УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

МКИ6 В23Н 9/00
Устройство для электроискрового легирования виутрениих поверхиостей цилиндрических деталей.
Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки, в частности, к установкам для электроискрового легирования.
Известен способ электроискрового легирования деталей, согласно которому в процессе легирования материал электрода, закрепленного в вибраторе и связанного с генератором импульсов тока, переносится на обрабатываемую поверхность, образуя слой прочного покрытия из легирующего материала. После электроискрового легирования проводят струйную обработку легированной поверхности потоком гидроабразивной суспензии. При этом подбирается режим гидроабразивной обработки, обеспечивающий удаление с обработанной поверхности детали слабо закрепленных микрообъемов легирующего материала и окислов. После гидроабразивной обработки на легированной поверхности визуально легко определяются необработанные зоны, которые подвергаются повторному легированию. Многократным чередованием процессов гйдроабразивной обработки и легирования поверхности добиваются сплошности и равномерности покрытия (1). Однако у этого способа имеется ряд недостатков:
1.Процесс обработки деталей малопроизводителен, так как сплощности легированного слоя добиваются многократным проходом легирующего электрода.
2.Пеобходимо иметь струйную гидроабразивную установку, что способствует удорожанию процесса легирования.
3.Певозможно обрабатывать детаии сложной геометрической формы.
Известна установка для электроискрового легирования концевых фрез, состоящая из нривода вращения обрабатываемой фрезы, механизма относительного перемещения фрезы и электрода, вибратора. Имеется также каретка, связанная с механизмом перемещения, установленным на каретке электромагнитом и щупом, устройством управления, стойкой и шарнирно установленным на ней коромыслом. При этом щуп установлен одним концом шарнирно с возможностью взаимодействия с устройством управления, один конец коромысла щарнирно связан с сердечником электромагнита, а на втором конце установлен вибратор с электродом. При вращении фрезы, электрод обрабатывает очередной зуб. В момент нахождения электрода на вершине зуба щуп регулируемой длины опускается в стружечную канавку и регулировочный винт нажимает на миьфовыключатель, отключая источник технологического тока, включая электромагнит и ускорение вращения фрезы. При этом электрод удерживается электромагнитом в верхнем положении и переходит через стружечную канавку. Щуп поднимается из стружечной канавки, отходит от микровыключателя, выключая электромагнит и включая рабочую скорость вращения фрезы и источник технологического тока. Производится легирование следующего зуба. Каретка перемещается в процессе обработки вдоль оси вращения фрезы, обеспечивая обработку зубьев по длине режущей кромки (2). Недостатком данной установки является невысокая производительность и ограниченность возможности процесса легирования.
Известно устройство для электроискрового легирования, предложенное в а.с. 1609564.
Целью изобретения является повыщение производительности и каче«
ства обработки за счет воздействия магнитного поля на распределение расплава по упрочняемой поверхности. Электромагнитный вибратор сообщает вибрацию электроду, закрепленному в шарнире. Оправка с закрепленными на ней оппозитно постоянными магнитами вращается электродвигателем с помощью шкива и передаточного элемента. При этом магнитное поле смещает свободный конец электрода на величину, не превышающую диаметр электрода, что обеспечивается конструкцией шарнира.
В момент разряда магнитное поле постоянных магнитов вытесняет расплав из точки касания электрода и распределяет его по обрабатываемой поверхности. Вступая в контакт с обрабатываемой поверхностью, электрод совершает возвратно-поступательное и вращательное движение и под действием электрических разрядов происходит процесс нанесения материала электрода на упрочняемую поверхность (3).
Недостатком данного устройства является то, что таким устройством невозможно обрабатывать детали сложной геометрической формы, в частности, внутренние поверхности цилиндрических деталей.
Наиболее близким по технической сути является устройство для электроискрового легирования, содержащее неподвижную часть, а именно: корпус с двумя магнитопроводами, причем на одном магнитопроводе установлена одна обмотка, а на другом - две, и подвижную часть, состоящую из якоря электрододержателя с приводом вращения электрода и токопровода. Колебательное движение дискового электрода производится вибровозбудителем двойного действия, состоящим из магнитной системы с одной обмоткой, подводящей дисковый электрод к обрабатываемой поверхности детали, и магнитной системы с двумя обмотками, причем одна обмотка отводит дисковый электрод от обрабатываемой детали, а другая создает дополнительный магнитный поток для ускорения отвода дискового электрода в момент его касания обрабатываемой поверхности (4). Недостатком данного устройства также является то, что оно не имеет возможности упрочнять внутренние поверхности деталей, особенно малого диаметра (менее 200 мм.)
Задачей заявляемой полезной модели является создание устройства для электроискрового легирования внутренних поверхностей цилиндрических деталей сложной геометрической формы, в частности глубоких внутренних поверхностей относительно малого диаметра.
Поставленная задача решается благодаря предложенному устройству для электроискрового легирования.
