Электроконтактная установка для электроимпульсной обработки порошковых материалов

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ(72) Авторы Белявин Климентий Евгенье(22) 2005.08.16 вич Минько Дмитрий Вацлавович(71) Заявитель ГУ Научно-исследовательКузнечик Олег Ольгердович Решетниский и конструкторско-технологичеков Николай Вячеславовичский институт сварки и защитных (73) Патентообладатель ГУ Научно-исследопокрытий с опытным производством вательский и конструкторско-техноло гический институт сварки и защитных покрытий с опытным производством(57) Электроконтактная установка для электроимпульсной обработки порошковых материалов, включающая герметичную камеру с охлаждением, внутри которой размещены матрица с порошковым материалом, находящимся между электродами-пуансонами, снабженными токопроводящими шинами, датчики температуры и расположенные вне камеры генератор импульсного тока, подключенный к токопроводящим шинам и снабженный датчиками для измерения напряжения, силы и частоты импульсного тока, устройство нагружения, передающее усилие на электроды-пуансоны через штоки, снабженное датчиками для измерения нагрузки, скорости и перемещения штока, устройство для создания вакуума или защитной атмосферы, соединенное с герметичной камерой и снабженное датчиками для измерения давления, управляющая электронно-вычислительная машина (УЭВМ), к которой подключены перечисленные датчики, герметизирующие уплотнители, расположенные в стенках камеры, через которые из камеры выводят устройство коммутации,26202006.04.30 штоки и токопроводящие шины, отличающаяся тем, что содержит расположенные вне камеры генератор механических колебаний, присоединенный к штокам и снабженный подключенными к входам УЭВМ датчиками для измерения амплитуды и частоты вибрации, подключенные к выходам УЭВМ программируемый регулятор электрических сигналов, программируемый многоканальный стабилизатор напряжения, программируемый анализатор сравнения электрических сигналов, входы которого подключены к выходам перечисленных датчиков и выходам программируемого анализатора, а выходы - к входам программируемого регулятора электрических сигналов.(56) 1. Патент США 2,355,954, 1944. 2. ..,///. - 2004. - 0. 11 (/.81).01739913. - . 14-16. Полезная модель относится к порошковой металлургии, в частности к печному и прессовому оборудованию для электроимпульсной обработки порошковых материалов. Известна электроконтактная установка для электроимпульсной обработки порошковых материалов 1, включающая матрицу с порошковым материалом, находящимся между электродами-пуансонами, устройство нагружения, передающее усилие на электродыпуансоны через штоки, силовой источник переменного тока, имеющий автоматический выключатель, понижающий трансформатор, входы которого подключены к автоматическому выключателю, выходы - к электродам-пуансонам. Известная установка позволяет пропускать низковольтный импульсный ток через подпрессованный порошковый материал. При этом конструкция известной установки не позволяет регистрировать и изменять напряжение, силу и частоту импульсного тока, величину нагружения, температуру, высоту и скорость перемещения электродов-пуансонов, по результатам регистрации автоматически отключать силовой источник переменного тока, что делает процесс отработки режимов для электроимпульсной обработки порошковых материалов трудоемким. Известная установка не позволяет создавать в зоне электроимпульсной обработки порошковых материалов механической вибрации и защитной атмосферы или вакуума. По этим двум причинам известная установка не способна предотвратить окисление порошковых материалов и ускорить процесс разрушения арочных конструкций в порошковых материалах при электротермическом прессовании, что снижает качество и быстродействие электроимпульсной обработки порошковых материалов. По технической сущности и достигаемому результату наиболее близкой к заявляемой полезной модели является электроконтактная установка (-печь) 2, включающая герметичную камеру с охлаждением (выполненной в виде вакуумной камеры с водяным охлаждением), внутри которой размещены матрица с порошковым материалом, находящимся между электродами-пуансонами, снабженными токопроводящими шинами, датчики для измерения температуры и расположенные вне камеры генератор импульсного тока(выполненный в виде системы источников импульсного тока), подключенный к токопроводящим шинам и снабженный датчиками для измерения напряжения, силы и частоты импульсного тока, устройство