RU90442U1 - Устройство для нанесения электролитических покрытий на поверхности металлов или сплавов - Google Patents

Abstract

Устройство для нанесения электролитических покрытий на поверхность металлов или сплавов, содержащее две входные клеммы для подсоединения внешнего источника электропитания, три электрических конденсатора, четыре тиристора, электролитическую ванну, для размещения в ней обрабатываемой детали, отличающееся тем, что оно снабжено четырьмя узлами гальванической развязки цепей управления тиристорами, формирователем импульсов синхронизации и двумя системами импульсно-фазового управления тиристорами, причем третий конденсатор включен между первой входной клеммой и токоподводом обрабатываемой детали, выходные цепи каждого узла гальванической развязки подключены к переходу управляющий электрод-катод соответствующего тиристора, вход узла гальванической развязки первого тиристора подключен к выходу первой системы импульсно-фазового управления, а входы этой системы и узла гальванической развязки четвертого тиристора подключены к прямому выходу формирователя импульсов синхронизации, вход узла гальванической развязки второго тиристора подключен к выходу второй системы импульсно-фазового управления, а входы этой системы и узла гальванической развязки третьего тиристора подключены к инверсному выходу формирователя импульсов синхронизации, входные цепи формирователя импульсов синхронизации подключены к входным клеммам устройства.

Description

Полезная модель используется для формирования на поверхности металлов коррозионно-, тепло- и износостойких покрытий и придания им защитных диэлектрических и декоративных свойств и может быть использована, например, в машиностроении, радиоэлектронике, медицине, авиации и т.п.

Известно устройство, в котором микродуговое оксидирование вентильных металлов и сплавов осуществляется в электролите под воздействием импульсов напряжения переменного тока. Эти импульсы формируются в электрическом контуре, состоящим из источника переменного тока, батареи электрических конденсаторов, электролитической ванны, токоподвода с закрепленной деталью, погруженной в электролит (И.В.Суминов, А.В.Эпельфельд, В.Б.Людин, Б.Л.Крит, A.M.Борисов. Микродуговое оксидирование. - М.: ЭКОМЕТ, 2005, с.156, 157).

Недостатком известного устройства является то, что формируемые периодические синусоидальные или трапецеидальные импульсы напряжения имеют низкую крутизну фронта, а это не позволяет на ряде вентильных металлов и сплавов зажечь и поддерживать горение микродуговых разрядов, что приводит к расстравливанию обрабатываемой поверхности.

Прототипом заявленной полезной модели является устройство, содержащее две входные клеммы для подсоединения внешнего источника электропитания, два электрических конденсатора, два тиристора, два диода, электролитическую ванну, в которую помещена на токоподводе обрабатываемая деталь, причем, первая обкладка каждого из конденсаторов подключена к первой входной клемме, вторая обкладка первого конденсатора соединена с анодом первого тиристора, вторая обкладка второго конденсатора подключена к катоду второго тиристора, катод первого тиристора соединен с анодом второго тиристора и токоподводом обрабатываемой детали, между второй входной клеммой и анодом первого тиристора подключен анодом к клемме первый диод, между этой клеммой и катодом второго тиристора подключен катодом к клемме второй диод, и к этой же клемме подключена электролитическая ванна (Патент RU №1759041, кл. C25D 11/02, 1994).

Недостатком известного устройства является то, что под воздействием периодических импульсов пилообразного напряжения с крутыми фронтами формируются покрытия с низкой твердостью и повышенной пористостью.

Полезная модель направлена на повышение качества оксидных покрытий.

Указанный результат достигается за счет реализации в устройстве способа электролитического оксидирования металла, обеспечивающего обработку поверхности этого металла накладывающимися инициирующими (пилообразными) и базовыми (синусоидальными или трапецеидальными) периодическими импульсами напряжения (Патент RU №2112086, кл. C25D 11/00, 1998). Инициирующие импульсы напряжения обеспечивают устойчивое зажигание микродугового разряда на большинстве вентильных металлов и сплавов, а под воздействием базовых импульсов формируются покрытия с повышенной износо- и коррозионной стойкостью. Наложение инициирующих и базовых импульсов напряжения позволяет получать многофункциональные покрытия на большинстве вентильных металлов и сплавов, с наилучшими технологическими параметрами.

На чертеже изображена схема устройства для нанесения электролитических покрытий на поверхности металлов или сплавов

Устройство состоит из входных клемм 1 и 2, узлов гальванической развязки цепей управления 3, 8, 13, 16, электрических конденсаторов 4, 9, 17, тиристоров 5, 7, 12, 18, формирователя импульсов синхронизации 6, электролитической ванны 10, токоподвода с оксидируемой деталью 11, систем импульсно-фазового управления 14 и 15.

В предлагаем устройстве первый и второй диоды замещены, соответственно, третьим и четвертым тиристорами, и устройство снабжено третьим электрическим конденсатором, четырьмя узлами гальванической развязки цепей управления тиристорами, формирователем импульсов синхронизации и двумя системами импульсно-фазового управления тиристорами, причем, третий конденсатор включен между первой входной клеммой и токоподводом обрабатываемой детали, выходные цепи каждого узла гальванической развязки подключены к переходу управляющий электрод-катод соответствующего тиристора, вход узла гальванической развязки первого тиристора подключен к выходу первой системы импульсно-фазового управления, а входы этой системы и узла гальванической развязки четвертого тиристора подключены к прямому выходу формирователя импульсов синхронизации, вход узла гальванической развязки второго тиристора подключен к выходу второй системы импульсно-фазового управления, а входы этой системы и узла гальванической развязки третьего тиристора подключены к инверсному выходу формирователя импульсов синхронизации, входные цепи формирователя импульсов синхронизации подключены к входным клеммам устройства.

