Устройство для получения цветных изображений на металлической поверхности многовалентных металлов типа титана

Устройство для получения цветных изображений на металлической поверхности многовалентных металлов типа титана

Реферат

 

Использование: получение цветных изображений на металлических поверхностях. Сущность изобретения: устройство включает катод, подключенный к источнику технологического напряжения, ванну для электролита. Устройство снабжено приводом перемещения катода, который выполнен сборным из изолированных друг от друга трех стержневых электродов, каждый из которых подключен к источнику технологического напряжения, выполненного многоконтурным и предназначенным для поддержания соответствующих напряжений на каждом из электродов для формирования на обрабатываемой поверхности элементов изображений требуемого цвета и интенсивности, при этом размеры рабочего торца каждого из электродов не превышают размеры элемента формируемого изображения. 3 ил.

Изобретение относится к области технологии машиностроения, в частности к электрофизикохимической обработке, и касается конструкции устройства для получения цветных изображений на металлической поверхности многовалентных металлов (сплавов), например титана.

Технической задачей изобретения является повышение качества и эффективности при получении цветных изображений на металлической поверхности.

Устройство для получения цветных изображений на металлической поверхности многовалентных цветных металлов (сплавов) типа титана включает катод, подключенный к источнику технологического напряжения, ванную для электролита.

Для реализации поставленной задачи устройство снабжено приводом перемещения катода, который выполнен сборным из изолированных друг от друга трех стержневых электродов, каждый из которых подключен к источнику технологического напряжения, выполненного многоконтурным и предназначенным для поддержания соответствующих напряжений на каждом из электродов для формирования на обрабатываемой поверхности элементов изображений требуемого цвета и интенсивности, при этом размеры рабочего торца каждого из электродов не превышают размеры элемента формируемого изображения.

На фиг. 1-3 представлена графическая иллюстрация изобретения.

На фиг. 1 представлено устройство с подвижным катодом. На фиг. 2 показано получение на поверхности изделия смешения цветов. На фиг. 3 представлена работа устройства при неподвижных катодах.

На фиг. 1 представлена схема общего вида изобретения. Устройство имеет катод 1 (для упрощения остальные катоды не показаны), который устанавливается относительно поверхности обрабатываемого изделия (анода) 2 с некоторым зазором "а". Катод выполнен в виде стрежня (или иглы). Устройство включает ванну 4 с раствором электролита 3. При работе устройства на поверхности изделия 2, например, из титана, создается локальный элемент изображения 5. Указанные элементы изображений 5 могут быть в виде точек при неподвижном электроде 1. Для перемещения катода устройство снабжено приводом 6, при работе которого изображения могут быть в виде прямых линий, кривых линий сложных смысловых фигур и т.п. При этом на поверхности изделия формируется цветное изображение из совокупности малых по размерам элементов 5, каждый из которых имеет определенные размеры и цвет, как отмечается в литературе [1, 2] Необходимое технологическое напряжение "U" подается на электроды от источника технологического напряжения 7. Работа составных частей устройства обеспечивается системой управления 8.

Окраска каждого элемента изображения 5 на поверхности изделия 2 зависит от величины технологического напряжения "U", величины зазора "а" между электродами, состава рабочего электролита. Размеры единичного точечного элемента изображения 5 определяются размерами и формой торцoвой рабочей поверхности катода 1 и зазором "а". Если зазор "а" незначителен, то размер единичного элемента изображения 5 практически соответствует размеры сечения "в" в рабочей части катода 1. В том случае, когда зазор между электродами больше размена рабочей торцoвой части катода, т.е. а > в, то вследствиe проявления эффекта электрического поля размеры элемента изображения 5 соответствуют размеру зазора "а". Поэтому в качестве исходной величины необходимо принять требуемый размер элемента изображения 5, например l При этом размер сечения катода 1 "в" задают равным величине изображения l При выборе зазора "а" необходимо руководствоваться соотношением l а. В случае необходимости уменьшение рабочих размеров катода 1 целесообразно использовать традиционные изолирующие покрытия.

