автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Разработка способа и средств электрохимического маркирования деталей с вакуумированием рабочей зоны

0. о ^ 9

Н И И А. С П Н

Научнс-исследозагельский институт автоматизированных средств производства и контроля

,На правах рукописи

ВДЕМСКИЙ НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ

РАЗРАБОТКА СПОСОБА И СРЭДСТВ ЭЛЙСГРОУЖИЧЕСКОГО МАРКИРОВАЛИ ДЕТАЛЕЙ С ЕШЖ1Р0ВА11Ш РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

Специальность 05.03,01 - Процессы механической

и физико-технической обработки, станки и инструмент

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени.кандидата технических^ наук в форме научного доклада

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор, заслуженный изобретатель РСФСР В.П.Смоленпез1

г.Воронеж " 1990 г.

! , / /. /

/ /V-'

Работа выполнена в Воронежском научно-исследовательском институте автоматизированных средств производства и контроля

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация

Защита состоится »Ж на заседании специадизирсЕа;:

- доктор технических наук, профессор, заслуженный иэоб-

<м

ретатель 'РСФСР В.Б.Смолениев

- доктор технических наук, профессор Волков Ю.С.

кандидат технических наук, зам.зав.отдела Алексеев Г.А. *

- Липецкое станкостроительное производственное объединение

Л*^ 1991 г. в У час./о ми ггс совета Д 125.01.01 Экспериментал

ного научно-исследовательского института металлорежущих станков по адресу: г.Москва, 117926, 5й Донской пр. д.21-6.

С диссертацией ыождо ознакомиться в библиотеке Экспериментал ного научно-исследовательского института металлорежущих станков.

Диссертация разослана " 1991 г.

Ученый секретарь .Специализированного совета,

кандидат технических наук И.В.ГОЛУ!

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Дуальность работы:

Одиш из направлений научно-технического прогресса в промъш-юнности является совершенствование технологии, внедрение высоко-чеханизиропаннж и автоматизироватшх техуюлогических процессов 15 >борудования, которые обеспечивают резкое увеличение производитель-юсти труда при значительном сокращении или полном исключении тгае-1ых ручных операций, К га числу следует отнести нанесение штормами на детали. В машиностроении операция маркирования необходима ^ля опознавания деталей на всех стациях производства, т.к. многие га них не имеют существенных различий по размерам. Утрата или сшке-гие четкости опознавательной информации ведет к дополнительным зат->атам для восстановления первоначальных сведений о ней и к снижению емпа производства. Наличие группи крупногабаритных деталей, часто пределяицих цикл и темп производства н монтажа, требует особых тех-ологических условий, обеспечивающих;' выполнение многих операций, в астности, и нанесение информации на них. Недолговечные и некачест-енные знаки^ составляющие опознавательную информацию, часто приво-ит к увеличению ошибочных: оценок. Необходимость повышения техничес-ого уровня технологической подготовки операций маркирования дикту-тся в последнее время и повышением требований к отечественным изде-иям, т.к. у зарубежного .потребителя высок;«! уровень выполнения перапии нанесения информации отождествляется с высоким уровнем изго-овления изделия в целом.

В целях создания объективных предпосылок обеспечения максималь-ых значений надежности и ресурса изделий подготовлена отраслевая Программа работ по безударному клойкению и маркированию изделий", которой среди рекомендуемых к использовании в качестве одного из

перспективных предлагается электрохимический метод. Актуальность работы подчеркивается и включением ее в содержание двух целевых: комплексных программ ГК и НТ при СМ СССР (проблема 0.16.06) и Мин- в вуза РСФСР "Разработка и внедрение прогрессивных методов обработки

в машиностроении" (приказ № 82 от 21.03.89 г.).

*

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Создание способа и устройств для маркирования деталей с локализацией зоны обработки.

В работе решались следующие задачи:

1. Разработка способа маркирования деталей с локализацией рабочей

. зоны за счет создания вакуума в системе циркуляции электролита.

2. Изучение процесса маркирования с вакууыированием рабочей зоны и разработка технологического процесса нанесения поверхностной и глубокой информации на детали из различных материалов и форы поверхностей.

3. Создание инструмента и оборудования для нанесения постоянной и переменной информации на детали различных габаритов.

4. Создание опытно-ирошшлешых модулей с учетом их использования в гибких произиодстьеиных системах.

Была выдвинута гипотеза о возможности локализации рабочей зоны ее вакуумированием, что обеспечивает совмещение гидродинамического режима течения электролита с интенсивной дегазацией рабочей зоны при высокой степени диспергирования газовой фазы. Такая схема ;,циркуляции электролита создает благоприятные условия для отвода газообразных продуктов обработки, замедляя скорость коагуляции микро' пузырьков газа в более крупные его образования, приводящие к возникновению газовых ^"пробок" в точке их повышенной концентрации у выхода из рабочего канала, что ъ конечном счете стабилизирует техндлогичес-кие параметры обработки.

