Перейти к содержанию
joker

Микродуговое оксидирование алюминия

Рекомендуемые сообщения

средняя мощность в нагрузке 3,5 кВт.

На какую максимальную площадь хватает 3,5 кВт?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

максимальное напряжение 800 В, частота следования импульсов от постоянного до 22 кГц, раздельная регулировка длительности импульсов и тока, максимальная средняя мощность в нагрузке 3,5 кВт. Единственное, не позволял формировать пачки монополярных импульсов или импульсы с несколькими уровнями. Результаты лучше, чем при использовании низкой частоты, но всё сильно зависит от электролита и сплава. В любом случае выигрыш приличный, особенно при покрытии глухих отверстий, для обеспечения высокой равномерности слоя покрытия.

 

Вы нагрузку подключали сразу к выходному трансформатору инвертора?

22 кГц это просто так, или реально необходимая частота? По моим данным, на такой частоте почти весь ток (до 95%) проходит мимо всего процесса, и просто замыкается через емкостную составляющую нагрузки и не участвует в электрохимических процессах. То есть КПД стремится к нулю.

 

гильза из сплавов вентильных металлов? Просто МДО подходит только для вентильных металлов и их сплавов.

 

Обычно весь блок делают целиком из алюминия, как, например, под никасиль. Хотя ничто не мешает при желании на первом шаге гильзовать, а потом на втором уже наносить МДО.

 

в каких случаях необходим переход к более сложному инверторному источнику?

 

Мои потребности - покрытие единичных партий деталей из Д16 площадью 0,5 кв.дм. Покрытие необходимо твердое износостойкое, как замена холодному оксидированию. Муллитный слой придется удалять, потому технология покрытия без этого слоя очень интересна. Собираю установку с конденсаторным источником, чтобы попробовать все это на практике. Источник напряжения 440 В. Максимальный ток - ампер десять. На что я могу примерно рассчитывать с таким источником?

 

Если мулитный слой Вам мешает в работе, то скорее всего шлифовать в размер всё равно придётся. И наличие мулитного слоя уже не будет играть роли, т.к. он легко снимается, а вот плотный слой очень тяжело обрабатывать, даже на уровне соток. Ровно снять 50 мкм твердого слоя задача не из тривиальных. Тут единых рецептов. нет.

 

Напряжения 440В явно не достаточно для формирования твердого слоя, надо что бы было 600-700В, а так же, это очень важно, необходимо, что бы был переменный ток, а не одно-, двух-полупериодно выпрямленный. Удвоители и тд тут не подходят в чистом виде. Если исходить из 220В, то нужен либо трансформатор до 380В, либо повышающий инвертор.

 

Переходить к инверторному обязательно во многих случаях, когда нельзя взять две фазы от сети 380. Например, при крупном производстве, когда установка рассчитана на большой ток (сотни и тысячи ампер) подключение ее к двум фазам вызывает сильную неравномерность нагрузки в сети, перекосы и тд.. Тут без инвертора не обойтись. Есть конечно выход подключать 3 источника сразу на 3 ванны, но это не так просто как может показаться на первый взгляд.

Изменено пользователем Alex-lab

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

22 кГц это просто так, или реально необходимая частота?

22 это крайний предел, вероятно рабочая может быть 400 - 1000 гц.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Пока только думаю над схемой, представляю ее примерно так:

транс. или учетверитель напруги до 800 - 1000 вольт постоянки,

дальше ключ с управлением частотой импульсов, плюс магазин

конденсаторов для регулирования длительности импульсов.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Ровно снять 50 мкм твердого слоя задача не из тривиальных. Тут единых рецептов. нет.

 

Хонинговка алмазными брусками как для никасиля не потянет?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Пока только думаю над схемой, представляю ее примерно так:

транс. или учетверитель напруги до 800 - 1000 вольт постоянки,

дальше ключ с управлением частотой импульсов, плюс магазин

конденсаторов для регулирования длительности импульсов.

 

Хонинговка алмазными брусками как для никасиля не потянет?

