RU2049163C1

RU2049163C1 - Automated electropulse part polishing complex

Info

Publication number: RU2049163C1
Application number: RU93004361A
Authority: RU
Inventors: Леонид Григорьевич Одинцов; Анатолий Константинович Куценко; Эдуард Тимофеевич Зеликов; Вадим Николаевич Дзегиленок; Евгений Николаевич Коваленок; Юрий Иванович Боровко
Original assignee: Леонид Григорьевич Одинцов; Анатолий Константинович Куценко; Эдуард Тимофеевич Зеликов; Вадим Николаевич Дзегиленок; Евгений Николаевич Коваленок; Юрий Иванович Боровко
Priority date: 1993-02-01
Filing date: 1993-02-01
Publication date: 1995-11-27

Abstract

FIELD: electrochemical treatment of parts. SUBSTANCE: treatment and rinsing processes are automated, with the exception of charge-discharge processes, all process characteristics are automatically maintained so that exit of electrolyte vapor into environment is eliminated by providing condensation of vapor in special cooler and recycling vapor in the form of water into electrolyte preparing bath Complex has electrolyte component dosed supply system and automatic voltage control system with temperature and electrolyte consistency detectors, which are electrically connected with power source and component dosage systems, removable multiple-diameter filter, manipulator for moving combs with parts according to predetermined program and vapor condenser. Electrolyte rinsing and correction baths are combined in one bath provided with electrolyte supply coil. Electrolyte preparing bath has sludge collection and removal unit. Electrolyte is supplied into working bath by sprayer extending along bath perimeter at the level 1/2 of its height. Power source is provided with automatic voltage control system. EFFECT: increased efficiency, improved quality of treatment and provision for observation of ecology standards, including elimination of electrolyte vapor exit into environment. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электрохимической обработке деталей и может быть использован для полирования изделий из нержавеющих и конструкционных сталей, цветных сплавов и других металлов, а также удаления заусенцев и скругления острых кромок. The invention relates to electrochemical processing of parts and can be used for polishing products from stainless and structural steels, non-ferrous alloys and other metals, as well as deburring and rounding sharp edges.

Известны установки электрохимического полирования изделий из цветных сплавов на основе меди [1] по которым электрохимическое полирование производят в электролите, содержащим значительный процент различных кислот. Known installation of electrochemical polishing of products from non-ferrous alloys based on copper [1] for which electrochemical polishing is carried out in an electrolyte containing a significant percentage of various acids.

Эти процессы являются экологически вредными, требуют особых условий для регенерации отходов, что затрудняет и удорожает производство. These processes are environmentally harmful, require special conditions for the recovery of waste, which complicates and increases the cost of production.

Известны установки электрохимического полирования [2] имеющие такие же недостатки, как рассмотренные выше. Known installation of electrochemical polishing [2] having the same disadvantages as discussed above.

Наиболее близким к изобретению является установкам для плазменно-электролитического полирования [3] не имеющие систем автоматического регулирования параметров процесса, в ней не обеспечены также требования экологии по конденсации пара, удаления шлама и т.д. Closest to the invention are installations for plasma-electrolytic polishing [3] that do not have automatic control systems for process parameters, it also does not provide environmental requirements for steam condensation, sludge removal, etc.

Целью изобретения повышение производительности, качества обработки и обеспечение экологии, в том числе исключение выхода электролитного пара в окружающую атмосферу. The aim of the invention is to increase productivity, processing quality and environmental protection, including the exclusion of the release of electrolyte vapor in the surrounding atmosphere.

