Получение металл-углеродных структур в электроэрозионном разряде
Оценка преимуществ применения электроэрозионного разряда, оценка его энергетической эффективности. Разработка установки для электроэрозионного получения металл-углеродных структур, ее внутреннее устройство и принцип действия, анализ производительности.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.05.2018 |
| Размер файла | 141,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Получение металл-углеродных структур в электроэрозионном разряде
Применение электроэрозионного разряда имеет ряд значительных преимуществ, таких как энергоэффективность, качество процесса [1,2] по сравнению с традиционными технологиями.
Целью настоящей работы являлось разработка установки для электроэрозионного получения металл-углеродных структур.
Переход к микросекундному диапазону периоду импульса в электроэрозионном разряде существенно влияет на фракционный состав получаемого порошка [3], поэтому использование создание быстрых коммутаторов является важной задачей для увеличения эффективности получения продуктов электроэрозионного разряда.
Установка по получению металл-углеродных структур была собрана на основе полупроводниковых IGBT ключей. Из твердотельных коммутаторов для таких задач, как правило, используютcя тиристоры как наиболее сильноточные приборы среди полупроводниковых ключей. Однако в силу ограниченного быстродействия тиристоров их трудно объединять их в последовательных и параллельных схемах, что вынуждает применять повышающие трансформаторы, а также большое число звеньев магнитного сжатия. Схема задающего генератора представлена в соответствии с рис. 1.
электроэрозионный разряд металл углеродный
Рис. 1. Регулируемый задающий генератор
Основой генератора импульсов является программируемый микроконтроллер pic16f877 компании Microchip. Кнопка S используется для переключения режимов микроконтроллера (переключение частоты следования импульсов). Генератор импульсов позволяется вырабатывать управляющие прямоугольные импульсы амплитудой 5 вольт, длительностью от 1 мкс до 10 секунд, с частотой до 10 кГц. Силовая часть и модуль управления представлены в соответствии с рис. 2.
Рис. 2. Силовая часть (коммутатор)
Сигнал с микроконтроллера поступает на шестиамперный быстрый (фронт 25 нс на нагрузку 2500 пФ) драйвер MAX4420. Ввиду малой мощности выходов микроконтроллера, они не способны быстро зарядить большую затворную емкость мощного транзистора VT1 (IRFS4115-7PPbF), управляющего затворами силовых IGBT ключей VT2-VT5. Схема позволяет получать импульсы длительностью от 1 мкс до 10 мкс при частоте до 10 кГц амплитудой до 500 В при токе до 300 А в непрерывном режиме при температуре ключей 20°C (в импульсе ток через каждый IGBT ключ может достигать 150 А).
Фронт импульса на затворе IGBT транзисторе представлен на рис. 3.
Рис. 3. Импульс входного напряжения на затворах IGBT транзисторах
То есть уширение импульса происходит практически в 2 раза на затворах IGBT транзисторов от импульса на выходе микроконтроллера.
Конструкция разрядной камеры представлена на рис. 4. Для обеспечения выноса рабочего материала из канала эрозионного импульсно-периодического разряда используется дистиллированная вода в конусной геометрии. В процессе осуществления эрозионного разряда между рабочими электродами 1 и 2 происходит электроэрозионный вынос материала электродов в рабочую жидкость. После осуществления разряда, жидкость, содержащую частицы материала выпаривается, в результате чего выделяется порошок материала полученного в результате эрозии рабочих электродов.
Рабочие электроды представляют собой графитовый стержень диаметром порядка 6 мм (анод) и молибденовую пластину (катод), которые приводятся в соприкосновение под действием собственного веса графитового стержня. Для улучшения пробоя разрядного промежутка используется вибрационный режим, когда электрод 2, помещается переменное электромагнитное поле катушки 4, что обеспечивает возвратно-поступательное движение электрода.
Рис. 4. Конструкция разрядной ячейки и электродов
1 - пластина молибдена, 2 - графитовый стержень, 3 - цилиндрическая направляющая, 4 - катушка, 5 - винтовая вставка из магнитной стали, 6 - подвод напряжения к стержню
Описанным выше образом были получены порошки, с выработкой 4 грамма за 20 минут, при средней потребляемой мощности установки 100 Вт. На рис. 5 представлена фотография порошка метал-углеродных структур электроэрозионного разряда полученная на электронном сканирующем микроскопе HITACHI SU 1510.
Рис. 5. Металл-углеродные структуры
Также проведенный качественный анализ на сканирующем микроскопе HITACHI SU 1510 показал, что полученный порошок металл-углеродных структур состоит из частиц углерода с средним размером 100 микрометров с внедренными на поверхность частицами молибдена с размером порядка 1 мкм. Частицы молибдена имеют вытянутую овальную форму, в тоже время как частицы углероды не имеют какой-либо правильной формы.
Литература
электроэрозионный разряд металл углеродный
1. Abu Zaid OA (1997) On the effect of electro-discharge machining parameters on the fatigue life of AISI D6 tool steel. J Mater Process Technol 68 (1): 27-32
2. Ho KH, Newman ST (2003) State of the art electrical discharge machining (EDM). Int J Mach Tool Manufac 43:1287-1300
3. Ekmekci B, Elkoca O, Erden A (2005) A comparative study on the surface integrity of plastic mould steel due to electric discharge machining. Metall Mater Trans 36B:117-124
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Классификация углеродных наноструктур. Модели образования фуллеренов. Сборка фуллеренов из фрагментов графита. Механизм образования углеродных наночастиц кристаллизацией жидкого кластера. Методы получения, структура и свойства углеродных нанотрубок.
