HU190769B - Equipment for chemical and heat treatment of metal workpiece by glimm discharge - Google Patents

Description

A találmány tárgya berendezés fém munkadaraboknak glimmkisülés útján való kémiai és hőkezelésére, amely berendezés főleg a gépgyártásban alkalmazható.

A fém munkadarabnak kémiai-hőkezelésére már ismeretes egy olyan berendezés, amely glimmkisülés útján végzi a munkadarab megmunkálását. Ez az ismert berendezés egy olyan munkatérből áll, amely gáz-vákuumtömbbel rendelkezik és hűtőtömbbel van ellátva. A berendezés a hálózathoz van csatlakoztatva. A munkatérben elhelyezett anód és katód a hálózathoz csatlakozik olyan érintkezők útján, amelyek közül az egyik érintkező közvetlenül csatlakozik a hálózathoz, a másik érintkező egy mágneses erősítő útján csatlakozik egy transzformátor primer tekercséhez. Ezen transzformátor szekunder tekercsének kimenetei átkapcsoló útján egy háromfázisú kompenzáló vagy kiegyenlítő híddal vannak összekötve. A kiegyenlítő híd pozitív pólusa egy simító-fojtótekercs egyik végéhez csatlakozik, míg a másik vég a kapcsolás földpontjához és a munkatérben lévő anódon folyó áramot mérő szervhez csatlakozik. A háromfázisú kompenzáló vagy kiegyenlítő híd negatív pólusa a munkatér katódjához van kötve. A kapcsolásban alkalmazott tirisztor anódja a fojtótekercs közös sarkához és az árammérés céljára szolgáló szervhez csatlakozik, míg a tirisztor katódja a munkatérben elhelyezett katódhoz van kötve. A tirisztorral egy lekapcsolóegység van összekötve. A tirisztor gyújtóelektródája azon kapcsolóegységhez csatlakozik, amelynek bemenete a munkatérben átfolyó áram mérésére szolgáló szervhez csatlakozik. Ezen árammérő szerv első kimenete a tirisztort lekapcsoló szervhez, második kimenete pedig a mágneses erősítő áramvezetését kapcsoló reléhez csatlakozik. A relé érintkezője egy ellenálláshoz van kötve, amelynek egyik vége a mágneses erősítő vezérlőfeszültségforrásához, az ellenállás másik vége a mágneses erősítő tekercsén át a vezérlőfeszültség forrásának másik végéhez van kötve. A berendezés működését a mágneses erősítőn átfolyó áram határozza meg. Abban az esetben, ha a mágneses erősítő a szabályozás mértékét nem értékeli kielégítő nagyságúnak, az átkapcsoló segítségével a transzformátor áttételi viszonyát változtatják.

A munkatérben átfolyó nagyobb áram esetén, amely a megengedett felső határ felett van, a tirisztor bekapcsol, és a munkatérben az anódot és katódot rövidre zárja. Egyidejűleg a mágneses erősítőn átfolyó áram nagymértékben csökken, a tirisztort kikapcsoló egységet működteti, a tirisztort ezáltal lekapcsolja és ennek a következtében az átfolyó áram értéke ismét megnő. A munkatérben létrejövő glimmkisülés 4 sec idő eltelte után ismét helyreáll.

A fent vázolt berendezés hátránya az, hogy a tápáramforrásból származó teljes teljesítmény, a berendezés névleges feszültsége, amelyet a glimmkisülés maximális teljesítménye. határoz meg, nagymértékben megnövekedhet. A berendezés egy további hátránya abban van, hogy a berendezés beindításakor a munkadarab és a munkatér tisztítására fordító műveleti idő nagy.

A fent vázolt berendezés egy további hátránya abban van, hogy a munkatér villamos szilárdságának helyreállítása igen hosszú időt igényel, ugyanis a glimmkisülés a kikapcsolás után csak nagy késéssel - 4 sec idő elteltével - regenerálható. Ez a késleltetés a berendezés gazdaságos alkalmazását rontja, különösképpen ha a villamos ívet nagyfrekvenciájú áram állítja elő.

