×
22.06.2019
219.017.8e52

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ В ХОДЕ ПРОЦЕССА ПЛАЗМЕННО-ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОКСИДИРОВАНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Использование: для определения толщины покрытия в процессе плазменно-электролитического оксидирования. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения толщины покрытия при плазменно-электролитическом оксидировании включает измерение остаточного значения напряжения, отличающийся тем, что измеряют остаточное значение напряжения U в момент непосредственно перед подачей положительного импульса напряжения после паузы в импульсном униполярном режиме и в момент непосредственно перед подачей отрицательного импульса напряжения после паузы в импульсном биполярном режиме, при этом толщину покрытия определяют по заданной формуле. Технический результат: обеспечение возможности повышения точности определения толщины покрытия, и, как следствие, уменьшения количества энергопотребления. 2 табл., 7 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области электрохимической обработки, в частности, к плазменно-электролитическому оксидированию поверхностей и может быть использовано для определения толщины покрытия в процессе плазменно-электролитического оксидирования вентильных металлов, в частности магния, алюминия, титана, циркония, и сплавов на их основе.

Известен способ определения толщины покрытия в ходе процесса плазменно-электролитического оксидирования, заключающийся в том, что в ходе процесса измеряют напряжения обработки Uф выше некоторого критического значения Uкp, при котором на обрабатываемом образце начинают протекать микроплазменные процессы, а толщину покрытия h определяют по формуле:

где hкp - толщина покрытия в начале стадии искрения;

k - коэффициент корреляции, зависящий от природы электролита;

Uф - напряжение обработки;

Uкp - напряжение возникновения искровых разрядов.

[Формирование покрытий на вентильных металлах и сплавах в электролитах с емкостным регулированием энергии при микродуговом оксидировании / П.С. Гордиенко, О.С. Василенко, Е.С. Панин и др. // Защита металлов, 2006, т. 42, №5, с. 500-505].

Недостатком аналога является невысокая точность определения толщины покрытия при плазменно-электролитическом оксидировании, так как напряжение возникновения микроплазменных процессов в гальваностатическом режиме может варьироваться в широком диапазоне значений в зависимости от условий обработки и типа сплава. Кроме того, невысокая точность определения толщины покрытия в начале обработки обусловлена существенными различиями в наклоне линейных участков формовочной кривой напряжения и кривой роста толщины покрытия, причем в ходе обработки угол наклона изменяется и в конце обработки на интервале линейности хвосты кривых параллельны друг другу. Поэтому при определении толщины покрытия возможен существенный разброс за счет разброса технологических параметров, что недопустимо, так как при неверном определении толщины покрытия и, соответственно, передержке, возможно разрушение сформированного покрытия мощными дуговыми разрядами.

Известен также способ определения толщины оксидного покрытия в ходе процесса плазменно-электролитического оксидирования, заключающийся в том, что измеряют среднее и амплитудное значение напряжения обработки, затем находят их отношение, а толщину покрытия h определяют по формуле:

где k1 и k2 - эмпирические коэффициенты, зависящие от природы обрабатываемого материала и состава электролита, определяемые по тарировочным кривым. [Патент РФ №2668344, кл. G01B 11/06. Публ. 28.09.2018].

Недостатком данного способа является ее ограниченная применимость, так как предложенный способ может быть использован только при плазменно-электролитическом оксидировании в униполярном импульсном режиме.

Известен также способ определения момента окончания процесса плазменно-электролитического оксидирования (ПЭО) на основе измерения толщины покрытия в ходе процесса плазменно-электролитического оксидирования, заключающийся в том, что в ходе процесса измеряют переменную составляющую тока и анализируют ее изменение во времени, измеряют и анализируют переменную составляющую напряжения, которая периодически или постоянно изменяется с частотой 200-20000 Гц. При этом переменные составляющие тока и напряжения поступают на полосовые фильтры с граничными частотами 200-18000 и 500-20000 Гц, которые измеряют сдвиг фаз между отфильтрованными сигналами тока и напряжения. Момент окончания процесса определяется по достижении значения сдвига фаз 20-80 градусов [Патент РФ №2366765, кл. C25D 11/00. Публ. 10.09.2009].

Недостатком данного аналога является сложность его практической реализации, которая заключается в необходимости использования дополнительных модуляторов частоты для измерения частотных характеристик электролизера, частотной фильтрации сигналов тока и напряжения, а также использования фазометров для измерения угла сдвига фаз между отфильтрованными сигналами тока и напряжения.