Научная новизна работы состоит в том, что на основании результатов

исследований:

- предложены принципиально новые схема и устройство (а.сЛР 1041255) для,осуществления процесса электрохимического маркирования по бескамерной схеме с возможностью локализации рабочей среды в пределах зоны маркирования и использовании процесса в условиях глубокого вакуума;

- выявлены основные закономерности и отличительные особенности метода электрохимического маркирования по предложенной схеме с ваку-умированием рабочей' зоны, дано объяснение механизма дегазации ' межэлектродного промежутка от образующихся при маркировании газов, как фактора способствующего стабилизации параметров процесса;

- установлена закономерности анодного растворения материалов при осуществлении процесса маркирования с локализацией рабочей зоны созданием вакуума в системе циркуляции электролита и установлено влияние процесса ЭХМ на состояние материала в зоне знаков и на их стойкость к внешним воздействиям;

- определены закономерности влияния исходных факторов процесса на его основные выходные технологические параметры;

- предложены новые рецептуры электролитов для электрохимического маркирования сталей спейиального назначения.

Научные положения, защищаемые в работе:

- принципиальная схема (а.с.Г 1041255) и конструктивные решения маркировочных устройств для осуществления ЭХМ с локализацией

зоны обработки, основанное на создании вакуума в системе циркуляции электролита;

о

- закономерности ЭХМ с вакуумированисм МЭИ, обеспечивающее его

активную дегазацию и высокую степень диспергирования газовой фазы;

- рекомендации по оптимальным технологическим параметрам ЭХУ, рецептурам электролитов для использования метода при маркировании деталей из различных материалов, габаритов и формы маркируемой поверхности.

*

Практическая ценность работы: .

- разработан и обоснован принцип электрохимического маркирования с локализацией рабочей зоны за счет ее вакуумирования;

- создано оборудование и специальный инструмент е т.ч.дистанционного типа для осуществления процесса ЗХМ'при нанесении информации на крупногабаритные, длинномерные детали, разработаны конструкции катодных устройств для различных видов ЭХМ деталей из различных материалов, габаритов и форм маркируемой поверхности;

- оптимизированы режимы маркирования и разработаны новые рецептуры электролитов для применения метода ЭХМ на новых материалах;

- разработан РТМ "Электрохимическое маркирование деталей" 1.4.370-89.

Реализация результатов работы и перспективы использования:

Изготовлено, испытано и внедрено в производство на предприятиях отрасли оборудование различных типов ,и назначений с подтвержденным экономическим агентом более 148,0 тыс.руб.

Результаты работы рекомендованы секцией "Машиностроение" Межотраслевого экспертного Совета для использования в группе отраслей промышленности и учета в проекте Государственного плана экономичес- ■ кого и социального развития СССР (протокол № 109 от 26.03.85.г.),

Возможностью управления процессом созданы перспективы его автоматизации и использования в совокупности с управляемым манипулятором

в-гибких автоматизированных производствах.

Полуавтоматическая передвижная установка мод.ЭМ-06 демонстрировалась в экспозиции ВДНХ СССР и удостоена одной золотой и четырех бронзовых медалей. ■

На конструктореко-технологкческу» документацию по ЭХМ получены запросы от более чем ПО предприятий машиностроительных отраслей.

Апробация работы и публикации:

Отдельные аспекты и положения работы докладывались и обсуждались: на Межотраслевом экспертном Совете (ВШИ, Москва) с рекомендациями для использования в группе отраслевой промышленности и учета в проекте Государственного плана экономического и социального развития СССР (протокол № 109 от 26.03.85 г.), на У и У1 Всесоюзных научно-технических конференциях "ЭХО-80" и ''ЭХО-86" (ТЛИ, г.Тула), на отраслевых научно-технических конференциях (г.г.Москва, Воронеж, Казань), на научно-технических семинарах (г.Ленинград, Воронеж), на рабочем заседании подсекции "Электрофизическая и электрохимическая обработка" Межотраслевого экспертного совета ШМИ (г.Москва).

По рез^Д^хатам выполненной работы опубликовано 13 статей и 3 информационных листка, получено 4 авторских Свидетельства на изобретения и одно свидетельство на промышленный образец.

.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Состояние вопроса.

Известные разновидности электрохимического метода маркирования имеют следующие недостатки: технические средства для осуществления процесса без прокачки электролита не" обеспечат требуемой глубины знаков, а оборудование для ЭХА! с прокачкой электролита, как правило, снабжено рабочими камерами, что ограничивает их применение по габаритам маркируемых деталей.Важным следует признать и необходимость предохранения поверхности детали вне зоны нанесения знаков от нежелательного воздействия на нее раствора электролита. Большие затруднения возникают при использовании метода для нанесения сменной информации. Практически невозможно • или нецелесообразно применение известных методов нанесения информации при выполнении на борту орбитальных станций научно-технических программ в условиях высокого разряжения. Обильное выделение в зазор выделяющихся в процессе обработки газов нарушает стабильность его параметров- по высоте зазора от его входа до выхода, что существенно влияет на выходные параметры процесса, особенна при ЭХЫ, когда требуется воспроизвести знаки и символы малых размеров с большой точностью. Анализ имеющейся информации показал:

1, Отсутствует способ электрохимического маркирования, позволяющий осуществлять процесс без выхода электролита за пределы системы циркуляции с локализацией зоны нанесения знаков и исключающий контакт электролита с поверхностью детали вне этой зоны.