курсовая работа [803,5 K], добавлен 25.09.2009Элементарная теория вольт–фарадных характеристик МДП-структур. Область пространственного заряда полупроводника. Вольт-фарадные характеристики идеальной и реальной МДП-структуры. Эффект памяти в металл-сегнетоэлектрик-полупроводниковых структурах.
контрольная работа [214,3 K], добавлен 12.02.2016Химический состав и области применения сталей. Определение режимов термической обработки для получения заданных структур. Расчет верхней критической скорости закалки. Построение изотермической диаграммы распада переохлажденного аустенита в стали У13.
контрольная работа [4,4 M], добавлен 26.02.2015Внутреннее устройство и принцип работы плазмотрона установок воздушноплазменной резки металла (на примере ПВР402). Классификация плазматронов по различным признакам. Плазмотроны плазменного напыления. Горелка плазменной машины серии типа PerCut 1602.
реферат [3,0 M], добавлен 14.05.2014Сущность понятий "металл", "сплав". Железо: свойства, методы получения. Производство и классификация чугуна. Классификация стали по: способу получения, степени раскисления, химическому составу. Применение алюминия, магния, лития, бериллия, натрия.
презентация [6,1 M], добавлен 30.01.2016Структура и основные элементы, принцип работы и назначение, работа испарителя. Аммиак, его свойства, особенности применения, оценка недостатков и преимуществ. Холодильные и морозильные камеры: устройство, разновидности, сферы применения на сегодня.
контрольная работа [21,6 K], добавлен 10.11.2010Понятие и общая характеристика порошковой металлургии, используемые в ней методы и инструменты, оценка преимуществ и недостатков. Получение порошка исходного материала. Принцип действия вибрационной мельницы. Этапы и значение процесса прессования.
презентация [330,4 K], добавлен 16.04.2015Процесс получения титана из руды. Свойства титана и область его применения. Несовершенства кристаллического строения реальных металлов, как это отражается на их свойствах. Термическая обработка металлов и сплавов - основной упрочняющий вид обработки.
контрольная работа [2,3 M], добавлен 19.01.2011Характеристика химических и физических свойств металлов. Отношение металлов к окислителям - простым веществам. Физический смысл внутреннего трения материалов. Примеры применения метода внутреннего трения в металловедении. Поиск динамического модуля.
курсовая работа [827,3 K], добавлен 30.10.2014Анализ обрабатываемой детали, разработка маршрута обработки. Расчет режимов резания, выбор технологического оборудования. Назначение, устройство и принцип работы проектируемого приспособления. Оценка предполагаемой эффективности от его внедрения.
контрольная работа [862,0 K], добавлен 13.07.2012Процесс получения деталей. Дуговое капельное дозированное нанесение на листовые заготовки. Пластическое деформирование наплавленного металла из титановых сплавов. Способы получения ошипованных листовых деталей. Процесс формообразования выступа штамповкой.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 05.06.2011Разработка технологического процесса получения винта в условиях мелкосерийного производства. Устройство станочного приспособления для крепления заготовок, устанавливаемых в центрах. Принцип действия контрольного приспособления. Расчёт режимов резания.
курсовая работа [681,8 K], добавлен 23.02.2013Электрофизические и электрохимические технологии, их применение. Схема разрушения электродов при электроэрозионной обработке. Режимы электроимпульсной и электроискровой обработки, их отличия. Характеристика электроэрозионного проволочно-вырезного станка.
презентация [1,2 M], добавлен 21.12.2015Общая характеристика исследуемой холодильной установки, ее внутреннее устройство, взаимосвязь элементов и узлов, принцип работы и сферы практического применения. Расчет и построение заданного и рекомендуемого цикла. Параметры узловых точек процесса.
контрольная работа [8,7 M], добавлен 04.02.2015Разработка Vantablack для абсолютной калибровки спутниковых систем. Основные свойства специального покрытия, созданного на базе миллионов углеродных нанотрубок. Сфера применения материала, которой поглощает ультрафиолетового и инфракрасного излучения.
презентация [2,3 M], добавлен 19.04.2018Сущность и особенности механизма электроискровой обработки материалов, оценка его преимуществ и недостатков. Технология ультразвуковой и анодно-механической и электроимпульсной обработки, лазером и электронным лучом, пластическим деформированием.
контрольная работа [40,6 K], добавлен 25.03.2010Физическая сущность процесса сварки, её классификация. Сущность основных способов сварки плавлением и область их рационального применения. Основные способы сварки давлением. Источники питания для сварки. Влияние сварочных процессов на свариваемый металл.
курсовая работа [4,5 M], добавлен 16.07.2013Предназначение протяжных печей для термической или термохимической обработки тонколистового металла. Главная задача управления протяжными печами - получение заданного качества ленты при примерно постоянной производительности. Газовый режим печей.
реферат [612,2 K], добавлен 31.10.2008Рассмотрение правил проведения макро- и микроанализа металлов и сплавов, определению твердости, исследованию структур и свойств сталей и чугунов, цветных сплавов и пластмасс. Практические вопросы термической и химико-термической обработки металлов.
учебное пособие [4,4 M], добавлен 20.06.2012Процесс работы машин непрерывного литья заготовок из стали. Цели применения промежуточных ковшей, предъявляемые к ним требования. Методы измерения уровня жидкого металла. Конструкция и принцип действия радарного датчика Accu-Wave, расчет его погрешности.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 05.06.2012