 

Как у вас в этой схеме будет происходит смена полярности импульсов?

 

Я делал так: Два управляемых источника тока. Первый источник трансформаторный мостовой преобразователь до 750В частота 200кГц. Второй источник просто понижающий преобразователь со стабилизацией выходного тока. Они, через мостовую схему смены полярности подключаются к нагрузке. Как-то так.

 

Хонингование это совершенно другой процесс. Хон это искусственное создание неровностей поверхности, на МДО этого не нужно ввиду его микропористости. Зато в МДО нужна хорошая чистота поверхности не более 1мкм, а лучше еще меньше. Сами же бруски, на сколько я их себе представляю не предназначены для снятия массы материала, конечно при большом желании можно добиться результата, но думаю это не лучший вариант именно из-за крупности (грубости) брусков. Тут я могу ошибаться. Может быть есть подходящие бруски по создаваемой шероховатости.

Изменено пользователем Alex-lab

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Поскольку процесс вентильный важны одно полярные импульсы.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Поскольку процесс вентильный важны одно полярные импульсы.

 

Это неправильное представление. Ток должен быть переменный! униполярность там не 100%, а всего лишь в пределах 10 раз, а по сути гораздо меньше. Например на переменном синусоидальном токе напряжение положительных полуволн обычно, если не брать в расчет первую минуту процесса, меняется от 300 до 600В, а амплитуда отрицательных полуволн от 50 до 200. Т.е. от 6:1 до 3:1. Именно протекание катодного (отрицательного) тока приводит к формированию твердого слоя. Без него получается одна сплошная рыхлая шуба похожая на "побелку".

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

это не лучший вариант именно из-за крупности (грубости) брусков.

Для расточника со стажем расточка в размер будет проще.

У брусков несколько размеров зерна от крупного до мелкого.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Напряжения 440В явно не достаточно для формирования твердого слоя, надо что бы было 600-700В, а так же, это очень важно, необходимо, что бы был переменный ток, а не одно-, двух-полупериодно выпрямленный. Удвоители и тд тут не подходят в чистом виде. Если исходить из 220В, то нужен либо трансформатор до 380В, либо повышающий инвертор

Предполагаю использовать разделетельный трансформатор 220:220. Включил его, как повышающий автотрансформатор - получилось честные переменные 440 Вольт. Конденсаторы приобрел 50 мкФ на 1000 Вольт. Батарея из восьми штук. То есть емкость переключается от 50 до 400 мкФ. Амперметр для контроля тока. Защитный электроавтомат. УЗО для бесопасности. Это всё подойдёт?

Нужно ли делать циклическое прерывание процесса с частотой около одного герца, это важно?

И нужно ли предусмотреть в источнике какое-то смещение анодно-катодного тока в ту или другую сторону, например, подключая диод параллельно ванне?

Охлаждение ванны - внешняя рубашка с проточной водой. Пока все в стадии на половину собранного устройства. Не хотелось бы заранее что-то накосячить и потом переделывать.

Изменено пользователем Evgeny

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

stallker, Ну если есть расточник со стажем... :) , то это всё меняет. А если серьёзно, то всё же при хонинговании диаметр отверстия не изменяется, а просто на поверхности наносятся риски, т.е. количество абразивных частиц на единицу площади мало, именно для того, что бы ненароком не расточить, а лишь слегка поцарапать поверхность. Кроме этого, при снятии массы покрытия важно сохранение соосности и цилиндричности. При общей толщине, пусть даже 200 мкм, центровка и конусность не может быть хуже 20, максимум 50 мкм.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Т.е. от 6:1 до 3:1

Реверсирование будет снижать кпд, от него думаю надо уходить

разными способами, возможно вести на малом напряжении

плюс состав эл. подбирать.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

При общей толщине, пусть даже 200 мкм, центровка и конусность не может быть хуже 20, максимум 50 мкм.