Цель достигается за счет того, что комплекс содержит системы дозированной подачи компонентов электролита и автоматического регулирования напряжения с датчиками температуры и плотности электролита, электрически связанными с источником питания и с системами дозирования компонентов, объемный многоступенчатый фильтр, манипулятор перемещения гребенки с деталями по заданной программе и конденсатор пара, при этом ванны коррекции электролита и промывки совмещены в одной ванне, снабженной змеевиком подачи электролита, ванна подготовки электролита имеет узел сбора и удаления шлама, подвод электролита в рабочую ванну выполнен в виде спрейера, расположенного по периметру ванны на уровне 1/2 высоты ее рабочего объема, а также за счет того, что конденсатор пара выполнен в виде цилиндра с рубашкой охлаждения, внутри которого расположен цилиндрический змеевик, занимающий все свободное пространство цилиндра, внутри змеевика установлен стакан, а в нижней части цилиндра размещен сферический отражатель, имеющий по периферии вырезы, при этом змеевик, стакан и рубашка цилиндра связаны трубопроводами подачи охладителя. The goal is achieved due to the fact that the complex contains a dosed supply of electrolyte components and automatic voltage control with temperature and electrolyte density sensors electrically connected to a power source and component dosing systems, a multi-stage multi-stage filter, a comb manipulator with parts according to a given program, and a capacitor steam, while electrolyte correction and washing baths are combined in one bath equipped with an electrolyte supply coil, an elec the trolite has a node for collecting and removing sludge, the supply of electrolyte to the working bath is made in the form of a sprayer located along the perimeter of the bath at 1/2 the height of its working volume, and also due to the fact that the steam condenser is made in the form of a cylinder with a cooling jacket, inside of which a cylindrical coil occupying the entire free space of the cylinder is located, a cup is installed inside the coil, and a spherical reflector is placed in the lower part of the cylinder, having peripheral cutouts, while the coil, cup and cylinder shirt are connected ruboprovodami coolant.

Проведенные патентные исследования и анализ известных в науке и технике технических решений позволяют сделать вывод о том, что в настоящее время отсутствуют известные технические решения со сходными отличительными признаками, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия". Patent research and analysis of technical solutions known in science and technology allow us to conclude that currently there are no known technical solutions with similar distinctive features, therefore, the proposed technical solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг.1 изображена гидравлическая схема комплекса; на фиг.2 конструкция конденсатора пара, продольный разрез. Figure 1 shows the hydraulic circuit of the complex; figure 2 construction of a steam condenser, a longitudinal section.

Автоматизированный комплекс состоит из ванны 1 подготовки электролита, рабочей ванны 2, ванный 3 мойки, совмещенной с ванной коррекции, насоса 4, перекачивающего электролит, многоступенчатого фильтра 5, тэнов 6, узла 7 сбора и удаления шлама, змеевика 8 охлаждения электролита, конденсатора пара 9 с патрубком 10 возврата конденсата, а также из узлов арматуры, трубопроводов, источника питания (не показан) и других элементов. Ванна 1 служит для приготовления электролита, в ней расположены тэны 6 для подогрева электролита до заданной температуры, и с ней соединены системы дозированной подачи компонентов электролита (не показаны). Подготовленный с заданными характеристиками электролит (% содержание различных веществ, плотность, температура) по трубопроводу 11 подается через змеевик 8 в моечной ванне в рабочую ванну 2, которая располагается выше ванны подготовки 1. Поэтому электролит может самотеком переходить в ванну 1 из ванны 2 по магистрали 12 или через переливную трубу 13. Аналогичные переливные трубы 14 и 15 имеются также в ваннах 1 и 3. Напорная магистраль с электролитом заканчивается спрейером 16, выполненным в виде трубки с многими равнорасположенными со всех сторон отверстиями, через которые электролит небольшими струями выходит в рабочую ванну. Спрейер расположен по периметру ванны с зазором 7-10 мм от стенки на высоте, равной 1/2 рабочего объема. Такое расположение спрейера определено на основе результатов экспериментов, в которых параметрами оптимизации являлись равномерные температура и плотность электролита по объему ванны. Указанное расположение спрейера, создавая условия перемешивания электролита, обеспечивает равномерность его свойств по объему рабочей ванны. The automated complex consists of a bath 1 for preparing an electrolyte, a working bath 2, a bath 3 for washing, combined with a correction bath, a pump 4, a pumping electrolyte, a multi-stage filter 5, ten 6, a unit 7 for collecting and removing sludge, a coil 8 for cooling the electrolyte, and a steam condenser 9 with a condensate return pipe 10, as well as from fittings, pipelines, a power source (not shown) and other elements. Bath 1 is used to prepare the electrolyte, tena 6 are located in it for heating the electrolyte to a predetermined temperature, and dosed supply systems of electrolyte components (not shown) are connected to it. The electrolyte prepared with the specified characteristics (% content of various substances, density, temperature) is supplied through the pipe 11 through the coil 8 in the washing bath to the working bath 2, which is located above the preparation bath 1. Therefore, the electrolyte can by gravity transfer to bath 1 from bath 2 along the line 12 or through an overflow pipe 13. Similar overflow pipes 14 and 15 are also available in bathtubs 1 and 3. The pressure line with electrolyte ends with a sprayer 16, made in the form of a tube with many equally spaced on all sides tverstiyami through which the electrolyte is small jets out into the working bath. The sprayer is located around the perimeter of the bath with a gap of 7-10 mm from the wall at a height equal to 1/2 of the working volume. This arrangement of the sprayer was determined based on the results of experiments in which the optimization parameters were uniform temperature and density of the electrolyte throughout the volume of the bath. The specified location of the sprayer, creating conditions for mixing the electrolyte, ensures uniformity of its properties in terms of volume of the working bath.

