Разработка и исследование источника тока для микродугового оксидирования деталей приборов и оценка его технологических возможностей

• Автор: Виноградов, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 194 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Применение микродугового оксидирования для модификации поверхности деталей приборостроения

1.2. Технология микродугового оксидирования

1.3. Источники тока для микродугового оксидирования

1.4. Выводы

2. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИСТОЧНИКА ТОКА

2.1. Схема замещения электрической нагрузки

2.2. Параметры силового преобразователя

2.3. Параметры мониторинга и автоматизации
технологического процесса
2.4. Выводы
3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ИСТОЧНИКА ТОКА
3.1. Функциональная и принципиальная схемы
силового преобразователя
3.2. Разработка алгоритма управления силовыми тиристорами преобразователя
3.3. Методика выбора компонентов силового преобразователя
3.4. Выводы
4. ПРОГРАММНО-АППАРАТНАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА И УПРАВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА ТОКА
4.1. Аппаратные средства системы
4.2. Алгоритм функционирования технологического
источника тока

4.3. Программное обеспечение системы
4.4. Выводы
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ВОЗМОЖНОСТЕЙ И ВНЕДРЕНИЕ ИСТОЧНИКА ТОКА
5.1. Конструкция технологического источника тока
5.2. Методика экспериментальных исследований
5.3. Результаты экспериментальных исследований
5.4. Результаты внедрения технологического источника тока и его технологические возможности
5.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ЭЛЕКТРОЛИТНАЯ ВАННА УСТАНОВКИ
МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ
МОЩНОСТЬЮ 100 кВА
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ПРОГРАММА РАСЧЕТА СИЛОВОГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ИСТОЧНИКА ТОКА
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ТАБЛИЦА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ВХОДОВ-ВЫХОДОВ
ПРОГРАММИРУЕМОГО ЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЛЕРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. ДИАГРАММА РЕЛЕЙНО-КОНТАКТНЫХ
СИМВОЛОВ ПРОГРАММЫ УПРАВЛЕНИЯ
ПРОГРАММИРУЕМОГО ЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЛЕРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ И ИСПЫТАНИЙ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В приборостроении широко используются сплавы на основе алюминия, магния, титана, циркония и ряда других металлов, тонкие оксидные пленки на которых, сформированные электрохимическим путем, обладают вентильной (униполярной) электропроводностью в системе металл-оксид-электролит. Такие металлы и сплавы на их основе получили название вентильные. По сравнению с широко применяемыми сплавами на основе Ре и Си вентильные обладают гораздо меньшим удельным весом, что очень важно в аэрокосмической отрасли.
Для эффективной защиты от износа и коррозии деталей, изготавливаемых из вентильных сплавов, в последнее время все шире используется метод микроду-гового оксидирования (МДО), в результате чего осуществляется модификация их поверхности с формированием керамикоподобного защитного слоя. При МДО поверхность деталей подвергается обработке в электролитах (МДО-обработке) под воздействием микродуговых разрядов, формируемых специальными технологическими источниками тока (ТИТ). На физико-химические свойства модифицированной поверхности, наряду с составами обрабатываемого сплава и электролита, существенным образом влияют электрические параметры режима и продолжительность МДО-обработки.
Используемые в производственных условиях ТИТ, как правило, обеспечивают МДО-обработку в режимах переменного или постоянного токов, что существенно сужает возможности управления характеристиками модифицированного слоя обрабатываемой поверхности.
В связи с этим, разработка ТИТ, позволяющего осуществлять МДО-обработку большинства вентильных сплавов, используемых в приборостроении, является актуальной целью.
Степень пазпаботанностн темы. Развитие исследований в области МДО

Для алюминиевых, магниевых и титановых сплавов параметры схемы замещения нагрузки на стадиях искрения и существования МДР приведены в табл.
2.1 [24].
Таблица 2.
Параметры схемы замещения МДО-нагрузки на стадиях искрения и
существования МДР [24]
Сплав ир,в Гр пр, Ом-дм2 Гц пр, Ом-дм2 Гэл пр, Ом-дм
АЛ2 370-460 2,0-4,5 1,0-7,4 0,8-1,
Д16 400-510 1,5-2,8 1,0-5,6 0,8-1,
МА2-1 360-420 1,4-1,8 0,8-7,7 0,8-1,
ВТ6 360-425 0,6-2,5 1,3-2,7 0,6-0,
В стадии анодирования на поверхности обрабатываемой детали формируется АОП. Эта пленка (рис. 2.2) состоит из тонкого плотного беспористого слоя (барьерный слой), непосредственно прилегающего к металлу подложки, и наружного пористого слоя. Согласно физи-Рис 2.2. Схема идеальной структуры пористой АОП
(ячейки Келлера): Ьп -толщина покрытия; ко-геометрической модели
с1„ - диаметр поры; Ья - толщина барьерного го.
, II’® щ I' Келлера [81] по мере роста
слоя; 1П-длина перового канала; 15 - расстоя- г г
ние между порами АОП увеличивается толщина
наружного пористого слоя, толщина же барьерного слоя остается практически неизменной.
Электрохимические процессы при анодировании в основном протекают в порах АОП, то есть только на части поверхности электрода, определяемой сквозной пористостью покрытия. Причем сквозная пористость обратно пропорцио-