УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОДИФФУЗИОННОЙ ТЕРМООБРАБОТКИ ПОЛЫХ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к области металлургии, в частности, к оборудованию для термической обработки сталей.
Наиболее близкой по технической сущности, выбранная в качестве прототипа, является установка для термоэлектрической обработки [Патент РФ на полезную модель №71983, С23С 8/42, 2008 // Бюл. №9 от 27.03.2008], которая содержит три основных блока: поляризационный, контрольно-измерительный и нагревательный. При этом поляризационный блок дополнительно снабжен выпрямителем, что позволяет в качестве источника поляризующего тока применить автотрансформатор, входящий в состав нагревательного блока. Использование известной установки для электродиффузионной термообработки полых деталей с рабочей внутренней поверхностью вызывает повышенный расход электролита и дополнительные затраты на высокотемпературные тигли.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является экономия затрат на проведение электродиффузионной термообработки полых деталей с рабочей внутренней поверхностью.
При осуществлении полезной модели поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в исключении использования высокотемпературного тигля и сокращении расхода электролита и электроэнергии для обработки одной детали.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке, содержащей поляризационный, контрольно-измерительный и нагревательный блоки, вместо тигля используется обрабатываемая деталь, внутрь которой помещают электролит и вспомогательный электрод; при этом деталь с нижнего торца герметично закрыта фиксируемой заглушкой.
Между заявленным техническим результатом и существенными признаками изобретения существует следующая причинно-следственная связь: снижение затрат на проведение электродиффузионной термообработки полых деталей с рабочей внутренней поверхностью происходит вследствие того, что в установке отсутствует высокотемпературный тигель (цена которого достаточно велика особенно при обработке крупногабаритных деталей); загрузка электролита осуществляется непосредственно внутрь обрабатываемой детали, что, в свою очередь, приводит к его меньшему расходу, чем потребовалось бы при погружении детали в электролит, находящийся в тигле. Сокращается также и расход электроэнергии благодаря исключению из обработки внешней поверхности детали. При этом для герметизации нижнего торца обрабатываемой детали используют фиксируемую заглушку. Для обеспечения герметичности в соединение необходимо внести высокотемпературную замазку, например из силиката натрия и порошкообразного оксида алюминия, цена которых не высока. Для крепления заглушки с обрабатываемой деталью можно использовать также фиксирующую деталь (хомут, стяжку или т.п.). Крепежные элементы (заглушку и фиксирующую деталь) можно использовать многократно.
На (Рис.1.) представлена схема установки для электродиффузионной термообработки полых деталей.
Установка состоит из 3-х блоков. Первый блок - поляризационный, предназначенный для поддержания выбранного электрического режима процесса и состоящий из понижающего автотрансформатора 1 и выпрямительного устройства 2, которое подключается к первому выходному контуру автотрансформатора 1.
Второй блок - контрольно-измерительный - включает в себя самопишущий потенциометр 3, миллиамперметр 4, термопару 5 и милливольтметр 6. Третий блок - нагревательный - имеет в своем составе печь 7, внутри которой установлена обрабатываемая деталь 8 с загруженным в нее слабоокислительным электролитом 9. Обрабатываемая деталь 8 с нижнего торца герметично закрыта фиксируемой заглушкой 10 и подключена с помощью рабочего электрода 11 и соединительных проводов к положительному полюсу выпрямительного устройства (на фиг. обозначен знаком «+»), а вспомогательный электрод 12 к клемме «-» выпрямительного устройства 2. Сила тока (и температура) в печи регулируется с помощью второго выходного контура понижающего автотрансформатора 1. Включение и выключение установки осуществляется с помощью ключа 13.
Установка работает следующим образом.
Первоначально в печь 7 помещают обрабатываемую деталь 8 с прикрепленным рабочим электродом 11 и герметично закрытую с нижнего торца фиксируемой заглушкой 10. Внутрь обрабатываемой детали помещают слабоокислительный электролит 9 и посредством ключа 13 включают в электрическую сеть автотрансформатор 1, регулируя силу тока нагрева за счет изменения числа рабочих витков его второго выходного контура. После достижения температуры электродиффузионной термообработки, которую контролируют с помощью термопары 5 и милливольтметра 6, в электролит 9 погружают вспомогательный электрод 12, предварительно соединенный с первым выходным контуром автотрансформатора 1 через выпрямительное устройство 2 с помощью соединительных проводов. Вращая ручку первого выходного контура автотрансформатора 1, начинают поляризацию, контролируя процесс с помощью самопишущего потенциометра 3, миллиамперметра 4, термопары 5 и милливольтметра 6.
В отличие от прототипа в предлагаемой установке вместо высокотемпературного тигля используют герметично закрытую с нижнего торца обрабатываемую деталь, внутрь которой помещают электролит и вспомогательный электрод. Таким образом, происходит экономия затрат на электродиффузионную термообработку полых деталей за счет исключения дорогостоящих комплектующих элементов установки и снижения количества расходных материалов и электроэнергии.
Например, при электродиффузионной термообработке детали диаметром 100 мм и высотой 150 мм с помощью предложенной установки исключается необходимость использования тигля стоимостью 850 руб., а расход электролита снижается на 35%, что экономит 42 руб. Расход электроэнергии снижается более чем в 2 раза, что приводит к экономии затрат на электрическую энергию до 0,4 руб. в зависимости от размеров детали. При этом цена крепежных элементов составляет 120 руб. Таким образом, обеспечивается экономия затрат в сумме 772,4 руб. В зависимости от объема выпускаемой продукции в год экономия может составить до 82 000 руб. Кроме того, отказ от использования тиглей повышает возможность электродиффузионной термообработки деталей больших размеров, не ограничиваясь размерами существующих тиглей.