PL183045B1 - Sposób wytwarzania warstw wierzchnich z zastosowaniem wyładowań elektrycznych - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania warstw wierzchnich z zastosowaniem wyładowań elektrycznych, w którym elektroda robocza stanowiąca anodę wykonuje ruch posuwowy równoległy do powierzchni obrabianego przedmiotu stanowiącego katodę, a jako elektrodę roboczą stosuje się obrotową szczotkę obwodową z zamocowanymi promieniowo sprężystymi drutami metalowymi zawierającymi pierwiastki stopowe, które to druty wprowadza się w ruch obrotowy względem osi szczotki, znamienny tym, że elektrodę roboczą (2) dociska się sprężyście końcami drutów do obrabianego przedmiotu (1).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania warstw wierzchnich z zastosowaniem wyładowań elektrycznych, mający zastosowanie do obróbki powierzchni przedmiotów metalowych.

Znane są sposoby napawania wiązką elektrod lub napawania wieloelektrodowego pod topnikiem, pozwalające na znaczne zwiększenie szybkości napawania w porównaniu z napawaniem jed^ą elektrodą. Podczas napawania wieloelektrodowego stosuje się od kilku do kilkudziesięciu drutów litych lub proszkowych. Najczęściej druty ustawione są równolegle i podłączone do tego samego źródła prądu. Podczas napawania druty stapia się równocześnie, często przy ruchach wahadłowych głowicy, które mogą być sterowane za pomocą ruchu obrotowego głowicy spawalniczej.

Napawaniem można nakładać grube warstwy, obróbka powoduje duże zmiany strukturalne i naprężenia w przedmiocie obrabianym, powierzchnia po napawaniu charakteryzuje się dużymi nierównościami, jest utleniona i wymagane jest jej wykańczanie obróbką dokładnościową bądź gładkościową.

Znane jest także utwardzanie elektroiskrowe wibrującą elektrodą, wykonaną zwykle z węglików spiekanych lub innych stopowych materiałów, polegające na stosowaniu specjalnych urządzeń wyposażonych w generator impulsów elektrycznych oraz układ drgający o częstotliwości kilkudziesięciu hertzów, który doprowadza do okresowego kontaktu elektrody roboczej z obrabianą powierzchnią i następnie zrywania tego styku. Wywołuje to wyładowania iskrowe w wyniku których materiał z elektrody roboczej jest przenoszony na obrabianą powierzchnię. Ze względu na konieczność dokładnego usytuowania elektrody względem obrabianej powierzchni, pracę pojedynczą elektrodą oraz niską częstotliwość wyładowań, obróbka ta ma niską wydajność i jest stosowana sporadycznie do utwardzania narzędzi skrawających.

Z opisu patentowego DE 3000884 znane jest urządzenie i sposób napawania powierzchni metali za pomocą wyładowań elektrycznych iskrowych, w którym jako elektrodę roboczą stosuje się element w postaci głowicy wykonującej ruch posuwowy równoległy do obrabianej powierzchni, z zamocowanymi czołowo drutami z materiału przewodzącego prąd elektryczny, które są wprawiane w ruch obrotowy względem osi elektrody i przemieszczane względem obrabianego elementu. Pod wpływem siły odśrodkowej druty te odchylają się promieniowo a ich końce stykają się z obrabianą powierzchnią.

Sposób według wynalazku, w którym elektroda robocza stanowiąca anodę wykonuje ruch posuwowy równoległy do powierzchni obrabianego przedmiotu stanowiącego katodę, a jako elektrodę roboczą stosuje się obrotową szczotkę obwodową z zamocowanymi promieniowo sprężystymi drutami metalowymi zawierającymi pierwiastki stopowe, które to druty

183 045 wprowadza się w ruch obrotowy względem osi szczotki, charakteryzuje się tym, że elektrodę roboczą dociska się sprężyście końcami drutów do obrabianego przedmiotu.

Podczas ruchu drutów szczotki obrotowej po obrabianej powierzchni, między końcami tych drutów a powierzchnią występują wyładowania elektryczne, wskutek oddziaływania których następuje topienie i częściowo parowanie drutów szczotki i obrabianej powierzchni, przenoszenie stopionego metalu ze szczotki na obrabianą powierzchnię i utworzenie na niej warstwy wierzchniej składającej się z materiału elektrody roboczej i obrabianego przedmiotu.