Célkitűzésünk, hogy találmányunk útján olyan berendezést jéivasoljunk a fém munkadarabok glimmkisülés útján történő kémiai-hőkezelésére, amely glimmkisülés a villamos tápáramforrás hálózata útján közvetlenül nyerhető. A glimmkisülés a berendezés azon névleges teljesítményértékétől lényegében független, amelyet a glimmkisülés maximális teljesítménye határoz meg. Annak érdekében, hogy a munkatérnek és a munkadaraboknak a berendezés első beindítása előtt szükséges tiEztitási műveletének időtartamát lerövidítsük, a munkatérben a villamos szilárdság helyreállításának folyamatát meg kell gyorsítani, ugyanígy meg kell gyorsítani a glimmkisülés gerjesztését a kikapcsolás után, ezáltal a berendezés termelékenysége megnövelhető.

A találmány szerinti fém munkadaraboknak glimmkisülés útján való kémiai-hőkezelésére alkalmazott berendezésünk munkateréhez egy gáz-vákuum egység, egy hűtőegység és egy hálózati kapcsolóval ellátott tápegység van csatlakoztatva, továbbá egy transzformátort, egy tirisztort, egy áramkiegyenlitő hidat tartalmaz, amelyek soros kapcsolásban vannak elrendezve, amelyhez egy simitó-fojtótekercs, egy árammérő egység és a munkatér van csatlakoztatva. A transzformátor primer tekercse a háromfázisú hálózattal hálózati kapcsoló útján csatlakozik. A transzformátor egyik szekundertekercse egy áramkompenzáló híddal van összekötve, a másik szekundertekercs pedig egy reaktív elem utján egy pótlólagos áramkompenzáló hídhoz csatlakozik, amellyel párhuzamosan egy dióda van kapcsolva. A dióda katódja a második áramkompenzáló híd pizitiv pólusához, az anódja pedig annak negatív pólusához van kötve. Az első éramkompenzáló híd negatí\^r pólusa második áramkompenzáló hid pozitív pólusához csatlakozik. A második éramkompenzáló hid negatív pólusa a simító-fojtótekercs útján a munkatérben lévő katódhoz csatlakozik, míg az ott elrendezett anód földelve van, és az árammérő egység útján az első éramkompenzáló híd pozitív pólusához csatlakozik. A munkatérben lévő anóddal és katóddal párhuzamosan a transzformátor primertekercsei és egy kondenzátor csatlakoznak; ά tirisztor katódja a telítődő típusú transzformátor primertekercsének leágazásához, az anódja a munkatérben lévő anóddal van összekötve. A dióda anódja és katódja első vezérlőegység egy-egy kivezetésével van összekötve, amelynek kimenetei a tirisztor gyújtóelektródájával és katódjával, bemenetel a transzformátor szekundertekercsének kivezetéseivel, további kivezetése második kompenzáló híd vezérlőbemenetóvel, további kivezetése harmadik vezérlőegységgel van összekötve, a harmadik vezérlőegység kimenele az első áramkompenzáló híd vezérlőbemenetével, bemenete az árammérő egységgel, további két bemenete pedig a munkatérben elrendezeti anóddal és katóddal van összekötve.

A találmány szerinti berendezés előnye abban van, hogy a teljes teljesítmény, amelyet a tápáramforrás hálózata szolgáltat, nem függ észrevehető mértékben a berendezés névleges teljesítményértékétől, amely utóbbit viszont a glimmkisiilós maximális kapacitása határoz mag. A katód felületének tisztítási műveletétől a kémiai-hőkezelési műveletre történő átmenethez nincs szükség a kapcsolásban külön érintkezők alkalmazására. A katódfelület tisztításához szükséges műveleti idő jelentősen csökkenthető. A munkatér villamos szilárdságát igen rövid idő alatt lehet regenerálni. A glimmkisülés gerjesztése a lekapcsolás után késedelem nélkül ismét helyreállítható, minek következtében a berendezés termelékenysége az ismert hasonló berendezésekhez képest jelentősen növelhető.

A találmány szerinti fém munkadarabok glimmkisülés útján történő kémiai-hőkezelésére alkalmas berendezés példakénti kiviteli alakját a csatolt rajz alapján ismertetjük részletesebben.

