RU2196665C1 - Electric spark alloying method - Google Patents
Electric spark alloying method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2196665C1 RU2196665C1 RU2001124844A RU2001124844A RU2196665C1 RU 2196665 C1 RU2196665 C1 RU 2196665C1 RU 2001124844 A RU2001124844 A RU 2001124844A RU 2001124844 A RU2001124844 A RU 2001124844A RU 2196665 C1 RU2196665 C1 RU 2196665C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- tool
- angle
- axis
- interelectrode gap
- Prior art date
Links
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к электрофизическим и электрохимическим методам обработки, используется для нанесения покрытий электроискровым способом. The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to electrophysical and electrochemical processing methods, is used for coating by electrospark method.
Известен способ нанесения покрытий на поверхность детали искровыми разрядами, при котором электроду-инструменту задают вибрацию в условиях периодического контактирования с формируемым участком покрытия, а в межэлектродный зазор подают порошковый материал дозировано в течение периодов сближения электродов (SU 1151403, кл. В 23 Н 9/00 опубл. 23.04.85, бюл. 15). Реализация известного способа возможна только с соблюдением дополнительных условий, усложняющих процесс электроискрового легирования, и исключает возможность его применения для легирования внутренних поверхностей изделий типа втулок. A known method of coating the surface of a part with spark discharges, in which the electrode-tool is set to vibrate under conditions of periodic contact with the formed coating area, and powder material is dosed into the interelectrode gap during periods of electrode rapprochement (SU 1151403, class B 23 H 9 / 00 publ. 04/23/85, bull. 15). The implementation of the known method is possible only with the observance of additional conditions that complicate the process of electrospark alloying, and excludes the possibility of its use for alloying the inner surfaces of products such as bushings.
Известен также способ поверхностного легирования электрическим разрядом, при котором разряды возбуждают в рабочей среде, подаваемой в зону обработки. В качестве рабочей среды используют диэлектрическую жидкость, которую отводят из зоны обработки через осевое отверстие в электроде-инструменте (авт. св. СССР 1404225, кл. В 23 Н 9/00, опубл. 23.06.88, бюл. 23). Для получения таким методом покрытия необходима герметизация зоны обработки, что сложно выполнимо в условиях перемещения электрода по поверхности изделия. There is also a known method of surface alloying with an electric discharge, in which the discharges are excited in the working medium supplied to the treatment zone. As the working medium, a dielectric fluid is used, which is diverted from the treatment zone through an axial hole in the electrode-tool (ed. St. USSR 1404225, class B 23 H 9/00, publ. 23.06.88, bull. 23). To obtain this method of coating, it is necessary to seal the treatment area, which is difficult to do under conditions of electrode movement on the surface of the product.
Наиболее близким к предлагаемому является способ электроэрозионного нанесения покрытий вибрирующим стержневым электродом-инструментом, при котором его вращают вокруг своей оси и располагают под углом к поверхности обрабатываемой детали (авт. св. СССР 1362577, кл. В 23 Н 9/00, опубл. 30.12.87, бюл. 48). Closest to the proposed is a method of electroerosive coating with a vibrating rod electrode-tool, in which it is rotated around its axis and positioned at an angle to the surface of the workpiece (ed. St. USSR 1362577, class B 23 H 9/00, publ. 30.12 .87, bull. 48).
Недостатком этого способа является то, что он не может быть использован для легирования внутренних поверхностей изделий типа втулок, так как угол расположения электрода по отношению к обрабатываемой поверхности α=8-12o не позволяет наносить покрытие в глубокие отверстия с небольшим диаметром. Одновременное вращение и вибрация электрода-инструмента усложняет процесс легирования.The disadvantage of this method is that it cannot be used for alloying the inner surfaces of products such as bushings, since the angle of the electrode with respect to the work surface α = 8-12 o does not allow coating in deep holes with a small diameter. The simultaneous rotation and vibration of the electrode-tool complicates the alloying process.