Посмотрите темы

http://www.chipmaker.ru/topic/74315/page__pid__2041485__st__100#entry2041485

http://www.chipmaker.ru/topic/81220/page__pid__2029149__st__480#entry2029149

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Предполагаю использовать разделетельный трансформатор 220:220. Включил его, как повышающий автотрансформатор - получилось честные переменные 440 Вольт. Конденсаторы приобрел 50 мкФ на 1000 Вольт. Батарея из восьми штук. То есть емкость переключается от 50 до 400 мкФ. Амперметр для контроля тока. Защитный электроавтомат. УЗО для бесопасности. Это всё подойдёт?

Нужно ли делать циклическое прерывание процесса с частотой около одного герца, это важно?

И нужно ли предусмотреть в источнике какое-то смещение анодно-катодного тока в ту или другую сторону, например, подключая диод параллельно ванне?

 

Ну тогда у Вас не 440В на выходе, а все 630В амплитудного. Это уже вполне достаточно. Должно работать. 400мкф даст тока до 10-15А (это если от сети 380), а по мощности порядка 5-7кВт. Для такой мощности трансформатор нужен соответствующий. На счёт смещения тока. Это не так просто сделать без потерь. Можно шунтировать ванну дополнительно резисторами через диоды, но они будут греться на разность токов. Для начала и если форма детали в целом выпуклая (нет сложных внутренностей) должно работать и так. Важно предусмотреть охлаждение электролита. Я обычно держу 40С с помощью термостата. Выше 60С уходить точно не стоит, будет быстро меняться уровень и покрытие будет более "рыхлое".

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Реверсирование будет снижать кпд, от него думаю надо уходить

разными способами, возможно вести на малом напряжении

плюс состав эл. подбирать.

 

Да Вы что! Какое КПД? Реверсирование является неотъемлемой частью процесса формирования твердых износостойких покрытий с высокой адгезией. Необходимость катодного тока обусловлена особенностями процессов протекающих в толще покрытия, именно его наличие делает возможным переход гамма-оксида алюминия в альфа-, корунд непосредственно в процессе, а не потом, в печи. Вы можете попробовать без катодного тока, но я Вас уверяю это пустая трата времени, если Вам нужен результат, а не НИР на 20 лет, который ничем не закончится.

 

К стати, на счёт поднятия взвеси твёрдых частиц в электролите. В нашем случае это решается барботированием воздуха, который если мешает может быть заменен на что-то более инертное, азот там и тд..

Изменено пользователем Alex-lab

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Единственное, не позволял формировать пачки монополярных импульсов или импульсы с несколькими уровнями.

Вот этот режим мне более интересен.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

При общей толщине, пусть даже 200 мкм, центровка и конусность не может быть хуже 20, максимум 50 мкм.

Расточники в сотках измеряют.

Если перевести, то при толщине слоя 4 десятки на диаметр

уложится в 2 - 5 соток на конус эллипс.

А точить по толщине придется для снятия припуска и контроля по толщине.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Alex-lab, всё забываю вам написать, что ранее, когда я говорил о соединениях натрия применительно к образованию муллитового слоя, то я подразумевал силикаты щелочных металлов. Просто часто для электролита применяется силикат натрия или смесь силикатов натрия и калия (жидкое стекло).

 

Корунд как затравку?

покрытие имеет очень высокое сцепление с основой за счёт формирования достаточно толстого переходного слоя. Для последующего покрытия DLC выбираем электролиты без соединений, содержащих кремний, что предотвратит образование муллита и даст возможность сформировать тонкое покрытие с высокой твёрдостью. Вот вам и идеальное покрытие для поршней с отличным подслоем.

 

На 1 дм2 сколько мощности необходимо в таком токовом режиме?

всё сильно зависит от выбранного режима, но 3,5 кВт в импульсном режиме хватит на 3 дм2 и даже больше.

 

Форсируют ДВСы, тепло отводить надо быстрей и больше.

в таком случае зачем криогенная запресовка? Я так понял речь идёт о внешней оболочке гильзы, тогда можно защитить гильзу и проводить МДО в обычном режиме.