Наиболее близким по технической сущности является способ определения толщины покрытия при плазменно-электролитическом оксидировании, включающий измерение амплитуды поляризующего импульса напряжения. В данном способе происходит измерение длительности τ спада напряжения UM до порогового значения напряжения U1=(0,2…0,8)⋅UM, а толщина покрытия определяется по формуле:

h=k1+k2⋅τ,

где k1 и k2 - эмпирические коэффициенты, зависящие от природы обрабатываемого материала и состава электролита, определяемые по тарировочным кривым.

τ - длительность спада напряжения UM до порогового значения напряжения.

[Патент РФ №2540239, кл. G01B 7/06. Публ. 10.02.2015].

Недостатком ближайшего аналога является необходимость измерения в процессе плазменно-электролитического оксидирования в быстроменяющемся сигнале длительности спада напряжения, что приводит к усложнению аппаратной реализации способа.

Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является снижение энергопотребления при плазменно-электролитическом оксидировании вследствие исключения передержки за счет своевременного отключения технологического источника тока при достижении заданной толщины покрытия.

Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является определение толщины покрытия в процессе плазменно-электролитического оксидирования за счет использования значений остаточного напряжения UOCT - значение напряжения на нагрузке в момент непосредственно перед подачей положительного импульса напряжения после паузы в импульсном униполярном режиме и в момент непосредственно перед подачей отрицательного импульса напряжения после паузы в импульсном биполярном режиме.

Техническим результатом является повышение точности определения толщины покрытия и, как следствие, уменьшение количества энергопотребления, которое обеспечивается благодаря использованию при измерении толщины покрытия значений остаточного напряжения UOCT.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе определения толщины покрытия при плазменно-электролитическом оксидировании, включающим измерение остаточного значения напряжения, согласно изобретению, измеряют остаточное значение напряжения на нагрузке в момент непосредственно перед подачей положительного импульса напряжения после паузы в импульсном униполярном режиме и в момент непосредственно перед подачей отрицательного импульса напряжения после паузы в импульсном биполярном режиме, при этом толщину покрытия определяют по формуле:

h=k1+k2⋅UOCT,

где k1 и k2 - эмпирические коэффициенты, зависящие от природы обрабатываемого материала, состава электролита, частоты и скважности импульсного напряжения, определяемые по тарировочным кривым;

UOCT - значение напряжения на нагрузке в момент непосредственно перед подачей положительного импульса напряжения после паузы в импульсном униполярном режиме и в момент непосредственно перед подачей отрицательного импульса напряжения после паузы в импульсном биполярном режиме.

Существо способа поясняется чертежами. На Фиг. 1, Фиг. 2 показаны импульсы напряжения и его спады при отключении от нагрузки при плазменно-электролитическом оксидировании в импульсном униполярном и импульсном биполярном режимах. На осциллограммах напряжения (Фиг. 1 и Фиг. 2), сделанных в импульсном униполярном и импульсном биполярном режимах видны кривые спада напряжения, которые возникают в результате переходного процесса. На Фиг. 3 показана динамика роста толщины покрытия h от времени t для двух различных магниевых сплавов кривая 1 сплав Mg-1%Ca и кривая 2 сплав Mg-2%Sr соответственно. На Фиг. 4 представлены динамики увеличения значений остаточного напряжения UOCT от времени t для двух различных магниевых сплавов кривая 1 сплав Mg-1%Ca и кривая 2 сплав Mg-2%Sr соответственно в процессе плазменно-электролитического оксидирования. На рисунках видно, что при увеличении толщины покрытия также увеличивается значение остаточного напряжения UOCT.

Примеры конкретной реализации способа для магниевого сплава Mg-1%Са.

Образцы из алюминия обрабатывали методом плазменно-электролитического оксидирования в растворе, содержащем 12 г/л Na3PO4*12H2O+2 г/л Са(ОН)2 при температуре 20°С в течение 1…10 минут в импульсном униполярном режиме при напряжении +470 В. Регистрируются осциллограммы напряжения на положительном импульсе спада через интервалы времени Δtn а толщину покрытия h определяют по формуле:

h=k1+k2⋅UOCT,

где k1 и k2 - эмпирические коэффициенты, зависящие от природы обрабатываемого материала, состава электролита, частоты и скважности импульсного напряжения, определяемые по тарировочным кривым (Фиг. 5).