Предлагаемый способ электроискрового легирования решает задачу нанесения покрытий не только на внешние, но и на внутренние поверхности изделий типа втулок путем локальной электроискровой обработки, при которой используется вращающийся электрод с малым поперечным сечением и автоматической следящей системой для поддержания постоянного межэлектродного зазора. Нанесение покрытия производится со стороны концевой поверхности торцевой части вращающегося электрода, заточенного под углом 60-90o и расположенного под углом 30-45o к обрабатываемой поверхности. В межэлектродный зазор во время обработки подают струю инертного газа.The proposed method of electrospark alloying solves the problem of applying coatings not only on the external but also on the inner surfaces of products such as bushings by means of local electrospark processing, in which a rotating electrode with a small cross section and an automatic tracking system is used to maintain a constant interelectrode gap. The coating is applied on the side of the end surface of the end part of the rotating electrode, sharpened at an angle of 60-90 o and located at an angle of 30-45 o to the work surface. An inert gas stream is introduced into the interelectrode gap during processing.
Легирование поверхностей, в том числе и внутренних, изделий типа втулок, валов, шестерней предлагаемым способом позволяет получать плотные, равномерные покрытия. Использование электрода, имеющего малое поперечное сечение и расположенного к обрабатываемой поверхности под углом 30-45o, позволяет реализовать задачу нанесения покрытий труднодоступных внутренних поверхностей изделий. Заточенная под углом 60-90o торцевая часть электрода дает возможность увеличения одновременного, устойчивого получения прочно сцепленного с основой покрытия, с ровной поверхностью и с хорошим межчастичным взаимодействием в покрытии.Alloying surfaces, including internal, products such as bushings, shafts, gears by the proposed method allows to obtain dense, uniform coatings. The use of an electrode having a small cross section and located to the work surface at an angle of 30-45 o allows you to realize the task of coating hard-to-reach internal surfaces of products. The end part of the electrode sharpened at an angle of 60-90 o makes it possible to increase the simultaneous, stable production of a coating firmly adhered to the base, with a flat surface and with good interparticle interaction in the coating.
Способ предусматривает продувку межэлектродного промежутка струей инертного газа, например аргона, который вытесняет воздух и тем самым оказывает влияние на фазовые превращения поверхностного слоя и предотвращает охрупчивание легированного слоя за счет уменьшения в нем оксидных и нитридных фаз, образующихся в результате взаимодействия материала анода и катода (электрода и изделия) с элементами межэлектродной среды. Таким образом, продувка аргоном межэлектродного промежутка позволяет увеличить объем жидкой фазы, избавиться от хрупких фаз на поверхности легированного слоя, стабилизировать состав переходного слоя, что положительно влияет на сопротивление усталости и тем самым повышает ресурс изделия, обеспечивая высокое качество покрытия. The method involves purging the interelectrode gap with a stream of inert gas, for example argon, which displaces air and thereby affects the phase transformations of the surface layer and prevents embrittlement of the doped layer by reducing oxide and nitride phases in it, resulting from the interaction of the anode and cathode material (electrode and products) with elements of the interelectrode medium. Thus, argon purging of the interelectrode gap allows one to increase the volume of the liquid phase, get rid of brittle phases on the surface of the alloyed layer, stabilize the composition of the transition layer, which positively affects the fatigue resistance and thereby increases the life of the product, providing a high quality coating.
В известном способе (а.с. 1362577) наличие оксидов и нитридов в легированном слое связано с тем, что в плазме электроискрового разряда происходит диссоциация молекул воздуха и проникновение газов азота и кислорода в тонкий поверхностный слой покрытия. In the known method (A.S. 1362577), the presence of oxides and nitrides in the doped layer is due to the fact that in the plasma of an electric spark discharge there is a dissociation of air molecules and the penetration of nitrogen and oxygen gases into a thin surface layer of the coating.
Проведенные металлографические исследования показали, что в процессе легирования в струе аргона на поверхности катода (изделии) формируется белый слой толщиною до 25 мкм высокой сплошности и плотного прилегания к основе. Это достигается тем, что эрозия катода (изделия) и перенос частиц на анод (электрод), имеющие место при электроискровом легировании на воздухе, резко снижаются в струе аргона. Наиболее важным показателем, подтверждающим это явление, является привес, который увеличивается при легировании в струе аргона наклонным электродом, но при этом угол наклона α=30-45o.Metallographic studies showed that in the process of doping in an argon stream on the surface of the cathode (product) a white layer is formed with a thickness of up to 25 microns of high continuity and tight fit to the base. This is achieved by the fact that the erosion of the cathode (product) and the transfer of particles to the anode (electrode), which occur during electrospark alloying in air, are sharply reduced in an argon stream. The most important indicator confirming this phenomenon is the gain, which increases when alloyed in an argon stream with an inclined electrode, but the angle of inclination is α = 30-45 o .
