UA50528A

UA50528A - Method for generating electric discharge in electrolyte

Info

Publication number: UA50528A
Application number: UA2002020926A
Authority: UA
Inventors: Сергій Вікторович Петриченко; Сергей Викторович Петриченко; Леонід Зіновійович Богуславський; Леонид Зиновьевич Богуславский; Дмитро Євгенович Купрін; Віктор Микитович Петриченко
Original assignee: Інститут Імпульсних Процесів І Технологій Національної Академії Наук України; Институт Импульсных Процессов И Технологий Нан Украины
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2002-10-15

Abstract

The proposed method for generating electric discharge in electrolyte is employed in machining parts by generating a plasma discharge between a solid anode and a solid cathode, without creating the through conduction channels in the electrolyte, by applying a high-voltage pulse. As the anode, a metallic sharp edge of the machined part is used that has significant length and complex configuration. The machined part, including the part surface with the said edge, is coated with dielectric material. An electric discharge is formed along the whole length of the part edge, applying a high voltage pulse at the anode. As the electrolyte, water solution of sodium chloride or alkali is used.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до галузі створення та використання електророзрядної плазми в рідині, і може бути 2 застосований в технологічних процесах і пристроях, які використовують це явище, зокрема для поверхневої обробки об'єктів плазмою розряду уздовж контуру, що має значну довжину та складну конфігурацію.The invention relates to the field of creation and use of electric discharge plasma in a liquid, and can be applied in technological processes and devices that use this phenomenon, in particular for the surface treatment of objects with a discharge plasma along a contour that has a significant length and a complex configuration.

Аналогом способу, що заявляється, є спосіб здійснення електричного розряду в електроліті (КА.An analogue of the claimed method is a method of conducting an electric discharge in an electrolyte (KA.

Наугольньх, Н.А. Рой. Злектрические разрядь! в воде.- М.: Наука, 1971. - с.155), в якому розряд здійснюють у водному розчині хлористого натрію з масовою концентрацією 595 між твердотільними електродами типу 70 "вістря-плоскість?, розташованими на такій відстані один від одного, коли наскрізний пробій проміжку відсутній, шляхом подачі імпульсу високої напруги з конденсаторної батареї, зарядженої до ЗОкКВ.Naugolnykh, N.A. Roy. Electrical discharge! in water. - M.: Nauka, 1971. - p. 155), in which the discharge is carried out in an aqueous solution of sodium chloride with a mass concentration of 595 between solid-state electrodes of the 70 "tip-plane" type, located at such a distance from each other, when there is no through breakdown of the gap, by applying a high-voltage pulse from a capacitor battery charged to ZOkKV.

Ознаками, що співпадають з суттєвими ознаками винаходу, що заявляється, є запалення розряду між твердотільними електродами в електроліті без наскрізного пробою проміжку шляхом подачі на анод імпульсу високої напруги. 19 Основною причиною, що перешкоджає досягненню потрібного технічного результату, є низька масова концентрація хлористого натрію в водному розчині, а також конструкція вістряного електрода, виконаного в формі півсфери, що призводить до вітвистої стохастичної структури розряду. Такий розряд не може бути використаний для локальної контурної обробки поверхні об'єктів в рідині.Features that coincide with the essential features of the claimed invention are the ignition of a discharge between solid-state electrodes in the electrolyte without through-breakdown of the gap by applying a high-voltage pulse to the anode. 19 The main reason preventing the achievement of the desired technical result is the low mass concentration of sodium chloride in the aqueous solution, as well as the design of the pointed electrode, made in the form of a hemisphere, which leads to a branched stochastic discharge structure. Such a discharge cannot be used for local contour treatment of the surface of objects in liquid.

Прототипом способу, що заявляється, є спосіб здійснення діафрагменного розряду в електроліті (Сферический диафрагменньй разряд в злектролитах. З.М. Дробьішевский, Ю.А. Дунаев и С. И. Рогов// Журнал технической физики. Том ХІІ, в.б6), у якому сферичне плазмове утворення отримують в електроліті шляхом електричного розряду в сферичній порожнині, утвореній двома електродами з нержавіючої сталі, які розділяються поліетиленовою діафрагмою.The prototype of the claimed method is a method of conducting a diaphragm discharge in an electrolyte (Spherical diaphragm discharge in electrolytes. Z.M. Drobyishevsky, Y.A. Dunaev and S.I. Rogov// Journal of technical physics. Vol. XII, v.b6) , in which a spherical plasma formation is obtained in an electrolyte by electric discharge in a spherical cavity formed by two stainless steel electrodes separated by a polyethylene diaphragm.

