Пристрій для електроіскрового легування

Винахід відноситься до пристроїв для електрофізичних методів обробки, зокрема до електроіскрових пристроїв для легування, зміцнення і відновлення розмірів струмопровідних виробів і металообробних інструментів. Відомі пристрої для електроіскрового легування типу ЕФІ-25М. Основним недоліком яких є велика кількість переключаючих елементів [Электроискровое легирование металлических поверхностей / Самонов Г.В., Верхотуров А.Д., Бовкун Г.А,, Сычев B.C. / К., Наукова думка, 1976]. Відомий пристрій [а.с. СССР №917993 МКИ У23Р1/18. Бюллетень №13, 07.04.82г.], обраний як прототип, що складається з трансформатора напруги, випрямляча, накопичувального конденсатора, стабілізуючого конденсатора, тиристорів, діодів, резисторів, трансформатора струму, включеного в загальний ланцюг живлення пристрою, електромагнітного вібратора з комутуючою котушкою, включеною в ланцюг перемінного струму, і додаткової котушкою, включеною в загальний ланцюг живлення через тиристор, зміцнюючого електрода і контактної пластини. Недоліки даного пристрою полягають у наступному: - для підтримки заданого значення напруги використовується тиристор, включений паралельно в загальний ланцюг харчування, у момент його відкриття через нього і випрямляч проходить струм, що приводить до зниження загального ККД; - для обмеження струму в момент включення пристрою використовується обмежуючий діод, який не може повною мірою погасити стрибок струму, це може привести пристрій у не робочій стан, що знижує його надійність; - для електроіскрового легування використовується тільки прямий хід електрода. В основу винаходу поставлено задачу підвищення КПД, продуктивності і надійності пристрою. Зазначена задача досягається за рахунок того, що в пристрій, який містить трансформатор напруги, випрямляч, накопичувальний і стабілізуючий конденсатори, тиристори, діоди, резистори, трансформатор струму, включений у загальний ланцюг харчування пристрою, електромагнітний вібратор з комутуючою котушкою, включеної в ланцюг перемінного струму, і додаткову котушку, включену в загальний ланцюг харчування через тиристор, зміцнюючий електрод і контактну пластину, уведені наступні елементи: генератор імпульсів, що відриваються, керований випрямляч, блок синхронізації імпульсів, генератор легуючих імпульсів, система керування легуючими імпульсами, пульт керування, компаратор і система імпульсно – фазового керування, причому генератор легуючих імпульсів за допомогою котушки індуктивності, включеної послідовно в живильний ланцюг, і керованого випрямляча підключений до вторинної обмотки трансформатора напруги, до якого також підключені блок синхронізації імпульсів і генератор імпульсів, що відриваються, у свою черга, з'єднаний з додатковою котушкою і генератором легуючих імпульсів, а електрод, контактна пластина і блок синхронізації імпульсів підключені паралельно до генератора легуючих імпульсів, до нього також підключена система керування легуючими імпульсами, з'єднана з блоком синхронізації імпульсів і пультом керування, що з'єднаний з компаратором, підключеним до регулювального резистора і системи імпульсне - фазового керування, з'єднаної з керованим випрямлячем. На кресленні приведена схема пристрою для електроіскрового легування (Фіг.1). Пристрій для електроіскрової обробки містить трансформатор напруги 1, що призначений для гальванічної розв'язки між мережею і пристроєм. Первинна обмотка трансформатора напруги 1 підключена до мережі з частотою 50Гц, вторинні обмотки трансформатора напруги 1 з'єднані з генератором імпульсів, що відриваються, 2, комутуючої котушкою 3, керованим випрямлячем 4 і блоком синхронізації імпульсів 5. Котушка індуктивності 6 підключена до керованого випрямляча 4 і включена послідовно в живильний ланцюг. Паралельно до живильного ланцюга включений резистор 7 і генератор легуючих імпульсів 8, що складається з: дільника напруги, утвореного накопичувальними конденсаторами 9 і 10, до середньої крапки якого підключені анод діода 11 і катод діода 12; тиристорів, що замикаються, 13 і 14, включених послідовно в живильний ланцюг, анод тиристора, що замикається, 13 підключений до накопичувального конденсатора 9, а катод до катода діода 11, катод тиристора, що замикається, 14 підключений до накопичувального конденсатора 10, а анод до анода діода 12. Електрод 15 з контактною пластиною 16, на яку встановлюється оброблюваний виріб, і блок синхронізації імпульсів 5 підключені паралельно до генератора легуючих імпульсів 8. Виходи блоку синхронізації імпульсів 5 з'єднані із системою керування легуючими імпульсами 17. Пульт керування 18 підключений до компаратора 19 і системі керування легуючими імпульсами 17. Компаратор 19 з'єднаний також з резистором 7, вихід компаратора 19 підключений до системи імпульсне - фазового керування 20, призначеної для керування роботою випрямляча 4. Генератор імпульсів, що відриваються, 2 харчує імпульсним струмом додаткову котушку 21, для того, щоб уникнути зварювання електрода 15 з оброблюваним виробом, установленим на контактній пластині 16, у момент їхнього зіткнення. Пристрій працює в такий спосіб При подачі напруги на трансформатор 1 на його вторинних обмотках з'явиться перемінна напруга, яких необхідно для харчування генератора імпульсів, що відриваються, 2, комутуючої котушки 3, керованого випрямляча 4 і блоки синхронізації 5. При цьому комутуюча