2. Недостаточно данных о факторах, способствующих стабилизации параметров процесса и оценивающих состояние материала в зоне наносимых знаков, позволяющих обосновать возможность применения ЭХМ для маркирования различных деталей специального назначения.

3. Отсутствуют сведения о конструкции нерсдвит.ного оборудования, оснащенного дистанционными клеймителяии, универсальными электродами-Инструментами , способных максимально механизировать и автоматизировать операции' нанесения информации, где еще велика доля ручного труда.

Разработка способа ЭХМ с локализацией рабочей зоны.

В работе разработан принципиально новый способ электрохимичес-. кого маркирования (А.с.К' 1041255), позволяющий локализовать рабочую зону нанесения знаков путем создания вакуума в системе циркуляции электролита. Схема устройства для осуществления процесса по предложенному способу приведена на рис Л

Рис.1

Принципиальная схема устройства для ЭХМ с, локализацией рабочей зоны

Такая схема гарантирует защиту поверхности детали от воздействия электролита вис зони нанесения знаков йа счет того, что наличие вакуума с системе циркуляции электролита .приводит его в дшгее-

иле только при полной уплотнении рабочей эош и плотном прилегании трафарета к поверхности детали. Даяе при незначительном нарушении герметичности рабочей зоны подача электролита прекращается, а остат электролита, ^следствии более полного удаления, не растекаются по поверхности. При отсосе электролита через МЭП зона приложения сил, движущих электролит, находится у выхода рабечего канала, т.е.там, г происходит концентрация газовых ыикропузирьков и образование газовы пробок. Действие этих сил затормаживает коагуляцию микропузырьков в более крупные образования, и устраняет возможность кратковременного закупоривания рабочего канала, а также позволяет более эффективно

ч

осуществлять эвакуацию выделяющегося газа с высокой степенью его диспергирования.

Моделирование рабочей среды. •

Известно, что при понижении давления воздух выделяется из жидкости интенсивнее, чем растворяется в ней. Рост величины вакуума приводит к росту степени его выделения, по которому можно судить о полноте освобождения рабочего зазора от выделяющегося газа.

Состояние массы пузырькового газа, выделяющегося в процессе ЭХЬ можно охарактеризовать уравнением Менделеева-Клапейрона, связывающег все три параметра состояния газа, Р, V и Т. Принимая во внимание, чт Рвак есть-разность между 'внешним (нормальным) и абсолютным давление в любой точке рабочей среды в ЮЗ после математических: преобразовали получим выражение для оценки Рвак в следующем виде:

Р =р _ ■. а-Т- Гт . гХ.(У -ум3 (Т)

вак. норм. м. кц-в-1 1 ^ 1« "Я 4 '

где: I - плотность тока;

Ъ -* ширина канала (катода) У&'Д'г- пло,1ность 'электролита и газа (табличные данные; -

М - молекулярная ыасса;

Т - абсолютная температура; 9 - краевой угол смачивания (берется из таблицы для пузнрьтсого кипения жидкости) в угловых градусах. Для случая ЭХМ©= 15° -20°; к*- электрохимический эквивалент водорода;: ^ - коэффициент поверхностного натяжения; ^ - ускорение силы тяжести.

с

Уравнение (I) дает возможность расчитать значение величины :тепени вакуума в системе циркуляции электролита с учетом состояния 'массы выделяющегося пузырькового газа и его физических параметров. Эта величина Рвак может быть использована для начальной оценки соответствия технических характеристик вакуума-насоса, обеспечивающее требуемую гидродинамику потока среды в МЭЗ. Формула не учитывает скорость потока электролита, но имея введу малую длину пути электролита над отдельным штрихом перепад давления можно выразить Формулой Гагена-Пуазейля, которая для конкретного случая после преобразования примет вид:

^-Рвак.^^---^--1^ ' (2)

где: - динамический коэффициент вязкости;

Э - величина мэжэлектродного зазора; £р - длина участка, на котором происходит растворение; и„ - средняя по потоку скорость течения электролита (из экспериментов и литературы И ср ^1,0* 1,5 м/с); Н - разме; шрифта

Формула (2) годится для инженерных расчетов, при проектировании технологического процесса, т.к. в ней наряду с параметрами физического состояния рабочей среди учтена н средняя скорость ее потека для конкретных размеров НЭП и используемого шрифта.

Для оценки возможной величины вакуума в системе циркуляции

о

электролита по известньп.1 характеристикам вакуум-насоса и геокет-

рическим размерам ЮЗ можно воспользоваться формулой, полученной с 1 пользованием теории гидродинамического подобия (критерий Ньютона) и эквивалентной схемы ЭЯ.