Ознаки, що співпадають з суттєвими ознаками винаходу - запалення плазми розряду в електроліті між твердотільними анодом та катодом без утворення каналу наскрізної провідності шляхом подачі імпульсу високої « напруги.The features that coincide with the essential features of the invention are the ignition of a discharge plasma in the electrolyte between the solid-state anode and cathode without the formation of a through-conduction channel by applying a high-voltage pulse.

Основна причина, що перешкоджає досягненню потрібного технічного результату - півсферична конструкція електродів та наявність діафрагми, що призводить до запалення плазми розряду на відстані від анода та робить проблематичною обробку об'єкта по поверхні. соThe main reason that prevents the achievement of the desired technical result is the hemispherical design of the electrodes and the presence of a diaphragm, which leads to the ignition of the discharge plasma at a distance from the anode and makes it problematic to process the object on the surface. co

В основу винаходу поставлено задачу створення протяжного електричного розряду в електроліті за рахунок Га зміни параметрів середовища, геометрії електродів та зарядної напруги, для обробки плазмою розряду лінійних складнопрофільних ділянок поверхні об'єкта, що мають значну довжину. оThe invention is based on the task of creating an extended electric discharge in the electrolyte due to changes in the parameters of the environment, the geometry of the electrodes and the charging voltage, for plasma treatment of the discharge of linear complex-profile areas of the surface of the object, which have a significant length. at

Суть винаходу, що заявляється, полягає в тому, що в способі здійснення електричного розряду в електроліті о при обробці об'єктів шляхом запалення плазми розряду між твердотільними анодом та катодом без утворення 3о каналу наскрізної провідності в електроліті при подачі імпульсу високої напруги, згідно винаходу, анод о утворюють гострою металевою кромкою об'єкта обробки значної довжини та складної конфігурації, сам об'єкт обробки, виключаючи кромку, покривають діелектриком, а розряд запалюють уздовж торця кромки шляхом подачі на анод імпульсу високої напруги величиною не менш 3,5кВ, з енергією в імпульсі не менше їкДж, як « електроліт використовують насичений водний розчин хлористого натрію чи лугу, при цьому довжина металевої З 70 кромки регламентується площею поверхні її торця не більше 10см7. с Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками способу, що заявляється, та технічним :з» результатом, необхідно відмітити наступне. Використання в якості анода гострої металевої кромки об'єкта обробки значної довжини та складної конфігурації дозволяє здійснити біля торцевої поверхні кромки різконеоднорідне електричне поле, що сприяє запаленню розряду вибірково, уздовж контуру обробки об'єкта. с 15 Покриття об'єкта обробки, виключаючи кромку, діелектриком, а також умова, що обмежує довжину металевої кромки площею поверхні її торця не більше 10 см, дозволяє забезпечити достатню для розвитку розряду («в») густину струму крізь торець кромки та виключає його розтікання крізь паразитні (що не підлягають обробці) сл поверхні об'єкта. Використання в якості електроліту насиченого розчину хлористого натрію чи лугу, при подачі вро на анод імпульсу високої напруги величиною не менш 3,5кВ, з енергією в імпульсі не менше їкДж, дозволяє іме) отримати суцільну (не вітвисту) структуру плазми розряду, локалізовану у поверхні, що обробляється. со Сукупність цих ознак і дозволяє отримати протяжний електричний розряд в електроліті при обробці плазмою розряду лінійних складнопрофільних ділянок поверхні об'єкта, що мають значну довжину.The essence of the claimed invention is that in the method of carrying out an electric discharge in the electrolyte during the processing of objects by igniting the discharge plasma between the solid-state anode and cathode without the formation of a through-conduction channel in the electrolyte when a high voltage pulse is applied, according to the invention, the anode is formed by a sharp metal edge of the processing object of considerable length and complex configuration, the processing object itself, excluding the edge, is covered with a dielectric, and the discharge is ignited along the end of the edge by applying a high-voltage pulse of at least 3.5 kV to the anode, with energy in an impulse not less than 1kJ, a saturated aqueous solution of sodium chloride or alkali is used as the electrolyte, while the length of the metal Z 70 edge is regulated by the surface area of its end no more than 10cm7. c Revealing the cause-and-effect relationship between the essential features of the claimed method and the technical "c" result, it is necessary to note the following. The use as an anode of a sharp metal edge of a processing object of considerable length and a complex configuration makes it possible to create a sharply inhomogeneous electric field near the end surface of the edge, which contributes to the ignition of a discharge selectively along the contour of the processing object. s 15 Covering the object of processing, excluding the edge, with a dielectric, as well as the condition limiting the length of the metal edge with the surface area of its end no more than 10 cm, allows to ensure sufficient current density for the development of a discharge ("c") through the end of the edge and excludes it spreading through parasitic (non-processable) layers of the object's surface. The use of a saturated solution of sodium chloride or alkali as an electrolyte, when a high-voltage pulse of at least 3.5 kV, with an energy in the pulse of at least 1kJ, is applied to the anode, allows i) to obtain a continuous (not branched) structure of the discharge plasma, localized in the surface , which is being processed. The totality of these features makes it possible to obtain a long electric discharge in the electrolyte during plasma treatment of the discharge of linear, complex-profile areas of the surface of the object, which have a significant length.