Кассеты 17 с оправками для крепления деталей 18 устанавливаются на манипуляторе 19 (не показан), который по программе с заданными скоростями обеспечивает подвод кассеты с деталями к ваннам промывки, опускание их в электролит и моющую среду и извлечение из ванн и перемещение на позицию загрузки. Кассеты выполнены за одно целое с крышками ванн, чем обеспечивается плотное закрытие ванн при рабочем положении кассет. К кассете подведена шина подачи напряжения, в которой предусмотрена надежная блокировка подачи напряжения только в тот момент, когда кассета занимает рабочее положение в ванне 2. Различные варианты слива и заполнения ванн обеспечиваются кранами 20-24, некоторые из которых снабжены механизированными приводами, включаемыми с пульта управления. Ванны снабжены датчиками 25 плотности электролита и датчиками 26 температуры, электрически связанными с системой автоматического регулирования напряжения и с системами дозированной подачи компонентов электролита. Cassettes 17 with mandrels for mounting parts 18 are mounted on a manipulator 19 (not shown), which, according to a program with specified speeds, provides a cartridge with parts for washing baths, lowering them into the electrolyte and washing medium and removing them from the bathtubs and moving them to the loading position. The cassettes are made in one piece with the covers of the bathtubs, which ensures tight closing of the bathtubs with the working position of the cassettes. A voltage supply bus is connected to the cassette, in which a reliable blocking of the voltage supply is provided only when the cassette takes up its working position in the bath 2. Various options for draining and filling the baths are provided by taps 20-24, some of which are equipped with mechanized actuators that can be switched on from the remote control management. The bathtubs are equipped with electrolyte density sensors 25 and temperature sensors 26, electrically connected to an automatic voltage control system and to dosed supply systems of electrolyte components.

