Способ электроэрозионного легирования

СОЮЗ СОВЕТСКИХсаицююпнеснипРЕСПУБЛИК ОЮ (И) 3(50 В 23 Р 1 18 растяни ПИСАНИ ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ В Ю О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 6226 11, кл. В 23 Р 1/18, 1979 (пртотип) .(54)(57) 1. СПОСОБ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЛЕГИРОВАНИЯ при возбуждении междуанодом и катодом искровых разрядовв условиях периодического контактирвания электродов с ультразвуковой частотой, о т л и ч а ю ш и й с ятем, что, с целью повышения производительности процесса, амплитуду, длительность и частоту следования импульсов. разрядного тока модулируютамплитудой ультразвукового колебания,причем импульсы тока возбуждают только на траектории сближения электродов с уменьшением длительности, амп литуды и увеличением частоты импульсов по мере сближения, а отношениечастоты следования импульсов тока кчастоте ультразвукового колебаниявыбирают.в интервале 2,5-25.112 б 402 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я темчто отношение рабочего напряжения искрового генератора к максимальному значению расстояния между электродами выбирают в интервале 0,3-3 В/мкм. Изобретение относится к электрофи зическим и электрохимическим методам обработки, в частности к электроэрозионному легированию поверхностей детали из токопроводящих материалов.Известен способ электроэрозионно го нанесения покрытий, при котором последнее формируется за счет материала электрода-анода, контактирующего с рабочей поверхностью катода с ультразвуковой частотой1 1. 15Однако отсутствие синхронизации и согласования во времени между импульсами разрядного тока и ультразвуковыми колебаниями электрода, определяющей траекторию контактирования 20 электродов, снижает эффективность процесса легирования, При этом имеется бесполезное распыление материала анода, снижение интенсивности и коэффициента переноса, Последнее не поз воляет использовать данный способ для нанесения покрытий из драгоценных металлов и сплавов.Цель изобретения - повышение производительности процесса.30Поставленная цель достигается тем, что согласно способу электроэрозионного легирования при возбуждении между анодом и катодом искровых разрядов в условиях периодического кон тактирования электродов с ультразвуковой частотой амплитуду, длительность и частоту следования импульсов разрядного тока модулируют амплитудой ультразвукового колебания, причем 40 импульсы тока возбуждают только на траектории сближения электродов с уменьшением длительности амплитуды и увеличением частоты импульсов по мере сближения, а отношение частоты 45 следования импульсов тока к частоте ультразвукового колебания выбирают в интервале 2,5-25. 3. Способ по п,1, о т л н ч а ю -чщ и и с я тем, что отношение продолжительности контактирования электродоз к длительности периода ультразвукового колебания выбирают в интервале 0-0,25. 2Отношение рабочего напряжения искрового генератора к максимальному значению расстояния между электродами выбирают в интервале 0,3-3 В/мкм.Для обеспечения необходимого взаимодействия между ультразвуковой волной и рабочим объемом катода отношение продолжительности контактирования. электродов к длительности. периода ультразвукового колебания выбирают в интервале 0-0,25.Повышение эффективности процесса электроискрового формирования покрытий в условиях контактирования электродов с ультразвуковой частотой, когда на межэлектродный рабочий объем прикладывается интенсивная акустичес- кая нагрузка, возможно лишь при со" гласовании действия импульсов тока и акустической нагрузки. Выявлено, что увеличение интенсивности и коэффициента переноса материала анода на катод удается достичьлишь при повышен ных частотах следования импульсов разрядного тока по сравнению с частотой ультразвуковых колебаний при условии, что искровые разряды присутствуют во время сближения электродов и полностью отсутствуют при их отходе, причем коэффициент переноса макси-. мален в случае уменьшения энергии разряда и увеличения частоты их следования по мере сближения электродов,На чертеже представлена временная диаграмма контактирования электродов с ультразвуковой частотой по предлагаемому способу.Положение "0" на графике соответствует начальному состоянию электродов до включения ультразвуковых колебаний, А+ и А - амплитуда колебаний; Тк - продолжительность контактировайия электродов, с - длитель- ность импульсов тока; А, - пробивное402 3 1126расстояние для выбранного рабочегонапряжения. Оптимальное. расстояниемежду электродами поддерживается автоматически с помощью регулятора.Величина А -А составляет 10-100 мкм.Уменьшение амплитудь 1 импульсов тока по мере сближения электродов позволяет обеспечить такой режим работы,при котором в межэлектродном рабочемобъеме первые искровые разряды боль ршой энергии способствуют эрозии анода, а последующие низкоэнергетическиеразряды поддерживают эродированнуюмассу и рабочую область катода в нагретом состоянии, что обеспечиваетоптимальные условия для взаимодействия материалов электродов. Этомуспособствует и увеличение частотыследования импульсов разрядного тока по мере сближения электродов.