Предлагаемый способ поясняется чертежом, на котором показано положение обрабатывающего электрода при нанесении покрытия. The proposed method is illustrated in the drawing, which shows the position of the processing electrode during coating.
Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.
Электрод 1 подключают к аноду, а обрабатываемое изделие 2, закрепленное во вращателе, к катоду электроискрового генератора. Электроду 1 и изделию 2 задают вращение ω1 и ω2 относительно осей YY1 и ZZ1, которые расположены под углом α=30-45o, при этом электроду во время нанесения покрытия сообщают поступательное движение S вдоль оси ZZ1. Через сопло 3 патрубка 4 подают инертный газ аргон в межэлектродный зазор 5.The electrode 1 is connected to the anode, and the workpiece 2, mounted in a rotator, to the cathode of the spark generator. The electrode 1 and the product 2 are set to rotate ω 1 and ω 2 relative to the axes YY 1 and ZZ 1 , which are located at an angle α = 30-45 o , while the electrode during coating application translate forward movement S along the axis ZZ 1 . Through the nozzle 3 of the pipe 4 serves an inert gas argon in the interelectrode gap 5.
Электрод-инструмент 1 в начале процесса легирования устанавливают на край обрабатываемой поверхности. В межэлектродный рабочий зазор через патрубок 4 и сопло 3 подают струю аргона. Электроду 1 сообщается вращательное движение ω1 и поступательное S, а изделию - вращательное движение ω2, причем поступательное движение S осуществляется после каждого оборота изделия. Угол наклона электрода к обрабатываемой поверхности выбирают 30-45o в зависимости от глубины и внутреннего диаметра обрабатываемой поверхности. Это позволяет обрабатывать труднодоступные внутренние поверхности изделий типа втулок. В связи с тем, что электрод в процессе обработки расположен под углом к обрабатываемой поверхности, его концевую поверхность затачивают под углом 60-90o для увеличения площади контактирования электродов, т.е. увеличения площади обрабатываемой поверхности.The electrode tool 1 at the beginning of the alloying process is installed on the edge of the treated surface. In the interelectrode working gap through the pipe 4 and the nozzle 3 serves a stream of argon. The rotational motion ω 1 and translational S are communicated to the electrode 1, and the rotational motion ω 2 is given to the product, and the translational motion S is carried out after each revolution of the product. The angle of inclination of the electrode to the work surface is chosen 30-45 o depending on the depth and internal diameter of the work surface. This allows you to handle hard-to-reach inner surfaces of products such as bushings. Due to the fact that the electrode during processing is located at an angle to the surface to be machined, its end surface is sharpened at an angle of 60-90 o to increase the contact area of the electrodes, i.e. increase the area of the treated surface.
Струя аргона, подаваемая в межэлектродный зазор, вытесняет воздух, тем самым оказывая влияние на фазовые превращения поверхностного слоя, и предотвращает охрупчивание легированного слоя за счет уменьшения образования оксидов и нитридов в результате взаимодействия материала анода и катода (электрода и изделия) с элементами межэлектродной среды. Постоянный межэлектродный зазор поддерживают с помощью автоматической следящей системы. An argon jet supplied to the interelectrode gap displaces air, thereby influencing the phase transformations of the surface layer and prevents embrittlement of the doped layer by reducing the formation of oxides and nitrides as a result of the interaction of the anode and cathode material (electrode and product) with elements of the interelectrode medium. A constant interelectrode gap is maintained using an automatic tracking system.
Вращение детали вокруг своей оси и поступательное движение вращающегося электрода обеспечивают равномерное нанесение покрытия на поверхность детали. The rotation of the part around its axis and the translational motion of the rotating electrode provide uniform coating on the surface of the part.
Пример: на модернизированной установке ЭЛФА-731 проводилась обработка втулки из стали 20Х13 диаметром 34 мм и высотой 13 мм, в качестве электрода-инструмента использовался стержень из молибдена марки МЧ-А диаметром 2 мм. Example: on a modernized ELFA-731 installation, a sleeve made of steel 20X13 with a diameter of 34 mm and a height of 13 mm was machined, a rod made of molybdenum of the MCH-A grade 2 mm in diameter was used as an electrode tool.