- (3)

где: у, - перепад давления в межэлектродном промежутке;

5 и В - величина ИЭП и его ширина; £ - длина рабочего канала (МЭИ);

- давление, развиваемое вакуум-насосом; и - длина подводящей системы ( о1 - диаметр ее канала);

0.1ИЯг- расход электролита через сечение МЭИ и подводящей системы.

Исследования закономерностей анодного растворения.

Проводимые экспериментальные исследования включали оценку воз-можности:1осуцестБления процесса ЭХЫ по предложенной схеме с анализом отличительных закономерностей, установление зависимости параметров процесса от исходных факторов, оценку долговечности знаков, нанесенных электрохимическим методом под влиянием внешних воздействий. Кроне того исследовалось состояние ыатар'пала детали 5 зоне ыархиро-вания и проводились коррозиовдо-усталостные испытания и экспериментальная отработка конструкций различных схем дистанционных клеймите-лей и узлов опытно-промышленных модулей, смоделирована рабочая среда через параметр величины степени вакуума в системе. Оптимизация параметров процесса осуществлялась методом математического планирования экспериментов. Обработка данных методом математического планирования осуществлялась на ЭВМ ЕС 1035 с использованием ПНП. Оценивалось влияние на выходные параметры процесса {глубину маркируемых знаков, величину уширения их контура и выход по току, характеризующих производительность процесса) основных исходных факторов: величину Е1еж~ электродного зазора (мм); величины рабочего напряжения приложенного

к электродам, продолжительности процесса маркирования, величины давления и степени вакуума в системе циркуляции электролита.

Эксперименты были рандоыизированы по времени, для чего порядок их реализации выбирался по таблице случайных чисел, и выполнялись ка разработанной и изготовленной экспериментальной установке.

Эксперименты, проводимые с использованием нитратно-нитритного электролита, позволили оценить характер и степень влияния выбранных -исходных факторов на исследуемые параметры процесса ЭХМ.

Анализ зависимостей показывает, что технологический процесс ЭХМ с локализацией рабочей зоны вакуумированием системы циркуляции электролита, подчиняется тем же закономерностям, что присущи методу с традиционной прокачкой электролита. Установлено, что основной показатель процесса - производительность, характеризуемый глубиной получаемых знаков, находится в прямой зависимости от продолжительное- -ти маркирования, величины рабочего напряжения, приложенного к электродам и скорости электролита в межэлектродном промежутке (перепад дав-. ления)ив обратнрй зависимости - от величины межэлектродного промежутка. Отмеченное увеличение оцъеыа от перепада давления наблюдалось в исследуемом диапазоне от 30 кПа до 50 кПа, снижение перепада давления на 30 кПа замедляет поток электролита ниже допустимого ее минимума, а превьпцение за 50 кБа может привести к разрыву потока. Увеличение рабочего напряжения также ограничено такими его значениями, когда наращивание съема начинает сопровождаться интенсивным растрав V" ливанием контура знака и его значительным искажением. Продолжительность процесса должна устанавливаться исходя из глубины знаков по чертежу и других принятых параметров ЭХМ.

Состояние газожидкостной смеси в МЭЗ оценивалось через ее. электропроводность по динамике, роста рабочего тока в начальный пери-эД" процесса снятием кривых "ток-время" на днухкоординатном графопостроителе аависимостей мод!Н306, предназначенном для регистрации

быстродействующих процессов.

Они показывают, что при отсосе электролита ток стабильно нарастает и через 0,75 с достигает предельного значения, которое несколько выше чем в традиционном варианте, когда нарастание тока происходи дольше и неравномернее.

Улучшение условий эвакуации газообразных продуктов ускоряет процесс и позволяет увеличить глубину знаков без потери их' четкости. Увеличение степени разряжения в системе циркуляции электролита с 30 кПа до 50 кПа приводит к пропорциональному увеличению локального съема металла. По' данным экспериментов получены уравнения регрессии для трех основных параметров технологического процесса:

- для глубины наносимых знаков:

кь= 0,002Э-Т + 0,002В5-и -0,0 238'8 --0,0412.

Кн= 0,002911 + 0.0029Л1 -0,0225-5- 0,0452

- для значений величины уширения знаков:

Ь.Вв = 0,0432-+ 0,029+ 0,0019 ЛЛ + 0,001?'Т

д.Вц = о,оъ? t о,оэх -з* о,ооаз-и +0,0021-1:

для значений величины выхода по току:

9 а 0,9263-0,156-5 + 0,005в Т + О,ОО^В-И + 0,002.5 0?

<-Ъ у

о

0,9175- 0,152-8+ 0,0065-Х + 0,0038-и + 0,0024-7 . -

С учетом особенностей формообразования углублений знаков при вакуумировании рабочей зоны режимы маркирования могут быть уточнены в частности снижение рабочих напряжений (на 20-25 %), время обработ (до 30 %)> получение стабильной глубины индексов до 0,3 мы

Исследование свойств материала после ЭХМ:

Проводились с целью обоснования возможности применения метода ЭХМ для нанесения информации на детали специального назначения. .Осуществлялись по оценке состояния материала детали в зоне маркирования, долговечности знаков под влиянием внешних воздействий, сравнительным коррозионно-усталостным испытаниям образцов с концентратором, полученным различными способами маркирования и образцов на общую коррозию.

