импульсного фазового генератора, регулятора фазы и контроллера с регуляторами для включения и выключения генератора, а выпрямитель подключен к импульсному фазовому генератору и выполнен в виде полупроводниковых выключателей, причем преобразователь включен между устройством управления, выпрямителем и детектором [2].

Однако известные установки для электролитической обработки алюминия не позволяют получать покрытия на железоуглеродистых сплавах.

Известна установка, сконструированная в Институте неорганической химии СО АН СССР под руководством Г. А. Маркова. Управляемый трехфазный выпрямитель собран по схеме Ларионова и содержит в каждой фазе вторичной обмотки трансформатора по диоду и тиристору. Открывание тиристоров осуществляется импульсами, которые вырабатывает аналого-цифровое устройство, обеспечивающее также автоматическую стабилизацию среднего значения тока в цепи. В ванну одновременно помещают три обрабатываемые детали. Режим электролиза регулируют индивидуально в цепи каждой из них: сила тока - от 0 до 350 А при напряжении до 530 В (питание от сети 380 В) или 930 В (питание от сети 660 В). Разработана также модификация однофазного управляемого источника питания, предназначенного для ведения электролиза пакетами импульсов положительной, отрицательной и чередующейся полярности как с постоянной составляющей, так и без нее. Источник позволяет осуществлять дискретное и плавное регулирование пакетов и пауз в интервале от 50 мс до 4 мин. Амплитуда анодного тока может достигать 30 А, катодного - 5 А с максимальными напряжениями 830 и 450 В соответственно [3].

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности признаков является устройство для микродугового оксидирования вентильных металлов и их сплавов, содержащее источник питания с двумя клеммами, ванну для электролита, корпус которой соединен с первой клеммой источника питания, два вентиля, два токоподвода для двух оксидируемых деталей и два блока конденсаторов, вторые обкладки которых соединены с второй клеммой источника питания, причем оно снабжено третьим блоком конденсаторов и блоком циклирования режимов с независимым регулированием включения и паузы, причем токоподвод для первой детали соединен с первыми обкладками первого блока конденсаторов и катодом первого вентиля, токоподвод для второй детали соединен с первыми обкладками второго блока конденсаторов и анодом второго вентиля, анод первого и катод второго вентилей - с первыми обкладками третьего блока конденсаторов, а вторая обкладка третьего блока конденсаторов соединена с второй клеммой источника питания через блок циклирования режимов [4].

Однако известные устройства не позволяют получить режимы микродугового оксидирования в широком диапазоне, что снижает качество получаемых оксидных покрытий.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей путем одновременного проведения процесса в одной ванне в нескольких режимах, что позволит получать покрытия на железоуглеродистых сплавах.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для микродугового оксидирования металлов и их сплавов, содержащее источник питания с двумя клеммами, ванну для электролита, корпус которой соединен с первой клеммой источника питания, два вентиля, токоподвод для оксидируемой детали, соединенной со второй клеммой источника питания, согласно изобретению оно снабжено управляющей машиной на базе персонального компьютера с периферийными цифроаналоговыми устройствами, а источник питания содержит два повышающих трансформатора, дополнительный вентиль, микроконтроллер управления вентилями, датчик тока, датчик напряжения и датчик импульсов, блок питания периферийных устройств, причем первая клемма источника питания заземлена и соединена через датчик импульсов с двумя повышающими трансформаторами, а вторая клемма источника питания соединена через датчик тока, три управляемых вентиля с двумя повышающими трансформаторами, и, кроме того, датчик напряжения установлен между токоподводом к заземленному корпусу ванны для электролита и токоподводом к детали, микроконтроллер управления соединен с блоком питания периферийных устройств и управляющей машиной, а также с вентилями и датчиками тока, напряжения и импульсов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена блок-схема устройства для микродугового оксидирования.

Устройство содержит источник питания ИП (клеммы 1 и 2), заземленную ванну 3 для электролита 4, оксидируемую деталь 5 с токоподводом, два повышающих трансформатора 6₁ и 6₂, три управляемых вентиля 7, 8 и 9, датчик тока 10, датчик напряжения 11 и датчик импульсов 12, микроконтроллер управления 13 тремя вентилями 7, 8 и 9, блок питания периферийных устройств 14 и управляющую машину 15.

Корпус ванны 3 для электролита 4 заземлен и соединен с первой клеммой 1 источника питания, которая заземлена и соединена через датчик импульсов 12 с двумя повышающими трансформаторами 6₁ и 6₂. Деталь 5 соединена со второй клеммой 2 источника питания и через датчик тока 10, три управляемых вентиля 7, 8, 9 соединена с двумя повышающими трансформаторами 6₁ и 6₂. Между токоподводом к корпусу ванны 3 и токоподводом к детали 5 установлен датчик напряжения 11. Микроконтроллер управления 13 соединен с блоком питания периферийных устройств 14 и управляющей машиной 15, а также с тремя вентилями 7, 8 и 9 и датчиками тока 10, напряжения 11 и импульсов 12.

Устройство для микродугового оксидирования металлов и их сплавов работает следующим образом.

Подачу напряжения на деталь 5 осуществляют от источника питания (клеммы 1 и 2) через токоподвод, датчик тока 10, вентили 7, 8 и 9 и повышающие трансформаторы 6₁ и 6₂. Также подачу напряжения на корпус ванны 3 с электролитом 4 осуществляют от источника питания (клеммы 1 и 2) через токоподвод, датчик импульсов 12 и повышающий трансформатор ₁.

Величина напряжения контролируется датчиком напряжения 11, установленным между токоподводом к корпусу ванны 3 и токоподводом к детали 5. Управляющая машина 15 задает микроконтроллеру 13 команду с заданием числа импульсов, их полярности, напряжения и тока импульсов, а также формирует заданный цикл данной программы импульсов. Микроконтроллер 13 управляет работой вентилей 7, 8 и 9. Информация с датчиков 10, 11 и 12 поступает в микроконтроллер 13, а с него - в управляющую машину 15. Напряжение на микроконтроллер 13 поступает от блока питания 14. После прохождения заданного числа циклов, которые определяются толщиной оксидируемой пленки, управляющая машина 15 формирует сигнал "конец работы".

Использование предлагаемого решения по сравнению с прототипом позволяет значительно расширить технологические возможности путем одновременного проведения процесса в одной ванне в нескольких режимах, что позволит получать покрытия на железоуглеродистых сплавах.

Источники информации

1. А.с. 1504292, МКИ C 25 D 11/02, опубл. в БИ 32, 1989.

2. А.с. 660598, МКИ C 25 D 11/04, опубл. в БИ 16, 1979.

3. Черненко В. И., Снежко Л.А., Папанова И.И. Получение покрытий анодно-искровым электролизом. -Л.: Химия, 1991. - 128 с., с.87-90.

4. А.с. 1624060, МКИ C 25 D 11/02, опубл. в БИ 4, 1991 - прототип.