Независимый генератор импульсов для электроискрового легирования деталей

Полезная модель относится к устройствам для электроискрового легирования токопроводящих материалов и связана с увеличением прочностных характеристик деталей и оборудования, а именно: износостойкости, твердости, усталостной прочности, разгаропрочности и т.д. Техническим результатом полезной модели является - ускорение заряда накопительных конденсаторов большой емкости, упрощение электрической схемы за счет исключения транзисторных и тиристорных ключей в зарядной цепи. Технический результат достигается тем, что в независимом генераторе импульсов для электроискрового легирования деталей, разрядный тиристор открывается только после включения шунтирующего тиристора, для чего служит импульсный трансформатор, включенный в цепь шунтирующего тиристора, который открывается в диапазоне 150-170 градусов.

Полезная модель относится к устройствам для электроискрового легирования (ЭИЛ) токопроводящих материалов и связана с увеличением прочностных характеристик инструмента, деталей и оборудования, а именно: износостойкости, твердости, усталостной прочности, разгаростойкости и др.

Известны генераторы импульсов с использованием резистора (RC-генератор) в которых значительная часть энергии теряется на нагрев резистора и другие потери. КПД таких генераторов не превышает 25%. Мощность таких генераторов достигает 5-7 кВт и используются они в основном для чистовой обработки. Включением в разрядную цепь индуктивности (RС генератор) удается ускорить процесс зарядки накопительных конденсаторов и увеличить напряжение на них. За счет сокращения времени прохождения тока через резистор снижаются потери на нагрев, поэтому КПД их несколько выше (I, стр.47).

Недостатком этих генераторов также является то, что после разряда напряжение резко снижается до нуля и затем меняет знак, возникает так называемая обратная полуволна, значительно ускоряющая износ электрода инструмента.

Необходимость использования резистора или индуктивности объясняется тем, что после разряда накопительных конденсаторов в результате замыкания легирующего электрода на обрабатываемую деталь, через зарядную цепь протекает ток короткого замыкания и резистор и индуктивность необходимы для его ограничения. (2, стр.14-32; 3; 4)

Однако применение резистора или индуктивности не только значительно понижает КПД генератора, но и увеличивает время заряда накопительных конденсаторов, что значительно снижает процесс легирования.

Наиболее близким по технической сущности является генератор импульсов "Элитрон 52". Генератор "Элитрон 52" состоит из зарядно-разрядной цепи, цепи управления зарядов накопительных конденсаторов и цепи управления разрядным тиристором. Зарядно-разрядная цепь состоит из трансформатора Т2; конденсаторов С10-С15, С96-С114; токоограничивающих резисторов R10-R17; транзисторных ключей VT4-VT5; трех батарей накопительных конденсаторов С42-С45, С47-С52, С53-С94 и разрядного тиристора VS5. Питание вибровозбудителя осуществляется от трансформатора Т2 через контакты реле К1 и К3, резистор R55 и резистор регулировки амплитуды вибрации R39. Цепь управления зарядом накопительных конденсаторов состоит из транзисторов VT1-VT5, диодов VD27-VD28, стабилитрона VD26,

резисторов R34-R38, R44-R47. Цепь управления разрядным тиристором вклячает в себя выпрямитель на диодах VD1-VD4, конденсатор С5, времязадающую цепочку R3 C9, резисторы R5 и R7, диод VD17, стабилитрон VD19 и тиристор V6(5). Недостатком этого генератора является весьма сложная электронная схема, большие потери в зарядной цепи и, следовательно, низкий КПД, а так же то, что он относится к генератору, у которого разряд происходит только в момент касания электрода к обрабатываемой детали, т.е. является генератором с зависимым возбуждением, для которого требуется точная синхронизация по времени момента касания электрода к обрабатываемой детали и момента включения разрядного тиристора. Более совершенными являются генераторы с независимым возбуждением, значительно расширяющие технологические возможности, т.к. позволяют использовать вращающийся электрод без вибрации.

Техническим результатом полезной модели является ускорение заряда накопительных конденсаторов большой емкости, упрощение электрической схемы за счет исключения транзисторных и тиристорных ключей в зарядной цепи и, следовательно, повышение КПД и эксплуатационной надежности.

Технический результат достигается за счет того, что независимый генератор импульсов для ЭИЛ содержит трансформатор с одной вторичной обмоткой, двухполупериодный выпрямитель, шунтирующий резистор и тиристор с импульсным трансформатором для управления разрядным тиристором. Причем разрядный тиристор открывается только после включения шунтирующего тиристора, а для включения разрядного тиристора служит импульсный трансформатор, включенный в цепь шунтирующего тиристора, который открывается в диапазоне 150-170 градусов.

