close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY16595

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.12.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 16595
(13) C1
(19)
C 23C 14/36 (2006.01)
C 23C 14/48 (2006.01)
C 23C 8/00 (2006.01)
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЯ В ВАКУУМЕ
(21) Номер заявки: a 20101408
(22) 2010.09.29
(43) 2012.04.30
(71) Заявитель: Государственное учреждение высшего профессионального
образования
"БелорусскоРоссийский университет" (BY)
(72) Авторы: Логвин Владимир Александрович; Логвина Екатерина Владимировна (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
учреждение высшего профессионального образования "БелорусскоРоссийский университет" (BY)
(56) ХОДЫРЕВ В.И. и др. Вестник Могилевского государственного технического университета. - 2002. - № 2 (3). С.159-163.
BY 10597 C1, 2008.
RU 2305142 C2, 2007.
RU 2287610 C2, 2006.
RU 3757 U1, 1997.
SU 1671730 A1, 1991.
SU 1757133 A1, 1992.
UA 51910 A, 2002.
UA 19782 U, 2006.
JP 2001/073112 A.
BY 16595 C1 2012.12.30
(57)
1. Способ обработки изделия в вакууме, заключающийся в том, что изделие располагают в вакуумной камере в области катодного темного пространства обрабатываемой поверхностью к аноду между анодом и катодом, подключенными к источнику
пульсирующего напряжения, осуществляют откачку воздуха из вакуумной камеры до разрежения 1,3-13,3 Па, создают между катодом и анодом, расположенными на расстоянии
300-800 мм, напряжение 0,5 кВ и плотность тока 0,05-3 А/м2, постепенно повышают
BY 16595 C1 2012.12.30
напряжение между катодом и анодом до возбуждения самостоятельного тлеющего разряда с образованием шаровидного светящегося облака на торце анода, в процессе обработки
поддерживают пульсацию напряжения в пределах 10-400 Гц, осуществляют напуск технологических газов и изменяют разрежение в вакуумной камере в пределах 1,3-13,3 Па в течение 5-60 минут.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что во время обработки разрежение в вакуумной камере сначала изменяют от 1,3 до 13,3 Па, а затем изменяют от 13,3 до 1,3 Па.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что во время обработки разрежение в вакуумной камере сначала изменяют от 13,3 до 1,3 Па, а затем изменяют от 1,3 до 13,3 Па.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что во время обработки разрежение в вакуумной камере изменяют поочередно от 1,3 до 13,3 Па и от 13,3 до 1,3 Па.
Изобретение относится к нанесению покрытий диодным распылением материала с
помощью разряда и ионным внедрением и может использоваться в авиационной, приборостроительной, машиностроительной промышленности.
Известны способы обработки, заключающиеся в том, что под воздействием высокочастотной ультразвуковой энергии происходит возрастание энергетического уровня материала упрочняемого изделия [1, 2].
Данные способы имеют низкую производительность и значительные энергозатраты
при осуществлении, так как необходимо подвергать высокочастотной ультразвуковой обработке изделие.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ, заключающийся в том, что повышение параметров качества поверхностного слоя материала осуществляется посредством изменения свойств поверхностного слоя вследствие
разгона и торможения в нем бомбардирующих ионов в вакууме, в тлеющем разряде [3].
Данный способ, принятый за прототип, для осуществления процесса предполагает
наличие более высокого потенциала между катодом и анодом, нагрева изделия до высоких
температур и большего времени выдержки изделий под действием потенциала.
Задачей данного изобретения является снижение энергозатрат и сокращение времени
обработки при одновременном повышении износостойкости изделий в процессе эксплуатации.
Указанная задача достигается тем, что в способе обработки изделия в вакууме, согласно изобретению, изделие располагают в вакуумной камере в области катодного темного пространства обрабатываемой поверхностью к аноду между катодом и анодом,
подключенными к источнику пульсирующего напряжения, осуществляют откачку воздуха
из вакуумной камеры до разрежения 1,3-13,3 Па, создают между катодом и анодом, расположенными на расстоянии 300-800 мм, напряжение 0,5 кВ и плотность тока 0,05-3 А/м2,
постепенно повышают напряжение между катодом и анодом до возбуждения самостоятельного тлеющего разряда с образованием шаровидного светящегося облака на торце
анода, в процессе обработки поддерживают пульсацию напряжения в пределах 10-400 Гц,
осуществляют напуск технологических газов и изменяют разрежение в вакуумной камере
в пределах 1,3-13,3 Па в течение 5-60 минут. Во время обработки разрежение в вакуумной
камере сначала изменяют от 1,3 до 13,3 Па, а затем изменяют от 13,3 до 1,3 Па. Во время
обработки разрежение в вакуумной камере сначала изменяют от 13,3 до 1,3 Па, а затем
изменяют от 1,3 до 13,3 Па. Во время обработки разрежение в вакуумной камере изменяют поочередно от 1,3 до 13,3 Па и от 13,3 до 1,3 Па.