Устройство для электроискрового легирования внутренних цилиндрических поверхностей состоит из массивного неподвижного корпуса (17), выполненного в виде конической трубы, в котором на диэлектрических подшипниках скольжения (16) установлен подвижный легкий полый вал(1) с жестко закрепленным на одном конце якорем магнитной системы (8) и электрододержателем (2) с дисковым электродом (3) на другом конце. Якорь магнитной системы (8) вращается и совершает колебательные движения внутри магнитной системы (7), содержащей обмотку (6) и обмотку (12). Полый вал(1) вращается от привода (14) через изолированную соединительную муфту (15) и перемещается вдоль оси вращения от магнитной системы (7) на диэлектрических подшипниках скольжения (16), изолирующих его от корпуса (17). Источник технологического тока (5), содержащий накопительный конденсатор (С) и разрядный тиристор (Т), управляемый формирующим блоком (9) и не являющийся предметом данной заявки, соединен токоподводом(11) с обрабатываемой деталью (4), токоподводом(10) с полым валом и токоподводом (13) с обмоткой (12).
Па фиг.1 показана принципиальная схема устройства для электроискрового легирования внутренних поверхностей цилиндрических деталей.
Устройство электроискрового легирования работает следующим образом:
В первоначальный момент накопительный конденсатор (С) источника технологического тока (5) заряжен и тиристор (Т) закрыт. После поступления заданной полуволны переменного тока на рабочую обмотку (6) магнитной системы (7) якорь (8) перемещает вал(1) в сторону обрабатываемой детали (4) до соприкосновения дискового электрода (3) с обрабатываемой иоверхностью детали (4). В момент касания дискового электрода(З) обрабатываемой поверхности формирующий блок (9) вырабатывает запускающий импульс, открывающий тиристор (Т) и накопительный конденсатор (С) разряжается по цепи: конденсатор (С) - тиристор (Т) - токопроводящая щетка (10) - полый вал (1)-дисковый электрод (3)-поверхность обрабатываемой детали (4)токоподводящая щетка (И). В момент разряда происходит перенос капельки расплавленного материала электрода на обрабатываемую поверхность. Одновременно в момент касания электрода с поверхностью детали создается путь постоянного тока: источник технологического тока (5) - токоподводящая щетка (13 ) -обмотка (12) - полый вал (1) - дисковый электрод (3) обрабатываемая поверхность детали (4) - токоподводящая щетка (11). Ток, проходящий в этот момент по обмотке (12), создает магнитное поле, отводящее с помощью якоря (8) дисковый электрод (3) от обрабатываемой поверхности детали (4). В момент разряда происходит перенос капельки расплавленного материала электрода на обрабатываемую поверхность, а так как дисковый электрод (3) находится в постоянном вращении от привода (14), соединенного с полым валом (1) изолирующей соединительной муфтой (15), и одновременно соверщает колебательные движения вдоль оси вращения от магнитной системы (7), то происходит растирание капельки расплава вдоль и поперек оси вращения детали. При вращении детали во время нроцесса обработки происходит постоянное наложение одной растянутой ( размазанной) капельки на другую и после многократного перекрытия одной капельки другой получается сплощной легированный упрочненный слой, прочно связанный с обрабатываемой поверхностью. Для охлаждения дискового электрода используется сжатый воздух, который через щтуцер (18) под давлением 2-3 атм. подается в полый вал и цанговый зажим.
Для лучшего контакта электрода с обрабатываемой поверхностью ось В1)ащения полого вала с дисковым электродом расположена под углом 5-15 градусов к оси вращения детали, который может регулироваться в зависимости от внутреннего диаметра и технологических параметров. Данные значения угла наклона получены в результате практических испытаний устройства и дают наилучшие результаты легирования.
Применение предлагаемого устройства позволяет обрабатывать внутренние поверхности цилиндрических деталей, увеличить толщину легированного слоя, повысить сплошность покрытия и его сценлямость с обрабатываемой поверхностью, что улучшает прочностные характеристики детали. Таким образом достигается желаемый технический результат.
Пример конкретной реализации.
Обработке подлежат цилиндрические изложницы для центробежной отливки труб с внутренним диаметром от 60 до 200 мм и длиной 2000 мм. Электроискровое легирование производят на токарном станке, причем обработка производится с обоих сторон.
Технологические параметры:
Скорость вращения детали - 10 об/мин.
Скорость перемещения электрода вдоль обрабатываемой детали - 1 мм за оборот.
Технологический ток-100 ампер.
Емкость накопительных конденсаторов - 2000 мкф.
Папряжение холостого хода-100 В.
Диаметр дискового электрода-50-100 мм.
Охлаждение электрода сжатым воздухом.
Скорость обработки более 100 кв.мм/сек, толщина легирующего слоя за один проход 0,25-0,35 мм при 100% сплошности легированного слоя, шероховатость поверхности Ra  40-50 мкм.
Эксплуатационная стойкость изложниц в зависимости от материала легирующего электрода возрастает в 2 и более раз.
Применение предлагаемого устройства для электроискрового легирования позволяет упрочнять внутренние поверхности цилиндрических деталей даже небольшого диаметра. При этом достигается хорошая сцепляемость легирующего слоя с основным металлом и 100%-ная сплошность покрытия.
Таким образом, заявляемое техническое решение полностью выполняет поставленную задачу.
Заявляемое техническое решение не известно в Российской Федерации и за рубежом и отвечает требованиям критерия Повизна.
Техническое решение может быть реализовано промышленным способом в условиях серийного производства с использованием известных технических средств, технологий и материалов и отвечает требованиям критерия Промышленная применимость.
Использованная литература
1.А.С. 1653921, В 23 Н 9/00, 1986 г. 2. А. с. 1553298, В 23 Н 9/00, 1987 г. З.А. с. 1609564, В2НН 9/00, 1988 г.
4. Заявка на полезную модель 97101338 от 28.01.1997г. и положительное решение от 25.04.1997г.