Amint az 1. ábrán látható, a berendezés 1 transzformátorának primertekercse háromfázisú 2 hálózathoz csatlakozik 3 hálózati kapcsoló útján. Az 1 transzformátor egyik szekundertekercse egy szinkron 4 áramkompenzáló híddal van összekötve. A másik szekundertekercs egy 5 reaktív elemen át egy pótlólagos 6 áramkompenzáló hídhoz csatlakozik, míg párhuzamosan az utóbbihoz egy 7 dióda úgy van kötve, hogy ezen 7 dióda katódja a pótlólagos 6 áramkompenzáló híd pozitív pólusával és a 4 áramkompenzáló híd negatív pólusával, anódja pedig a áramkompenzáló híd negatív pólusával van összekötve. A 6 áramkompenzáló híd negatív pólusa egy 8 simító-fojtótekercs útján 9 munkatérben lévő K kátédhoz csatlakozik. A 9 munkatérben lévő A anód földelve van és 10 árammérő egység útján csatlakozik az áram kiegyenlítésére szolgáló pótlólagos 4 áramkompenzáló híd pozitív pólusához. A 9 munkatérben lévő A anód és K katóddal párhuzamosan egy telítődő 11 transzformátor primertekercse és 12 kondenzátor van csatlakoztatva. A telítődő 11 transzformátor primertekercsének leágazásával 13 tirisztor katódja van összekötve, amelynek anódja a 9 munkatérben lévő A anódhoz csatlakozik. A 13 tirisztor katódja és gyújtóelektródája 14 vezérlőegység kimenetéivel, ez utóbbi bemenetel a telítődő 1 1 transzformátor szekundertekercsével, további kivezetései a 7 dióda anódjával és kálód javai, valamint 15 vezérlőegységgel vari összekötve, amely utóbbi pótlólagos 6 áramkompenzáló híddal és 16 vezérlőegységgel van összekötve. A 4 áranikompenzáló híd a 16 vezérlőegység kimenetével, annak két bemenete a 9 munkatér A anódjával és K katódjával van összekötve. A 16 vezérlőegység harmadik bemenete a 10 árammérő egységgel van öszszekötve. A 9 munkatérhez 17 gázvikuum egység és 18 hűtőegység csatlakozik.

A találmány szerinti berendezés működésének módja a következő:

a 9 munkatérbe behelyezzük a kezelendő fém munkadarabokat, majd a 9 munkateret lezárjuk. A 9 munkateret villamos érintkezőjével csatlakoztatjuk a hálózathoz. A teljes berendezés vezérlésére szolgáló 15 vezérlőegység egyaránt működtethető kézi vezérléssel vagy automatikusan. A 15 vezérlőegység által kiadott vezérlőjel hatására a 17 gáz-vákuumegység beindul, amely adott idő múlva előállítja a kezelési eljáráshoz szükséges nyomást. Az 1 transzformátor útján az első 4 áramkompenzáló hídra, valamint a második 6 áramkompenzáló hídra feszültséget adunk. Ez utóbb említett 4 áramkompenzáló híd és a 6 áramkompenzáló híd egymással oly módon vannak összekötve, hogy feszültségeik öszszeadódnak. A vezérlés céljára szolgáló 15 vezérlőegység a második 6 arainkompenzáló hidat bekapcsolja, minek határása a 9 munkatérben lévő A nnódon és K katódon egyenáram van jelen. A későbbiek során a kézzel vagy programszabályozó szerven át. vezérelt 13 vezérlőegység parancsára az első 4 áramkompenzáló híd a glimmkisülés gerjesztésének időtartama alatt bekapcsolt állapotban van. A glimmkisülés áramának növekedéséig a második 6 áranikompenzáló hídon lévő feszültség csökken. Abban az esetben, ha a kisütő áram érléke a második 6 áramkompenzáló híd rövidzárási áramának értékét túllépte, akkor a 7 dióda vezetni kezd, és ennek hatására a 13 tirisztort vezérlő telítődő 11 transzformátor szekundertekercsének bekapcsolására vonatkozó információ, ami a 14 vezérlőegységben van, belép. Ezzel egyidejűleg a 15 vezérlőegység lekapcsolja a második 6 éramkompenzáló hidat, és a glimmkisülést kizárólag a 4 éramkompenzáló híd táplálja.