Известно, что при пульсирующем изменении подаваемого напряжения происходит
возрастание энергетического уровня материала. Кроме того, в тлеющем разряде поток
ионов носит немоноэнергетический характер, не все ионы, исходящие из анода (электрода-излучателя) и находящиеся в пространстве между анодом и катодом, имеют энергию,
2
BY 16595 C1 2012.12.30
достаточную для осуществления структурных изменений для повышения параметров качества поверхностного слоя материала изделий. Под действием катодного падения потенциала энергия ионов, исходящих из анода и находящихся в пространстве между анодом и
катодом, увеличивается. Тем самым можно создать условия для проведения структурных
изменений в приповерхностных слоях материала изделия ионами с меньшей потенциальной
энергией, повысить производительность, снизить энергозатраты и время на обработку.
Сущность изобретения поясняется фигурой, на которой представлена схема установки
для осуществления способа.
Анод 1 установлен в диэлектрическом стакане 2, закрепленном вверху вакуумной камеры 3 на корпусе 4. На противоположной стороне внизу вакуумной камеры 3 расположен катод 5 на диэлектрической прокладке 6. На катоде 5 выкладываются изделия 9.
Высоковольтные провода 7 от катода 5 и анода 1 подключены к устройству 12, обеспечивающему пульсацию напряжения, которое, в свою очередь, подключено к источнику
напряжения 8. Источник напряжения 8 может быть дополнительно укомплектован регулятором 13 частоты или постоянной составляющей в виде источника постоянного тока 14.
Для изменения разрежения в вакуумной камере 3 служит устройство 15, например, в виде
электромагнитного клапана напуска воздуха и система 16 напуска технологических газов.
Для управления устройством 15 и системой 16 напуска технологических газов служит
блок управления 17, подключенный к компьютеру 18, при помощи которого задают зависимости изменения пульсации напряжения между анодом 1 и катодом 5, разрежения, объема напускаемых технологических газов или их смеси по ходу осуществления процесса
обработки в вакуумной камере 3. Откачной пост 10 и агрегат форвакуумный 11 служат
для откачки воздуха из вакуумной камеры 3.
Пример реализации способа.
Обработку по предлагаемому способу осуществляют следующим образом. Изделия 9
помещают в вакуумную камеру 3 и располагают на катоде 5, установленном на диэлектрической прокладке 6 таким образом, чтобы поверхность, которую необходимо обрабатывать, была обращена к аноду 1. Закрывают вакуумную камеру 3. Включают откачной
пост 10 для откачки воздуха из вакуумной камеры 3. После создания достаточного разрежения в вакуумной камере 3 включают агрегат форвакуумный 11 для создания разрежения 1,3-13,3 Па, создают между катодом 5 и анодом 1, расположенными на расстоянии
300-800 мм, напряжение 0,5 кВ и плотность тока 0,05-0,3 мА/см2, постепенно повышают
напряжение между катодом 5 и анодом 1 до возбуждения самостоятельного тлеющего
разряда с образованием шаровидного светящегося облака на торце анода, тем самым зажигают тлеющий разряд. Благодаря тому что анод 1 и катод 5 подключены к устройству
12, обеспечивающему пульсацию напряжения от источника напряжения 8, возникает и
устойчиво горит тлеющий разряд с формированием характерных для него структур при
меньшем разрежении в вакуумной камере 3 и меньшем катодном падении потенциала,
что, в свою очередь, снижает энергопотребление при работе установки. В процессе обработки поддерживают пульсацию тока в пределах 10-400 Гц в течение 5-60 минут. Во время обработки пульсацию тока производят сначала в положительной области переменного
тока сети, а затем в отрицательной. Для этого устройство 12, обеспечивающее пульсацию
напряжения, может быть снабжено двумя однополупериодными выпрямителями, пропускающими только ток сначала из положительной, а затем из отрицательной областей переменного тока сети от источника напряжения 8. Во время обработки пульсацию тока
можно производить сначала в отрицательной области переменного тока сети, а затем в
положительной. Для этого устройство 12, обеспечивающее пульсацию напряжения, может
быть снабжено двумя однополупериодными выпрямителями, пропускающими только ток
сначала из отрицательной, а затем из положительной областей переменного тока сети от
источника напряжения 8. Во время обработки пульсацию тока можно производить поочередно в отрицательной и положительной областей переменного тока сети. Для этого
3
BY 16595 C1 2012.12.30
устройство 12, обеспечивающее пульсацию напряжения, может быть снабжено двумя однополупериодными выпрямителями, пропускающими поочередно ток из отрицательной и
положительной областей переменного тока сети от источника напряжения 8. Для увеличения частоты пульсации в два раза по отношению к частоте переменного тока сети от источника напряжения 8 устройство 12, обеспечивающее пульсацию напряжения, может
быть снабжено двумя двухполупериодными выпрямителями, подающими пульсирующий
ток только из положительной области переменного источника напряжения 8 на анод 1.