Металлографические исследования показали, что электрохимическое маркирование не сопровождается структурными изменениями слоя материала в зоне■маркировочных знаков как в виде растравливания по границам зерен, так и в других проявлениях.

Выявленная идентичность микроструктуры материала в исходном состоянии и в зоне "лунки" после Ж1 дает основание считать, что и механические свойства материала детали после процесса электрохимического маркирования идентичны свойствам его исходного состояния. Профиль получаемого знака имеет плавносопрягаемый рельеф, без резких уступов и переходов, что обнаруживает тесную связь с результатами усталостных испытаний, в результате которых снижения циклической долАвечности образцов, маркированных электрохимическим методом: , на выбранной базе испытаний не обнаружено.

Проведенные коррозионные испытания на образцах йз алюминиевых Сплавов (Д16чТ, Д16чАГ, АК4-1чТ1, АК4-1чАТ1) показали, что электрохимическое маркирование нЬ оказывает влияния в зоне маркирования на коррозионную стойкость алюминиевых сплавов, вследствии того, что зона знаков, нанесенных этим методом не подвергалась преимущественной коррозии. Для алюминиевых сплавов с плакирующим слоем глубина знаков не должна превышать его толщины, а на не плакированных полуфабрикатах глубина маркировочных знаков'существенного влияния на поррозионнуп стойкость не оказывает и может быть принята в пределах 30-70 мкм (исследуемый диапазон). Глубина коррозионных поражений

после ударного маркирования в 2 раза больше чем после электрохимического маркирования.

Исследования по долговечности информации, нанесенной электрохимическим методом, показали достаточно высокую стойкость изображения к различным воздействиям, таким как абразивное воздействие, воздействие агрессивных сред, например азотной кислоты ( для случая мелкого,- поверхностиого маркирования) и по отношению к наносимому в последствие лакокрасочному покрытиям ( для случая глубокого маркирования) . Выявлена ограниченная стойкость изображения для случая интенсивного воздействия особо агрессивной (абразивной) среды.

РАЗРАБОТКА, ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ Ш

Для реализации в производстве метода электрохимического маркирования были разработаны, изготовлены и внедрены в производство несколько видов конструкций технических средств.

При глубине знаков, не превышающей 0,005 мм ( мелкое маркирование) рекомендуются устройства переносного, настольного'типа с портативными клеймителями, в которых не предусмотрена система циркуляции электролита, в частности, модули ЭМ-01Е и ЭМ-02Е от маркировочного комплекса НМЭ-I. При глубине знаков до 0,3 мм ( глубокое маркирование) необходимо использовать установки, снабженные гидравлической системой циркуляции електролита и вакуум-насосом для сообщения ему движения. Созданное оборудование приведено в табл.1, а в табл.2 даны основные виды маркировочного инструмента, которым оснащается оборудование.

. Передвижная полуавтоматическая установка мод.ЗМ-6 предназначена для нанесения информации методом ЭХМ на крупногабаритные детали из листа (панели, дублеры, длинномерные профили и т;п.). Использова-ще вакуум-насоса и дистанционного клеймителя с автономностью до 2 м позволяют маркировать детали без их дополнительного перемещения

Специальное оборудование для ЭХЫ

Таблица I

ПП

Назначение модель

|Оснащение I

; инструментом

Техническая характеристика

Напр.,Раб. пит. ¡напр.

В 'В

'Наличие

--—-! элемен-

Объем одно1 Бремя¡Емкость ба—'Габаритные!тов ав-еременно !марки-(к& для 'размеры, !томат, наносимых 'рова- ¡электролита!/,., „„„ ' мех. знаков и :ния, \к типнасо-'

их высота,! с мм !

;са

I. Передвижная полу- Дистанционный 220 0-30 до 25 (6мм) 0-40 12 КМ-1 770x750x600

автоматическая установка код. ЭМ-6

-глубокое ЭХМ . деталей с плоской и цилиндрической поверхностью

2. Комплекс для

электрохимического маркирования КМЗ-1 в т.ч.

модуль ЭМ-01Е-

2 шт.

модуль ЭМ-02Е -

3 шт.

клейыитель, трафатеры

Дистанционнн 220 0-30 до 25 (6НМ) 0-40 15 КМ-1

клеймитель,

трафареты

590x575x1710

трафареты, клейма

клейма

36 36

0-24 до 25 до 20

0-2

0-2

Полуавтомат . режим работы

Полуавтоматический режим работы

•л

Назначение

'Оснащение

модель

,инструментом

Модуль растрового электрохимического маркирования мод.РЭМ-02

-глубокое ЭХМ (до 0,1 мм) постоянно-переменной информации

Дистанционный клеймитель, растровый ЭИ, клейма-вставки

Модуль растрового Настольный электрохимического клеймитель маркирования мод. РЭМ-03 бд

-мелкое ЭХМ постоянно-переменной информации

вставкой-клеймом и растровой вставкой

1-Н

СГ>

Продолжение табл. I

Техническая характеристика

Напр.!Раб. ¡Объем од- ¡Бремя!Емкость пит. 'напр. .новременно;марки^-бака для В ' В !наносимых ¡рова-!электро-

!знаков и ;ния, !их высота,; с

мм

лита и тип ! насоса (

!Наличие

г^--' элемен-

! Габаритные !тов ' размеры !автомат.

