SU719710A1

SU719710A1 - Method of cathode treatment of parts with steady arc discharge

Info

Publication number: SU719710A1
Application number: SU772569061A
Authority: SU
Inventors: Моисей Хаимович Эстерлис; Пардали Жуматаев; Рафаил Борисович Нагайбеков; Эдуард Хаимович Эстерлис; Владимир Емельянович Булат; Владимир Николаевич Арустамов; Семен Лазаревич Кельберт
Original assignee: Институт Электроники Ан Узбекской Сср Им. У.А.Арифова
Priority date: 1977-12-01
Filing date: 1977-12-01
Publication date: 1980-03-05

Description

Изобретение относится к технике обработки деталей на различных этапах технологического процесса для удаления с ее поверхности окисной пленки и загрязнений, закалки поверхностного слоя, удаления заусениц и т. д. ⁵ The invention relates to techniques for processing parts at various stages of the process to remove oxide film and contaminants from its surface, harden the surface layer, remove burrs, etc. ⁵

Известна очистка поверхности электродной проволоки при сварке, в которой очищаемую проволоку пропускают через кольцевой электрод, подсоединенный вместе с проволокой к источнику тока, и возбуждают щ между ними дуговой разряд в защитной газовой среде, а дугу перемещают вокруг проволоки магнитным полем [1].It is known to clean the surface of the electrode wire during welding, in which the wire to be cleaned is passed through an annular electrode connected together with the wire to a current source, and an arc discharge is generated between them in a protective gas medium, and the arc is moved around the wire by a magnetic field [1].

Недостатком этого способа является неббходимость газовой защитной атмосферы и магнитного поля, что не позволяет произ- ¹⁵водить качественную обработку крупногабаритных и легкоокисляющихся деталей.The disadvantage of this method is the need for a gas protective atmosphere and magnetic field, which does not allow ¹⁵ to perform high-quality processing of large-sized and easily oxidized parts.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ удаления окисной пленки и загрязнений с деталей в вакууме, осу- jo ществляемый устойчивым дуговым разрядом, горящим в режиме падающего участка вольтамперной характеристики, причем деталь, изготовленная из тугоплавкого металла, например молибдена, находится при потенциале анода [2].Closest to the proposed method is a method of removing oxide film and contaminants from parts in a vacuum, carried out by a stable arc discharge, burning in the falling section of the current-voltage characteristics, and the part made of refractory metal, such as molybdenum, is at the anode potential [2 ].

Недостатками способа являются низкая скорость и качество обработки, невозможность обрабатывать детали из легкоплавких металлов.The disadvantages of the method are the low speed and quality of processing, the inability to process parts of fusible metals.

Целью изобретения является повышение скорости и качества обработки, возможность обработки деталей из легкоплавких металлов и снижение себестоимости процесса.The aim of the invention is to increase the speed and quality of processing, the ability to process parts of low-melting metals and reduce the cost of the process.

Это достигается обработкой детали дуговым разрядом в вакууме, горящим в режиме падающего участка вольтамперноц характеристики, путем изменения потенциала вдоль обрабатываемой поверхности для обеспечения направленного перемещения катодных пятен дуги.This is achieved by treating the part with an arc discharge in a vacuum, burning in the mode of the falling section of the voltammetric characteristics, by changing the potential along the treated surface to provide directional movement of the cathode spots of the arc.

По предлагаемому способу используется свойство катодных пятен вакуумной дуги перемещаться со скоростью 10’ — 10⁴см/с в направлении участка на электроде, к которому подведен потенциал. Катодные пятна удаляют поверхностный слой на детали, не разогревая всю деталь, что позволяет обрабатывать легкоплавкие материалы при диапазоне давлений 5-Ю'¹ — 10~⁷ тор. Наи.·. .у - ' более качественная обработка осуществляется при сохранении длины дуги постоянной при ее перемещении по обрабатываемой детали.According to the proposed method, the property of the cathode spots of the vacuum arc is used to move at a speed of 10 '- 10 ⁴ cm / s in the direction of the site on the electrode to which the potential is supplied. The cathode spots removed surface layer on the workpiece without warming the entire item that can handle low-melting materials at pressures ranging 5xlO ^'1 - 10 ^-7 Torr. Nai. ·. .y - 'better processing is carried out while maintaining the length of the arc constant when it moves along the workpiece.