Режимы обработки: ток короткого замыкания Iк.з=90 А; емкость С=200 мкФ; угол наклона α= 45o; величина перемещения S=0,3 мм; расход аргона 1 л/мин; угловая скорость вращения втулки в процессе нанесения 1,24 об/мин; частота вращения электрода 2600-2700 об/мин; удельное время обработки 4 мин/см2; привес 0,038 г; толщина покрытия 20-25 мкм; шероховатость поверхности Ra 3,2; сплошность покрытия составляет 100%.Processing modes: short-circuit current I KZ = 90 A; capacitance C = 200 μF; angle of inclination α = 45 o ; the amount of displacement S = 0.3 mm; argon flow rate 1 l / min; the angular speed of rotation of the sleeve during application of 1.24 rpm; electrode rotation frequency 2600-2700 rpm; specific processing time 4 min / cm 2 ; weight gain 0.038 g; coating thickness 20-25 microns; surface roughness Ra 3.2; the continuity of the coating is 100%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001124844A RU2196665C1 (en) | 2001-09-10 | 2001-09-10 | Electric spark alloying method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001124844A RU2196665C1 (en) | 2001-09-10 | 2001-09-10 | Electric spark alloying method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2196665C1 true RU2196665C1 (en) | 2003-01-20 |
Family
ID=20253071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001124844A RU2196665C1 (en) | 2001-09-10 | 2001-09-10 | Electric spark alloying method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2196665C1 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2294394C2 (en) * | 2005-03-28 | 2007-02-27 | Рязанский военный автомобильный институт им. ген. армии В.П. Дубынина | Method of preparation of the surface before deposition of the plasma coatings |
| RU2323070C2 (en) * | 2005-09-19 | 2008-04-27 | Владимир Борисович Верденский | Method for electric-spark application of bronze coatings on surface of steel cylindrical parts |
| RU2339734C2 (en) * | 2005-12-02 | 2008-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП "НИИМаш") | Method for coating and facility for its implementation |
| RU2440873C1 (en) * | 2010-05-17 | 2012-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" | Electric spark hardening and reclaiming of steel surfaces |
| RU2440874C1 (en) * | 2010-07-15 | 2012-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" | Method of producing wear resistant surface layer on steel parts |
| EA019463B1 (en) * | 2011-06-27 | 2014-03-31 | Государственное научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" | Method for producing wear-resistant surfaces of steel and cast-iron parts |
| RU2622553C2 (en) * | 2010-10-28 | 2017-06-16 | Эрликон Серфиз Солюшнз Аг, Пфеффикон | Monoxide molybdenum layers, and their obtaining by means of pv |
| RU2708196C1 (en) * | 2019-07-31 | 2019-12-04 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Electric-spark coating application method |
| RU2709548C1 (en) * | 2019-03-11 | 2019-12-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Method for electro-erosion treatment of molybdenum surface |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3530249A1 (en) * | 1985-08-30 | 1987-02-26 | Centralen Masinostroit Inst | METHOD AND MACHINE FOR ELECTRONIC SPARK WELDING |
| SU1362577A1 (en) * | 1986-05-20 | 1987-12-30 | Институт Прикладной Физики Ан Мсср | Method of electric discharge application of coatings |
| SU1484515A1 (en) * | 1986-07-02 | 1989-06-07 | Северо-Западный Заочный Политехнический Институт | Method of spark-erosion alloying |
| SU1662781A1 (en) * | 1988-08-25 | 1991-07-15 | В.С.Тарасов и В.В.Зор | Electrical discharge alloying plant |
| RU2094187C1 (en) * | 1994-10-31 | 1997-10-27 | Башкирский государственный аграрный университет | Gear for electric pulse buildup of worn-out surfaces of parts of machines |
-
2001
- 2001-09-10 RU RU2001124844A patent/RU2196665C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3530249A1 (en) * | 1985-08-30 | 1987-02-26 | Centralen Masinostroit Inst | METHOD AND MACHINE FOR ELECTRONIC SPARK WELDING |
| SU1362577A1 (en) * | 1986-05-20 | 1987-12-30 | Институт Прикладной Физики Ан Мсср | Method of electric discharge application of coatings |
| SU1484515A1 (en) * | 1986-07-02 | 1989-06-07 | Северо-Западный Заочный Политехнический Институт | Method of spark-erosion alloying |
