1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29978
(51) C25F 7/00 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0119.1
(22) 03.02.2014
(45) 15.06.2015, бюл. №6
(72) Скаков Мажын Канапинович; Рахадилов
Бауыржан Корабаевич; Зарва Денис Борисович;
Гулькин Александр Владимирович
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Национальный
ядерный центр Республики Казахстан" Комитета по
атомной энергии Министерства индустрии и новых
технологий Республики Казахстан
(56) RU 2378420 C2, 10.01.2010
(54) УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОЛИТНО-
ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ
(57) Изобретение относится к установкам для
электролитно-плазменной обработки металлических
изделий и может быть использовано в
машиностроении при упрочнении режущих
инструментов.
Технический результат от использования
изобретения, заключается в повышение
эксплуатационных свойств режущих инструментов
за счет формирования модифицированных
поверхностных слоев методом электролитно-
плазменной обработки. Предложена установка
электролитно-плазменной обработки, содержащая
рабочую ванну с электролитом, устройство для
крепления обрабатываемых изделий и источник
питания для электролитно-плазменной обработки,
отличающаяся тем, что в рабочей ванне установлена
электролитическая ячейка, которая соединена
посредством насоса с рабочей ванной, при этом
рабочая ванна снабжена теплообменником, а
управление источником питания осуществляется
автоматизированной системой управления,
согласованной с персональным компьютером.
(19)KZ(13)A4(11)29978

2. 29978
2
Изобретение относится к установкам для
электролитно-плазменной обработки металлических
изделий и может быть использовано в
машиностроении при упрочнении режущих
инструментов.
Известна установка для плазменной обработки
твердого тела, содержащая генератор плазменной
струи атмосферного давления, установленный с
возможностью перемещения относительно
обрабатываемой пластины, систему подачи
плазмообразующего газа, источник питания и
держатель пластин, отличающаяся тем, что, с целью
повышения производительности и качества
обработки, она дополнительно включает задатчик
скорости перемещения держателя пластины и
задатчик поперечного размера плазменной струи,
генератор плазменной струи снабжен регулятором
поперечного размера плазменной струи, связанным
с задатчиком поперечного размера плазменной
струи, а держатель пластин установлен с
возможностью перемещения относительно
плазменной струи и оснащен регулируемым
приводом, связанным с задатчиком скорости
перемещения (см. Патент РФ 2030811, кл. H01L
21/306, оп. 10.03.1995).
Недостатком известной установки является
технологическая и конструкционная невозможность
проведение процесса электролитно-плазменной
обработки с упрочнением режущих инструментов.
Наиболее близкой по технической сущности и
достигаемому техническому результату, является
установка электролитно-плазменной обработки,
содержащая, по крайней мере одну рабочую ванну с
электролитом, устройство для крепления
обрабатываемых изделий и источник питания для
электролитно-плазменной обработки, отличающаяся
тем, что в рабочей ванне в зоне обработки изделий
расположены индукторы, снабженные по крайней
мере одним источником питания для индукционного
нагрева деталей (см. Патент РФ №2378420, кл. C25F
7/00, оп. 10.01.2010г.).
Недостаток прототипа состоит в том, что он не
обеспечивает стабильного зажигания разряда и
оптимального режима электролитно-плазменного
нагрева для упрочнения режущих инструментов
различных профилеразмеров.
Задача, решаемая изобретением, заключается в
улучшении процесса зажигания разряда и
упрочнении режущих инструментов различных
профилеразмеров методом электролитно-
плазменной обработки.
Технический результат от использования
изобретения, заключается в повышение
эксплуатационных свойств режущих инструментов
за счет формирования модифицированных
поверхностных слоев методом электролитно-
плазменной обработки.
Сущность изобретения заключается в
следующем: предложена установка электролитно-
плазменной обработки, содержащая рабочую ванну
с электролитом, устройство для крепления
обрабатываемых изделий и источник питания для
электролитно-плазменной обработки, отличающаяся
тем, что в рабочей ванне установлена
электролитическая ячейка, которая соединена
посредством насоса с рабочей ванной, при этом
рабочая ванна снабжена теплообменником, а
управление источником питания осуществляется
автоматизированной системой управления,
согласованной с персональным компьютером.