Устройство работает следующим образом.

В электролитическую ванну 10 помещается обрабатываемая и закрепленная на токоподводе деталь 11. К входным клеммам 1 и 2 подключается источник электропитания переменного тока промышленной частоты. В течение первых секунд процесса на поверхности обрабатываемого сплава образуется анодная оксидная пленка, обладающая униполярной проводимостью, то есть при приложении положительного потенциала к пленке, отрицательного к металлу подложки - проводимость пленки высокая, а если наоборот - низкая.

Период следования базовых и инициирующих импульсов напряжения, прикладываемых между деталью 11 и ванной 10, совпадает с периодом переменного тока в промышленной цепи.

Базовые импульсы напряжения формируются в цепи 1, 9, 11, 10, 2. Униполярная проводимость анодной оксидной пленки влияет на распределение падений напряжения в последовательной цепи, состоящей из конденсатора 9, ванны 10 с оксидируемой деталью 11. При высокой проводимости анодной оксидной пленки ток, протекающий через эту последовательную цепь, приводит к относительно быстрому заряду конденсатора 9. При низкой проводимости анодной оксидной пленки напряжение на конденсаторе 9, накопленное в результате предшествующего заряда, складывается с напряжением, прикладываемым между клеммам 1 и 2, тем самым, повышая напряжение между деталью ванной. Форма импульсов этого напряжения зависит от параметров последовательной цепи 9-11 и близка к синусоидальной или трапециидальной.

Инициирующие положительные, относительно потенциала ванны 10, импульсы пилообразной формы формируются в цепи 4, 5, 7, а отрицательные - в цепи 12, 17, 18. Формирование этих импульсов за период напряжения питания устройства осуществляется за два такта, в течение первого такта происходит заряд конденсатора до амплитуды напряжения питания, а в течение второго такта осуществляется разряд этого конденсатора в цепь 9-11.

Если между деталью 10 и ванной 11 приложен положительный базовый импульс напряжения, то на прямом выходе формирователя импульсов синхронизации 6 действует высокий логический уровень напряжения сигнала синхронизации, поступающий на входы узла гальванической развязки 16 и системы импульсно-фазового управления 14, которая по истечению задаваемого интервала времени формирует на своем выходе высокий логический уровень напряжения, поступающий на вход узла гальванической развязки 8. В результате, на выходах узлов гальванической развязки 8 и 16 формируются импульсы управления, позволяющие открыть тиристоры 7 и 18. Через открытый тиристор 7 осуществляется разряд конденсатора 4 на конденсатор 9 и систему деталь-ванна 11, 10, а через тиристор 18 осуществляется заряд конденсатора 17. Тиристоры 5 и 12 в течение положительного базового импульса закрыты, так как на инверсном выходе узла синхронизации 6 в этом случае установлен низкий логический уровень сигнала.

При приложении между деталью ванной отрицательных базовых импульсов напряжения, логические уровни сигналов на выходах формирователя импульсов синхронизации 6 меняются на противоположные, вследствие этого, на выходах узлов гальванической развязки 8 и 16 отсутствуют отпирающие тиристоры 7 и 18 импульсы, а на выходах узлов 3 и 13 такие импульсы имеются. Следовательно, происходит заряд конденсатора 4 через открытый тиристор 5 и разряд через открытый тиристор 12 конденсатора 17 на конденсатор 9 и систему деталь-ванна 11, 10.

Таким образом, осуществляется наложение инициирующих пилообразных импульсов напряжения, вызванных для положительных импульсов разрядом конденсатора 4, а для отрицательных - разрядом конденсатора 17, на базовые синусоидальные или трапециидальные импульсы напряжения, вызванных процессами в последовательной цепи, состоящей из конденсатора 9 и системы деталь-ванна 11, 10.

Устройство для нанесения электролитических покрытий на поверхности металлов или сплавов позволяет получать многофункциональные покрытия на большинстве вентильных металлов и сплавов, с наилучшими технологическими параметрами. Например, с использованием этого устройства были сформированы износо- и коррозионно-стойкие покрытия на «трудно зажигаемом» сплаве АК21, получены коррозионно стойкие покрытия на магниевом сплаве МА2-1 и титановом сплаве ВТ6Л.

Claims (1)

1. Устройство для нанесения электролитических покрытий на поверхность металлов или сплавов, содержащее две входные клеммы для подсоединения внешнего источника электропитания, три электрических конденсатора, четыре тиристора, электролитическую ванну, для размещения в ней обрабатываемой детали, отличающееся тем, что оно снабжено четырьмя узлами гальванической развязки цепей управления тиристорами, формирователем импульсов синхронизации и двумя системами импульсно-фазового управления тиристорами, причем третий конденсатор включен между первой входной клеммой и токоподводом обрабатываемой детали, выходные цепи каждого узла гальванической развязки подключены к переходу управляющий электрод-катод соответствующего тиристора, вход узла гальванической развязки первого тиристора подключен к выходу первой системы импульсно-фазового управления, а входы этой системы и узла гальванической развязки четвертого тиристора подключены к прямому выходу формирователя импульсов синхронизации, вход узла гальванической развязки второго тиристора подключен к выходу второй системы импульсно-фазового управления, а входы этой системы и узла гальванической развязки третьего тиристора подключены к инверсному выходу формирователя импульсов синхронизации, входные цепи формирователя импульсов синхронизации подключены к входным клеммам устройства.