УСТРОЙСТВО ДЛЯ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Полезная модель используется для получения на металлических изделиях методом микродугового оксидирования защитных покрытий с высокими электрической прочностью и коррозионно-защитными свойствами, применяемых в машино- и приборостроении, авиационной, радиоэлектронной, химической и других отраслях промышленности.
Известно устройство, состоящее из источника питания с двумя клеммами, электролитной ванны и батареи электрических конденсаторов, вторая обкладка которой соединена с токоподводом для оксидируемой детали, в котором микродуговое оксидирование вентильных металлов и сплавов осуществляется в электролите под воздействием асимметричных импульсов напряжения, близких по форме к синусоидальной (Суминов И.В., Эпельфельд А.В., Людин В.Б., Крит Б.Л., Борисов A.M. Микродуговое оксидирование (теория, технология, оборудование). - М.: ЭКОМЕТ, 2005, с.156-157).
a
k
Недостатком данного устройства является то, что микродуговое оксидирование может проводиться в анодно-катодном режиме только при равных значениях анодного и катодного токов (I = I). Это существенно ограничивает технологические возможности устройства, сужая круг обрабатываемых металлов. Кроме того, из-за неизменности в течение всего процесса оксидирования длительности интервалов разогрева-охлаждения реакционных зон микродугового разряда, связанной с постоянством частоты, совпадающей с частотой источника питания известного устройства (50 Гц), и неравномерности распределения этих зон по обрабатываемой поверхности формируется неоднородное по толщине покрытие с повышенной сквозной пористостью на отдельных его участках.
Ближайшим техническим решением является способ микродугового оксидирования металлических изделий и устройство для его осуществления, содержащее источник питания, электролитную ванну, токоподвод для оксидируемой детали, инвертор, пять электронных ключей, два регулируемых выпрямителя, шесть защитных диодов и два блока управления электронными ключами, которое обеспечивает расширение гаммы обрабатываемых металлов и сплавов (Патент РФ №2070947, кл. C25D 11/02, 21/12, 1996).
Недостатком известного устройства является то, что, отсутствует возможность формировать катодные импульсы напряжения с амплитудой выше амплитуды анодных импульсов. Это в ряде случаев приводит к переходу микродугового разряда в дуговой разряд, прожигающий покрытия до металла основы. Кроме того, изменение амплитуды катодных импульсов напряжения сопровождается аналогичным изменением амплитуды анодных импульсов. Эти недостатки сужают возможные диапазоны управления параметрами режима обработки и как результат повышают сквозную пористость и неравномерность толщины формируемых покрытий.
Полезная модель направлена на уменьшение сквозной пористости и повышение равномерности толщины формируемых покрытий за счет микродугового оксидирования анодными и катодными прямоугольными импульсами напряжения при независимом управлении параметрами этих импульсов.
Указанный результат достигается тем, что устройство для микродугового оксидирования металлических изделий, содержащее источник питания, электролитную ванну, токоподвод для оксидируемой детали, два регулируемых выпрямителя, четыре электронных ключа и четыре диода, снабжено двумя клеммами для подключения источника питания, соединенных с выводами подключения переменного тока регулируемых выпрямителей, и системой управления, а в качестве электронных ключей используются полностью управляемые полупроводниковые ключи, причем отрицательные электроды первого и третьего ключей подключены к токоподводу для оксидируемой детали и электролитной ванне соответственно, отрицательные электроды второго и четвертого ключей соединены с отрицательным выводом первого регулируемого выпрямителя, а электроды управления всех четырех ключей соединены с четырьмя выходами системы управления, пятый и шестой выходы которой подключены к входам задания напряжения регулируемых выпрямителей, причем, положительный вывод первого регулируемого выпрямителя соединен с положительным электродом первого ключа и катодом первого диода, анод которого соединен с отрицательным электродом первого ключа, положительным электродом второго ключа и катодом второго диода, анод которого подключен к отрицательным выводам регулируемых выпрямителей и аноду четвертого диода, катод которого соединен с положительным электродом четвертого ключа, отрицательным электродом третьего ключа и анодом третьего диода, катод которого соединен с положительным электродом третьего ключа и положительным выводом второго регулируемого выпрямителя.
На чертеже представлена функциональная электрическая схема устройства для микродугового оксидирования металлических изделий.
Устройство состоит из клемм 1 и 2 источника питания, регулируемых выпрямителей 3 и 5, системы 4 управления, полностью управляемых полупроводниковых ключей (далее ключей) 6-9, диодов 10-13, токоподвода для оксидируемой детали 14 и электролитной ванны 15.
Устройство работает следующим образом.
п
В электролитную ванну 15 помещается закрепленная на токоподводе оксидируемая деталь 14. После подачи на клеммы 1 и 2 источника питания синусоидального напряжения U промышленной частоты система 4 управления устанавливает нулевые значения напряжений на выходах регулируемых выпрямителей 3 и 5.
Перед началом процесса оксидирования в соответствии с требуемым режимом обработки в системе 4 управления задаются требуемые значения амплитуд, длительностей, скважностей, последовательностей чередования и частоты следования анодных и катодных импульсов напряжения.
После старта процесса обработки система 4 управления устанавливает на выходе регулируемого выпрямителя 3 постоянное напряжение, значение которого равно амплитуде анодных импульсов, а на выходе регулируемого выпрямителя 5 - амплитуде катодных импульсов напряжения.
При формировании анодного импульса напряжения система 4 управления открывает ключи 6 и 9. В результате, оксидируемая деталь 14 подключается к положительному выводу регулируемого выпрямителя 3, а электролитная ванна 15 - к отрицательному выводу.
При формировании катодного импульса напряжения система 4 управления открывает ключи 7 и 8, что приводит к подключению оксидируемой детали 14 к отрицательному выводу регулируемого выпрямителя 5, а электролитной ванны 15 - к положительному.
Во время бестоковых пауз между импульсами система 4 управления запирает ключи 6-9, тем самым оксидируемая деталь 14 и электролитная ванна 15 отключены от выходов регулируемых выпрямителей 3 и 5. В начале такой паузы после предшествующего анодного импульса напряжения накопленная энергия электрического тока в индуктивности проводов, подключающих оксидируемую деталь 14 и электролитную ванну 15, с помощью открытых диодов 10 и 13 передается в регулируемый выпрямитель 3. Если же пауза следует за катодным импульсом напряжения, то эта энергия с помощью открытых диодов 11 и 12 передается в регулируемый выпрямитель 5.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет осуществлять независимое управление параметрами анодных и катодных прямоугольных импульсов напряжения при микродуговом оксидировании, в результате чего уменьшается сквозная пористость и повышается равномерность толщины формируемых покрытий.