;(мм,масса,кг), мех<

0-30 20/

14

0-30

переменная часть

Используется с комплексом 1ШЭ-1

240x330x510 (8)

Процессор для пред. набора сменной информ.

ПолуаЕТ.

режим

работы

220 0-18 20/

10

0-1,0

переменная часть

310x365x525 Пооцессор

(14 5) пРец"

набоса сменной информации

Таблица 2

.•Т! Тип 1

пп!инструмента

I,

; Ыодель ,Рабочая ( Маркируемые детали и !оснащаемого!часть ЭИ| материалы оборудован.'

!Габаритные ! размеры,

! ММ

!(вес, кг)

паличие защиты от КЗ, долговечности ЭИ

!•. Дистанционный ЭМ-6 трафарет

клеймитель для т -

ЭХМ плоских деталей

2. Дистанционный Э;."-6, трафарет клеймитель дл?. 3X1.5 плоских ци- КшЭ-1 линдрических деталей

3. Клеймитель для КМЭ-1

ЭХМ дублированной сменной ин- Зй'-6 формации

4. Портативный 3!/!-02Е, штемпель З.М-01Е

5. Дистанционный гЭМ-02 клеймитель для РЗМ-ОЗбц ЭХМ

6. Клеймитель для РЭМ-02

ЭХМ постоянно- РЗМ-ОЗоц переменной буквенно-цифровой информации

Плоские детали из листа толщиной до 10 мм

Плоские детали из листа толщиной до 15 мм и цилиндрические с 0 до 80 мм

универсальный растровый с"

трай:аоет,

клеймо-

вставка

Клеймитель вставка (для постоянной) ; метровый ЭИ (для переменной)

блок-клеймо + ^астровый

эи1

Плоские кольца с 0 от 30 до 85 мм

30x80x130 Не требуется, долговременное пользование

60x90x150 Не требуется, долговременное пользование

50хх85х14*0 Предусмотрено, долговременное пользование

Любые детали с плоской и криволинейной маркируемой поверхностью

Детали с плоской маркируемой поверхностью

Детали с плоской маркируемой поверхностью

0 30x150

30x35x160 Предусмотрено, долговременное пользование

100x150x170 Предусмотрено, долговременное* пользование

и при любой ориентации маркируемой поверхности. Установка может применяться и для маркирования деталей меньших габаритов, имегощш участок с плоскос.тной поверхностью, позволяющей закреплять на не? клеймитель. В качестве рабочей части используется трафарет из диэлектрического листового материала с програвированными в нем зна! ми в виде прорезей. Конструкция клеймнтелей и наличие вакуума в системе циркуляции электролита позволяет добиться гарантированно! защиты поверхности детали вне зоны маркирования от воздействия электролита, т.к. его циркуляция в системе начинается лишь после полного уплотнения по трафарету и герметизации зоны обработки. В можен вариант дистанционного клеймителя, позволяющего маркироват по аналогичной системе как плоские детали из листа, так и трубы различного диаметра (от 25 до 89 мм). Процесс осуществляется в полуавтоматическом режиме.

Маркировочный комплекс ыод.КМЗ-1 обладает всеми технологиче кими возможностями установки ЭМ-6, а за счет дополнительного ось ния его модулями ЗМ-01Е и ЗМ-02Е для мелкого ЭХ.'.! комплекс станов универсальным т.к.обладает всеми технологическими возможностями да ЭХМ. В другом варианте вместо мо,дулей ЭМ-01Е и Э.М-02Е гсомпле! может оснащаться модулем растрового электрохимического маркировг мод.РЭН-02, позволяющим шноснть комбинированную постоянно-перег нуго информацию (последняя - стилиэованнного рида). В модуле РЭМ-

с

использован растровый электрод-инструмент, а сам клеймитель так обладает автономностью до 2,0 м. Конструктивно модуль снабжен у ройством защиты элементов электрода от растравливания, что деда< его долговечным. Комплекс КМЭ-1 собран из унифицированных элеме (несущая стойка, вакуум-насос, источник питания) и может переме к месту нахождения маркируемых деталей.

Модули ЭГ.1-0ГЕ и ЭГ.1-02Е могут использоваться автономно от к плскса с питанном от сети ЗП П. Рабочим инструментом' могут случ;

клейма или трафареты.