Ezután a fém munkadarabok villamos glimmkisülés útján történő kémiai-hőkezelése a 9 munkatérben létrehozott kis nyomás mellett elkezdődik. A 9 munkatérben lévő Λ anód és K katód között nagy pontenciálkűlönbség van és kis kisülési áram folyik, ami lehetővé teszi, hogy a katód-felületet, illetőleg a kezelendő munkadarabok felületét tisztítani lehessen. A tisztítási művelet villamos ívben történő igen gyakori ivkisülésseí megy végbe. Ezen művelet elvégzésére vonatkozó információ a telítődő 11 transzformátor szekundertekercsén megy át. Abban az esetben, ha a kisülési áram kisebb, mint az az áram, amely a 7 diódát működteti, vagy pedig ha a vezérlőjelet adó 15 vezérlőegység megfelelő parancsjelet ad, akkor a telítődő 11 transzformátor szekundertekercsének jele a 13 tirisztort glimmkisülés létrejöttekor nern kapceolja be. Ebben az esetben a 12 kondenzátor és a telítődő 11 transzformátor primertekercse között berezgési folyamat indul be. Ez a folyamat négy fázisból áll. Az első fázisban, amelynek időtartama a telítődő 11 transzformátor újrafelmágnesezéséhez szükséges idővel azonos nagyságú, a 12 kondenzátor feszültsége igen kis mértékben csökken. A második fázisban a 12 kondenzátor és a telítődő 11 transzformátor primertekercse olyan rezgőkört alkotnak, amelyben a létrejövő rezgés fél periódusnak megfelelő időtartamú, azaz ez az időtartam jelentősen kisebb, mint a telítődő 11 transzformátor telítődéséhez szükséges idő.

Ebben a periódusban a 12 kondenzátor ismét feltöltödik, és a töltőáram amplitúdója olyan értékű, hogy az az ívkisülést létre tudja hozni. Az ívkisülós a megmunkálandó munkadarabok felületének intenzív tisztítását végzi.

A harmadik fázisban, amelynek időtartama a telítődő 11 transzformátor újrafelmágnesezéséhez szükséges idővel azonos nagyságú, a 12 kondenzátor feszültsége ellenkező irányban nagymértékben csökken.

A negyedik fázisban a második fázishoz hasonlóan, berezgési folyamat jón létre, azonban ellenkező fázisban. Az áramot a villamos Ívfény szakítja meg, a 9 munkatérben ellenkező előjelű feszültség jelenik meg, amely az újólag létrejött gerjesztés folytán a glimmkisüléshez szükséges feszültség eléréséig növekszik.

Ha a glimmkisülés árama nagyobb, mint a második 6 áramkompenzáló híd rövidzárási árama, úgy a telítődő 11 transzformátor szekundertekercse a 14 vezérlőegység útján a 13 tirisztort a villamos ív keletkezésének pillanatában bekapcsolja, ha erre a 15 vezérlőegységtől további parancsot kap. Ebben az esetben a glimmkisülésből a villamos ívbe való átmenetnél a kisülés feszültsége - mely feszültség értéke a még éppen fennálló glimmkisülés feszültségét eléri - és a már létrejött villamos ív feszültsége közötti különbség, mely a telítődő 11 transzformátor primertekercsére jut. Annak szekundertekercse a 14 vezérlő egységen keresztül bekapcsolódó jelet ad a 13 tirisztorra. A 13 tirisztor bekapcsolása után a 12 kondenzátor a telítődő 11 transzformátor primertekercsének alsó részével párhuzamosan kapcsolódik. A telítődő 11 transzformátor primertekercsének azon része, amely a 13 tirisztorral nincs párhuzamosan kapcsolva, a 9 munkatérben lévő A anód és K katód közé fordított polaritású feszültséget ad, amely feszültség a villamos ív áramának megszakítását gyorsítja és végül is a villamos szilárdság intenzív helyre állításához vezet. Adott idő eltelte után, amely a telítődő 11 transzformátor mágnesvezetőjének telítődéséhez szükséges, a 12 kondenzátor és a 13 tirisztor ismételten feltöltődnek. A 12 kondenzátor ismételt feltöltődése után a 13 tirisztor kikapcsolódik, és a 9 munkatérben lévő A anód és K kat.ód ismét közvetlen feszültséget kap arra az időtartalomra, amely a Lelltődő 11 transzformátor mágnesvezetőjének telítéséhez szükséges, most azonban fordított értelemben. Ezt kővetően a 9 munkatérben lévő A anód és K kától a 12 kondenzátor teljes feszültségét kapja, azonban fordított előjellel. Ez a feszültség megközelítően lineárisan növekszik mindaddig, amíg a 9 munkatérben újabb glimmkisülés be nem következik.

