MD1133Z

MD1133Z - Process for electroerosion alloying

Info

Publication number: MD1133Z
Application number: MDS20160058A
Authority: MD
Inventors: Александр РЫБАЛКО
Original assignee: Сп Завод Топаз Ао
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2017-10-31
Also published as: MD1133Y

Abstract

The invention relates to electrophysical material working processes and can be used for hardening the surfaces of conductive machine and tool parts.The process for electroerosion alloying consists in the application of current pulses between the electrode-tool and the part working surface, connected to the discharge circuit of the current pulse generator as the anode and cathode, respectively. The pulses are formed of trains of paired rectangular pulses, applied with a frequency of 48…56 Hz, the first pulse being of a duration of 100 µs, an amplitude of 200 A and a quantity of energy released between the electrode-tool and the part working surface of 0.268…0.536 J, and the second - of a duration of 200 µs, an amplitude of 200…400 A and a quantity of energy released between the electrode-tool and the part working surface of 0.468…1.05 J, and the pause duration between the first and second pulses is of 180…285 µs.

Description

Invenţia se referă la procedeele electrofizice de prelucrare a materialelor şi poate fi utilizată pentru întărirea suprafeţelor pieselor din materiale conductoare de curent ale maşinilor şi instrumentelor. The invention relates to electrophysical processes for processing materials and can be used for strengthening the surfaces of parts made of conductive materials of machines and instruments.

Este cunoscut procedeul de aliere prin electroerodare, în care pe suprafaţa de prelucrare a piesei prin cavitatea electrodului prelucrător în interstiţiul dintre electrozi se depune un amestec de compuşi, care intensifică procesul transferului de masă şi stabilizează procesul de electroerodare, apoi piesa se supune unei prelucrări cu aplicarea impulsurilor electrice. Amestecul de compuşi sub formă de pastă se depune în interstiţiul dintre electrozi, totodată mişcarea amestecului de compuşi în cavitatea electrodului-sculă se efectuează sub presiune [1]. The process of alloying by electroerosion is known, in which a mixture of compounds is deposited on the surface of the workpiece through the cavity of the processing electrode in the gap between the electrodes, which intensifies the mass transfer process and stabilizes the electroerosion process, then the workpiece is subjected to processing with the application of electrical impulses. The mixture of compounds in the form of a paste is deposited in the gap between the electrodes, at the same time the movement of the mixture of compounds in the cavity of the electrode-tool is carried out under pressure [1].

Dezavantajul acestui procedeu constă în necesitatea pregătirii prealabile a amestecului sub formă de pastă, totodată introducerea în componenţa amestecului a substanţelor tensioactive, precum şi deplasarea lor sub presiune complică esenţial procesul de aliere. The disadvantage of this process is the need to prepare the mixture in the form of a paste in advance, while the introduction of surfactants into the mixture, as well as their movement under pressure, essentially complicates the alloying process.

Mai este cunoscut procedeul de aliere prin electroerodare, care constă în aceea că impulsurile de curent electric sunt aplicate între electrodul prelucrător şi piesă. Impulsurile principale de curent alternează cu cele suplimentare astfel încât după fiecare impuls principal de curent urmează de la 1 până la 3 impulsuri suplimentare cu energie de la 30 până la 70% din energia impulsului principal de curent, iar pauza care anticipează fiecare impuls suplimentar constituie de la 2 până la 5 durate ale impulsului precedent de curent [2]. The process of alloying by electroerosion is also known, which consists in the fact that electric current pulses are applied between the processing electrode and the workpiece. The main current pulses alternate with the additional ones so that after each main current pulse there follow from 1 to 3 additional pulses with energy from 30 to 70% of the energy of the main current pulse, and the pause that anticipates each additional pulse constitutes from 2 to 5 durations of the previous current pulse [2].

Dezavantajul acestui procedeu constă în imposibilitatea schimbării pierderilor de material de pe electrodul prelucrător - anodul. The disadvantage of this process is the impossibility of changing the material losses on the processing electrode - the anode.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenţia propusă constă în simplificarea procedeului şi sporirea productivităţii transferului masei anodice fără schimbarea parametrilor impulsurilor. The technical problem solved by the proposed invention consists in simplifying the process and increasing the productivity of anodic mass transfer without changing the pulse parameters.