В соответствии с необходимостью получения различных изображений на металлической поверхности изделия 2 катод 1 может иметь различную форму рабочей поверхности (сечения) круглую, квадратную, эллипсную, многоугольную, линейного профиля и пр. В качестве катода перспективно использовать металлические трубки малого диаметра (например, типа медицинских игл), стеклянные капилляры с металлической проволокой внутри. Подачу электролита в рабочую зону при этом для повышения эффективности обмена в ванне 4 можно производить через свободные участки отверстий. При необходимости получения на металлической поверхности изделия 2 линейчатых изображений типа одноцветных полос в качестве катода 1 целесообразно применять металлические пластины, габариты которых должны удовлетворить условию: в l При этом зазор между электродами а l Для получения сложного многоцветного изображения катод 1 (группа из трех катодов) имеет перемещение посредством работы привода 6, входящего в устройство. Перемещение вдоль металлической поверхности изделий 2 может происходить с остановками в требуемых положениях, что обеспечивается работой системы управления 8. Привод перемещения 6 устройства по конструкции и исполнению может быть аналогичен приводам, применяемых в известных фотокопировальных или автоматических печатающих устройствах (с перемещением по требуемым координатам). Необходимое напряжение "U" от источника 7 каждом из трех катодов может задаваться резистивным делителем либо управляемым выпрямителем. В общем случае в число параметров, задаваемых системой управления 8, входят координаты точки, в которой катод 1 делает остановку (для получения элемента изображения 5), технологическое напряжение "U", зазор "а", время выдержки катода в данной точке.

Изображение на металлической поверхности изделия 2 может быть также получено при перемещении катода 1 (системы из трех катодов) при работе привода 6 со скоростью "V_к". При этом в число управляемых величин системы управления 8 дополнительно, кроме выше рассмотренных параметров, естественно, должна входить скорость "V_к".

Работой устройства можно управлять вручную, по управляющей программе, записанной на программоносителе (перфоленте, магнитной ленте, диске и пр.). Примечание управляющих программ в этом случае целесообразно при наличии сложных поверхностных изображений, при повторяющихся фигурах (циклах) - орнаментах и т.п.

На фиг. 2 дается пояснение получения эффекта смешения цветов (получения полутонов) на металлической поверхности изделия анода 2. Три катода 1 образуют совокупность в виде равностороннего треугольника со стороной "с", величина которой с l Как в случае формирования цветного телевизионного изображения на поверхности металлического изделия 2 формируются три элемента изображения 5 соответственно красного, синего, зеленого цветов. На основании вышеизложенных рекомендаций (В l и а l) принимают размеры: Следовательно, на поверхности изделия 2 получаемые элементы изображения 5 взаимно перекрываются. От источника технологического напряжения 7 (на фиг. 2 не показан, см. фиг. 1) на каждый из трех катодов 1 подают соответствующее напряжение "U_i". Независимая система управления 8 (на фиг. 2 не показана) обеспечивает на каждом катоде 1 требуемое напряжение и время обработки, что имеет результатом формирование на металлической поверхности изделия 2 основных цветов и их соответствующее смещение.

Совокупность трех катодов 1 (фиг. 2) может иметь линейчатую форму (а не вид треугольника), причем конструктивное исполнение аналогично секционным электрод-инструментам, известным из электрофизикохимической размерной обработки. Это обеспечивает масштабное копирование материалов.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Вдоль изображения-оригинала перемещается (путем построчного сканирования) источник света и приемное устройство. После преобразования информации система управления передает на группу катодов все управляющие сигналы, соответствующие цветовому изображению оригинала.

Возможно применение современной существующей видео- и телеаппаратуры для управления и программирования работы устройства. Так, соответствующий кадр телевизионного изображения с видеокамеры (камкодера) может быть записан на видеомагнитофон. После декодирования и изменения масштаба времени запись может служить в виде управляющей программы для работы устройства для получения цветных изображений. При этом задаются необходимые технологические напряжения на катодах, скорость из перемещений, время обработки, величина зазора и пр. Это необходимо для формирования совокупности цветных элементов изображения на обрабатываемой металлической поверхности.