Шлам, образующийся при электрополировании, естественным образом оседает на дно ванны 1 и с помощью специального устройства 7 периодически извлекается из ванны, находясь при этом в состоянии густой пульпы. Далее шлам выпаривается и прессуется в брикеты. Фильтр 5 служит для очистки электролита, он также периодически прочищается с удалением накопившегося шлама. Фильтры 27 и 28, стоящие на магистралях 29 и 30 слива отработавшей воды в канализацию, обеспечивают ее необходимую очистку. В ванны 1 и 3 вода подается из водопровода или из промышленной магистрали через подводящие патрубки 31 и 32. Патрубок 33 слива воды из ванны 1 имеет телескопическое устройство и устанавливается на различных уровнях в зависимости от степени отстоя электролита с тем, чтобы фильтр 27 на выходе обеспечивал очистку. The sludge generated by electropolishing naturally settles to the bottom of the bath 1 and, with the help of a special device 7, is periodically removed from the bath while being in a state of thick pulp. Then the sludge is evaporated and pressed into briquettes. The filter 5 serves to clean the electrolyte, it is also periodically cleaned to remove accumulated sludge. Filters 27 and 28, standing on the lines 29 and 30 of the discharge of waste water into the sewer, provide its necessary cleaning. In the baths 1 and 3, water is supplied from the water supply system or from the industrial highway through the supply pipes 31 and 32. The pipe 33 for draining the water from the bath 1 has a telescopic device and is installed at various levels depending on the degree of electrolyte sediment so that the filter 27 at the outlet provides cleaning up.

Конденсатор пара 9 состоит из корпуса 34, выполненного в виде рубашки, змеевика-трубки 35, занимающего все внутреннее свободное пространство между корпусом 34 и внутренним цилиндром 36, патрубков 36-40 и отражателя 41. Отражатель имеет сферическую форму и по периферии снабжен окнами-вырезами 42. Поступаемый пар конденсируется на отражателе 41 и стекает на дно конденсатора и через патрубок 43 сливается в магистраль 10. Оставшийся пар проходит через окна-вырезы 42 и конденсируется дальше в районе змеевика. Пар, интенсивно образующийся в рабочей ванне во время электроимпульсного полирования, поступает в конденсатор через патрубок 44, а очищенный от пара воздух выходит в атмосферу через патрубок 45 (путь охлаждающей воды, например, из водопровода, показан одинарной стрелкой, а путь пара двойной стрелкой). The steam condenser 9 consists of a housing 34, made in the form of a shirt, a coil tube 35, which occupies the entire internal free space between the housing 34 and the inner cylinder 36, nozzles 36-40 and the reflector 41. The reflector is spherical and is equipped with cut-out windows on the periphery 42. The incoming steam condenses on the reflector 41 and flows to the bottom of the condenser and flows through the pipe 43 into the line 10. The remaining steam passes through the cut-out windows 42 and condenses further in the region of the coil. Steam intensively generated in the working bath during the electric pulse polishing enters the condenser through the nozzle 44, and the air purified from the steam enters the atmosphere through the nozzle 45 (the cooling water path, for example, from the water supply, is shown by a single arrow, and the steam path by a double arrow) .

Комплекс снабжен системой автоматического регулирования подаваемого напряжения в зависимости от изменения параметров процесса (плотность электролита, температура в пределах 5-7% от номинала и дp.). Функционирование системы обеспечивается за счет датчиков 25 и 26, электрически связанных с источником питания. The complex is equipped with a system for automatically controlling the applied voltage depending on changes in the process parameters (electrolyte density, temperature within 5-7% of the nominal value, etc.). The functioning of the system is provided by sensors 25 and 26, electrically connected to the power source.

Совмещение ванн коррекции электролита с ванной промывки обеспечивает компактность комплекса и снижение энергозатрат, так как вода для промывки подогревается тем, что тепло ей отдает электролит, проходящий по змеевику 8. Процесс поддерживания заданной температуры электролита происходит автоматически за счет заданной интенсивности обмена воды в ванне 3. The combination of electrolyte correction baths with a washing bath ensures the compactness of the complex and reducing energy consumption, since the washing water is heated by the fact that heat is transferred to it by the electrolyte passing through the coil 8. The process of maintaining the set electrolyte temperature occurs automatically due to the set rate of water exchange in the bath 3.

Комплекс работает следующим образом. The complex works as follows.