Заявляемое техническое решение поясняется электрической схемой и диаграммой токов (см. Рис.1 и 2).

Устройство и принцип работы

Независимый генератор импульсов состоит из трансформатора 2, двухполупериодного выпрямителя 3, шунтирующего резистора 4, шунтирующего тиристора 5, блока управления шунтирующим тиристором 6 - не является предметом заявления данной заявки, блокирующего диода 7, разрядного тиристора 8, импульсного трансформатора 9, диода 10, переключателя режима работы 11, накопительных конденсаторов 12-16, вольтметров 19, амперметра 20. Положительный полюс генератора подключен к обрабатывающему электроду 17, а обрабатываемая деталь 18 к отрицательному полюсу.

Независимый генератор предназначен для создания рабочих импульсов тока в независимом режиме и полностью защищенным от прямого тока.

Независимый генератор работает следующим образом.

В первоначальный момент накопительные конденсаторы не заряжены, тиристоры 5 и 8 закрыты. При замыкании выключателя 1 первая положительная полуволна зарядного тока проходит от выпрямителя 6 через шунтирующий резистор 4, блокирующий диод 7 и начинается заряд подключенных переключателем накопительных конденсаторов 12-16. Одновременно, с началом каждой полуволны, включается блок управления шунтирующим тиристором 5 и через заданный угол в диапазоне от 150 до 170 градусов вырабатывает импульс, открывающий шунтирующий тиристор 5. Открывшийся тиристор 5 шунтирует зарядную цепь проходящий через импульсный трансформатор 9 ток, наводит ЭДС во вторичной обмотке, положительная волна которой, через диод 10 поступает на управляющий электрод разрядного тиристора 8. Блокирующий диод 7 предотвращает разряд подключенных накопительных конденсаторов 12-16 через разрядный тиристор 8. Предварительно заряженные накопительные емкости 12-16, подключенные переключателем 11 к зарядно-разрядной цепи, разряжаются через открытый разрядный тиристор 8 и легирующий импульс тока поступает на электрод 17, вызывая перенос веществ электрода 17 на обрабатываемую деталь 18. Ввиду того, что разрядный тиристор 8 может быть открыт только после открывания шунтирующего тиристора, прямой ток от выпрямителя 3 через электрод 7 на обрабатываемую деталь 18 невозможен, что полностью исключает аварийный режим работы. Посредством переключателя 11 выбирается необходимая величина накопительных емкостей, а посредством переключателя 21 выбирается величина напряжения зарядки накопительных емкостей 12-16. Амперметр 19 контролирует среднюю величину зарядного тока, а вольтметр 20 контролирует напряжение на заряженных накопительных емкостях 12-16.

При сравнении заявляемой полезной модели с прототипом выявлено следующее: заряд накопительных конденсаторов происходит каждый раз в течение первой четверти каждого полупериода с постепенным нарастанием зарядного тока по закону синусоиды, а открывание шунтирующего тиристора происходит в конце каждого полупериода, когда напряжение достаточно мало и шунтирующее сопротивление имеет небольшую величину и, следовательно, небольшие потери на его нагрев - откуда большой КПД, электрическая схема значительно проще, что повышает эксплуатационную надежность и полностью исключает аварийный режим прямого тока (см. диаграммы напряжений и токов).

Таким образом, заявляемое изобретение полностью выполняет поставленный технический результат.

Заявляемое техническое решение не известно в Российской Федерации и за рубежом и отвечает требованиям "Новизна".

Техническое решение может быть реализовано промышленным способом в условиях серийного производства с использованием известных технических средств, технологий и материалов и отвечает требованиям критерия "Промышленная применимость".

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Артамонов Б.А, Ю.С.Волков Ю.С. Электрофизические и электрохимические методы обработки, том 1, М., «Высшая школа», 1983.

2. Иванов Г.П. Технология электроискрового упрочнения инструментов и деталей машин., М., "Высшая школа", 1985.

3. А.с. 1632663, В 23 Н 1/02, опубл. 1991.03.07.

4. А.с. 1636145, В 23 Н 1/02, опубл. 1991.03.23.

5. Установка "Элитрон 52", паспорт АИИЗ, 299282 ПС, Академия наук РТ, 1992.

Независимый генератор импульсов для электроискрового легирования деталей, содержащий трансформатор, накопительные конденсаторы, переключатели режимов, выпрямительные диоды и тиристоры для генерирования мощных разрядных импульсов от накопительных емкостей для переноса материала легирующего электрода на обрабатываемую деталь, отличающийся тем, что разрядный тиристор открывается только после открывания шунтирующего тиристора, для чего служит импульсный трансформатор, включенный в цепь шунтирующего тиристора, причем шунтирующий тиристор открывается в диапазоне 150-170°.