УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРУППОВОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ МЕТОДОМ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ

Полезная модель используется при групповой обработке деталей методом микродугового оксидирования (МДО) для формирования на их поверхности многофункциональных защитных 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 А.М. 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, обеспечивающие обработку МДО двух деталей или двух групп (комплектов) деталей, содержащее клеммы для подключения источника питания, к которым последовательно подключены электрический конденсатор и две параллельно соединенные первичные обмотки силового трансформатора, выводы вторичной обмотки которого соединены с токоподводами для обрабатываемых деталей, погруженных в электролитную ванну, которая, в свою очередь, заземлена (Патент РФ №2019582, кл. C25D 11/00, C25D 11/02, 1994).
К недостаткам известного устройства относится, во-первых, то, что невозможна обработка одной детали или группы деталей, так как процесс осуществляется только при подключении двух деталей или групп деталей к обоим выводам силового трансформатора. Во-вторых, при обработке двух групп деталей не происходит выравнивания количества электричества, прошедшего через отдельные детали в пределах каждой группы. В третьих, из-за применения силового трансформатора обработка возможна только на переменном токе.
Полезная модель направлена на повышение стабильности показателей свойств МДО-покрытий, формируемых при групповой обработке деталей методом микродугового оксидирования, за счет выравнивания количества электричества, прошедшего через отдельные детали в группе за время их обработки.
Указанный результат достигается тем, что в устройстве для групповой обработки деталей методом микродугового оксидирования, содержащем технологический источник тока с двумя клеммами, ко второй из которых подключена электролитная ванна, каждый токоподвод для обрабатываемых деталей подключен к первой клемме источника питания через последовательно соединенные силовые цепи симметричного электрического ключа и датчика тока, на выходе каждого из которых установлен счетчик количества электричества, выходы которых подключены к входам селектора канала управления, детектора наибольшего значения и детектора наименьшего значения, а выходы детекторов подключены к входам разностного элемента, выход которого соединен с входом порогового элемента, выход которого соединен с первым входом логического элемента «2И», выход которого подключен к входу первого таймера, выход которого соединен с инвертирующим входом второго таймера, выход которого подключен ко второму входу логического элемента «2И», причем выходы селектора канала управления подключены к первым входам логических элементов «2И-НЕ», вторые входы которых подключены к выходу первого таймера, а выходы логических элементов «2И-НЕ» через устройства гальванической развязки подключены к управляющим входам симметричных электрических ключей.
На чертеже представлена функциональная электрическая схема устройства для групповой обработки деталей методом микродугового оксидирования.
1
n
1
n
1
n
1
n
1
n
1
n
Устройство состоит из клемм 1 и 2 технологического источника тока, датчиков тока 3-3 (n - количество обрабатываемых деталей в группе, предусмотренное возможностями устройства), симметричных электрических ключей 4-4, токоподводов 5-5 для обрабатываемых деталей, электролитной ванны 6, счетчиков количества электричества 7-7, селектора канала управления 8, детектора наибольшего значения 9, детектора наименьшего значения 10, разностного элемента 11, порогового элемента 12, таймеров 13 и 15, логического элемента «2И» 14, логических элементов «2И-НЕ» 16-16и устройств гальванической развязки 17-17.
Устройство работает следующим образом.
1
n
Перед началом работы на токоподводы 5-5 закрепляют обрабатываемые детали и погружают их в электролитную ванну 6. Между клеммами 1 и 2 прикладывают напряжение, генерируемое технологическим источником тока.
1
n
1
n
1
n
i
n
Перед стартом технологического процесса МДО счетчики количества электричества 7-7 находятся в «обнуленном» состоянии, поэтому на выходах детекторов наибольшего (9) и наименьшего (10) значений сигнал отсутствует, и напряжение на выходе разностного элемента 11 равно нулю, что заведомо меньше порога срабатывания элемента 12. В результате, на выходе порогового элемента 12 напряжение находится на уровне логического нуля, что приводит к появлению такого же напряжения на выходах логического элемента «2И» 14 и таймера 15. Это, в свою очередь, приводит к установлению логических единиц на выходах элементов «2И-НЕ» 16-16 и появлению на выходах устройств гальванической развязки 17-17 сигналов, отпирающих симметричные электрические ключи 4-4. Тем самым, между деталями в группе и электролитной ванной 6 прикладывается напряжение, генерируемое технологическим источником тока, а в цепях деталей протекает электрический ток.
Для обеспечения возможности групповой обработки деталей в количестве меньшем, чем предусмотрено возможностями устройства (л), применяются детекторы наибольшего (9) и наименьшего (10) значений, не чувствительные к нулевым значениям количества электричества на своих входах, что и имеет место при отсутствии части деталей на выходе устройства.
1
n
1
n
1
n
Электрические токи в цепях деталей измеряются датчиками 3-3 и интегрируются по времени в счетчиках количества электричества 7-7. С помощью детекторов наибольшего (9) и наименьшего (10) значений и разностного элемента 11 определяется разность между предельными значениями данных, накопленных счетчиками 7-7. Ясли эта разность превышает допустимое значение, определяемое порогом срабатывания элемента 12, то на его выходе формируется высокий логический уровень напряжения, приводящий к возникновению аналогичного уровня на выходе логического элемента «2И» 14 и запуску таймера 15.
о
п
При детектировании устройством недопустимой разности в значениях количества электричества для отдельных деталей в группе деталь, через которую прошло наибольшее количество электричества, отключается от технологического источника тока на время T (определяется уставкой таймера 15), а затем снова подключается к нему. Во избежание моментального повторного отключения детали в устройстве предусмотрена минимальная задержка между такими отключениями T (определяется уставкой таймера 13).
о
1
n
1
n
1
n
о
В течение интервала времени T на выходе таймера 15 напряжение находится на уровне логической единицы, что приводит к закрытию соответствующего симметричного электрического ключа (4-4) и отключению детали, через которую прошло наибольшее количество электричества, от технологического источника тока. Номер такой детали определяется по значениям счетчиков количества электричества 7-7 селектором канала управления 8. На соответствующем этой детали выходе селектора канала управления 8 устанавливается высокий логический уровень напряжения, а на остальных выходах - остается низкий уровень, что приводит к возникновению низкого логического уровня напряжения на выходе логического элемента «2И-НЕ» (16-16), соответствующего номеру детали. В результате, для детали, через которую прошло наибольшее количество электричества, процесс МДО-обработки прерывается на время T, определяемое уставкой таймера 15. При этом на остальных деталях процесс МДО продолжается, и таким образом происходит выравнивание количества электричества, прошедшего через детали в течение всего времени их групповой обработки.
о
п
По завершению интервала времени T таймером 15 запускается таймер 13, и в течение интервала времени T на выходе этого таймера устанавливается низкий логический уровень напряжения. Тем самым в течение этого интервала времени запрещается повторный запуск таймера 15, что позволяет избежать появления дефектов в покрытии из-за излишне длительных бестоковых пауз в процессе обработки деталей.
Таким образом, заявляемое устройство за счет выравнивания количества электричества, прошедшего через отдельные детали в группе за время их обработки, позволяет осуществлять групповую и индивидуальную обработку деталей методом микродугового оксидирования с высокой степенью стабильности показателей свойств МДО-покрытий. Такое устройство может быть использовано с большинством известных технологических источников тока и не накладывает ограничений на обеспечиваемые ими режимы микродугового оксидирования.