Zastosowanie elektrody roboczej w postaci obrotowej szczotki dociskanej sprężyście do obrabianej powierzchni powoduje równoczesne oddziaływania z obrabianą, powierzchnią dużej liczby drutów szczotki i szybkiego zrywania styku między nimi. Umożliwia to stosowanie jako zasilaczy elektrycznych układu roboczego źródeł prądu stałego, które są tanie i łatwo dostępne, lub typowych generatorów impulsów elektrycznych stosowanych na przykład w obróbce elektroiskrowej. Częstotliwości wyładowań są rzędu kilku kilohertzów, a więc wielokrotnie wyższe niż w przypadku utwardzania elektroiskrowego. Sprężyste właściwości szczotki zapewniaj ą możliwość obróbki powierzchni krzywoliniowych lub o innych złożonych kształtach.

Dobierając odpowiednie parametry obróbki można uzyskać warstwy wierzchnie o grubości od pojedynczych do setek pm. Możliwe jest również na tym samym urządzeniu i tą samą elektrodą wytworzenie najpierw grubej warstwy wierzchniej składającej się z materiału elektrody roboczej i obrabianego przedmiotu a następnie poprzez zmianę parametrów wygładzenie jej w tej samej operacji.

Wydajność obróbki jest wielokrotnie większa od obróbki elektrodą wibrującą. Strefa wpływów cieplnych w elemencie obrabianym jest wielokrotnie mniejsza niż w przypadku stosowania napawania, dzięki czemu możliwe jest stosowanie opracowanego sposobu obróbki do wytwarzania warstw na elementach cienkościennych, cylindrach i innych powierzchniach. Również wartość niekorzystnych naprężeń rozciągających w warstwie wierzchniej jest w przypadku tego sposobu obróbki niższa niż w przypadku napawania oraz obróbki elektrodą wibrującą; wynika to z korzystnego, mechanicznego oddziaływania drutów na obrabianą powierzchnię, które generuj ^naprężenia ściskające w warstwie wierzchniej.

Wynalazek objaśniony jest w przykładzie realizacji uwidocznionym na rysunku, przedstawiającym widok elektrody w postaci obrotowej szczotki obwodowej podczas obróbki erozyj no-mechanicznee.

Jak przedstawiono na rysunku, obrabiany przedmiot 1 podłączony jest do ujemnego bieguna 3 źródła prądu Z stałego bądź impulsowego. Elektroda robocza 2, w postaci obrotowej szczotki obwodowej z zamocowanymi promieniowo sprężystymi drutami metalowymi zawierającymi pierwiastki stopowe, które mają być wprowadzone do warstwy wierzchniej, podłączona jest do dodatniego bieguna źródła prądu Z. Elektroda ta podczas obróbki erozyjnomechanicznej wykonuje ruch obrotowy, przemieszcza się ruchem posuwowym równoległym względem obrabianej powierzchni i jest dociskana sprężyście do obrabianego przedmiotu 1. Sprężysty docisk elektrody do obrabianego przedmiotu 1 może być zrealizowany pneumatycznie, hydraulicznie, sprężyną, obciążnikami lub w inny sposób. Po podłączeniu elektrody roboczej 2 i obrabianego przedmiotu do źródła prądu Z i włączeniu ruchu obrotowego następuje zbliżenie i styk poszczególnych drutów szczotki i obrobionej powierzchni oraz przeniesienie stopionego materiału ze szczotki na obrabianą powierzchnię i utworzenie na niej warstwy wierzchniej, składającej się z materiału elektrody roboczej i obrabianego przedmiotu, o korzystnym składzie chemicznym i właściwościach. Ze względów bezpieczeństwa elektroda robocza bądź cała strefa obróbki powinna być obudowana specjalnymi osłonami.

183 045

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób wytwarzania warstw wierzchnich z zastosowaniem wyładowań elektrycznych, w którym elektroda robocza stanowiąca anodę wykonuje ruch posuwowy równoległy do powierzchni obrabianego przedmiotu stanowiącego katodę, a jako elektrodę roboczą stosuje się obrotową szczotkę obwodową z zamocowanymi promieniowo sprężystymi drutami metalowymi zawierającymi pierwiastki stopowe, które to druty wprowadza się w ruch obrotowy względem osi szczotki, znamienny tym, że elektrodę roboczą (2) dociska się sprężyście końcami drutów do obrabianego przedmiotu (1).