Способ электроэрозионного легирования

,801121 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А В 23 Р 1 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ ЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ онта ост 0,4импуль-е 4)(57) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЭРО ГИРОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ, пр ОННОГОкотором УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИ(56) 1,Авторское свидетельство СССР Р 89933, кл. В 23 Р 1/18, 1943.2, Авторское свидетельство СССР Р 730522, кл. В 23 Р 1/18, 1978.3. Авторское свидетельство СССР Р 691269,кл. В 23 Р 1/18,1972 (прототип). возбуждают электрические разряды малой энергии и длительности между Обрабатываемой деталью и электродом, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что; с целью улучиения качества поверхности, обработку производят парными импульсами, причем длительность и . энергию лидирующего импульса устанавливают. соответственно в пределах от 0,1 до 0,3 и от 0,05 до 0,2 от этих параметров основного импульса пары, длительность паузы между лидирующим и основным импульсами устанав ливают в пределах от 1 до 10 мкс и вводят задержку нарастания фр новного импульса в пределах о до 0,6 от длительности всего са.Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки, в частности к электроэрозионному легированию,Известен способ нанесения покры;тий, в котором между вибрирующим 5вдоль оси электродом-инструментом иобрабатываемой деталью эа счет контактирования возбуждается импульсныйэлектрический разряд в газообразнойсреде 13.10Однако данный способ характеризуется наличием микронеровностей обрабатываемой поверхности и появлениемтрещин из-за перегрева металла в зоне обработки. 15Известен способ электроэрозионного нанесения покрытий вибрирующимэлектродом, в котором в цепь источника питания включают дополнительныйэлектрод и с его помощью возбуждаютдополнительный разряд, воздействие 20которого на обрабатываемую поверхность позволяет улучшить технологические условия для нанесения покрытия при действии основного импульса Г 23. 25Применение укаэанного способа позволяет получить лучшее качество поверхности и сплошность нанесения покрытий, яо образование микронеровностей, вследствие поверхностной эроЬии, и микротрещин, вследствие резких перепадов температурного поля,также имеет место,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является способ электроэрозионного легирования материалов,в котором между электродом и детальювозбуждают электрические разряды малой энергии и длительности, Обработку проводят короткими маломощнымиимпульсами длительностью 1,0-10 мкспри сохранении постоянной величинымежэлектродного зазора. Этим создаются условия для прохождения тока с 45большой плотностью, что увеличиваетпроизводительность и эффективностьнанесения покрытий 3 3.Недостатками известного способаявляются, увеличение величины микронеровностей поверхности иэ-за прижогов и неуправляемых газодинамических процессов под обрабатываемой поверхностью, приводящих к разбрызгиванию металла; невысокая производительность иэ-за невозможности использования импульсов большой мощностифневозможность использования в качестве Финишной операции при обработкепрецизионных деталей,Кроме, того, способ не позволяет 60производить,термообработку и азотирование без оплавления поверхностного слояЦель изобретения - улучшение качества обрабатываемой поверхности. , 65 Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу электроэрозионного легирования материалов, прикотором между электродом и обрабатываемой деталью возбуждают электрические разряды малой энергии и длительности, обработку производят парнымиимпульсами, причем длительность иэнергию лидирующего импульса устанавливают соответственно в пределах0,1-0,3 и 0,05-0,2 ог этих параметров основного импульса пары, длительность паузы между лидирующим иосновным импульсами устанавливают впределах 1-10 мкс и вводят задержку нарастания фронта основного импульса в пределах 0,4-0,б от длительности всего импульса.Подача маломощного лидирующегоимпульса перед основным обусловливает возникновение послепробойных газодинамических процессов в межэлектродном промежутке, приводящих к местным изменениям давления среды в зонеразряда и ее нагреву.Основной импульс подается в моментспада давления в нагретой области,Так как температура этой области высока, а объем достаточно велик, оснонной импульс не может вызвать значительный перепад давления. Вследствие этого разбрызгивания и выжимания расплавленного металла не происходит. Особенно сильно этот эффектнаблюдается для силовых импульсов спологим передним Фронтом.В резульютате появляется воэможность обработки детали с незначительным оплавлевием поверхности или вообще без оплавления производить термообработку,а в случае использования азотосодержащей атмосферы - и азотирование поверхностиДостигаемое уменьшение плотностимощности теплового потока позволяетсплавлять гребешки микронеровностей,т.е. производить выглаживание поверхности,На чертеже изображена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.