На чертеже показано устройство, реализующее предлагаемый способ. JThe drawing shows a device that implements the proposed method. J

Устройство содержит электрод 1, собранный из ряда колец, соединенных несколькими симметрично расположенными стержнями, подсоединенный к положительному выходу источника тока, обрабатываемую деталь 2 из токопроводящего материала, присоединенной к отрицательному выводу источника тока; электрические вводы 3 и 4, подводящие ток к детали-катоду; электрический ввод 5, подводящий ток к аноду; поджигающий электрод 6; сопротивление 7 в цепи под- is жигающего электрода; фотоэлементы 8 и 9, регистрирующие излучение катодных пятен на заданном участке детали 2; источник 10 питания фотоэлементов; источник 11 постоянного тока питающей дугу; нагрузочное сопротивление 12; рубильник 13; кнопка 1*1 ²⁰включения контактов Pi, Р₂.The device comprises an electrode 1 assembled from a series of rings connected by several symmetrically arranged rods connected to a positive output of a current source, a workpiece 2 made of conductive material connected to a negative terminal of a current source; electrical inputs 3 and 4, supplying current to the cathode part; electrical input 5, supplying current to the anode; burning electrode 6; resistance 7 in the circuit of the ignition electrode; photocells 8 and 9, recording the radiation of the cathode spots on a given section of the part 2; photocell power source 10; a DC source 11 supplying an arc; load resistance 12; switch 13; 1 * 1 button ^{20 for} switching on contacts Pi, Р ₂ .