 

Пористость может быть вентильной т.е. из губки выходит лишнее а

под корку нет?

пористость сквозная, что даёт возможность выйти газам наружу. Понятное дело, что надо проводить предварительные испытания.

 

Вопрос коррозийной стойкости относительно пористости как здесь

закрытие пор тем или иным способом.

 

1. За счет чего получаются покрытия без муллитового слоя?

применением электролитов не содержащих соединения с кремнием. При этом сложно получить толстые покрытия, но для большинства задач этого и не надо.

 

2. Где границы технологии с конденсаторным источником питания 50 гц (допустим, модулируемого, возможно с изменяемым соотношением анодного и катодного тока) т.е. в каких случаях необходим переход к более сложному инверторному источнику?

граница в необходимости получать покрытия на большей площади при заданной мощности источника питания и возможности получения покрытий в глухих полостях с большой глубиной. При наличии современного импульсного источника питания и оптимального электролита, затраты электроэнергии на получение покрытия толщиной в несколько десятков мкм сравнимы с анодированием.

 

 

Мои потребности - покрытие единичных партий деталей из Д16 площадью 0,5 кв.дм. Покрытие необходимо твердое износостойкое, как замена холодному оксидированию.

легко, просто знать надо :) Микротвёрдость покрытия может быть свыше 1700 HV. При этом покрытия будет иметь существенное преимущество, по сравнению с покрытиями при анодировании. Это связано с влиянием на основу.

 

Муллитный слой придется удалять, потому технология покрытия без этого слоя очень интересна.

если ранее обходились анодированием, то нет необходимости в толстом слое. С этим справятся электролиты, про которые я писал выше.

 

Источник напряжения 440 В. Максимальный ток - ампер десять. На что я могу примерно рассчитывать с таким источником?

напряжение лучше поднять до 650 В, а вот на что хватит вашего источника я не могу сказать, т. к. мало исходных данных.

Изменено пользователем tempcm

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

в таком случае зачем криогенная запресовка?

Заказчиков и конструкторов случается интересует такой вопрос.

всё сильно зависит от выбранного режима, но 3,5 кВт в импульсном режиме хватит на 3 дм2 и даже больше.

 

Прояснили, если грубо считать кило на дм2, спасибо.

Изменено пользователем stallker

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Вы нагрузку подключали сразу к выходному трансформатору инвертора?

Трансформатора в схеме вообще нет. На входе стоял 3-х фазный ККМ, далее преобразователь, для получения биполярных импульсов с раздельной регулировкой тока. Всё.

 

22 кГц это просто так, или реально необходимая частота?

это был (может и есть сейчас) экспериментальный блок. Когда я работал над этим плотно, то сталкивался и с более высокочастотными блоками питания. Некоторые из них выпускаются серийно.

 

По моим данным, на такой частоте почти весь ток (до 95%) проходит мимо всего процесса, и просто замыкается через емкостную составляющую нагрузки и не участвует в электрохимических процессах. То есть КПД стремится к нулю.

это теория или практика?

 

дальше ключ с управлением частотой импульсов, плюс магазин

конденсаторов для регулирования длительности импульсов.

сперва накопительные конденсаторы, а потом полностью управляемые ключи.

 

Например на переменном синусоидальном токе напряжение положительных полуволн обычно, если не брать в расчет первую минуту процесса, меняется от 300 до 600В, а амплитуда отрицательных полуволн от 50 до 200. Т.е. от 6:1 до 3:1.

обычно оперируют соотношением токов, а не напряжениями. При определенном отношении можно достичь высокой твёрдости покрытия.

 

Реверсирование будет снижать кпд, от него думаю надо уходить

разными способами, возможно вести на малом напряжении

почитайте о процессах, которые происходят при МДО и сразу всё встанет на свои места. Реверсирование является неотъемлемой частью в процессе формирования покрытий. О, сейчас заметил, что Alex-lab написал ранее меня 1 в 1. Значит мы мыслим одинаково :)

 

К стати, на счёт поднятия взвеси твёрдых частиц в электролите. В нашем случае это решается барботированием воздуха, который если мешает может быть заменен на что-то более инертное, азот там и тд..