На фиг. 3 иллюстрируется работа устройства при неподвижных катодах 1, размещенных в диэлектрической пластине 9. Катоды имеют размер "в", а пластина с катодами размещена относительно поверхности изделия-анода 2 с зазором "а". В этом случае устройство также имеет ванну 4 с электролитом 3. К каждому катоду 1 от источника 7 подается индивидуальное технологическое напряжение, коммутируемое системой управления 8. Размеры катодов "в" и зазор "а" выбраны по соображениям, изложенным выше. Благодаря фиксированному положению катодов 1, их взаимному изолированию в пластине 9 на поверхности металлического изделия 2 можно получать значительное разнообразие цветовой гаммы. Катоды 1 при этом можно объединить в "тройки" (как показано на фиг. 2) для формирования элементов цветного изображения, как совокупности смешения основных цветов красного, синего, зеленого.

Устройство, как показывает анализ, позволяет получать цветные изображения не только на плоскостях, но и на сложных поверхностях, на рифлениях (например, после чеканки). В этом случае при необходимости система управления 8 (см. фиг. 1, 3) обеспечивает для работы привода перемещения 6 катода 1 необходимый сигнал, соответствующий требуемому текущему значению зазора "а", отражающему сложнофасонный поверхностный профиль изделия 2.

Технологические возможности устройства для получения цветных изображений весьма широки и соответствуют современному развитию науки и техники. В частности, устройство может быть использовано при создании изображений, имеющих техническое назначение: при маркировании изделий, нанесения пояснительных надписей, схем и т. п. При этом многоцветная окраска позволяет увеличить информативность изображения, улучшить эстетические свойства. Одновременно устройство позволяет создавать изделия принципиально нового типа, в частности на металлической поверхности получать копии (репродукции) цветных художественных изображений, в том числе картин, цветных фотографий и т.п. (с одновременным масштабированием). Имеется возможность при подготовке соответствующего программного обеспечения производить преобразование цветовой гаммы на изделии в сравнении с оригиналом. Предусмотрена возможность обработки не только плоских поверхностей, но и рельефных: устройство можно применять при изготовлении из титана значков, юбилейных медалей, сувениров, окрашенных минискульптур, металлизированной ткани, фурнитуры, деталей отделки мебели, осветительных приборов, спортинвентаря и пр.

Цветные покрытия на изделиях из титана, как известно, обладают высокой твердостью, износостойкостью, прочным сцеплением с основой. Материал-титан выбран в качестве подложки с учетом его специфических положительных качеств высокой удельной прочности, малому удельному весу, коррозионной стойкости и т.п. Кроме титана для работы устройства могут быть использованы другие окрашиваемые многовалентные металлы типа ниобия, циркония, но они характеризуются высокой стоимостью. Можно также использовать более дешевый алюминий, но его возможности для получения широкой цветовой гаммы ограничены.

В опытных условиях работа устройства использована для получения цветных изображений на титановой пластине толщиной 2 мм с размерами 3030 мм. Использовались стержневые катоды диаметром 1 мм при зазоре с изделием 0,8 мм. Применяли импульсное технологическое напряжение в диапазоне 15-30 В. Перемещение электродов-катодов производили вручную, время получения цветных изображений в среднем составляло 3-8 мин.

Формула изобретения

Устройство для получения цветных изображений на металлической поверхности многовалентных металлов типа титана, включающее в себя катод, подключенный к источнику технологического напряжения, ванну для электролита, отличающееся тем, что устройство снабжено приводом перемещения катода, катод выполнен сборным из изолированных друг от друга трех стержневых электродов, каждый из которых подключен к источнику технологического напряжения, выполненного многоконтурным и предназначенным для поддержания соответствующих напряжений на каждом из электродов для формирования на обрабатываемой поверхности элементов изображений требуемого цвета и интенсивности, при этом размеры рабочего торца каждого из электродов не превышают размеры элемента формируемого изображения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3