CN104002017A - 高效电火花熔覆机 - Google Patents

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CN104002017A
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赵程
张寰
王泽旺
陈祥曦
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Qingdao University of Science and Technology
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Qingdao University of Science and Technology
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer

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Abstract

本发明公开了一种高效电火花熔覆机，交流电经降压、整流和滤波后，通过限流电阻向储能电容充电，此时IGBT处于截止状态。当电容的充电量达到某一给定值时，比较放大器输出脉冲信号，通过触发器使IGBT导通，储能电容通过IGBT、电极和工件构成的放电回路快速放电。在电容放电期间，电极停止旋转，以保证电容放电能集中在电极端部的某一点上进行。当电容放电剩余的电量达到另一给定值时，比较放大器输出脉冲信号，通过触发器使IGBT截止，并使电极开始旋转，这时储能电容又重新回到充电状态，电火花熔覆机进入下一个工作周期。

Description

高效电火花熔覆机
技术领域
本发明涉及一种提高电火花熔覆效率的装置，属于金属材料表面改性处理技术的领域。
背景技术
电火花熔覆技术是金属材料表面改性处理技术的重要组成部分，应用于工模具表面强化处理和金属零件的表面修复。与其它熔覆技术相比，电火花熔覆具有热影响区小，不影响基体材料的力学性能，被处理零件不变形等优点。
电火花熔覆是通过储能电容快速放电，在电极和被处理金属材料之间产生电火花放电，瞬时产生的高温使电极端部与基材表面熔化，部分电极材料转移到基材表面形成了熔覆层。
早期的电火花熔覆机是利用机械振动使电极在基材表面频繁接触：接触时电容放电，断开时电容充电。后来人们利用新型电力半导体器件“绝缘栅双极型晶体管(IGBT)”的快速开关功能实现电容的充放电：IGBT截止时电容充电；IGBT导通时电容放电。IGBT的开关频率是操作者通过面板上的开关频率调节旋钮自行调节。在电火花熔覆过程中，IGBT是以固定的频率进行电容的充电和放电，这种充放电模式很难使电火花熔覆机有最大功率的输出。譬如，当IGBT开关频率高时，电容还未充足电IGBT就导通，此时的放电能量比较低；当IGBT开关频率比较低时，早已充足电的电容仍要等到IGBT导通时才能开始放电，这时电火花熔覆机的效率也达不到最大值。
另外，电火花熔覆机在工作时电极都是以恒定的速度旋转，转速由操作者自行调节。在电容放电期间，由于电极一直在旋转，电容释放出来的电能不能集中在电极端部的某一固定部位放电，影响到电极的熔化速率。
发明内容
本发明的目的是要提供一种能提高电火花熔覆效率的装置，通过该装置使IGBT的截止和导通、电容的充电和放电以及电极的转动和停止三者保持同步，以保证储能电容在每次充电至接近于最大值时开始放电，当电容放电到某一最小值时停止放电，也就是说IGBT的开关频率由电容的充放电频率所决定。另外，在电容放电期间电极停止转动，使电容每次释放出来的电能都是集中在电极端部的某一点上。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
交流电经降压、整流和滤波后，通过限流电阻向储能电容充电，此时IGBT处于截止状态。当储能电容充电至某一给定值时，比较放大器输出脉冲信号，通过触发器使IGBT导通，并使电极停止旋转，储能电容通过IGBT、电极和工件构成的放电回路快速放电。当放电的储能电容剩余的电量达到另一给定值时，比较放大器输出脉冲信号，通过触发器使IGBT截止，并使电极开始旋转，这时电容又重新进入充电状态，电火花熔覆进入下一个工作周期。
本发明的有益效果是：
在电火花熔覆过程中，只有当储能电容充电到接近于充满电的状态下才开始放电；当电容放电到剩余电量对熔覆效果影响较小时就停止放电，这种充放电模式可以保证电火花熔覆机始终是在最高熔覆效率状态下运行。另外，电极根据电容的充放电而同步旋转或停止，可以保证电容放电是集中在电极端部某一点上，以进一步地提高电火花熔覆的效率。
附图说明
附图1是本发明装置结构示意图。
具体实施方式
实施例：如图所示，220V交流电经过降压、整流和滤波后得到100V的平滑直流电，通过10欧姆的限流电阻向100微法储能电容充电。当储能电容充电至95％电量时，比较放大器的逻辑电路控制触发器输出脉冲信号使IGBT导通，并使电极停止旋转，这时储能电容通过IGBT和电极向工件放电，在工件表面形成一个熔覆点。当储能电容剩余10％电量时，比较放大器的逻辑电路控制触发器输出脉冲信号使IGBT关闭，电极开始旋转，电容重新开始充电，电火花熔敷装置进入下一个工作周期。与传统的电火花熔覆装置相比，本发明可提高熔覆效率30％以上。

Claims (2)

1.一种电火花熔覆机，包括降压整流滤波电路、限流电阻、储能电容、IGBT开关器件、比较放大电路、触发电路、旋转电极，电容是由IGBT控制充电和放电，其特征在于当电容的充电量达到某一给定值时，IGBT导通，电容开始放电；当电容放电剩余电量达到另一给定值时，IGBT截止，电容重新充电。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于在IGBT导通时段，电极停止转动；在IGBT关闭时段，电极开始旋转。
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C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140827