нагружения, передающее усилие на электроды-пуансоны через штоки (выполненное в виде системы гидравлического прессования), снабженное датчиками для измерения нагрузки, скорости и перемещения штока, устройство для создания вакуума или защитной атмосферы, соединенное с герметичной камерой и снабженное датчиками для измерения давления (выполненное в виде системы контроля газ/вакуум),управляющая электронно-вычислительная машина (УЭВМ), выполненная в виде контроллера процесса с сенсорным экраном, к которой подключены датчики и устройство комму 2 26202006.04.30 тации, герметизирующие уплотнители, расположенные в стенках камеры, через которые из камеры выводят устройство коммутации, штоки и токопроводящие шины. Известная установка позволяет пропускать через подпрессованный порошковый материал или матрицу и порошковый материал импульсный ток, регистрируя при этом напряжение, силу и частоту импульсного тока, величину нагружения, температуру, высоту и скорость перемещения электродов пуансонов. Однако по результатам регистрации конструкция известной установки не позволяет автоматически отключать генератор импульсного тока, что делает процесс отработки режимов для электроимпульсной обработки порошковых материалов трудоемким. Известная установка не позволяет создавать в зоне электроимпульсной обработки порошковых материалов механической вибрации, поэтому она не способна ускорить процесс разрушения арочных конструкций в порошковых материалах при электротермическом прессовании, что снижает быстродействие электроимпульсной обработки порошковых материалов. Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в разработке конструкции установки, обеспечивающей повышение быстродействия и снижение трудоемкости электроимпульсной обработки порошковых материалов. Технический результат достигается тем, что электроконтактная установка для электроимпульсной обработки порошковых материалов, включающая герметичную камеру с охлаждением, внутри которой размещены матрица с порошковым материалом, находящимся между электродами-пуансонами, снабженными токопроводящими шинами, датчики температуры и расположенные вне камеры генератор импульсного тока, подключенный к токопроводящим шинам и снабженный датчиками для измерения напряжения, силы и частоты импульсного тока, устройство нагружения, передающее усилие на электродыпуансоны через штоки, снабженное датчиками для измерения нагрузки, скорости и перемещения штока, устройство для создания вакуума или защитной атмосферы, соединенное с герметичной камерой и снабженное датчиками для измерения давления, УЭВМ, к которой подключены датчики, герметизирующие уплотнители, расположенные в стенках камеры,через которые из камеры выводят устройство коммутации, штоки и токопроводящие шины,содержит расположенные вне камеры генератор механических колебаний, присоединенный к штокам и снабженный подключенными к входам УЭВМ датчиками для измерения амплитуды и частоты вибрации, подключенные к выходам УЭВМ программируемый регулятор электрических сигналов, программируемый многоканальный стабилизатор напряжения, программируемый анализатор сравнения электрических сигналов, входы которого подключены к датчикам, устройству коммутации и выходам анализатора, а выходы - к входам регулятора электрических сигналов. На фигуре представлена блок-схема заявляемой установки. Заявляемая установка содержит следующие конструктивные элементы герметичную камеру 1 матрицу 2 порошковый материал 3 электроды-пуансоны 4 токопроводящие шины 5 уплотнители 6 генератор импульсного тока 7 устройство нагружения 8 штоки 9 и 10 устройство для создания вакуума или защитной атмосферы 11 генератор механических колебаний 12 программируемые регулятор электрических сигналов 13, многоканальный стабилизатор напряжения 14, программируемый анализатор сравнения электрических сигналов 15, датчики для измерения нагрузки 16, перемещения 17, скорости 18, температуры 19, напряжения 20, амплитуды 21 и частоты 22 импульсного тока, давлении 23, амплитуды 24 и частоты 25 механических колебаний УЭВМ 26, соединительные кабели 27 датчиков температуры 19. Конструктивные элементы заявляемой установки связаны между собой следующим образом. Внутри герметичной камеры 1 размещены матрица 2 с порошковым материалом 3,находящимся между электродами-пуансонами 4, снабженными токопроводящими шинами 5,а также датчики для измерения температуры 19. Вне герметичной камеры 1 расположены генератор импульсного тока 7, подключенный к токопроводящим шинам 5 и