Модуль растрового электрохимического маркирования РЭМ-03 64 может эксплуатироваться самостоятельно. Предназначен для нанесения постоянно-переменной буквенно-цифровой информации на детали с плоской маркируемой поверхностью на глубину до 0,005 мм. Переменная часть задается предварительным набором с пульта. Возможен визуальный контроль правильности набора на световом табло. В модуле предусмотрены следующие функциональные элементы:

- система задания переменной части наносимой информации;

- система защиты от коротких замыканий электрода-инструмента и детали, а также система защиты неэадейсгвованных изолированных электродов от их растравливания;

- встроенный блок питания модуля;

- встроенный блок источника технологического тока;

- десятиразрядный растровый электрод-инструмент:;

- дистанционный маркировочный блок для нанесения комбинированной информации.

Опытные образцы описанных выше маркировочных устройств изготовлены и внедрены в производство на 7 машиностроительных предприятиях отрасли с экономическим эффектом более 148,0 тыс.рублей в т. числе на Липецком станкостроительном производственном объединении -комплект маркировочных устройств различного назначения с годовым экономическим эффектом 23,6 тыс.рублей. Технология и технические средства ЭХЫ нашли широкое применение в'условиях произгодства Воронеж-' ского станкостроительного завода. За период с 1984-89 гг. получены запросы от 110 предприятии машиностроительной отрасли на 206 единиц оборудования различных типов. В адреса более 80 из них направлена техническая документация для ее целевого применения. В зависимости от типа маркировочных устройств, объема их использования по номенклатуре деталей и полноте загрузки годовой экономический эффект может ориен-

тировочно составлять сумму от 10,0 до 20,0 тыс.руб. на единицу оборудования, в пересчете на возможный объем использования технологии и средств для ЭХМ по переданной технологии ожидаемый экономический эффект составит сумму порядка 2,2-2,4 млн.руб.

Установка мод. ЭМ-6 демонстрировалась в экспозиции ВДО СССР и удостоена одной золотой и четырех бронзовых медалей.

Дальнейшее развитие работа получит и в рамках комплексной программы ГКНГ научно-технического прогресса "Создание машин и обрабатывающих центров для прецизионной обработки и компонентов к ним" (проблема 2.3.8.1), в частности, по созданию и освоению производства направляющих качения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработан способ электрохимического маркирования ( а.с.

* 1041255) с локализацией рабочей зоны за счет создания вакуума в системе циркуляции электролита, исключающего его выход за её пределы и контакт с маркируемой поверхностью вне зоны нанесения знаков, а также повысить точность на воспроизведения за счет стабилизации параметров обработки.

2. Исследованы закономерности анодного растворения, материала детали при осуществлении процесса ЭХМ по предложенному способу и получены данные, обеспечивающие его работоспособность.

3. Проведены исследования с целью оценки состояния материала детали в зоне маркировочных знаков и их долговечность для обоснования возможности применения ЭХМ для нанесения информации на детали специального назначения.

4."Применительно к новым условиям осуществления процесса ЭХМ и маркируемым материалам предложены оптимальные режимы маркирования. Получены уравнения регрессии, связывающие основные параметры процесса. Разработаны новые рецептуры электролитов, обеспечивающие улучшение качества и повышение долговечности маркировки (а.с. & 1225135;'

20

а.с. к I389I25).

5. Созданы и внедрены конструкции переносных и портативных приборов и инструмента для мелкого (до 0,005 ми) электрохимического маркирования широкой номенклатуры деталей из различных материалов с различной формой маркируемой поверхности (а.с. Г 730520). Разработан промышленный вариант портативного штемпеля такого,назначения (свидетельство на промышленный образец f 15293).

6. Разработаны и внедрены полуавтоматические, передвижные установки для глубокого (до 0,3 мм) электрохимического маркирования, оснащенные дистанционными клеймителями с возможностью нанесения постоянно-переменной буквенно-цифровой информации на детали из различных материалов, габаритов и формы маркируемой поверхности. Дистанционный клеймитель позволяет наносить информацию на крупногабаритные детали независимо от ориентации маркируемой поверхности в пространстве, исключая при этом трудоемкие операции по их перемещению при подготовке и завершению процесса маркирования.

7. Созданы и вне,дрены конструкции оборудования модульного типа . с использованием универсального (растрового) электрода-инструмента

и-возможностью управления режимами, позволяющими его автоматиэиро-. вать и применять совместно с управляемым манипулятором в гибких производственных системах и условиях малолюдной технологии (положительное решение по работе К 4793421/24 от 19.02.90 г.)

8.Разработана конструкция специального (растрового) электрода-инструмента (заявка на предполагаемое изобретение 4670082/08 от 30..03.09 г.), позволяющего значительно расширить технологические возможности и номенклатуру маркируемых деталей, а также способ его изготовления (заявка V 4490816/08 от 10.10.88 г.). Экспериментально установлен механизм стравливания незадействованных электродов

в растре и найден способ его устранения .

Основные положения диссертации изложены в следующих ' „опубликованных работах автора:

1. А. с.730520 СССР, ГШ B23PI/I2 Прибор л я электрохимического маркирования /Смоленцев Т.П., Едемский H.H. (СССР) - 3 с, ил.