Procedeul conform invenţiei înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că constă în aplicarea impulsurilor de curent electric între electrodul-sculă şi suprafaţa de prelucrare a piesei, conectate la circuitul de descărcare a generatorului de impulsuri de curent în calitate de anod şi, respectiv, catod. Impulsurile sunt formate din trenuri a câte o pereche de impulsuri dreptunghiulare, aplicate cu frecvenţa de 48…56 Hz, primul impuls fiind cu durata de 100 µs, amplitudinea de 200 A şi cantitatea de energie degajată între electrodul-sculă şi suprafaţa de prelucrare a piesei de 0,268…0,536 J, iar cel de-al doilea - cu durata de 200 µs, amplitudinea de 200…400 A şi cantitatea de energie degajată între electrodul-sculă şi suprafaţa de prelucrare a piesei de 0,468…1,05 J, iar durata pauzei dintre primul şi al doilea impulsuri este de 180…285 µs. The method according to the invention eliminates the above-mentioned disadvantages by consisting in applying electric current pulses between the tool electrode and the workpiece surface, connected to the discharge circuit of the current pulse generator as anode and, respectively, cathode. The pulses are formed by trains of a pair of rectangular pulses, applied with a frequency of 48…56 Hz, the first pulse having a duration of 100 µs, an amplitude of 200 A and the amount of energy released between the tool electrode and the workpiece surface of 0.268…0.536 J, and the second - with a duration of 200 µs, an amplitude of 200…400 A and the amount of energy released between the tool electrode and the workpiece surface of 0.468…1.05 J, and the pause between the first and second pulses is 180…285 µs.

Astfel selectarea duratei pauzei prezintă un parametru de acţiune asupra creşterii masei anodice transferate. Thus, the selection of the pause duration presents a parameter of action on the increase in the transferred anodic mass.

Rezultatul tehnic al invenţiei propuse constă în simplificarea procedeului şi creşterea masei anodice transferate pe catod în perioada trecerii impulsurilor când se aplică pauza cu durata selectată între ele. Aceasta reprezintă o combinaţie în timp a procesului de eroziune a metalului de pe anod în funcţie de rezultatele descărcării prin scânteie a primului impuls şi, după o pauză, a acţiunii impulsului al doilea atunci când procesul de eroziune anodică nu este finalizat. Acest efect stipulează una dintre modalităţile de creştere a eroziunii acestui electrod fără a mări numărul de impulsuri şi fără a modifica parametrii lor electrici. Astfel o suprapunere similară în timp a proceselor termice tranzitorii în electrozi, precum şi a procesului electromagnetic în circuitul de formare a impulsurilor generatorului la momentul descărcării prin scânteie a impulsului suplimentar creează condiţii pentru creşterea masei de metal topit la electrozi şi pierderea masei anodice. The technical result of the proposed invention consists in simplifying the process and increasing the anode mass transferred to the cathode during the pulse passage when the pause of the selected duration is applied between them. This is a combination in time of the process of metal erosion on the anode depending on the results of the spark discharge of the first pulse and, after a pause, of the action of the second pulse when the process of anodic erosion is not completed. This effect stipulates one of the ways of increasing the erosion of this electrode without increasing the number of pulses and without changing their electrical parameters. Thus, a similar overlap in time of transient thermal processes in the electrodes, as well as the electromagnetic process in the pulse-forming circuit of the generator at the time of the spark discharge of the additional pulse creates conditions for an increase in the mass of molten metal at the electrodes and loss of anode mass.