Способ осуществляют следующим образом. В вакуумной камере (на чертеже не показана) во внутрь набранного из колец ц электрода 1 устанавливают деталь 2, подсоединяют оба конца детали к электрическим вводам 3 и 4, электрод 1 подсоединяют к электрическому вводу 5. Устанавливают поджигающий электрод 6, соединенный через большое регулируемое сопротивление 7 с ³⁰электродом 1. Электрод 6 служит для поджигания дуги у одного из концов детали 2. На участок соединения детали 2 с электрическими вводами 3 и 4 направляют фотоэлементы 8 и 9. Затем камеру герметически 3J закрывают и системой вакуумных насосов откачивают из нее воздух до остаточного давления ниже 5-1СГ’ тор. Подсоединяют фотоэлементы 8 и 9 к источнику 10 питания, электрические вводы 3, 4 — к отрицатель• ному выводу источника 11 постоянного тока, ⁴⁰а электрический ввод 5 к положительному. Устанавливают напряжение холостого хода источника постоянного тока 11 и ток дугового разряда, регулируя нагрузочное сопротивление 12. Нагрузочное сопротивление 12 4J меньше сопротивления 7. Затем рубильником 13 подсоединяют источник тока 11 к цепи, Включением кнопочного включателя 14 подключают через реле Pi переключателя 15 отрицательный потенциал источника 11 к вводу 3. Затем поджигающим электродом *0 зажигают дугу на противоположном конце детали 2. При этом устойчивый разряд происходит на падающем участке вольтамперной характеристики и по детали 2 к вводу 3 со скоростью 10¹ — 10⁴ см/с перемещают _5Jкатодные пятна, удаляя с поверхности очищаемой детали катода окисную пленку и загрязнения, а заусеницы и шероховатости оплавляются, т. е. проводится чистовая об работка детали. Вследствие высокой температуры и большой скорости перемещения катодных пятен происходит быстрый разогрев приповерхностного слоя и последующий отвод тепла от него в тело детали, что приводит к поверхностной закалке ее. Число катодных пятен возрастает с увеличением тока разряда. При подходе’катодных пятен к электрическому вводу 3 излучение от пятен воздействует на фотоэлемент 9, который при помощи реле Pi переключателя 15 подключает источник тока 11 к вводу 4, а затем отключает контакт Р₂ и тем самым прекращает подачу напряжения к детали 2 через ввод 3. При этом катодные пятна начинают перемещаться по детали 2 по направлению к вводу 4, удаляя на пути с детали заусеницы, окисную пленку и загрязнения. Катодные пятна замедленно перемещаются по участкам, имеющим выступы, окисную пленку и загрязнения, и поэтому повторное прохождение по детали пятен увеличивает качество обработки, Когда катодные пятна пойдут к вводу 4, они своим излучением воздействуют на фотоэлемент 8, который посредством реле подсоединит контакт Pi переключающего устройства 15 к источнику 11 тока и затем отсоединит контакт Р₂, что приводит к подаче потенциала к вводу 3 и перемещение к нему катодных пятен. Таким образом процесс повторится снова. Качество удаления заусениц, очистка окисной пленки и загрязнений улучшаются с увеличением числа проходов пятен по детали. Технологическая обработка детали прекращается выключением рубильника 13.The method is as follows. In a vacuum chamber (not shown), a part 2 is installed inside the electrode 1 assembled from the rings c, the two ends of the part are connected to the electrical inputs 3 and 4, the electrode 1 is connected to the electrical input 5. The ignition electrode 6 is installed, connected via a large adjustable resistance 7 with ³⁰ electrode 1. Electrode 6 is used to ignite an arc at one of the ends of the part 2. Photocells 8 and 9 are sent to the connection section of the part 2 with electrical inputs 3 and 4. Then the chamber is sealed 3J and the vacuum system wasps pump air out of it to a residual pressure below 5-1CG 'tor. Photocells 8 and 9 are connected to a power source 10, electrical inputs 3, 4 to a negative terminal of a DC source 11, ⁴⁰ and an electric input 5 to a positive one. The open-circuit voltage of the direct current source 11 and the arc discharge current are set by adjusting the load resistance 12. The load resistance 12 4J is less than the resistance 7. Then, with a knife switch 13, the current source 11 is connected to the circuit. By turning on the button switch 14, the negative potential of the source 11 is connected via the relay Pi of the switch 15 to the input 3. Then, the ignition electrode * 0 ignites the arc at the opposite end of part 2. In this case, a stable discharge occurs on the falling section of the current-voltage characteristic and according to Do to the input 2 at 10 3 ¹ - 10 ⁴ cm / s _5J cathode spots moved, removing from the surface being cleaned items cathode oxide film and contamination and burrs and roughness melted, ie carried rabotka finishing of parts... Due to the high temperature and high speed of movement of the cathode spots, the near-surface layer is quickly heated and the heat is then removed from it to the body of the part, which leads to its surface hardening. The number of cathode spots increases with increasing discharge current. When the cathode spots approach the electrical input 3, the radiation from the spots acts on the photocell 9, which, using the relay Pi of the switch 15, connects the current source 11 to the input 4, and then disconnects the contact Р ₂ and thereby stops the voltage supply to the part 2 through input 3 At the same time, the cathode spots begin to move along the part 2 towards the input 4, removing burrs, oxide film and dirt on the way from the part. The cathode spots move slowly in areas with protrusions, oxide film and contamination, and therefore, repeated passage through the stain detail increases the quality of processing. When the cathode spots go to input 4, they are affected by their radiation on photocell 8, which will connect the contact Pi of the switching device via a relay 15 to the current source 11 and then disconnects the contact P ₂ , which leads to the supply of potential to the input 3 and the movement of cathode spots to it. Thus, the process will be repeated again. Deburring quality, oxide film cleaning and contaminants are improved with an increase in the number of passes of spots on the part. The technological processing of the part is stopped by turning off the switch 13.

Измерялась микротвердость стальных изделий до электродуговой очистки и после нее. Измерения показали, что микротвердость поверхности возрастала в среднем на 15 — 20% по сравнению с исходной после прохождения по стальной детали катодных пятен.The microhardness of steel products was measured before and after electric arc cleaning. Measurements showed that the surface microhardness increased on average by 15–20% compared with the initial one after passing through the steel part of the cathode spots.

Внедрение этого технологического процесса обработки изделий в вакууме устойчивым дуговым разрядом существенно повысит качество обработки деталей и позволит проводить технологические операции, которые другими способами невозможны или малоэффективны.The introduction of this technological process of processing products in a vacuum by a stable arc discharge will significantly improve the quality of processing parts and allow technological operations that are impossible or ineffective in other ways.

Claims

1. USSR author's certificate number 171056, cl. At 23 K 9/00, .1963.

2. USSR author's certificate number 476041, cl. B 08 B 1/00, 1973.