UOCT - значение напряжения на нагрузке в момент непосредственно перед подачей положительного импульса напряжения после паузы.

где k1=-0,7129±0,02 мкм;

k2=0,08±0,001 мкм⋅с-1;

Δtn=1 мин для всех интервалов n;

Т=10 мин.

Примеры конкретной реализации способа для магниевого сплава Mg-2%Sr.

Образцы из алюминия обрабатывали методом плазменно-электролитического оксидирования в растворе, содержащем 12 г/л Na3PO4*12H2O+2 г/л Са(ОН)2 при температуре 20°С в течение 1…10 минут в импульсном униполярном режиме при напряжении +470 В. Регистрируются осциллограммы напряжения на положительном импульсе спада через интервалы времени Δtn, а толщину покрытия h определяют по формуле:

h=k1+k2⋅UOCT,

где k1 и k2 - эмпирические коэффициенты, зависящие от природы обрабатываемого материала, состава электролита, частоты и скважности импульсного напряжения, определяемые по тарировочным кривым (Фиг. 6).

UOCT - значение напряжения на нагрузке в момент непосредственно перед подачей положительного импульса напряжения после паузы.

где k1=-0,99±0,05 мкм;

k2=0,1428±0,007 мкм⋅с-1;

Δtn=1 мин для всех интервалов n;

T=10 мин.

После обработки толщину покрытия на образцах также измеряли вихретоковым толщиномером и усредняли данные по 10 измерениям.

Результаты приведены в таблице 1 (сплав Mg-1%Ca) и в таблице 2 (сплав Mg-2%Sr), из которой видно, что толщина покрытия, определенная в процессе плазменно-электролитического оксидирования с помощью заявляемого способа, в пределах погрешности совпадает с толщиной, определенной с помощью независимых измерений после обработки (Фиг. 3, Фиг. 7). Между толщиной покрытия и остаточным напряжением UOCT наблюдается высокая степень корреляции (R2>0,95).

Таким образом, заявляемое изобретение имеет простое техническое исполнение, позволяет определять толщину покрытия в процессе плазменно-электролитического оксидирования, а также снижать энергоемкость процесса за счет исключения передержки.


СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ В ХОДЕ ПРОЦЕССА ПЛАЗМЕННО-ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОКСИДИРОВАНИЯ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ В ХОДЕ ПРОЦЕССА ПЛАЗМЕННО-ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОКСИДИРОВАНИЯ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ В ХОДЕ ПРОЦЕССА ПЛАЗМЕННО-ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОКСИДИРОВАНИЯ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ В ХОДЕ ПРОЦЕССА ПЛАЗМЕННО-ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОКСИДИРОВАНИЯ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ В ХОДЕ ПРОЦЕССА ПЛАЗМЕННО-ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОКСИДИРОВАНИЯ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ В ХОДЕ ПРОЦЕССА ПЛАЗМЕННО-ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОКСИДИРОВАНИЯ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ В ХОДЕ ПРОЦЕССА ПЛАЗМЕННО-ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОКСИДИРОВАНИЯ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ В ХОДЕ ПРОЦЕССА ПЛАЗМЕННО-ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОКСИДИРОВАНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 146.
26.08.2017
№217.015.edc7

Способ изготовления комбинированной полой лопатки турбомашины из алюминиевого сплава

Изобретение относится к способам изготовления лопаток турбомашин. Способ изготовления полой лопатки турбомашины из алюминиевого сплава заключается в формировании элементов спинки и корыта лопатки путем придания пластинам из алюминиевого сплава заданного профиля и размеров, их фиксации,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628843
Дата охранного документа: 22.08.2017
29.12.2017
№217.015.f0b8

Способ диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя и устройство для его реализации

Группа изобретений относится к способу диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя и устройству для диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя. Техническим результатом является повышение достоверности и быстродействия определения начала помпажа на всех режимах работы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638896
Дата охранного документа: 18.12.2017
19.01.2018
№218.016.02c3

Способ управления стартер-генератором, интегрированным в газотурбинный двигатель, при коротком замыкании

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано в авиационных стартер-генераторах, интегрированных в авиационный газотурбинный двигатель. Технический результат: стабильная работа системы защиты от короткого замыкания в стартер-генераторе при высокой температуре...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630285
Дата охранного документа: 06.09.2017
19.01.2018
№218.016.05f3

Электропривод летательного аппарата (варианты)