A fenti módon a villamos ív, amely az A anód és K katód között létre tud jönni, gyakorlatilag azonnal megszakad, míg a 9 munkatérben adott ideig olyan feszültség van jelen, amelynek előjele ismételten megváltozik és amely a villamos szilárdság helyreállítását elősegíti.

Ilyen módon a kisütőáram nagyságának függvényében rövid ideig tartó áramnövekedés hatására a glimmkisülésben egy gyorsan vékonyodó csatorna jön létre, melynek célja a katódfelület illetve a kezelendő munkadarab felületének gyorsabb tisztítása és a villamos ív kézi vagy automatikus működtetésű 15 vezérlőegységből kapott vezérlőjel hatására igen gyorsan megszakad.

A kezelendő munkadaraboknak előre meghatározott áramsűrűségű, rövid időtartamú villamos ívfénnyel történő felület-tisztításától a következő stabil üzemű, nagy kisülési áramokkal végzett gliminkisülésig tartó átmenetnél nem alkalmazunk semmiféle pótlólagos ívirányító eszközt, mert a 7 dióda és az 5 reaktív elem a kívánt feladat megoldását biztosítja. A második 6 áramkompenzáló hídnek a vezérlésre szolgáló, azaz a kézzel vagy automatikusan vezérelt 15 vezérlőegységgel való kikapcsolása lehetővé teszi a 2 hálózatról vett teljesítmény csökkenését is. A 8 simító-fojtótekercs feladata az, hogy a kisülési aram pulzéló hatását csökkentsük, és ezzel együtt a 4 áramkompenzáló híd üzemét a 9 munkatérben végzett művelet során csökkentjük.

Claims (1)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   Berendezés fém munkadaraboknak gliinmkisülés útján való kémiai és hőkezelésére, amely gáz-vákuum egységgel és hűtőegységgel el-59

   19076S látott munkateret valamint egymással láncbakapcsolt hálózati csatlakozót, transzformátort, tirisztort, áramkompenzáló hidat tartalmazó tápegységet tartalmaz, a munkatérhez simitó-fojtótekercs és árammérő egység van csat- 5 lakoztatva, azzal jellemezve, hogy a transzformátor (1) primer tekercse hálózati kapcsolón (3) keresztül van a hálózathoz (2) csatlakoztatva, egyik szekundertekercse a áramkompenzáló híddal (4) van összekötve, a má- 10 sik szekundertekercs reaktív elemen (5) keresztül második árainkoinpenzáló híddal (fi) van összekötve, amellyel dióda (7) van párhuzamosan kapcsolva úgy, hogy katódja a második áramkompenzáló híd (6) pozitív pólu- 15 savai, anódja pedig annak negatív pólusával van összekötve, a dióda (7) anódja a simító-fojtótekercsen (8) keresztül a munkatér (9) katódjával (K) van összekötve, amelynek anódja (A) le van földelve és árammérő egy- 20 ségen (10) keresztül az első áramkompenzáló híd (4) pozitív pólusával, valamint a munkatér (9) anódja (A) össze van kötve egy kondenzátorral (12) és egy tirisztor (13) anódjával, mely tirisztor (13) katódja telítődő transzformátor (11) primertekerc.sének leágazásával van összekötve, a tirisztor (13) katódja és gyújtóelektródája első vezérlőegység (14) kimenetéivel, a telítődő transzformátor (11) szekundertekercse az első vezérlő egység (14) bemenetéivel van összekapcsolva, az első vezérlő egység (14) két kivezetésével a dióda (7) anódja és katódja van összekötve, az első vezérlőegység (14) harmadik kimenetére második vezérlőegység (15), annak kimenetére harmadik vezérlőegység (16) van kapcsolva, ahol a második vezérlőegység (15) vezérlőjelkimenete a második áramkompenzáló híd (6) vezérlőbemenetével, a harmadik vezérlőegység (16) vezérlőjelkimenete az első áramkompenzáló híd (4) vezérlőbemenetével, további bemenetel a munkatér (9) katódjával (K) illetve anódjával (A) valamint az árammérő egységgel (10) van összekötve.