Диа Опазон 2,5-25 для отношения частотыследования импульсов тока к частотеультразвуковых колебаний позволяетизменить в широких пределах соотношение между суммарной энергией разрядов за цикл и энергией ультразвукового воздействия, а также изменитьраспределение энергии. в пределахцикла. При значениях меньше 2,5 реализуется вариант,при котором частотаразрядных импульсов соизмерима счасто.той ультразвуковых колебаний электродов,что не позволяет обеспечить изменение параметров импульсов тока по.мере сближения электродов. При значенииотношения частот более 25 приходитсяуменьшать энергию начальных импульсов, что снижает интенсивность суммарной эрозии за цикл,Выбор отношения рабочего напряже Ония .искрового генератора к максимальному расстоянию между электродами в интервале 0,3-3 В/мкм обусловлен условием загрузки импульсами тока траектории сближения электродов.При величине этого отношения больше3 В/мкм импульсы тока между электродами последуют на всей траекториисближения, начиная от А+ .до момента.контактирования, что затрудняет управление суммарной энергией разрядовв течение одного цикла, Уменьшениеэтого отношения до величин меньше:0,3 В/мкм ограничивает суммарнуюэнергию, этим уменьшается производительность процесса. Продолжительность контактирования определяет степень взаимодействия электродов, в результате которого рабочая область катода испытывает пластическую деформацию и окончательное формообразование. В бесконтактном режиме, т.е. при =0 имеет место бесполезное распыление материала анода, а в случае) 0,25 уменьшается доля разрядных импульсов, что снижает производительность процесса легирования. Усиление эрозии и переноса материала анода достигается в результате нагрева рабочего конца анода на глубину до 100 мкм до температур (0,9-1, 1) Т ц . При температурах меньше 0,9 Тэффект усиления интенсивности эрозии незначительный, при температурах больше 1, 1 Хд размягчается область более,чем 100 мкм, что нарушает стабильность процесса. В этом случае нагрев удобно осуществить концентрацией ультразвуковой энергии в области рабочего конца электрода-анода.Способ осуществляется следующим образом, .Легирующий анод закрепляется на концентраторе ультразвуковых колебаний, который установлен на приводе исполнительного механизма системы автоматического поддерживания расстояния между электродами, Регулятор предварительно настраивается на расстояние, равное 2 А , с учетоммф обеспечения продолжительности контактирования в пределах (0-0,25)Т. От генератора подают на электроды импульсы тока, параметры которых модулируют в зависимости от мгновенной амплитуды ультразвуковых колебаний. Для этого используют программный модулятор с входным сигналом от генератора ультразвука, позволяющий устанавливать режим работы генератора импульсов тока., при. котором импульсы вырабатываются лишь на траектории сближения электродов, причем напряже- ние, длительность и частоту следования изменяют по мере сближения электродов по заданному закону (от линей-. ного до экспоненциального). Примеры, характеризующие граничные значения интервалов, приводимыж в формуле, и некоторые оптимальные режимы показаны в таблице.,1126402 ч /Материал к 1 ц Тд СплошТ нт ост Ц кон анода началный овы 2т ое ошнос фициенте обработк О,15 и - =1,05,ТТр- =2,5;д. Сталь 45 Т 15 Н 6 6 мер, при обработке стали 45сплава Т 1 БК 6 (отношениеледования импульсов к частний 500/22) наблюдаетсяь в пределах 95,8 при коэпереноса, равном 0,8. Примеди серебром (отношение ент переноса равен составляет 97,73), ты получены при от"55 ереоса,к0 8 0,10 95,5 . 0,8,20 - 97,2 0,88 ,55 65,6 0,48 Приведенные данные свидетельствуют о целесообразности примененияпредлагаемого способа для нанесения драгоценных металлов и сплавов.Равномерность, плотность и сплошностьслоя находятся на уровне компактного того металла. Шероховатость покрытий из материалов Т 15 К 6, Сг, А 1 настали и титане и А, Ао, Р 0 на медалюминии находится в пределах 0,50,8 мкм. Толщина слоев в зависимост от энергии разряда в начале цикла иот количества проходов достигает 5100 мкм. Увеличение коэффициентапереноса предлагаемым способом явля1126402 Составитель Р.НикматулинРедактор Л.Авраменко Техред Ж.Кастелевич Корректор А.Зимокосов Заказ 8603/10 Тираж 1036 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП ",Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 ется существенным преимуществом предлагаемого способа электроискровоголегирования. Совмещение искрового иультразвукового воздействий и их согласованное действие на катод позволяет получать неравновесные металлические системы со сверхмелкозернистой структурой (включая смеси аморфных и кристаллических фаз), имеющиеповышенные эксплуатационные характеристики в экстремальных условиях,Способ реализуется несложным оборудованием, допускающим его включениев автоматические технологическиелинии.