снабженный датчиками напряжения 20, амплитуды 21 3 26202006.04.30 и частоты 22 импульсного тока, устройство нагружения 8, передающее усилие на электроды-пуансоны 4 через шток 9, снабженное датчиками для измерения нагрузки 16, перемещения 17 и скорости 18. Кроме этого, вне герметичной камеры также размещены устройство для создания вакуума или защитной атмосферы 11, соединенное с герметичной камерой 1 и снабженное датчиками для измерения давления 23, генератор механических колебаний 12, присоединенный к штоку 10 и снабженный датчиками для измерения амплитуды 24 и частоты механических колебаний 25, а также программируемый регулятор электрических сигналов 13, программируемый многоканальный стабилизатор напряжения 14, программируемый анализатор сравнения электрических сигналов 15 и УЭВМ 26. Причем токопроводящие шины 5 и соединительные кабели 27 измерительных датчиков температуры 19 проходят через уплотнители 6, к входам УЭВМ 26 подключены датчики 16-25, а к выходам - программируемый регулятор электрических сигналов 13, программируемый многоканальный стабилизатор напряжения 14, программируемый анализатор сравнения электрических сигналов 15. Заявляемая установка для электроимпульсной обработки порошковых материалов работает следующим образом. 1. В УЭВМ 26 программным путем вводят установочные величины нагружения штока 9, напряжения, силы, частоты и длительности импульсного тока генератора импульсного тока 7, температуры в герметичной камере 1, начальное, конечное положение и скорость перемещения штока 9, амплитуда,частота и длительность механических колебаний штока 10, которые определяют расчетный режим нагружения и электроимпульсной обработки порошкового материала множество функциональных зависимостей между входнымии выходнымисигналами типадля программируемых регулятора электрических сигналов 13,многоканального стабилизатора напряжения 14, программируемого анализатора сравнения электрических сигналов 15 программы сравнения установочных величин с измеряемыми величинами, выбора функциональных зависимостей для программируемого регулятора электрических сигналов 13, программируемого анализатора сравнения электрических сигналов 15. 2. УЭВМ 26 по введенной программе измеряет сигналы датчиков 16-25 и сравнивает их с установочными величинами. На основе результатов сравнения по программе выбирает подмножество функциональных зависимостейдля программируемых регулятора электрических сигналов 13, многоканального стабилизатора напряжения 14 и анализатора сравнения электрических сигналов 15. 3. Через выходы управления УЭВМ 26 пересылает в программируемые регулятор электрических сигналов 13, многоканальный стабилизатор напряжения 14 и программируемый анализатор сравнения электрических сигналов 15 подмножества функциональных зависимостей 4. Программируемый анализатор сравнения электрических сигналов 15 сравнивает сигналы, поступающие на его входы с датчиков 16-25 с выходными сигналами многоканального стабилизатора напряжений 14. Затем программируемый анализатор сравнения электрических сигналов 15 с учетом функциональных зависимостейвырабатывает выходные сигналы. 5. Выходные сигналы программируемого анализатора сравнения электрических сигналов 15 поступают на аналоговые входы программируемого регулятора электрических сигналов 13, где с учетом функциональных зависимостейпреобразуются в выходные аналоговые сигналы. Эти сигналы поступают на входы управления генератором импульсного тока 7 устройством нагружения 8 штоки 9 и 10 устройством для создания вакуума или защитной атмосферы 11 генератором механических колебаний 12, и задают пропорционально своему напряжению давление внутри вакуума или защитной атмосферы внутри герметичной камеры 1, нагрузку на штоке 9, импульсное напряжение в токопроводящих шинах 5 и вибрацию на штоке 10. 4 26202006.04.30 6. Последовательное выполнение операции пунктов 1-5 происходит до тех пор, пока не установится расчетный режим нагружения, электроимпульсной обработки и температуры, который поддерживается до истечения установленного программой времени или до установки конечного положения штока 9. Таким образом, заявляемая установка за счет автоматического отключения генератора импульсного тока 7, при перемещении штока 9 устройства нагружения 8 на заданную величину, снижает трудоемкость, а за счет применения генератора механических колебаний 12 повышает быстродействие процесса электроимпульсной обработки порошковых материалов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5