Генератор импульсов технологического тока
PROCESS CURRENT PULSE GENERATOR

Изобретение относится к области электрофизических методов обработки токопроводящих материалов, в частности к устройствам для упрочнения и восстановления деталей машин и механизмов методом ЭИЛ.
Известна установка для электроискрового легирования, электрическая схема которой содержит источник питания, накопительную емкость с зарядно-разрядной цепью, включающей узлы управления зарядным транзисторным ключом, в цепь которого включен ограничительный резистор, разрядным тиристорным ключом, и блок управления вибратором с электродом-инструментом (Установка «Элитрон-22А», паспорт АИИ3.299.157.ПС, Кишинев, 1986 г.).
Однако данное устройство не обеспечивает высокого качества легированного слоя по физико-химическим свойствам, имеет низкую производительность процесса и нестабильность работы.
Известен генератор импульсов технологического тока, электрическая схема которого включает источник питания, накопительную емкость с зарядно-разрядной цепью, содержащей зарядный транзисторный ключ, в коллекторную цепь которого включен ограничивающий резистор, разрядный тиристорный ключ, узлы управления ключами, а также электрод-инструмент (ЭИ) и блок управления им. (Патент РФ №2204464, В23Н 1/02, опубликован 20.05.2003 г. ).
Недостатком данного устройства является невысокое качество слоя и невысокая производительность процесса электроискрового легирования.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является генератор импульсов технологического тока, включающий источник питания с двумя вырабатываемыми выходными напряжениями, состоящий из трех, включенных параллельно друг другу блоков, каждый из которых содержит накопительную емкость с зарядно-разрядной цепью, зарядная цепь содержит зарядный транзисторный ключ с ограничивающим резистором и узлом управления, а разрядная цепь содержит разрядный тиристорный ключ с узлом управления, включающим транзистор с двумя резисторами, при этом база транзистора через один из резисторов узла управления каждого блока связана через общий для них провод с электродом-инструментом, коллектор транзистора через другой резистор каждого узла управления связан с управляющим электродом тиристорного ключа в блоке, а эмиттер транзистора каждого узла управления блока через общий для них провод связан с источником питания (Свидетельство на полезную модель №21884 от 27.02.2002 г.).
Основным недостатком такого технического решения является невысокое качество слоя, улучшение которого возможно за счет многоканального воздействия накопительной емкости в разрядном контуре в сочетании с программируемой изменяемой амплитудой импульсов технологического тока в процессе нанесения покрытий на исполнительные поверхности инструмента и деталей машин.
Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является изменение амплитудного значения электрических импульсов технологического тока в процессе разряда накопительной емкости генератора импульсов, что способствует стабилизации времени остывания продуктов эрозии анодного материала в микрованне расплава при электромассопереносе, поддержанию высокой температуры микрометаллургического процесса и жидкофазного синтеза соединений различных элементов в легированном слое, а так же улучшению его физико-химических и эксплуатационных характеристик.
Техническая задача достигается тем, что генератор импульсов технологического тока для электроискрового легирования, содержащий модуль источника питания, связанный с модулем управления электродом-инструментом, модулем управления ключами зарядно-разрядными, модулем накопителей емкостных, состоящим из конечного числа емкостных накопителей с зарядно-разрядной цепью, включающей модуль зарядно-разрядных ключей, представляющий собой конечное число электронных ключей, согласно изобретения, дополнительно содержит модуль формирователя амплитуды разрядных импульсов, который в совокупности с модулем накопителей емкостных и модулем ключей зарядно-разрядных образует соответствующее число электрических каналов в разрядном контуре, а также адаптер, предназначенный для выработки сигналов оценки состояния контура разрядного и передачи их в схему анализатора текущих событий и дальнейшего определения и выбора соответствующих действий модулем управления ключами зарядно-разрядными.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом, где представлена блочно-структурная схема генератора.
Генератор импульсов технологического тока состоит из модуля источника питания 1, ЭИ 9, снабженного модулем управления 2, модуля формирователя амплитуды разрядных импульсов 3, модуля накопителей емкостных 4, состоящего из определенного количества накопителей емкостных 4.1, связанных с зарядно-разрядной цепью, включающей модуль ключей зарядно-разрядных 5, представляющий собой набор электронных ключей зарядных 5.1 и разрядных 5.2, в совокупности с модулем формирователя амплитуды разрядных импульсов 3 и с модулем накопителей емкостных 4, образующим соответствующее число электрических каналов в разрядном контуре 10, модуля управления ключами зарядно-разрядными 6, а также адаптера 8, предназначенного для выработки сигналов оценки состояния контура разрядного 10, передачи их в схему анализатора 7 текущих событий и дальнейшего определения и выбора соответствующих действий модулем управления ключами зарядно-разрядными 6.