котушка 3 приводить у коливальний рух електрод 15, що стикається з оброблюваною деталлю, установленої на контактній пластині 16. Керований випрямляч 4 випрямляє перемінна напруга. У залежності від сигналу, що надходить з виходу компаратора 19, що порівнює отримані з резистора 7 і пульта керування 18 сигнали, на вхід системи імпульсно - фазового керування 20, буде змінюватися постійна напруга на виході керованого випрямляча 4, воно буде підтримуватися постійним і рівним заданому пультом керування 18 напрузі. Для обмеження зарядних струмів у момент включення пристрою використовується котушка індуктивності 6, тому що струм у ній не може змінитися стрибком. Постійна напруга подається на генератор легуючих імпульсів 8, заряджаються накопичувальні конденсатори 9 і 10. Під дією імпульсів керування, одержуваних із системи керування легуючими імпульсами 17, вентилі 13, 12 і 14, 11 попарно відмикаються, при цьому відбувається розряд накопичувальних конденсаторів 9 і 10 відповідно на іскровий проміжок, утворений електродом 15 і оброблюваним виробом, установленим на контактній пластині 16. Для синхронізації роботи легуючих імпульсів використовується блок синхронізації імпульсів 5, що, у залежності від положення електрода 15 у просторі щодо оброблюваного виробу, установленого на контактній пластині 16, видає сигнал на систему керування легуючими імпульсами 17. Так, при підході електрода 15 до оброблюваного виробу, установленому на контактній пластині 16, на необхідну відстань, блок синхронізації імпульсів 5 виробляє сигнал, що надходить на систему керування легуючими імпульсами 17, у свою чергу вона відмикає тиристор, що замикається, 13. Відбувається розряд накопичувального конденсатора 9 через тиристор, що замикається, 13, іскровий проміжок, утворений між електродом 15 і оброблюваним виробом, установленим на контактній пластині 16 і діод 12. При розмиканні електрода 15 з оброблюваним виробом, установленим на контактній пластині 16, блок синхронізації імпульсів 5 виробляє сигнал, по якому система керування легуючими імпульсами 17 відмикає тиристор, що замикається, 14. Відбувається розряд накопичувального конденсатора 10 через діод 11, іскровий проміжок, утворений між електродом 15 і оброблюваним виробом, установленим на контактній пластині 16 і тиристор, що замикається, 14. Далі процес повторюється. При перевищенні припустимого струму легуючого імпульсу в момент пробою іскрового проміжку, що утворений електродом 15 і оброблюваним виробом, установленим на контактній пластині 16, генератор імпульсів, що відриваються, 2 одержує відповідний сигнал з генератора легуючих імпульсів 8. По цьому сигналі формується імпульс, що харчує додаткову котушку 21, що відривається із силою електрод 15 від оброблюваного виробу, запобігаючи тим самим зварювання електрода 15 з оброблюваним виробом у момент їхнього зіткнення. Момент запирання тиристорів 13 і 14, тобто тривалість легуючих імпульсів, можна змінити за допомогою пульта керування 18, що задає режими роботи системи керування легуючими імпульсами 17. При відмиканні тиристора, що замикається, 13 (або 14) через задане пультом керування 18 час на керуючий електрод тиристора 13 (або 14) надійде негативний імпульс, що замикається, із системи керування легуючими імпульсами 17 і тиристор 13 (або 14) закриється. Таким чином, для підтримки заданого значення напруги на накопичувальних конденсаторах 9 і 10 використовується керований випрямляч 4. Так, при заряді накопичувальних конденсаторів 9 і 10 до заданого пультом 18 напруги компаратор 19 формує сигнал, по якому система імпульсне - фазового керування 20 відключає керований випрямляч 4 і накопичувальні конденсатори 9 і 10 далі не заряджаються. При розряді накопичувальних конденсаторів 9 і 10 компаратор 19 видає сигнал, по якому система імпульсне - фазового керування 20 включає керований випрямляч 4, поки накопичувальні конденсатори 9 і 10 не зарядяться до заданого пультом керування 18 напруги. Для обмеження струму в момент включення пристрою використовується котушка індуктивності 6, тому що струм у ній не може змінитися стрибком. Для електроіскрового легування на прямому і зворотному ходах електрода 15 використовується генератор легуючих імпульсів: накопичувальний конденсатор 9 розряджається на прямому ході електрода 15 через тиристор, що замикається, 13, іскровий проміжок, утворений між електродом 15 і оброблюваним виробом, установленим на контактній пластині 16 і діод 12; накопичувальний конденсатор 10 розряджається на зворотному ході електрода 15 через діод 11, іскровий проміжок, утворений між електродом 15 і оброблюваним виробом, установленим на контактній пластині 16 і тиристор, що замикається, 14. Керування роботою тиристорів, що замикаються, 13 і 14 здійснюється за допомогою системи керування легуючими імпульсами 17, що у свою чергу, керується пультом керування 18 і блоком синхронізації імпульсів 5. Застосування пропонованого пристрою дозволяє підвищити: ККД на 15-20% за рахунок виключення втрат потужності, викликаних рівнобіжним способом регулювання напруги, що виникають через те, що частина випрямленого струму проходить повз робочу частину пристрою; надійність, тому що струм в установці в момент включення наростає поступово і не досягає великих значень при заряді конденсаторів. Продуктивність збільшиться на 40-50% унаслідок використання зворотного ходу електрода при легуванні виробів.