лучше использовать стабилизаторы и от барботирования можно будет отказаться или сделать его периодическим.

 

Вот этот режим мне более интересен.

в первой половине нового года покажу в железе. Причём это будет очень интересная топология.

 

Прояснили, если грубо считать кило на дм2, спасибо.

если источник низкочастотный с непрерывным чередованием импульсов, то энергозатраты гораздо выше.

Изменено пользователем tempcm

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

это теория или практика?

 

При частотах в 2кГц выход по току покрытия просто оценка по толщине, падает на 80% это факт. Вся поверхностная химия довольно медленная штука, на ВЧ она просто не успевает произойти.

 

обычно оперируют соотношением токов, а не напряжениями. При определенном отношении можно достичь высокой твёрдости покрытия.

 

Я указал, что речь о синусоидальном, а следовательно симметричном токе. Соотношение 1:1. Это показывает, разницу в эффективных сопротивлениях для анодного и катодного токов.

 

Трансформатора в схеме вообще нет. На входе стоял 3-х фазный ККМ, далее преобразователь, для получения биполярных импульсов с раздельной регулировкой тока. Всё.

Для чего ККМ при мощности в 3.5кВт? Каким образом в этой схеме происходило повышение напряжения до 800В? Силами ККМ?

 

Alex-lab, всё забываю вам написать, что ранее, когда я говорил о соединениях натрия применительно к образованию муллитового слоя, то я подразумевал силикаты щелочных металлов. Просто часто для электролита применяется силикат натрия или смесь силикатов натрия и калия (жидкое стекло).

 

Теперь понял, просто меня интересовал вопрос о влиянии природы щелочного метала. В настоящее время считается, что разницы между К и Na практически нет.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Для чего ККМ при мощности в 3.5кВт?

всё просто. ККМ стоит в большей части не для получения высокого КМ, а для получения заданного напряжения на выходе (я остановился на 800 В). Если на входе стоит выпрямитель с фильтром, то можете прикинуть пиковый ток потребляемый из сети.

 

В настоящее время считается, что разницы между К и Na практически нет.

скорее всего это так, т. к. родственные металлы.

Изменено пользователем tempcm

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

мало кто знает, что сквозная пористость в покрытиях полученных с помощью МДО играет очень важную роль в механизмах разрушения. Когда в более жестком покрытии возникает трещина, она доходит до сквозной поры и заканчивает своё существование. Для образования новой трещины опять необходимо приложить определённые усилия в течении определённого времени и опять трещина натыкается на сквозную пору. Трещины в цельных покрытиях распространяются на достаточно большую длину в аналогичных условиях, т. к. нет препятствий для их распространения. Примерно так трескается твёрдый лёд на водной поверхности. Вот если на конце трещины сделать отверстие, то распространение трещины можно сдержать. Трещины в стёклах так останавливают. Надеюсь примеры были простые для понимания.

 

В настоящее время основные сложности в процессах МДО преодолены и на выходе мы имеем возможность создавать достаточно твёрдые покрытия на большой площади, с низкими затратами энергии и высокой скоростью формирования. Подготовительные операции сведены к минимуму, а реагенты простые и легкодоступные. Единственное, в промышленности надо учитывать утилизацию ионов хрома, которые могут содержаться в электролите, при обработке хромсодержащих сплавов.

Изменено пользователем tempcm

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

и на выходе мы имеем возможность создавать достаточно

твёрдые покрытия на большой площади

Вы жалуетесь или Вы хвастаетесь? типа как в анекдоте..

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Одновременно образуется очень много дуг, о какой энергии

может идти речь? Некоторые дуги возникают раньше, некоторые позже.

По моему скромному мнению (микро)дуга всегда одна.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти

  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу

×
×
  • Создать...

Важная информация

Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.