На фигуре схематически изображена установка
электролитно-плазменной обработки где показаны:
рабочая ванна 1 с электролитом 2, насос 3 для
откачки электролита, теплообменник 4,
обрабатываемое изделие - катод 5,
электролитическая ячейка 6, состоящая из
цилиндрического диэлектрического сосуда 7,
разделенной анодом 8 и направляющей
конусообразной перегородкой 9, источник питания
10 постоянного тока, в котором управление
осуществляется автоматизированной системой
управления, согласованной с персональным
компьютером 11. Стрелками показаны направления
движения электролита и воды в теплообменнике.
Работает установка следующим образом. Перед
началом работы рабочая ванна 1 заполняется
электролитом 2 до уровня не выше высоты
электролитической ячейки 6. Затем электролит 2 с
помощью насоса 3, установленного на дне рабочей
ванны 1 поступает в электролитическую ячейку 6.
При этом электролит 2 выходит через отверстие
конусообразной перегородки 9 в виде струи и
заполняет электролитическую ячейку 6. Затем
электролит 2 сливается через край
электролитической ячейки 6 обратно в рабочую
ванну 1. Таким образом, электролит 2 находится в
циркуляционном режиме. Скорость подачи
электролита 2 (расход) составляет 4-7 л/мин. С
помощью устройства для крепления
обрабатываемых изделий обрабатываемое изделие 5
погружается в электролит 2 так, чтобы
обрабатываемая зона изделий находилась на
расстоянии 2-3 мм от отверстия конусообразной
перегородки 9. При этом через отверстие
конусообразной перегородки 9 диаметром 10-30 мм,
находящееся ниже высоты электролитической
ячейки 6 на 10-15 мм, на обрабатываемую зону
поддается струя электролита. Затем анод 8
подключается к положительному полюсу источника
питания 10, а обрабатываемое изделие - катод 5 к
его отрицательному полюсу. В результате этого
между электролитом 2 и обрабатываемым
изделием - катодом 5 происходит вскипание
электролита у поверхности обрабатываемой зоны
изделия - катода 5 и образуется тонкая парогазовая
оболочка, состоящая из паров воды, акватированных
ОН-
и Н+
ионов и ионов, входящих в состав
электролита. Через парогазовую оболочку
протекают микроразряды, которые способствуют
нагреву поверхностного слоя и его насыщению
химически активными ионами, входящие в состав
электролита. Для того, чтобы поддержать
температуру в пределах 40-70°С рабочая ванна 1
оснащена теплообменником 4. При этом скорость
подачи охлаждающей проточной воды в

3. 29978
3
теплообменник 4 составляет 5-10 л/мин в
зависимости от режима обработки.
Для того, чтобы обеспечить регулярное горение
электролитической плазмы и оптимальный режим
электролитно-плазменного нагрева электролитно-
плазменная обработка осуществляется локально и
под слоем электролита, также электролитический
нагрев производится в двухступенчатом режиме,
который осуществляется с помощью компьютерного
управления по следующей схеме: «нагрев до
температуры насыщения при подаче напряжении
300-320 В - выдержка при температуре насыщения
при подаче напряжении 160-200 В».
При использовании приведенной схемы
обработки в зависимости от целей создаются
режимы и условия, позволяющие осуществить
электролитно-плазменное упрочнение изделий
путем диффузионного насыщения их поверхности
химически активными ионами.
Предлагаемая установка, в отличие от прототипа
обеспечивает стабильное зажигание разряда и
оптимальный режим электролитно-плазменного
нагрева для упрочнения режущих инструментов
различных профилеразмеров методом электролитно-
плазменной обработки. Также не позволяет
подвергать режущий инструмент к эрозии,
ухудшению шероховатости, а также обеспечивает
возможность управления температурой разогрева
обрабатываемого режущего инструмента - катода, а
следовательно, и процессом диффузионного
насыщения, то есть позволяет плавно регулировать
и выдерживать температуру на определенном
уровне.
Благодаря использованию предлагаемой
установки электролитно-плазменной обработки
устраняются недостатки, присущие прототипу,
процесс зажигания разряда происходит в
стабильном режиме и на поверхности
обрабатываемого изделия формируется
модифицированный слой, обеспечивавший
повышение эксплуатационных свойств режущих
инструментов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Установка электролитно-плазменной обработки,
содержащая рабочую ванну с электролитом,
устройство для крепления обрабатываемых изделий
и источник питания для электролитно-плазменной
обработки, отличающаяся тем, что в рабочей ванне
установлена электролитическая ячейка, которая
соединена посредством насоса с рабочей ванной,
при этом рабочая ванна снабжена теплообменником,
а управление источником питания осуществляется
автоматизированной системой управления,
согласованной с персональным компьютером.
Верстка Н.Киселева
Корректор К.Нгметжанова