Можно также подавать пульсирующий ток при помощи устройства 12, обеспечивающего
пульсацию напряжения, снабженного двумя двухполупериодными выпрямителями, из отрицательной области переменного источника напряжения 8 только на катод 5. Можно
также подавать пульсирующий ток при помощи устройства 12, обеспечивающего пульсацию напряжения, снабженного двумя двухполупериодными выпрямителями, сначала
только на анод 1, а затем только на катод 5, или можно сначала только на катод 5, а затем
только на анод 1, или поочередно на анод 1 и на катод 5. Для изменения частоты пульсации плавно во всем диапазоне 10-400 Гц от источника напряжения 8 устройство 12, обеспечивающее пульсацию напряжения, может быть снабжено дополнительно регулятором
13 частоты. Во время обработки пульсацию тока, причем с разной частотой, можно производить сначала в положительной области переменного тока сети, а затем в отрицательной,
или сначала в отрицательной области переменного тока сети, а затем в положительной,
или поочередно в отрицательной и положительной областях переменного тока сети, при
этом закон изменения частоты пульсации можно менять не только во время обработки в
какой-то конкретной области переменного тока, но и в разных областях переменного тока
закон может быть различным. Устройство 12, обеспечивающее пульсацию напряжения,
может быть снабжено дополнительно постоянной составляющей в виде последовательно
включенного источника постоянного тока 14, который, не меняя полярности между катодом и анодом, позволяет менять законы изменения пульсации тока. Это позволит в зависимости от служебного назначения изделий 9 и знака остаточных напряжений в
поверхностном слое обрабатываемых изделий воздействовать в большей мере импульсным током противоположного знака, что позволит упорядочить или ослабить величину
имеющихся остаточных напряжений, или, наоборот, в зависимости от знака остаточных
напряжений в поверхностном слое обрабатываемых изделий воздействовать в большей
мере импульсным током схожего знака, что позволит упорядочить или даже усилить величину имеющихся остаточных напряжений.
Параллельно с пульсацией напряжения изменяют разрежение в вакуумной камере 3
при помощи напуска технологических газов и изменения разрежения в пределах 1,313,3 Па. Во время обработки при помощи устройства 15, например, в виде электромагнитного клапана напуска воздуха можно сначала уменьшать разрежение в вакуумной камере
3 от 1,3 до 13,3 Па, а затем увеличивать от 13,3 до 1,3 Па, или сначала увеличивать разрежение в вакуумной камере 3 от 13,3 до 1,3 Па, а затем уменьшать разрежение от 1,3 до
13,3 Па, или поочередно производить увеличение от 1,3 до 13,3 Па и уменьшение от 13,3
до 1,3 Па разрежения в вакуумной камере 3. Напуск технологических газов, например аргона, азота, кислорода, углекислого газа или их смеси, осуществляют системой 16 напуска
технологических газов. Для управления и отслеживания соблюдения зависимостей изменения служит блок управления 17, подключенный к компьютеру 18, при помощи которого
задают зависимости изменения пульсации напряжения между анодом 1 и катодом 5, разрежения, объема напускаемых технологических газов или их смеси по ходу осуществления процесса обработки в вакуумной камере 3.
После выдержки изделий 9 под действием тлеющего разряда снимают напряжение с
анода 5 и катода 1. В результате воздействия катодного падения потенциала тлеющего
разряда на изделия 9 с пульсацией тока, изменением разрежения и напуском технологических газов до двух раз сокращается время выдержки изделий 9 для перераспределения
4
BY 16595 C1 2012.12.30
внутренних напряжений. Одновременно с перераспределением внутренних напряжений
происходит насыщение поверхностного слоя изделий 9 ионами материала анода 1. После
обработки подают воздух в вакуумную камеру 3 и извлекают изделия 9. Применение
предлагаемого способа позволяет сократить энергозатраты при проведении обработки изделий до двух раз с одновременным повышением износостойкости изделий из различных
материалов на 30 %.
Источники информации:
1. Марков А.И. Ультразвуковая обработка материалов. - М.: Машиностроение, 1980. С. 41.
2. Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М.Прохоров: Ред. кол.
Д.М.Алексеев, А.М.Бонч-Бруевич, А.С.Боровик-Романов и др. - М.: Сов. энциклопедия,
1983. - С. 560.
3. Арзамасов Б.Н., Брострем В.А., Буше Н.А. и др. Конструкционные материалы:
Справочник. -М.: Машиностроение, 1990. - С. 152-154 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
99 Кб
Теги
by16595, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа