WO2006070448A1 - 放電表面処理装置 - Google Patents

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WO2006070448A1
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Inventor
Akihiro Goto
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Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00

Definitions

  • the present invention uses a powder-molded electrode obtained by molding metal powder, metal compound powder, or ceramic powder, and generates a pulsed discharge between the electrode and the workpiece. Electrode material on the surface!
  • the present invention relates to a discharge surface treatment apparatus that forms a film having a material force in which an electrode material reacts with discharge energy, and particularly relates to a power supply apparatus for the surface treatment.
  • a discharge surface treatment technique for improving the corrosion resistance and wear resistance by coating the surface of a metal material by a submerged electric discharge machining method is, for example, a technique established as disclosed in JP-A-5-148615 It is. (See Patent Document 1)
  • the discharge detection detection voltage setting is set in order to prevent long-term pulse discharge in order to stably form a coating film.
  • a technique for setting the value slightly lower than the power supply voltage is disclosed. (See Patent Document 2)
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 5-148615
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 3409032
  • the inventor of the present application conducted an experiment under various conditions in the film formation process of the discharge surface treatment. As the voltage between the electrodes increased, discharge was more likely to occur. The phenomenon that the state of the coating surface changes due to the voltage between the electrodes when there is no load, such as an increase in voltage, is found, and the voltage value applied between the electrodes has a large effect on the coating of the discharge surface treatment.
  • the present invention uses a powder molded body obtained by molding a metal powder, a metal compound powder, or a ceramic powder as an electrode, and generates a pulsed discharge between the electrode and the workpiece, and the coating is formed by the energy.
  • the discharge surface treatment to form a discharge surface treatment it is intended to improve the film uniformity due to the high interelectrode voltage, and to obtain a power supply device for discharge surface treatment that can form a stable processing state and a stable film It is said.
  • a discharge surface treatment apparatus uses a powder molded body obtained by molding a metal powder, a metal compound powder, or a ceramic powder as an electrode, and has a pulse shape between the electrode and the workpiece.
  • a main current flows between the electrodes when the discharge occurs.
  • a power supply an auxiliary power supply for increasing the no-load voltage applied between the electrode and the workpiece before discharge occurs, a discharge detection voltage set to a value slightly lower than the voltage of the main power supply,
  • the discharge detection means for detecting the occurrence of discharge by comparing with the voltage of the current, and when the discharge detection is detected by the discharge detection means, after a predetermined time has elapsed, the voltage application is stopped and the discharge pulse is terminated.
  • a discharge control unit that is those with.
  • a powder molded body obtained by molding metal powder, metal compound powder, or ceramic powder is used as an electrode to generate a pulsed discharge between the electrode and the workpiece, In the discharge surface treatment that forms a film with the energy, the surface roughness is improved and
  • a stable processing state and a stable film can be formed.
  • the occurrence of discharge can be detected accurately even when the applied inter-electrode voltage is changed.
  • FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a discharge surface treatment apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a waveform diagram showing an inter-electrode voltage and current waveform diagram.
  • FIG. 3 is a diagram showing how the state of the surface of the coating changes due to the voltage between the electrodes when there is no load.
  • FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration of a discharge surface treatment apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the discharge surface treatment apparatus of the present invention.
  • 1 is a powder molded body electrode formed by molding metal powder, metal compound powder, or ceramic powder
  • 2 is a workpiece
  • 3 is oil as a machining fluid
  • 4 is a main power source for flowing a discharge current.
  • the voltage E1 is about 80-100V.
  • 5 is a switching element of the main power supply 4
  • 6 is a current limiting resistor that limits the current value of the main power supply 4
  • 7 is a rectifier
  • 8 is an auxiliary that mainly aims to increase the voltage between the electrodes before discharge occurs.
  • Power supply variable voltage E2 of about 0-300V.
  • 9 is a switching element of auxiliary power supply 8
  • 10 is a current limiting resistor that limits the current value of auxiliary power supply 8
  • 11 is a control circuit that controls switching of switching elements 5 and 9
  • 12 is the information power of the interelectrode voltage. It is a discharge detection circuit for detecting occurrence.
  • auxiliary power supply 8 is intended to apply voltage during no-load time before discharging, rather than to supply current, so the current limiting resistor 10 of the auxiliary power supply 8 is the current limiting of the main power supply 4.
  • the value is sufficiently larger than the resistance 6.
  • the voltage E1 of the main power supply 4 may be changed when the voltage is changed and the current value at the time of discharging is changed, and the voltage E2 of the auxiliary power supply 8 is not loaded. If you do not change the extreme voltage of the time, keep the auxiliary power supply 8 fixed.
  • the operation of the circuit will be described using the interpolar voltage and current waveform diagrams shown in FIG. In the figure, the voltage is displayed so as to rise when the voltage on the electrode side viewed from the workpiece is negative, and the current is raised when flowing in the direction of the electrode from the workpiece.
  • the voltage E1 + E2 obtained by adding the voltage E1 of the main power supply 4 and the voltage E2 of the auxiliary power supply 8 is applied between the electrodes 1 and 2 between the electrodes. Discharge occurs after a while after the voltage is applied between the electrodes, and the voltage between the electrodes decreases accordingly.
  • the discharge detection circuit 2 is connected between the electrode 1 and the work 2 between the electrode tip and the work tip, and the voltage detected by the discharge detection circuit 2 is the voltage of the main power supply 4 before the discharge occurs.
  • the voltage E1 + E2 is the sum of the voltage E1 and the voltage E2 of the auxiliary power supply 8. After the discharge occurs, it is a value that accounts for the arc potential of discharge and the voltage drop at electrode 1 (workpiece (Because is a metal, the voltage drop is negligible).
  • the discharge detection circuit 2 determines a voltage drop due to the occurrence of the discharge and detects the occurrence of the discharge.
  • the power supply voltage is 80V-100V. So, for example, when the power supply voltage is 100V, the discharge detection voltage is 80V-95V.
  • the voltage E1 of the main power supply 4 is 80 V
  • the voltage E2 of the auxiliary power supply 8 is 245 V
  • the resistance value of the current limiting resistor 6 that limits the current value of the main power supply 4 is 4 ⁇
  • Resistance value is 1 ⁇
  • arc potential is 25 V
  • Resistance value of 10 is 600 ⁇
  • the circuit is used.
  • auxiliary power source also flows through the route of “auxiliary power source 8 ⁇ main power source 4 ⁇ work 2 ⁇ between electrodes ⁇ electrode 1 ⁇ resistance 10 ⁇ switching element 9 ⁇ auxiliary power source 8”. Is (auxiliary power supply voltage + main power supply voltage—arc potential) / (resistance value of resistor 10 + resistance value of electrode 1)
  • Auxiliary power supply current value (245V + 80V-25V) / (600 ⁇ + 1 ⁇ )
  • the current value that is, the discharge energy can be changed.
  • a uniform coating can be formed.
  • the voltage between the electrodes can be increased without increasing the current value of the discharge pulse. Therefore, the voltage is high while forming a dense film that does not greatly collapse the electrode and the voltage is high.
  • the gap can be widened to generate a uniform discharge and form a uniform film.
  • the threshold voltage for discharge detection by the discharge detection circuit 12 is 5% to 20% of the main power supply 4.
  • the voltage in the no-load time is a value obtained by adding the voltage E1 of the main power supply 4 and the voltage E2 of the auxiliary power supply 8 as described above.
  • the voltage in the no-load time is a value obtained by adding the voltage E1 of the main power supply 4 and the voltage E2 of the auxiliary power supply 8 as described above.
  • the “main power supply voltage” in FIG. 2 is connected to the low-impedance current limiting resistor 6 as shown in FIG. Since the “auxiliary power supply voltage” superimposed on the “main power supply voltage” is connected to the high-impedance current limiting resistor 10, it is easily affected by changes in the impedance between the electrodes and is likely to drop quickly.
  • the voltage between the electrodes is “the time when the voltage El1 of the main power supply 4 and the voltage E2 of the auxiliary power supply 8 plus the voltage El2 + E2” is added ”. Not possible! ⁇ ⁇
  • the interpole voltage at no load does not drop below the voltage E1 of the main power supply 4 due to the decrease of the impedance between the electrodes. It has been proved that it is better to recognize the point when the discharge has occurred by 20%. In other words, it is desirable that the discharge detection voltage be 5 to 20% lower than the voltage E1 of the main power supply 4. That's right.
  • the values of ⁇ arc potential '' and ⁇ voltage drop at the electrode '' may be higher than the discharge detection voltage, so it becomes impossible to accurately recognize the occurrence of discharge. .
  • a powdered electrode can be obtained by simply putting a powder of a mixture of WC powder and Co powder into an electrode manufacturing die and compression molding with a punch, but the electrode is weak and brittle.
  • the electrode when a wax such as Norafin is mixed with the powder and compression molded, the electrode is easily solidified, and the moldability of the electrode is remarkably improved.
  • wax is an insulating substance, if it remains in a large amount in the electrode, the electrical resistance of the electrode increases, the discharge performance deteriorates, and the discharge surface treatment characteristics deteriorate, so it is necessary to remove the wax. Become.
  • the electrode material is determined by the characteristics required for the coating.
  • the purpose is to form a hard coating as in the present embodiment
  • Hard carbides such as molybdenum, hafnium carbide, tantalum carbide, and silicon carbide, or carbon and carbides produced by decomposition of the machining fluid by the energy of electric discharge, such as titanium, vanadium, chromium, zirconium, niobium, molybdenum, hafnium, tantanol, etc.
  • the material is mainly composed of metal or the like.
  • an electrode forming method here, a method of compressing powder by a press is described. As described above, the electrode manufacturing method is not limited to compression molding using a press or the like, as long as the powder is in a molded state.
  • methods for forming an electrode include a method using a slurry, a method using MIM (Metal Injection Molding), and a method in which thermal spraying or nanopowder is accompanied by a jet stream to form the electrode.
  • MIM Metal Injection Molding
  • the method using slurry is a method in which the powder is dispersed in a solvent and then placed in a porous mold such as a plaster mold to remove the solvent and form the powder.
  • MIM Metal Injection Molding
  • the thermal spraying method is a method in which a powder is sprayed in a heated state to form a partially bonded powder.
  • the purpose of molding the powder is the same. If the bonded state of the powder becomes a desired state, it can be used as an electrode.
  • Fig. 3 shows how the surface of the film changes due to the voltage between the electrodes when there is no load.
  • Fig. 3a is a photograph of the surface of the film when the electrode voltage is 80V.
  • Fig. 3c is a photograph of the film surface when the voltage between the electrodes is 150V.
  • These coatings are formed by electrodes mainly composed of TiC (titanium carbide).
  • the film with an interelectrode voltage of 80 V in Figure 3a shows that the film has large irregularities and that the film is not uniformly formed. As the force voltage increases, the film irregularities become smaller. It can be seen that the inter-electrode voltage of 3c is 280V, and the film is very flat. According to the results of the experiment, the auxiliary power supply is more effective in forming the film than about 50V. It is a film.
  • FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.
  • the connection destination of the discharge detection circuit 12 is such that one is connected to the outside of the work 2 and the other is connected to the opposite side of the rectifier 7 from the electrode 1.
  • the occurrence of discharge can be detected without being affected by the voltage of the auxiliary power supply 8 and the change in impedance between the electrodes.
  • the power supply device for discharge surface treatment according to the present invention can be used for a discharge surface treatment device that can prevent pulse for a long time and can form a stable film in a discharge surface treatment using a powder molded electrode. Suitable for

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Abstract

　金属粉末、金属の化合物の粉末、或いはセラミックスの粉末を成形した粉末成形体を電極として、電極とワークの間にパルス状の放電を発生させ、そのエネルギにより、ワーク表面に電極材料或いは電極材料が放電エネルギにより反応した物質からなる被膜を形成する放電表面処理において、放電が発生した際に極間に電流を流すための主電源(4)と、放電発生前に電極(1)及びワーク(2)の極間に印加される無負荷電圧を上昇させるための補助電源(8)と、主電源(4)の電圧からわずかに低い値に設定した放電検出電圧と、上記極間の電圧とを比較することにより放電発生を検出する放電検出手段(12)と、この放電検出手段(12)により放電を検出した際に、所定時間経過後、電圧の印加を停止し、放電パルスを終了させる放電制御手段(11)と、を備えた。

Description

放電表面処理装置
技術分野
[0001] 本発明は、金属粉末、金属の化合物の粉末、或いはセラミックスの粉末を成形した 粉末成形電極を用い、該電極とワークの間にパルス状の放電を発生させ、そのエネ ルギにより、ワーク表面に電極材料或！、は電極材料が放電エネルギにより反応した 物質力 なる被膜を形成する放電表面処理装置に関し、特に、その表面処理用の電 源装置に関するものである。
背景技術
[0002] 液中放電加工方によって金属材料の表面をコーティングし、耐食性、耐磨耗性を 高める放電表面処理技術は、例えば、特開平 5— 148615号公報に開示されるように 確立された技術である。（特許文献 1参照）
なお、これら放電表面処理を行うための電源装置に関しては、例えば日本特許第 3 409032号公報に、被膜を安定に形成するために、長時間パルス放電を防止するた めに、放電検出検出電圧設定値を電源電圧よりもわずかに低く設定する技術が開示 されている。（特許文献 2参照）
[0003] 特許文献 1 :特開平 5 - 148615号公報
特許文献 2 :日本特許第 3409032号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 本願発明者は、放電表面処理の被膜形成過程にお!、て、様々な条件で実験を行 うことにより、極間電圧が高くなるに従い放電が発生しやすくなり、被膜の均一性が増 すといった、無負荷時の極間電圧により被膜表面の様子が変化する現象を見出し、 放電表面処理の被膜に対して極間に印加される電圧値が大きな影響を持つことを発 し,
これは、電圧が高くなるほど、放電の発生が起こりやすくなるため、放電の発生頻度 により極間距離を制御する場合には、極間距離が広がるためであると考えている。 極間距離が小さい場合には、極間のわずかな凹凸あるいは加工屑の集中でも影響 を大きく受け、放電の集中が発生しやすいが、極間距離が広がると、影響が小さくな り均一に放電が発生するからである。
また、放電痕の形状を観察すると、無負荷電圧が高い放電により形成された被膜の 放電痕は、平らな形状になって ヽることがわ力つた。
[0005] し力しながら、極間電圧を高くすれば、放電発生時に流れる電流が多くなつてしま い、被膜形成に影響が出てしまう。
これは、放電表面処理においては、放電パルスの電流値が高くなると、電極を大きく 崩すようになり、被膜が緻密にならなくなるからである。
[0006] 本願発明は、金属粉末、金属の化合物の粉末、或いはセラミックスの粉末を成形し た粉末成形体を電極として、電極とワークの間にパルス状の放電を発生させ、そのェ ネルギにより被膜を形成する放電表面処理において、極間電圧が高いことによる被 膜均一性向上を図ると共に、安定な加工状態、安定した被膜を形成することが可能 な放電表面処理用電源装置を得ることを目的としている。
課題を解決するための手段
[0007] 第 1の発明に係るの放電表面処理装置は、金属粉末、金属の化合物の粉末、或い はセラミックスの粉末を成形した粉末成形体を電極として、電極とワークの間にパルス 状の放電を発生させ、そのエネルギにより、ワーク表面に電極材料或いは電極材料 が放電エネルギにより反応した物質からなる被膜を形成する放電表面処理において 、放電が発生した際に極間に電流を流すための主電源と、放電発生前に電極及び ワークの極間に印加される無負荷電圧を上昇させるための補助電源と、主電源の電 圧からわずかに低い値に設定した放電検出電圧と、上記極間の電圧とを比較するこ とにより放電発生を検出する放電検出手段と、この放電検出手段により放電を検出し た際に、所定時間経過後、電圧の印加を停止し、放電パルスを終了させる放電制御 手段と、を備えたものである。
発明の効果
[0008] 本願発明によれば、金属粉末、金属の化合物の粉末、或いはセラミックスの粉末を 成形した粉末成形体を電極として、電極とワークの間にパルス状の放電を発生させ、 そのエネルギにより被膜を形成する放電表面処理において、面粗さを向上させかつ
、安定な加工状態、及び安定した被膜を形成することができる。
また、印加する極間電圧を変化させた場合にも精度よく放電の発生を検出すること ができる。
図面の簡単な説明
[0009] [図 1]本実施の形態 1における放電表面処理装置の回路構成を示す図である。
[図 2]極間電圧、電流波形図を示す波形図である。
[図 3]無負荷時の極間電圧により、被膜の表面の様子が変化する様子を示している 図である。
[図 4]本実施の形態 2における放電表面処理装置の回路構成を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0010] 実施の形態 1.
図 1は、本発明の放電表面処理装置の構成を示す構成図である。
図において、 1は金属粉末、金属の化合物の粉末、或いはセラミックスの粉末を成形 した粉末成形体電極、 2はワーク、 3は加工液である油、 4は放電電流を流すための 主電源であり 80— 100V程度の電圧 E1である。
5は主電源 4のスイッチング素子、 6は主電源 4の電流値を制限する電流制限抵抗、 7 は整流器、 8は主に放電が発生する前の極間電圧を上昇させることを目的とした補助 電源であり、 0— 300V程度の可変電圧 E2である。
9は補助電源 8のスイッチング素子、 10は補助電源 8の電流値を制限する電流制限 抵抗、 11はスイッチング素子 5、 9のスイッチングを制御する制御回路、 12は極間電 圧の情報力 放電の発生を検出する放電検出回路である。
なお、補助電源 8は電流を流すことが目的ではなぐ放電する前の無負荷時間に電 圧を印加することが目的であるため、補助電源 8の電流制限抵抗 10は、主電源 4の 電流制限抵抗 6よりも十分大きな値となっている。
[0011] また、主電源 4の電圧 E1は、電圧を変えるとともに放電時の電流値を変化させたい 場合には主電源 4を可変にしてもよいし、補助電源 8の電圧 E2は、無負荷時間の極 間電圧を変更しな 、場合には補助電源 8を固定にしてもょ ヽ。 [0012] 次に回路の動作について、図 2に示す極間電圧、電流波形図を用いて説明する。 図では、電圧は、ワークから見た電極側の電圧がマイナスの場合に上になるように、 電流は、ワークカゝら電極の方向に流れる場合に上になるように表示されて!、る。 制御回路 11の指令によりスイッチング素子 5、 9をオンすると電極 1とワーク 2の極間 に主電源 4の電圧 E1と補助電源 8の電圧 E2の足された電圧 E1 +E2が印加される。 極間への電圧印加後、しばらくすると放電が発生し、それに伴い、極間電圧が低下 する。
放電検出回路 2は、電極 1とワーク 2との極間において、電極の先、及びワークの先 に接続されており、放電検出回路 2が検出する電圧は、放電発生前は、主電源 4の 電圧 E1と補助電源 8の電圧 E2の足された電圧 E1 +E2であり、放電発生後は、「放 電のアーク電位」と「電極 1での電圧降下」をカ卩えた値となる（ワークは金属であるため 、電圧降下が無視できるので)。
そのため、放電検出回路 2により、放電発生に伴う電圧低下を判断し、放電の発生を 検出する。
[0013] ここで、「放電のアーク電位」は約 20V— 30Vであるので、「電極 1での電圧降下」 がないならば、放電検出の電圧を約 20V— 30Vよりも少し高い電圧である 40V— 50 V程度にすればよいが、放電表面処理用の電極は粉末力 構成されているため、抵 抗値が高く電圧降下が大きいため 40V— 50V程度の放電検出電圧では、放電の発 生を検出できない。
これは、実際に放電が発生していても、「電極 1での電圧降下」が大きい場合には、 放電が発生して 、ると認識できず、所定のパルス幅 teが経過してもスイッチング素子 をオフせず、長 、時間にわたり放電が継続することを意味する。
このような長いパルスが発生すると、被膜および電極を大きく損傷し、放電表面処理 を継続することができなくなる。
[0014] そこで、 日本特許第 3409032号と同様に、放電検出のための電圧値を主電源 4の 電圧 E 1よりも 5— 20%低い閾値を設定することにより、放電表面処理にお!ヽて放電 を正確に検出し、設定どおりの放電パルスを発生させる。
なお、本実施の形態で想定されているのは、電源電圧が 80V— 100Vの電源電圧で あるので、例えば電源電圧を 100Vとした場合には、放電検出電圧を 80V— 95Vと
V、う高 、電圧に設定して 、る。
[0015] 放電検出回路 2による放電の検出により、電極 1及びワーク 2の極間には、主電源 4 と補助電源 8に基づく電流が所定時間流れ、圧粉体の電極 1による放電表面処理が 行われ、ワーク 2に被膜が形成される。
[0016] 図 1の回路では、主電源 4の電圧 E1を 80V、補助電源 8の電圧 E2を 245V、主電 源 4の電流値を制限する電流制限抵抗 6の抵抗値を 4 Ω、電極の抵抗値を 1 Ω、ァー ク電位を 25V、補助電源 8の電流値を制限する電流制限抵抗 10の抵抗値を 600 Ω
、の回路を用いている。
[0017] 放電が発生すると、主電源から流れる主電流は、「主電源 4→ワーク 2→極間→電 極 1→整流器 7→抵抗 6→スイッチング素子 5→主電源 4」の経路で流れ、このときの 電流値は、
(主電源電圧—アーク電位) / (抵抗 6の抵抗値 +電極 1の抵抗値）
で示されることから、
主電源電流値 = (80V-25V) / (4 Ω + 1 Ω )
= 11A
となり、 11 Aの電流が極間に流れる。
[0018] 一方、補助電源からも、「補助電源 8→主電源 4→ワーク 2→極間→電極 1→抵抗 1 0→スイッチング素子 9→補助電源 8」の経路で流れ、この経路の電流値は、 (補助電源電圧 +主電源電圧—アーク電位) / (抵抗 10の抵抗値 +電極 1の抵抗値 )
で示されることから、
補助電源電流値 = (245V+80V-25V) / (600 Ω + 1 Ω )
= 300V/600 Q
=0. 5Α
となり、電圧を大きく上げているにも係わらず、放電電流値は 0. 5Αとわずかしか増加 しない。
[0019] 以上のように、電圧を上昇させても電流値すなわち放電のエネルギを変化させるこ となぐ被膜を均一に形成することができる。
すなわち、放電表面処理においては、放電パルスの電流値を高くせずに極間電圧を あげることができるため、電極を大きく崩すことがなぐ被膜を緻密に形成しつつ、電 圧が高いため、極間距離を広げて、均一に放電を発生させ、均一な被膜を形成する ことができる。
また、電圧を変化させても、放電パルスのエネルギーが変わらないため、放電の状況 により電圧を変化させて放電の状態を安定にすることが容易にできる。
[0020] 本実施の形態では、放電検出回路 12による放電検出の閾値電圧を、主電源 4の 5 一 20%とすることを説明した。
その理由について以下に説明する。
無負荷時間における電圧は、上述したように主電源 4の電圧 E1と補助電源 8の電 圧 E2が足された値となる。ただし、極間の汚濁などにより極間インピーダンスが低下 した場合には、電圧降下が起きるので、この値まで電圧がたちあがらない場合もある 放電表面処理では、電極材料が多量に極間に存在した状態になるため、極間のイン ピーダンスが低下する状況がしばしば発生する。
[0021] しかしながら、図 2における「主電源電圧」は、図 1に示すように、低インピーダンス の電流制限抵抗 6につながっているため、極間インピーダンスの変化に対して変動し 難、が、「主電源電圧」に重畳されて 、る「補助電源電圧」は高インピーダンスの電流 制限抵抗 10につながっているため、極間インピーダンスの変化に対して影響を受け やすぐ電圧降下しやすい。
[0022] そのため、極間電圧が、「主電源 4の電圧 E1と補助電源 8の電圧 E2の足された電 圧 El +E2よりも低下した時点」を放電が発生した時点として認識することはできな!ヽ 発明者らの実験では、放電表面処理では、極間インピーダンスの低下により無負荷 時の極間電圧が主電源 4の電圧 E1よりも下がることはなぐ主電源 4の電圧 E1より 5 一 20%低下した時点を放電が発生した時点と認識することがよいことがわ力つた。 すなわち、主電源 4の電圧 E1より 5— 20%低い電圧を放電検出電圧とするのが望ま しい。
放電検出電圧がこの電圧よりも低くなると「アーク電位」と「電極での電圧降下」の値 が放電検出電圧よりも高くなる場合が出てくるため、放電の発生を正確に認識できな くなる。
[0023] 次に、一例として、 WC (タングステンカーバイド)粉末と Co (コバルト)粉末を混合し た粉末からなる圧粉体電極を製造する製造方法について説明する。
WC粉末と Co粉末を混合した粉末を電極製造金型に入れ、パンチで圧縮成形す るだけでも圧粉体電極とすることができるが、電極の固まり具合が弱く脆い。
そこで、ノラフィンなどのワックスを粉末に混合して圧縮成形すると容易に電極が固ま り、電極の成形性が著しく向上する。
しかし、ワックスは絶縁性物質であるため、電極中に大量に残ると、電極の電気抵抗 が大きくなつて放電性が悪化し、放電表面処理特性が悪くなるため、ワックスを除去 することが必要になる。
そこで、ワックスを除去するため、あるいは、粉末の結合強度が弱く脆い粉末成形体 の強度を増すために、真空炉、或いは水素やアルゴンガスなどのガス中で加熱処理 を施すことが有効である。
[0024] なお、電極材質として、 WC粉末と Co粉末にっ ヽて説明したが、電極材料は被膜 に要求される特性により決まることは 、うまでな 、。
本実施の形態のように硬質被膜を形成することが目的の場合には、 WC粉末を主成 分とする材料の他にも、炭化チタン、炭化バナジウム、炭化クロム、炭化ジルコニウム 、炭化ニオブ、炭化モリブデン、炭化ハフニウム、炭化タンタル、炭化珪素などの硬 質炭化物、或いは放電のエネルギにより加工液の分解した炭素と炭化物を生成する チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタノレ 、などの金属などを主成分とする材料であれば同様の効果を得られる。
また、被膜に要求される性質が硬質であることではなぐ特定の金属を被膜とするこ とが必要な場合には、その金属材料を粉末とした電極を作ることになるが、その場合 も、本実施の形態の効果は同じである。
[0025] なお電極成形の方法としてここでは、プレスにより粉末を圧縮成形する方法につい て説明したが、電極の製造方法としては、粉末が成形された状態のものができれば、 プレスなどによる圧縮成形に限らな 、のは!、うまでな!、。
電極を成形する方法としては、プレスなどによる圧縮成形のほかに、泥漿による方法 、 MIM (Metal Injection Molding)による方法、あるいは溶射やナノ粉末をジェット気 流に同伴させ成形させる方法などがある。
[0026] 泥漿を用いる方法は、粉末を溶剤に分散させ、石膏型などポーラスな型の中にい れることで溶剤を除去し粉末を成形する方法である。
MIM (Metal Injection Molding)は粉末にバインダを混練して加熱した金型の中に 射出する方法である。
溶射による方法は、粉末を加熱した状態でスプレー状に吹き付け粉末を一部結合 した状態に成形する方法である。
それぞれ成形の方法はことなるが、粉末を成形するという目的は同一であり、粉末の 結合状態が所望の状態になれば、電極として使用することができる。
[0027] 図 3は、無負荷時の極間電圧により、被膜の表面の様子が変化する様子を示して おり、図 3aは、極間電圧 80Vの場合の被膜表面写真、図 3bは、極間電圧 150Vの 場合の被膜表面写真、図 3cは、極間電圧 280Vの場合の被膜表面写真である。 なお、これら被膜は、 TiC (炭化チタン)を主成分とする電極により形成されたもので ある。
図に示される如ぐ図 3aの極間電圧 80Vでの被膜では、被膜の凹凸が大きぐ被膜 が均一に形成できていないことがわかる力 電圧が高くなるにしたがい被膜の凹凸が 小さくなり、図 3cの極間電圧 280Vでは非常に平らな被膜になっていることがわかる なお、実験の結果によると、補助電源は 50V程度より被膜形成に効果を発揮し、 200 V以上となると非常に平らな被膜になっている。
[0028] 実施の形態 2.
図 4は、本発明の第 2の実施の形態を示す回路構成図である。
本実施の形態では、放電検出回路 12の接続先が、一方はワーク 2の外側、他方は 整流器 7に対して電極 1と反対側に接続されて!ヽる。 この位置に放電検出回路 12を接続することで、補助電源 8の電圧を主電源 4の電圧 に重畳して極間に印加しても、放電検出回路 12に印加されるのは、主電源 4の電圧 のみとなり、補助電源 8の電圧を変化させても変わらない。
これにより、補助電源 8の電圧、及び極間のインピーダンスの変化に影響されず、放 電の発生を検出することができる。
産業上の利用可能性
この発明による放電表面処理用の電源装置は、粉末成形電極を使用する放電表 面処理にお!、て長時間パルス防止を実現し、安定した被膜を形成できる放電表面処 理装置に利用することに適して 、る。

Claims

請求の範囲
[1] 金属粉末、金属の化合物の粉末、或いはセラミックスの粉末を成形した粉末成形体 を電極として、電極とワークの間にパルス状の放電を発生させ、そのエネルギにより、 ワーク表面に電極材料或いは電極材料が放電エネルギにより反応した物質力 なる 被膜を形成する放電表面処理にぉ ヽて、
放電が発生した際に極間に電流を流すための主電源と、
放電発生前に電極及びワークの極間に印加される無負荷電圧を上昇させるための 補助電源と、
主電源の電圧からわずかに低い値に設定した放電検出電圧と、上記極間の電圧と を比較することにより放電発生を検出する放電検出手段と、
この放電検出手段により放電を検出した際に、所定時間経過後、電圧の印加を停 止し、放電パルスを終了させる放電制御手段と、
を備えたことを特徴とする放電表面処理装置。
[2] 放電発生時に、主電源からは、第 1のスィッチ手段、第 1の抵抗、整流器を介して極 間に電流を流すと共に、補助電源からは、第 2のスィッチ手段、第 2の抵抗、主電源 を介して極間に電流を流すことを特徴とする請求項 1に記載の放電表面処理装置。
[3] 第 2の抵抗の抵抗値を、第 1の抵抗の抵抗値に対し、非常に高くすることを特徴と する請求項 1または 2に記載の放電表面処理装置。
[4] 主電源電圧を 80— 100V、補助電源電圧を 50— 300Vの値に設定することを特徴 とする請求項 1一 3何れかに記載の放電表面処理装置。
[5] 放電検出手段による放電検出位置を、主電源の電流経路に設けられた補助電源 力 の電流を止める整流素子の主電源側部分と、ワーク部分とで検出することを特徴 とする請求項 1一 4何れかに記載の放電表面処理装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010134129A1 (ja) * 2009-05-20 2010-11-25 三菱電機株式会社 表面層形成方法及び耐エロージョン部品の製造方法並びに蒸気タービン翼

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09239622A (ja) * 1996-03-02 1997-09-16 Sodick Co Ltd 気中放電加工方法
JP3409032B2 (ja) * 1998-05-08 2003-05-19 三菱電機株式会社 放電表面処理用の電源装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09239622A (ja) * 1996-03-02 1997-09-16 Sodick Co Ltd 気中放電加工方法
JP3409032B2 (ja) * 1998-05-08 2003-05-19 三菱電機株式会社 放電表面処理用の電源装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010134129A1 (ja) * 2009-05-20 2010-11-25 三菱電機株式会社 表面層形成方法及び耐エロージョン部品の製造方法並びに蒸気タービン翼
JPWO2010134129A1 (ja) * 2009-05-20 2012-11-08 三菱電機株式会社 表面層形成方法及び耐エロージョン部品の製造方法並びに蒸気タービン翼

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