Суть винаходу пояснюється кресленнями, на яких наведено один з варіантів пристрою для реалізації способу. На фіг.1 зображено загальний вид пристрою в розрізі, на фіг.2 - переріз по А-А. На фігурах позначено: електророзрядна камера 1, заповнена електролітом 2, с заглибленими в неї електродами - катодом З в» та анодом 4, утвореним гострою металевою кромкою 5 об'єкта обробки 6, покритого діелектриком 7. Зовнішнє електричне коло позначено - 8.The essence of the invention is explained by the drawings, which show one of the variants of the device for implementing the method. Fig. 1 shows a general view of the device in section, Fig. 2 shows a section along AA. The figures show: the electric discharge chamber 1, filled with electrolyte 2, with electrodes embedded in it - the cathode З in" and the anode 4, formed by the sharp metal edge 5 of the processing object 6, covered with a dielectric 7. The external electric circuit is marked - 8.

Спосіб здійснення електричного розряду в електроліті реалізують наступним чином. Електророзрядну камеру во 1 заповнюють насиченим водним розчином хлористого натрію чи лугу 2, електрод-анод 4 утворюють гострою металевою кромкою 5 об'єкта обробки б значної довжини та складної конфігурації, сам об'єкт обробки 6, виключаючи кромку 5, покривають діелектриком 7. Далі від зовнішнього електричного кола 8 на анод подають імпульс високої напруги величиною не менш 3,5кВ. Плазма розряду формується уздовж кромки 5, по всій її довжині та повторює її профіль. ве На фіг.3 представлена просторово--асова картина розряду, що підтверджує можливість використання способу для обробки плазмою розряду лінійних складнопрофільних ділянок поверхні об'єкта, які мають значну довжину.The method of electric discharge in the electrolyte is implemented as follows. The electric discharge chamber in 1 is filled with a saturated aqueous solution of sodium chloride or alkali 2, the electrode-anode 4 is formed by the sharp metal edge 5 of the processing object b of considerable length and complex configuration, the processing object itself 6, excluding the edge 5, is covered with dielectric 7. Next from the external electric circuit 8, a high-voltage pulse of at least 3.5 kV is applied to the anode. The discharge plasma is formed along the edge 5, along its entire length and repeats its profile. Fig. 3 shows a spatial-axis picture of the discharge, which confirms the possibility of using the method for plasma treatment of linear complex-profile areas of the surface of the object, which have a significant length.

Claims

The formula of the invention is the method of conducting an electric discharge in the electrolyte during the processing of objects by igniting the discharge plasma between the solid-state anode and cathode without the formation of a through-conduction channel in the electrolyte when a high voltage pulse is applied, which is characterized by the fact that the anode is formed by a sharp metal edge 70 of the processing object of considerable length and complex configuration, the processing object itself, excluding the edge, is covered with a dielectric, and the discharge is ignited along the end of the edge by supplying the anode with a high-voltage pulse of at least 3.5 kV, with an energy in the pulse of at least 1 kJ, and as a saturated aqueous solution of sodium chloride or alkali is used as an electrolyte, while the length of the metal edge is regulated by the surface area of its end no more than 10 cm.

with . and? 1 («c) 1 name) IR e) 60 b5