ИСТОЧНИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ТОКА ДЛЯ ГРУППОВОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ МЕТОДОМ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ

Полезная модель используется при индивидуальной или групповой обработке деталей методом микродугового оксидирования (МДО) для формирования на их поверхности многофункциональных защитных высококачественных покрытий, обладающих стабильными показателями свойств, применяемых в аэрокосмической отрасли, машино- и приборостроении, автомобильной, медицинской и других отраслях промышленности.
Известно устройство для микродугового оксидирования, состоящее из электролитной ванны, подключенной к первой выходной клемме технологического источника тока, в которую помещена одна или несколько деталей, закрепленных на токоподводах, которые подключены ко второй выходной клемме технологического источника тока. (Суминов И.В., Белкин П.Н., Эпельфельд А.В., Людин В.Б., Крит Б.Л., Борисов A.M. Плазменно-электролитическое модифицирование поверхности металлов и сплавов. В 2-х томах. Том II. - М.: Техносфера, 2011, с. 220).
Недостатком данного устройства при одновременной (групповой) обработке нескольких одинаковых деталей в одной электролитной ванне является заметное различие в показателях свойств сформированных на их поверхности покрытий из-за того, что электрический ток, а значит и количество электричества, прошедшего через отдельные детали в группе, распределяются не вполне неравномерно. Относительные отклонения показателей свойств покрытий для деталей, обработанных в одной группе, могут достигать: 25% - для толщины, 40% - для микротвердости и 50% - для сквозной пористости. (Виноградов А.В., Чудинов Д.Б. Исследование стабильности показателей свойств МДО-покрытий, сформированных на сплаве АМг6 при групповой обработке//Научные труды Международной молодежной научной конференции «XXXIX Гагаринские чтения». Т. 3. - М.: МАТИ, 2013. С. 128-129). Такая нестабильность показателей свойств может приводить к выбраковке отдельных деталей из группы.
Ближайшим техническим решением является устройство, обеспечивающее индивидуальную и групповую МДО-обработку деталей, при которой между деталями в обрабатываемой группе осуществляется выравнивание количества проходящего через них электричества. Это обеспечивается периодическим отключением от технологического источника тока на заданные интервалы времени детали, с наибольшем значением на момент отключения прошедшего количества электричества (Патент РФ №135648, кл. C25D 11/02, C25D 21/12, 2013).
К недостаткам известного устройства относится то, что реализованная в устройстве процедура выравнивания количества, прошедшего через отдельные детали в обрабатываемой группе, не обеспечивает равенства количества электричества у деталей разных групп, имеющих одинаковые параметры режима обработки. Это в свою очередь приводит к снижению стабильности показателей свойств МДО-покрытий у деталей, обработанных в таких группах. Кроме того, периодические отключения деталей от источника технологического тока при МДО без соответствующего уменьшения значения электрического тока через группу деталей в целом, приводят к повышению плотности тока через обрабатываемые поверхности деталей, что в свою очередь может привести к снижению качества формируемого МДО-покрытия (Суминов И.В., Белкин П.Н., Эпельфельд А.В., Людин В.Б., Крит Б.Л., Борисов A.M. Плазменно-электролитическое модифицирование поверхности металлов и сплавов. В 2-х томах. Том II. - М.: Техносфера, 2011, с. 191-194).
Полезная модель направлена на повышение стабильности показателей свойств и качества МДО-покрытий, формируемых при индивидуальной и групповой обработке деталей методом микродугового оксидирования, за счет постоянства количества электричества и средней плотности тока, проходящих через обрабатываемую поверхность каждой детали.