Procedeul se explică prin desenele din fig. 1 şi 2, care reprezintă: The process is explained by the drawings in Fig. 1 and 2, which represent:

- fig. 1, schema-bloc a instalaţiei ce realizează procedeul; - Fig. 1, block diagram of the installation that performs the process;

- fig. 2, trenuri de impulsuri în funcţie de diminuarea pauzei între ele când se formează trenul a câte o pereche de impulsuri pe măsura apropierii fiecărui impuls par de cel impar, şi anume: - Fig. 2, pulse trains depending on the decrease in the pause between them when the train of a pair of pulses is formed as each even pulse approaches the odd one, namely:

а) cu tp.= pauză egală (maximă) între impulsuri; а) with tp.= equal (maximum) pause between pulses;

b) şi c) cu tp pauză variabilă între impulsuri, unde ti - durata impulsului. b) and c) with tp variable pause between pulses, where ti - pulse duration.

Schema-bloc a instalaţiei pentru alierea prin electroerodare (vezi fig. 1) include un generator 1 de impulsuri de curent, un electrod-sculă 2, conectat în calitate de anod, descărcarea electrică 3, acoperire 4 de aliere prin electroerodare, piesă de prelucrat 5, conectată în calitate de catod. The block diagram of the installation for alloying by electroerosion (see Fig. 1) includes a current pulse generator 1, a tool electrode 2, connected as an anode, an electric discharge 3, an alloying coating 4 by electroerosion, and a workpiece 5, connected as a cathode.

Instalaţia funcţionează în modul următor. The installation operates in the following way.

În timpul procesului de aliere generatorul 1 formează impulsurile de curent electric, care asigură descărcarea electrică între electrodul-sculă 2 şi piesa de prelucrat 5. During the alloying process, the generator 1 forms the electric current pulses, which ensure the electric discharge between the tool electrode 2 and the workpiece 5.

Exemplu de realizare Example of implementation

Procedeul de aliere prin electroerodare constă în aplicarea impulsurilor de curent electric între electrodul-sculă şi suprafaţa de prelucrare a piesei, conectate la circuitul de descărcare a generatorului de impulsuri de curent în calitate de anod şi, respectiv, catod. Impulsurile sunt formate din trenuri a câte o pereche de impulsuri dreptunghiulare, aplicate cu frecvenţa de 48…56 Hz, primul impuls fiind cu durata de 100 µs, amplitudinea de 200 A şi cantitatea de energie degajată între electrodul-sculă şi suprafaţa de prelucrare a piesei de 0,268…0,536 J, iar cel de-al doilea - cu durata de 200 µs, amplitudinea de 200…400 A şi cantitatea de energie degajată între electrodul-sculă şi suprafaţa de prelucrare a piesei de 0,468…1,05 J, iar durata pauzei dintre primul şi al doilea impulsuri este de 180…285 µs. The electroerosion alloying process consists of applying electric current pulses between the tool electrode and the workpiece surface, connected to the discharge circuit of the current pulse generator as anode and cathode, respectively. The pulses are formed by trains of a pair of rectangular pulses, applied with a frequency of 48…56 Hz, the first pulse having a duration of 100 µs, an amplitude of 200 A and the amount of energy released between the tool electrode and the workpiece surface of 0.268…0.536 J, and the second - with a duration of 200 µs, an amplitude of 200…400 A and the amount of energy released between the tool electrode and the workpiece surface of 0.468…1.05 J, and the duration of the pause between the first and second pulses is 180…285 µs.

Datele obţinute în acest diapazon de pauze selectate au fost comparate cu cele obţinute cu utilizarea impulsurilor cu parametri similari, dar cu pauza când procesele de interacţiune ce au avut loc la electrozi nu au fost observate (în continuare - de referinţă). The data obtained in this selected pause range were compared with those obtained using pulses with similar parameters, but with the pause when the interaction processes occurring at the electrodes were not observed (hereinafter - reference).

A fost studiată pierderea cantitativă a masei anodice la alierea mostrelor cu suprafaţa de 15 cm2. Fiecare suprafaţă a fost aliată numai de un strat de eroziune (în perioada de formare a acestui strat a fost schimbată componenţa chimică a electrozilor: materialul anodului ВК8, materialul catodului Oţel 35). The quantitative loss of anodic mass during alloying of samples with a surface area of 15 cm2 was studied. Each surface was alloyed only by one erosion layer (during the formation of this layer, the chemical composition of the electrodes was changed: anode material ВК8, cathode material Steel 35).