Модуль управления ключами зарядно-разрядными 6 представляет собой синхронизатор генерируемых в процессе ЭИЛ последовательностей импульсов для работы модуля ключей зарядно-разрядных 5 с помощью электронных схем формирования сигналов управления процессом заряда одновременно всех накопителей емкостных 4 и дальнейшего последовательного разряда всех накопителей емкостных по алгоритму - разряд следующего после разряда предыдущего. Модуль формирователя амплитуды разрядных импульсов 3 содержит комплект программируемо изменяемых амплитудных значений напряжений для накопительных емкостей 4 Л модуля накопителей емкостных 4. Обрабатываемая деталь 11 связана с модулем питания 1, модулем формирователя амплитуды разрядных импульсов 3, накопительными емкостями 4 1 модуля накопителей емкостных 4, посредством модуля ключей зарядно-разрядных 5, модулем управления ключами зарядно-разрядными 6, а также адаптером 8, модулем управления ЭИ 2, ЭИ 9 общим проводом генератора импульсов технологического тока отрицательной полярности.
Генератор работает следующим образом.
После включения модуля источника питания 1 в адаптере 8 формируется сигнал оценки состояния контура разрядного 10 и передача его в схему анализатора 7 текущих событий, предназначенного для анализа и дальнейшего определения и выбора соответствующих действий модулем управления ключами зарядно-разрядными 6, представляющим собой синхронизатор генерируемых в процессе ЭИЛ последовательностей импульсов для работы модуля ключей зарядно-разрядных 5, состоящего из конечного числа электронных ключей зарядных 5.1, с помощью электронных схем формирования управляющих сигналов заряда одновременно всех накопителей емкостных 4.1 модуля накопителей емкостных 4 происходит заряд накопителей емкостных 4.1 согласно комплекта программируемо изменяемых амплитудных значений напряжений для накопительных емкостей 4.1 модуля накопителей емкостных 4. После их полного заряда ключи 5.1 закрываются. Модуль управления ключами зарядно-разрядными 6 вырабатывает алгоритм последовательного разряда накопительных емкостей 4.1 с помощью активированных позднее в процессе ЭИЛ ключей разрядных 5.2. Система переходит в режим ожидания.
Синхронизация работы генератора установки осуществляется относительно частоты работы вибрирующего ЭИ 9. Количество импульсов технологического тока в процессе ЭИЛ определяется двумя составляющими. Первая задается непосредственно за счет механических колебаний электромагнитного вибрирующего ЭИ и синхронизирует работу установки в целом. Вторая формируется за счет разнесения во времени синхронизируемых сигналов управления последовательного разряда всех заряженных емкостных накопителей по алгоритму - разряд следующего после разряда предыдущего. При этом электронная схема выработки сигналов управления считывает и обрабатывает электрические импульсы, поступающие непосредственно с разрядного контура установки.
В момент касания детали 11 ЭИ 9, режим работы которого задается модулем управления ЭИ 2 с дискретно изменяющейся частотой следования управляющих импульсов, в адаптере 8 формируется сигнал оценки состояния контура разрядного 10 и передача его в схему анализатора 7 текущих событий, предназначенного для анализа и дальнейшего определения и выбора соответствующих действий модулем управления ключами зарядно-разрядными 6, в состав которого входят электронные схемы формирования сигналов управления процессом заряда и разряда всех накопителей емкостных 4.1 модуля накопителей емкостных 4, откуда поступают команды для их последовательного разряда с помощью ключей разрядных 5.2 в процессе ЭИЛ по сформированному ранее алгоритму разряда следующего после разряда предыдущего. Происходит последовательный разряд накопительных емкостей 4.1, каждая из которых является составной частью от суммарно установленной во всех каналах емкости.
Последовательность импульсов технологического тока вследствие разряда накопительной емкости в процессе работы установки осуществляет направленный перенос материала с ЭИ 9 (анода) на поверхность детали 11 (катод). К моменту окончания разряда накопительных емкостей 4.1 через разрядные ключи 5.2 и отрыва ЭИ 9 от поверхности детали 11 разрядные ключи 5.2 закрываются, рабочее напряжение на ЭИ 9 отсутствует. Цикл заряд-разряд закончен. Далее система работает по описанному выше сценарию и переходит в режим ожидания.
В момент следующего касания детали 11 ЭИ 9 происходит последовательный разряд накопительных емкостей 4.1 по заданному алгоритму. Затем процесс циклически повторяется до окончания времени легирования.
Изменение амплитудного значения электрических импульсов технологического тока в процессе разряда накопительной емкости генератора импульсов достигнуто применением формирователя амплитуды разрядных импульсов, содержащего комплект программируемо изменяемых амплитудных значений напряжений при многоканальном воздействии накопительной емкости в разрядном контуре.
Предлагаемое техническое решение позволяет осуществить контролируемое влияние на амплитуду токовой составляющей интегрированного воздействия выходных импульсов генератора на легируемую поверхность, что способствует стабилизации времени остывания продуктов эрозии анодного материала в микрованне расплава при электромассопереносе, поддержанию высокой температуры микрометаллургического процесса и жидкофазного синтеза соединений различных элементов в легированном слое, а так же улучшению его физико-химических и эксплуатационных характеристик.