Группа изобретений относится к авиакосмическим летательным аппаратам. Электропривод для летательного аппарата содержит корпус, шарико-винтовую пару, состоящую из гайки и винта, аксиальный подшипник, электродвигатель, зубчатую передачу, датчик положения ротора, демпфер и систему управления....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630966
Дата охранного документа: 15.09.2017
19.01.2018
№218.016.0c45

Форсунка с ультразвуковым излучателем

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложена топливная форсунка для ДВС, содержащая составной корпус 1 с топливным каналом высокого давления 7, распылитель 3 с иглой 2, штангу 5. В верхней части корпуса 1 форсунки закреплен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632639
Дата охранного документа: 06.10.2017
20.01.2018
№218.016.10cf

Способ низкотемпературного ионного азотирования титановых сплавов

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к химико-термической обработке поверхности изделий из титановых сплавов, и может быть использовано при изготовлении деталей двигателей, работающих в условия износа, в медицине и других отраслях промышленности. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633867
Дата охранного документа: 18.10.2017
20.01.2018
№218.016.153d

Устройство защиты от короткого замыкания высокотемпературного стартер-генератора обращённой конструкции

Использование: в области электротехники. Технический результат: защита от короткого замыкания стартер-генератора обращенной конструкции в составе газотурбинного двигателя в температурном режиме до 450°С за счет механического расцепления статора с неподвижным стержнем, сопровождающегося...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634836
Дата охранного документа: 07.11.2017
20.01.2018
№218.016.1b7e

Гибридный магнитный подшипник с использованием сил лоренца (варианты)

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано для обеспечения бесконтактного вращения ротора электрических машин. Отличие по первому варианту гибридного магнитного подшипника с использованием сил Лоренца состоит в том, что введены две управляющие m-фазные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636629
Дата охранного документа: 24.11.2017
20.01.2018
№218.016.1d36

Способ изготовления полой лопатки газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для изготовления полой лопатки вентилятора газотурбинного двигателя из титанового сплава. Используют трехслойные заготовки обшивок и/или заполнителя, причем внешние слои заготовок выполняют из титанового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640692
Дата охранного документа: 11.01.2018
20.01.2018
№218.016.1d3f

Способ упрочнения и формирования винтового арматурного стержня

Изобретение относится к области упрочнения и формирования винтового профиля, в частности арматурных стержней, используемых для изготовления железобетонных элементов. Способ включает скручивание арматурной заготовки вокруг своей продольной оси. Повышение прочности арматурных стержней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640705
Дата охранного документа: 11.01.2018
Показаны записи 1-5 из 5.
20.02.2013
№216.012.27c4

Способ измерения шероховатости поверхности в процессе электролитно-плазменной обработки

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для контроля шероховатости поверхности электропроводных изделий, например, из нержавеющей стали в процессе электролитно-плазменной обработки. Сущность: прикладывают высоковольтное напряжение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475700
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.02.2015
№216.013.2252

Способ определения толщины покрытия в ходе процесса плазменно-электролитического оксидирования

Использование: для определения толщины покрытия в ходе процесса плазменно-электролитического оксидирования. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют измерение амплитуды анодного импульсного поляризационного напряжения U, при этом определяют длительность τ спада напряжения до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540239
Дата охранного документа: 10.02.2015
25.08.2017
№217.015.aac8

Способ определения толщины покрытия в ходе процесса твердого анодирования

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к твердому анодированию алюминиевых сплавов. Способ определения толщины оксидного покрытия в процессе твердого анодирования алюминиевого сплава включает измерение плотности тока и времени анодирования, а также измеряют напряжение на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611632
Дата охранного документа: 28.02.2017
03.10.2018
№218.016.8d03

Способ измерения толщины покрытия в ходе процесса плазменно-электролитического оксидирования

Использование: для измерения толщины покрытия в ходе процесса плазменно-электролитического оксидирования вентильных металлов. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения толщины покрытия включает измерение напряжения в процессе получения покрытия, где измеряют среднее и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002668344
Дата охранного документа: 28.09.2018
09.11.2018
№218.016.9b58

Способ измерения толщины покрытия в ходе процесса плазменно-электролитического оксидирования и устройство для его реализации

Изобретение относится к области электрохимической обработки материалов и касается способа определения толщины покрытия. Способ включает в себя измерение через 5-300 с после начала обработки интенсивности излучения детали в диапазоне длин волн шириной 3-50 нм, включающем характеристическую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672036
Дата охранного документа: 08.11.2018
+ добавить свой РИД