Устройство содержит обрабатываемую деталь 1, закрепленную на рабочем столе 2, подвижный электрод-инструмент 3, помещенный в камеру 4для подачи газа. К электроду и детали подключен генератор 5 лидирующих вспомогательных импульсов и генератор б основныхимпульсов. Рабочая зона может Иметь защитный кожух 7.Способ реализуется следующим образом.Деталь 1 устанавливают в приспособлении 2 с зазором относительноэлектрода-инструмента 3., который перемещается над поверхностью деталис постоянной скоростью (рабочая по60 дача). Между электродом и детальюот генератора 5 возбуждают лидирующий вспомогательный импульс, Происходит пробой межэлектродной среды,который вызывает быстрый ее нагренн области разряда, а также нагрев 5понерхности инструмента и детали.Этот процесссопровождается повышением давления межэлектродной средыв зоне разряда, поскольку за времялидирующего импульса объем, занятый 10искровым разрядом, не успевает расшириться. Избыточное давление вукаэанном объеме вызывает его расширение со скоростью, равной или большей скорости звука 1 слышен хлопок) .Вследствие расширения зоны происходит падение давления в ней до атмосферного. Этот процесс вызывает дополнительную очистку поверхности. В момент, когда давление упало, а межэлектродная среда не успела достаточно охладиться, на деталь и инструмент подают основной импульс (через1-10 мкс ), который осуществляет перенос материала инструмента на поверхность детали. Так как межэлектродная среда подогрета, не возникает значительного перепада давления,не происходит разбрасывания и выжимания расплавленного металла с поверхности детали. В результате практически не увеличивается величинамикронеровностей поверхности. Длительность и энергию вспомогательногоимпульса для осуществления такогорешения ныбирают соответственно в 35пределах 0,1-0,3 и 0,05-0,2 от ос. новного импульса,Выбор указанных диапазонов величины паузы между импульсами и значений параметров импульсов осуществленэкспериментально.При временах задержки менее 1 мкс1 не успевает упасть давление и зонеразряда. В этом случае лидирующийимпульс не Выполняет своей роли На 45блюдается ухудшение шероховатостиповерхности и .разбрызгивание металла. При временах задержки более 10 мкс межэлектродная среда возвращается в 50 исходное состояние, т.е. основной импульс в этом случае воздействует на деталь практически без влияния на нее лидирующего импульса. При энергиях лидирующего импульса меньше 0,05 по отношению к энергии основного и его длительности меньше 0,1 по отношению к длительности основного лидирующий импульс не обеспечивает вышеописанный газо- динамический процесс. При энергии и длительности вспомогательного импульса соответственно более 0,2 и 0,3 относительно этихпараметров основного импульса лидирующий импульс оставляет следы эрозии на поверхности детали, ухудшается шероховатость поверхности.Наилучшие технологические показатели достигаются, если на деталь иэлектрод подают импульс с пологимпередним фронтом, длительность которого составляет 0,4-0,6 длительностивсего импульса. Пологий переднийфронт обеспечивает подогрев межэлектродной среды и соответственно обеспечивает протекание описанного газодинамического процесса. Практическиполностью устраняется разбрызгиваниеи выжимание расплавленного металлас поверхности детали. Использованиепереднего фронта импульса длительностью менее 0,4 от длительности всего импульса не обеспечивает завершения протекания газодинамического процесса, соответственно происходит увеличение микронеронностей поверхности.При длительности переднего фронта более 0,6 происходит уменьшение производительности, так как оснонная частьимпульса не обладает достаточной мощностью для распыления материала инструмента.Результаты сравнения технологических показателей по базовому способуи согласно изобретению представленыв таблице.Результаты экспериментов, снеденные в таблицу, подтверждают правильность выбора режимов. По сравнениюс базовым объектом при использовании оптимальных режимов наблюдаетсясущественное улучшение шероховатости поверхности. При равных энергияхимпульсов параметр Р уменьшается в1,5-2 раза,Применив азотосодержащую атмосферу, можно азотировать поверхность,а также напылять нитриды различныхметаллов, например нитриды титана.Увеличение межэлектродного зазора,вызванное дополнительным разрядом, ирасширение канала разряда способствует протеканию плазмохимических реакций.Например, при использовании электрода"инструмента из титановой проволоки нри продувке азотом полученопокрййие из нитрида титана толщиной6 мкм и азотированный слой на сталиР 6 И 5 глубиной 27-30 мкм.Таким образом, применение предлагаемого.способа позволяет улучшитьтехнологические показатели электроэрозионного легирования в рассмотренном диапазоне режимов.;,мксДж 10 0,5 6,3 Аргон 10 10 0,050,050,055 10 6,3 Аргон 10 50 40 10 10 10 10 75 10 12 75 Составитель Р.МельдерРедактор М.Бандура Техред С.Мигунова Корректор О.Луговая Заказ .7864/10 Тираж 1036 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5+- Способ с параметрами, взятыми за граничнымизначениями Поизобретению,Рмкм 5 22 25 40 64 Измерялась припостоянных толщинах покрытия;для прототипавыключался вспо. -могательный импульс