Au fost studiate: pierderea de masă a electrodului-sculă 2 cu secţiunea de 8 mm2, precum şi creşterea de masă a piesei 5 din Oţel 35 cu secţiunea de 1cm2 . The following were studied: the mass loss of the tool electrode 2 with a cross section of 8 mm2, as well as the mass increase of the part 5 made of Steel 35 with a cross section of 1 cm2.

Prima serie de experimente a fost efectuată prin aplicarea impulsurilor dreptunghiulare cu amplitudinea curentului de 200 A şi durata de 100 µs - primul impuls (cantitatea de energie degajată între electrodul-sculă şi suprafaţa de prelucrare a piesei de 0,268 J), precum şi al doilea impuls (cantitatea de energie degajată între electrodul-sculă şi suprafaţa de prelucrare a piesei de 0,468 J) cu amplitudinea curentului de 200 A şi durata de 200 µs. The first series of experiments was performed by applying rectangular pulses with a current amplitude of 200 A and a duration of 100 µs - the first pulse (the amount of energy released between the tool electrode and the workpiece surface of 0.268 J), as well as the second pulse (the amount of energy released between the tool electrode and the workpiece surface of 0.468 J) with a current amplitude of 200 A and a duration of 200 µs.

Datele obţinute sunt prezentate în tabel. Experimente similare au fost efectuate pentru celelalte perechi de impulsuri. The obtained data are presented in the table. Similar experiments were performed for the other pairs of pulses.

Tabel Table

Nr. probei Impulsuri în tren Energia degajată, J Amplitudinea curentului, А Durata impulsului, µs Frecvenţa, Hz Pierderea de referinţă de pe anod, mg Pierderea maximă, mg / tpauzei , µs 1 Primul 0,268 200 100 56 6,47 10,5/ 285 Al doilea 0,468 200 200 2 Primul 0,536 200 100 48 7,69 10,3/180 Al doilea 1,05 400 200 3 Primul 0,268 200 100 56 6,72 10,6 / 280 Al doilea 0,536 200 200Sample No. Pulses in train Energy released, J Current amplitude, А Pulse duration, µs Frequency, Hz Reference loss on anode, mg Maximum loss, mg / tpause, µs 1 First 0.268 200 100 56 6.47 10.5/ 285 Second 0.468 200 200 2 First 0.536 200 100 48 7.69 10.3/180 Second 1.05 400 200 3 First 0.268 200 100 56 6.72 10.6 / 280 Second 0.536 200 200

Durata pauzei specificate între primul şi al doilea impulsuri este prezentată în ultima coloană a tabelului. The specified pause duration between the first and second pulses is shown in the last column of the table.

Astfel, este elaborat un procedeu de aliere prin electroerodare simplificat, cu productivitatea transferului de masă anodică majorată fără schimbarea parametrilor electrici ai impulsurilor de curent la descărcarea prin scânteie, totodată fiecare dintre impulsuri, prin ajustarea parametrilor şi duratei de pauză, asigură un nivel sporit de transfer de masă anodică şi o creştere a masei pe catod. Thus, a simplified electroerosion alloying process is developed, with increased anodic mass transfer productivity without changing the electrical parameters of the current pulses during spark discharge, while each of the pulses, by adjusting the parameters and pause duration, ensures an increased level of anodic mass transfer and an increase in the mass on the cathode.

1. RU 2009146759 A 2011.06.27 1. RU 2009146759 A 2011.06.27

2. MD 1053 F2 1998.10.31 2. MD 1053 F2 1998.10.31

Claims

Electroerosion alloying process, which consists of applying electric current pulses between the tool electrode and the workpiece surface, connected to the discharge circuit of the current pulse generator as anode and cathode, respectively; The pulses are formed by trains of a pair of rectangular pulses, applied with a frequency of 48…56 Hz, the first pulse having a duration of 100 µs, an amplitude of 200 A and the amount of energy released between the tool electrode and the workpiece surface of 0.268…0.536 J, and the second - with a duration of 200 µs, an amplitude of 200…400 A and the amount of energy released between the tool electrode and the workpiece surface of 0.468…1.05 J, and the pause between the first and second pulses is 180…285 µs.