2. А.с.1041255, СССР, !.!КИ B23PI/I2 Устройство для электрохимического маркирования /Едемский H.H., Смоленцев Г.П., Смолнецев В.П. (СССР) - 2 с; ил.

3. A.c.I225I35 СССР ШЙ B23H3/08 Электролит для электрохимического маркирования /Гаврикова В.М., Едемский H.H. (СССР),

4. А.с.1389125 WCP МКИ B23H3/08 Электролит для электрохимического, .маркирования /Щемский H.H., Гаврикова В.М.(СССР) -.3 с

5. Свидетельство на промышленный образец 15293 СССР. Прибор для электрохимического маркирования /Едемский H.H., Смоленцев Г.П., Великанов Г.В. (СССР) - 3 с, ил.

6. Эдемский H.H. Электрохимическое маркирование деталей РТМ 1.4.370-89 - 32 с.

7. Едемский H.H., Смоленцев Г.П. Долговечность информации, нанесенной электрохимическим методом /Проблема долговечности материалов и рабочих сред/: Сб.научных трудов Тульского политехнического' института, 1935 г. с G4-65.

8. Едемский H.H., Смоленцев В.П., Смоленцев Г.П. Установка для

. электрохимического маркирования крупногабаритных деталей /Сб.ВИШ Научно-технические достижения 1985 г., Г с 3-7/.

9. Едемский H.H., Смоленцев Г.П. Электрохимическое маркирование трубопровода /Сб.В'/Ш, П1ГГ0 Г 43832 Сер. Т-4, с 9/.

10.Едемский H.H., Смоленцев Г.П. Технология и оборудование для электрохимического маркирования деталей /Размерная электрохимическая обработка деталей "3X0-80": Тезисы докладов Есесоюзной научно- ' технической конференции, Тула, 1930, с 226-231.

II.Эдемский H.H., Кузнецов И.Д.Киреев А.Р. Электрохимическое мар-

22

киройанне с использованием импульсного источника тока /Электрохимическая размерная обработка деталей машин: Тезисы докладов У1 Всесоюзной научно-технической конференции. Тула, 1986 с 133-135.

. Эдемский H.H., Смоленцев Р.П., Смоленцев В.П. Полуавтоматическая установка для электрохимического маркирования с дистанционным клеймитзлем //Комплексная механизация и автоматизация'процессов и оборудования для электрообработки: Тезисы докладов научно-техн. семинара, г.Ленинград, I9S5, с 34-35.

. Е&емский H.H., Киреев Л.Р. Модульная оснастка для электрохимического маркирования //Комплексная механизация и автоматизация процессов и оборудования для электрообработки: Тезисы докладов научно-техн.семинара, г.Ленинград, 1985, с 31-33.

, Едемсний H.H., Смоленцев ГЛ1.,Киреев А.Р. Нанесение сменной информации на выссконагружешше шестерни //Совершенствование технологии производства: Тезисы докладов научно-техн. семинара. Казань, 1935, с 86-33.

, Смоленцев Р.П., {¡¡цемский, H.H. Выбор технологических параметров и создание оборудования для электрохимического маркирования деталей //Тезисы докладов IOÜ научно-технической конференции молодых ученых и специалистов НИАТ, 1981, с I09-II5. Смоленцев Г.П., ¡эдемский H.H., Нетальников С.й. Математическое планирование эксперимента при исследовании процесса электрохимического маркирования деталей. //Совершенствование технолог!"' и оборудования для размерной электрохимической обработ! и кр.> габаритных деталей. Тезисы докладов научно-технической конференции, г.Казань, 1977, с 93-96.

Смоленцев Г.П., Ццемский H.H., Зайчиков О.Д. Оборудование для глубокого электрохимического маркирования деталей. //Совершенствование технологии и оборудования для размерной электрохими-

чзской обработки крупногабаритных деталей. Тезисы докладов на-учно-техн.конференции, г.Казань, 1977. с.113-120.

10. Киреев А.Г., Е&емский H.H. Особенности создания оснастки модульного типа для электрохимического маркирования деталей. //Совершенствование отраслевого производства на основе внедрения передовой технологии и прогрессивного оборудования: Тезисы докладов отраслевой конференции. Воронеж, 1987, с I20-I2I.

19. Едемский H.H., Кузнецов М.Д., Гончарова Г.Е., Киреев Л.Р. Комплекс маркировочный ыод.КМЭ-I. //ВИМИ, и.л. 83-2524, 1933 г.2 с

20. Едемский H.H., Киреев А.Р., Кузнецов М.Д., Гончарова Г.Е. Устройство дл.ч нанесения дублированной сменной информации электрохимическим способом /ДШ',',- и.л.83-1356, 1988 г. 2 с.

21. Смоленцев Г.П., Едемский H.H., Зайчиков О.Д. Полуавтомат ЭМ-3 для глубокого электрохимического маркирования //Воронежский ЩГШ, и.л. 173-79, 4 с, ил.