Указанный результат достигается тем, что технологический источник тока для групповой обработки деталей методом микродугового оксидирования, содержит источник питания с двумя клеммами, ко второй из которых подключена электролитная ванна, в которую помещены обрабатываемые детали, закрепленные на токоподводах, к каждому токоподводу подключены последовательно соединенные силовые цепи симметричного электрического ключа и измерительные цепи датчика тока, оставшиеся выводы измерительных цепей датчиков тока соединены между собой, между первой клеммой источника питания и соединением измерительных цепей всех датчиков тока подключена коммутируемая батарея электрических конденсаторов, а выходы датчиков тока подключены к аналоговым входам аналогово-цифрового преобразователя, цифровые сигналы с которого подаются на контроллер системы управления, выходные сигналы этого контроллера обеспечивают управление симметричными электрическими ключами и коммутацию электрических конденсаторов в батареи.
На чертеже представлена функциональная электрическая схема источника технологического тока для групповой обработки деталей методом микродугового оксидирования.
1
n
1
n
1
n
Источник технологического тока состоит из клемм 1 и 2 источника питания, коммутируемой батареи конденсаторов 3, датчиков тока 4-4 (n - наибольшее количество обрабатываемых деталей в группе, предусмотренное возможностями источника), симметричных электрических ключей 5-5, токоподводов 6-6 для обрабатываемых деталей, электролитной ванны 7, аналогово-цифрового преобразователя 8 и контроллера 9 системы управления.
Источник технологического тока работает следующим образом.
Источник технологического тока является - конденсаторным с балластной емкостью. В таком источнике значения электрического тока, проходящего через все обрабатываемые детали пропорциональны значению емкости батареи конденсаторов 3.
1
n
Перед началом работы на токоподводы 6-6 закрепляют обрабатываемые детали и погружают их в электролитную ванну 7. Между клеммами 1 и 2 прикладывают напряжение источника электропитания.
з1
зn
з1
зn
В контроллере 9 системы управления для каждой обрабатываемой детали задают требуемые значения электрического тока (I-I) и количества электричества (Q-Q), которые должны пройти через деталь при микродуговом оксидировании.
i
i
i
В контроллере 9 для каждой обрабатываемой детали (i) программно организован счетчик количества электричества (Q), который осуществляет численное интегрирование тока, проходящего через деталь в ходе процесса микро дугового оксидирования. Этот ток измеряется датчиком (4), подключенным к токоподводу обрабатываемой детали (6). Измеренное значение оцифровывается в аналогово-цифровом преобразователе 8 и передается в контроллер 9.
1
n
1
n
Перед стартом технологического процесса МДО счетчики количества электричества Q-Q обнуляются. После старта контроллер 9 рассчитывает требуемое значение тока для МДО всех обрабатываемых деталей, и, по этому значению рассчитывает требуемую емкость батареи конденсаторов 3. Затем контроллер 9 подключает требуемые для набора расчетной емкости конденсаторы в батареи 3 и замыкает симметричные электронные ключи 5-5 в цепях обрабатываемых деталей. Это приводит к формированию импульсов тока, протекающего через обрабатываемые детали, и за счет этого к протеканию процесса микродугового оксидирования.
1
n
1
n
i
зi
i
зi
Протекающие через обрабатываемые детали токи измеряются датчиками 4-4, оцифровываются в аналогово-цифровом преобразователе 8 и по этим значением в программных счетчиках Q-Q подсчитывается количество электричества, через каждую обрабатываемую деталь. Когда для i-ой обрабатываемой детали значение программного счетчика количества электричества Q превышает заданное значение Q, происходит завершение процесса ее обработки. При этом контроллер 9 размыкает соответствующий симметричный электрический ключ 5 и уменьшает емкость коммутируемой батареи конденсаторов 3 на значение, пропорциональное заданному току I через отключенную деталь i.
После отключения всех деталей завершается технологический процесс.
Таким образом, заявляемый технологический источник тока обеспечивает индивидуальную или групповую обработку деталей методом микродугового оксидирования, с заданным количеством электричества, прошедшим через каждую обрабатываемую деталь, без повышения тока ее обработки. Это позволяет осуществлять обработку деталей методом микродугового оксидирования с высокой степенью стабильности показателей свойств МДО-покрытий и повысить качество этих покрытий, за счет постоянства количества электричества и средней плотности тока, проходящих через обрабатываемую поверхность каждой детали.