| SU1662781A1 (en) * | 1988-08-25 | 1991-07-15 | В.С.Тарасов и В.В.Зор | Electrical discharge alloying plant |
| RU2094187C1 (en) * | 1994-10-31 | 1997-10-27 | Башкирский государственный аграрный университет | Gear for electric pulse buildup of worn-out surfaces of parts of machines |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2294394C2 (en) * | 2005-03-28 | 2007-02-27 | Рязанский военный автомобильный институт им. ген. армии В.П. Дубынина | Method of preparation of the surface before deposition of the plasma coatings |
| RU2323070C2 (en) * | 2005-09-19 | 2008-04-27 | Владимир Борисович Верденский | Method for electric-spark application of bronze coatings on surface of steel cylindrical parts |
| RU2339734C2 (en) * | 2005-12-02 | 2008-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП "НИИМаш") | Method for coating and facility for its implementation |
| RU2440873C1 (en) * | 2010-05-17 | 2012-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" | Electric spark hardening and reclaiming of steel surfaces |
| RU2440874C1 (en) * | 2010-07-15 | 2012-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" | Method of producing wear resistant surface layer on steel parts |
| RU2622553C2 (en) * | 2010-10-28 | 2017-06-16 | Эрликон Серфиз Солюшнз Аг, Пфеффикон | Monoxide molybdenum layers, and their obtaining by means of pv |
| EA019463B1 (en) * | 2011-06-27 | 2014-03-31 | Государственное научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" | Method for producing wear-resistant surfaces of steel and cast-iron parts |
| RU2709548C1 (en) * | 2019-03-11 | 2019-12-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Method for electro-erosion treatment of molybdenum surface |
| RU2708196C1 (en) * | 2019-07-31 | 2019-12-04 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Electric-spark coating application method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hung et al. | Using a helical micro-tool in micro-EDM combined with ultrasonic vibration for micro-hole machining | |
| CN1055139C (en) | Method and apparatus for surface treatment by electrical discharge machining | |
| RU2196665C1 (en) | Electric spark alloying method | |
| Kumar et al. | Surface modification by electrical discharge machining: A review | |
| US9115755B2 (en) | Current insulated bearing components and bearings | |
| Yadav et al. | Performance enhancement of rotary tool near-dry EDM process through tool modification | |
| CN114700568B (en) | Method and device for processing groove structure by combining electric spark and electrolysis of belt electrode | |
| CN103433576A (en) | Self-inductive-internal flushing liquid electric spark processing method for metal with insulating ceramic coating | |
| CN112809456A (en) | Micro-nano bubble enhanced plasma polishing method | |
| Saranya et al. | Effect of tool shape and tool feed rate on the machined profile of a quartz substrate using an electrochemical discharge machining process | |
| Mingcheng et al. | Electrochemical micromachining of square holes in stainless steel in H2SO4 | |
| WO2002040208A1 (en) | Method and apparatus for electrodischarge wire machining | |
| CN112658414A (en) | Involute template machining device and working method | |
| RU2423214C1 (en) | Method of reconditioning precision parts | |
| Saxena et al. | Electrochemical Based Hybrid Machining A2-Luo, Xichun | |
| JP2010221371A (en) | Wire electric discharge machining apparatus and wire electric discharge machining method | |
| RU2101145C1 (en) | Method of electric-spark alloying and device intended for its realization | |
| Verbitchi et al. | Electro-spark coating with special materials | |
| JP2759095B2 (en) | Sliding member | |
| RU2496914C1 (en) | Method of bore stopping | |
| CN113305377B (en) | Piezoelectric micro-motion eccentric rotating cylindrical electrode micro-electrical processing device and processing method thereof | |
| RU2111095C1 (en) | Multielectrode tool for electric-spark alloying | |
| Gu et al. | Improving surface quality in BEAM with optimized electrode | |
| JP2016112628A (en) | Plasma gas use processing device and method | |
| RU2708196C1 (en) | Electric-spark coating application method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PD4A | Correction of name of patent owner |