В ванну 1 из водопровода наливается вода заданного объема, а из систем дозирования компонентов подается необходимое их количество. Затем включаются тэны 26, подогревающие электролит до заданной температуры. Из загрузочной позиции к подвеске 17 устанавливаются обрабатываемые детали 18. Затем включается автоматический цикл обработки, при котором с помощью манипулятора подвеска с деталями в ускоренном режиме подводится к рабочей ванне 2 и плавно опускается в электролит до плотного закрытия крышки ванны. При этом включается система подачи на подвеску электрического тока; происходит обработка деталей. По истечении заданного времени обработки по реле времени отключается подводящая ток шина, подвеска с деталями извлекается из рабочей ванны и перемещается в ванну мойки, далее из ванны мойки на загрузочную позицию. Water of a predetermined volume is poured into the bath 1 from the water supply system, and the required amount is supplied from the dosing systems of the components. Then turn on the heating elements 26, heating the electrolyte to a predetermined temperature. Machined parts 18 are installed from the loading position to the suspension 17. Then, an automatic processing cycle is activated, in which, using the manipulator, the suspension with parts is accelerated to the working bath 2 and gradually lowered into the electrolyte until the bath lid is closed tightly. At the same time, the electric current supply system to the suspension is turned on; parts are being processed. After the set processing time has passed, the current supply bus is switched off by the time relay, the suspension with parts is removed from the working bath and moved to the washing bath, then from the washing bath to the loading position.

Диапазон параметров процесса при использовании автоматизированного комплекса находится в следующих пределах: Напряжение, В 150-320
Плотность тока, А/дм² 0,1-0,5
Температура электролита, ^оС 70-90
Время обработки, мин 0,1-10
В качестве электролита используется раствор различных солей, например (поваренная соль, сульфат аммония) и др. Емкость ванн составляет 150-250 л.The range of process parameters when using an automated complex is in the following ranges: Voltage, V 150-320
Current density, A / dm ² 0.1-0.5
The temperature of the electrolyte, ^about 70-90
Processing time, min 0.1-10
As an electrolyte, a solution of various salts is used, for example (sodium chloride, ammonium sulfate), etc. The bath capacity is 150-250 l.

По сравнению с известной установкой предлагаемый комплекс имеет следующие преимущества:
за счет поддержания параметров процесса в узком диапазоне повышаются качество и стабильность обработки на 15-20%
за счет автоматизации вспомогательных переходов и удобства обслуживания на 45-50% повышается производительность;
исключается необходимость вытяжной вентиляции, так как обеспечивается конденсация и возврат образующегося пара;
обеспечивается экологическая чистота отработанной воды, удаляемой в канализацию.Compared with the known installation, the proposed complex has the following advantages:
by maintaining the process parameters in a narrow range, the quality and processing stability are increased by 15-20%
due to automation of auxiliary transitions and ease of maintenance, productivity is increased by 45-50%;
eliminates the need for exhaust ventilation, as it provides condensation and return of the generated steam;
Ecological purity of the waste water removed to the sewerage is provided.

Claims

1. AUTOMATED COMPLEX OF ELECTRIC PULSE POLISHING OF PARTS, containing a working bath, bathtubs for preparing and correcting the electrolyte and washing baths, a power supply and current-supply buses with a locking system, characterized in that it is equipped with dosed supply of electrolyte components and automatic voltage regulation with temperature and density sensors an electrolyte electrically connected to a power source and component dosing systems, a multistage filter configured to a manipulator for moving the suspension with parts according to a given program and a steam condenser, while the electrolyte correction and washing baths are made combined with the electrolyte supply coil, and the electrolyte preparation bath is made with a sludge collection and removal unit, while the electrolyte is supplied to the working bath in in the form of a sprayer located around the perimeter of the bathtub at 1/2 the height of its working volume.

2. The complex according to claim 1, characterized in that the steam condenser is made in the form of a cylinder with a cooling jacket, a cylindrical coil located inside it, occupying the entire connected space of the cylinder, a cup installed inside the coil, and a spherical reflector with cutouts along the periphery located in the lower part of the cylinder, while the coil, the glass and the shirt of the cylinder are connected by pipelines for supplying the cooler.