[發(fā)明專利]一種根據(jù)壓力控制電火花沉積能量的裝置及控制方法

有效

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• 申請日: 2012-05-08
• 公開（公告）號: CN102660739A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史先傳;廖威;潘太軍;涂建平
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號: C23C26/02
• 分類號: C23C26/02;G05B19/042
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬表面工程及電火花表面沉積技術(shù)，尤其涉及一種根據(jù)壓力控制電火花沉積能量的電火花表面沉積裝置。

背景技術(shù)

電火花表面沉積是利用儲能電源在電極與工件接觸瞬間釋放能量，將電極材料熔融甚至氣化，涂覆至工件表面，從而在工件表面形成一層耐磨性好、硬度高、耐腐蝕的沉積層。該工藝具有操作簡單、能量利用率高、電極材料選擇范圍廣、基材熱響應(yīng)區(qū)域小以及殘余應(yīng)力低等特點，被廣泛應(yīng)用于精密零件的修復(fù)等領(lǐng)域。

目前電火花表面沉積基本上采用手持焊槍操作，手持焊槍表面沉積裝置的優(yōu)點是控制靈活、操作方便，缺點是：旋轉(zhuǎn)電極與工件之間的壓力難以控制，導(dǎo)致沉積層厚度不均勻。手持焊槍力量控制不準(zhǔn)確，以及電極材料不斷損耗，都會引起旋轉(zhuǎn)電極與工件之間的壓力變化。在放電能量一定的情況下，旋轉(zhuǎn)電極與工件之間的壓力越大，擠壓程度也變得越大，從沉積點擠壓出的合金化材料就越多，從而導(dǎo)致單個沉積點的沉積層面積變大；反之，壓力減小，擠壓程度也隨之變小，單個沉積點的沉積層面積也就變小。以上兩種情況在手持焊槍操作過程中交替出現(xiàn)，導(dǎo)致沉積層不連續(xù)、厚度不均勻等情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是保留手動操作的優(yōu)點、解決手動壓力難以控制所引起的沉積層不連續(xù)、沉積層厚度不均勻等問題而提供一種根據(jù)壓力控制電火花沉積能量的裝置，本發(fā)明同時提供基于該裝置的控制方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明根據(jù)壓力控制電火花沉積能量的裝置采用的技術(shù)方案如下：包括脈沖電源柜和稱重傳感器，稱重傳感器輸出端連接高能脈沖電源柜，稱重傳感器實時測量工件與焊槍上的旋轉(zhuǎn)電極之間的壓力信號，脈沖電源柜由A/D采樣電路、數(shù)字信號處理器、控制面板電路、驅(qū)動電路、大功率開關(guān)電源、能量控制電路以及電子開關(guān)斬波電路組成；稱重傳感器輸出端連接A/D采樣電路，A/D采樣電路輸出端連接數(shù)字信號處理器的一個輸入端，數(shù)字信號處理器的另一輸入端連接控制面板電路，數(shù)字信號處理器的一個輸出端與液晶顯示屏相連接、另一個輸出端連接驅(qū)動電路，控制面板電路的輸出依次連接大功率開關(guān)電源、能量控制電路及電子開關(guān)斬波電路，驅(qū)動電路的不同輸出端分別連接能量控制電路及電子開關(guān)斬波電路，電子開關(guān)斬波電路的輸出連接焊槍的電源，焊槍設(shè)有液晶顯示屏；所述大功率開關(guān)電源的正端連接限流電阻，限流電阻輸出端并聯(lián)電解電容C1和C2，電解電容C2的正極性端并聯(lián)若干個無極性油浸電容，每個無極性油浸電容均串接一個MOSFET管，若干個MOSFET管的柵極均連接驅(qū)動電路，電子開關(guān)斬波電路是IGBT斬波電路，驅(qū)動電路包括MOSFET管驅(qū)動電路和IGBT驅(qū)動電路。

根據(jù)壓力控制電火花沉積能量的裝置的控制方法采用的技術(shù)方案是包括如下步驟：1）控制面板電路設(shè)置設(shè)定壓力值F2和壓力調(diào)節(jié)檔值；稱重傳感器采集實時壓力值F1，數(shù)字信號處理器將實時壓力值F1與設(shè)定壓力值F2進行比較，得到壓力變化值△F=F1-F2；2）當(dāng)壓力變化值△F超出壓力調(diào)節(jié)檔值的調(diào)節(jié)范圍時，關(guān)斷電子開關(guān)斬波電路停止放電；當(dāng)壓力變化值△F在壓力調(diào)節(jié)檔值的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)時，導(dǎo)通電子開關(guān)斬波電路進行放電，并由數(shù)字信號處理器控制MOSFET管導(dǎo)通和關(guān)斷控制沉積能量；當(dāng)△F>0時，減少無極性油浸電容放電個數(shù)；當(dāng)△F<0時，增加無極性油浸電容放電個數(shù)。

本發(fā)明解決了因操作者不能準(zhǔn)確控制旋轉(zhuǎn)電極與工件之間的接觸壓力而引起的沉積層不連續(xù)、厚度不均勻問題，可以有效提高工件的表面沉積質(zhì)量。在電火花沉積手動操作時，通過觀察液晶顯示屏上的壓力值，操作者對壓力進行調(diào)節(jié)，在壓力調(diào)節(jié)過程中本裝置對沉積能量進行自動控制，從而使沉積層連續(xù)性變好，沉積層厚度更加均勻，從而提高沉積質(zhì)量。

?以下結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)連接示意圖；

圖2為圖1中高能脈沖電源主電路示意圖；

圖中：1.液晶顯示屏；2.焊槍；3.旋轉(zhuǎn)電極；4.工件；5.托盤；6.底座；7.稱重傳感器；8.A/D采樣電路；9.數(shù)字信號處理器；10.控制面板電路；11.驅(qū)動電路；12.能量控制電路；13.大功率開關(guān)電源；14.電子開關(guān)斬波電路。

具體實施方式

本發(fā)明包括高能脈沖電源柜和稱重傳感器7，稱重傳感器7對工件4與焊槍2上的旋轉(zhuǎn)電極3之間的壓力信號進行實時測量，稱重傳感器7輸出端連接高能脈沖電源柜。稱重傳感器7安裝在托盤5與底座6之間，托盤5安裝在底座6上面，工件4放置在托盤5上。