УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ

Полезная модель относится к устройствам, обеспечивающим нанесение покрытия в процессе ионно-плазменной обработки поверхности металлов, и может быть использовано в различных отраслях промышленности при изготовлении режущего инструмента и других изделий, обладающих высокой твердостью и износостойкостью.
Нанесение износостойких покрытий на инструментальные стали позволяет создать на их поверхности композиционный материал, обладающий высокой поверхностной твердостью в сочетании с вязкой основой, имеющий высокую эксплуатационную стойкость. Нанесение такого износостойкого покрытия возможно в специальных установках, в которых возможно проведение процессов ионно-плазменной обработки поверхности металлов.
Известны установки для проведения ионно-плазменной обработки стальных изделий В.А.Белоус, Г.И.Носов «Ионное азотирование сталей в дуговом разряде низкого давления» Сб. «Технология машиностроения» 2004 г. №3 стр.35-39, С.Н.Григорьев «Современное вакуумно-плазменное оборудование и технология комбинированного упрочнения инструмента и деталей машин» Сб. Технология машиностроения» 2004 г. №3, стр.20-26, патенты РФ 2026413, публ. 09.01.1995 г., 2094896, публ. 27.05.2001 г, ЕР 0677595, публ. 18.10.1995 г., US 5451308, публ. 19.09.1995 г.
Наиболее близкой по технической сущности и взятой нами за прототип является установка для ионно-плазменной обработки поверхности режущего инструмента, представленная в патенте РФ №2241782, публ. 10.12.2004 г., бюлл. №34.
Установки состоит из вакуумной камеры с устройством напуска азота, горячего эмиссионного катода с источником питания, заслонки с поворотными шторками, основного анода с источником питания и источника питания, подающего отрицательное напряжение на обрабатываемую деталь.
Недостатком известной установки является невозможность поддерживать постоянную температуру детали в процессе ее ионно-плазменной обработки, а также плавно регулировать величину анодного тока путем изменения зазора между вакуумной камерой и заслонкой с поворотными шторками, а также процессом открытия-закрытия ее шторок.
Техническим результатом полезной модели является создание установки, обеспечивающей возможность поддержания постоянной температуры детали в процессе ее ионно-плазменной обработки, а также плавного регулирования величины анодного тока путем изменения зазора между вакуумной камерой с устройством напуска азота и заслонкой с поворотными шторками, а также процессом открытия-закрытия ее шторок.
Технический результат достигается за счет того, что в установке для проведения ионно-плазменной обработки, состоящей из вакуумной камеры с устройством напуска азота, горячего эмиссионного катода с источником питания, заслонки с поворотными шторками, основного анода с источником питания и источника питания, подающего отрицательное напряжение на обрабатываемую деталь, согласно полезной модели, внутри вакуумной камера с устройством напуска азота дополнительно вмонтированы пирометр и нагревательный элемент, при этом пирометр последовательно связан электрической цепью с преобразователем, на выходе последний соединен с входом регулятора нагрева детали, а выход регулятора нагрева детали связан с входом источника питания, который затем соединен с нагревательным элементом, расположенным внутри вакуумной камеры с устройством напуска азота, а анод основного разряда соединен с положительным полюсом источника питания и параллельно с прибором контроля величины тока анода основного разряда, выход которого соединен с входом блока управления током анода основного разряда, выход последнего соединен с исполнительным механизмом, обеспечивающим вертикальное перемещение заслонки с поворотными шторками и поворот ее шторок.
На фиг представлена установка для проведения ионно-плазменной обработки.
Установка для проведения ионно-плазменной обработки содержит:
1. Вакуумную камеру с устройством напуска азота.
2. Горячий эмиссионный катод.
3. Заслонку с поворотными шторками
4. Анод основного разряда.
5. Обрабатываемое изделие.
6. Источник питания горячего эмиссионного катода.
7. Прибор контроля величины тока анода основного разряда. (Амперметр).
8. Источник питания основного анода.
9. Блок управления величиной тока анода основного разряда.
10. Исполнительный механизм вертикального перемещения заслонки
с поворотными шторками и поворота ее шторок.
11.Нагревательный элемент.
12. Источник питания нагревательного элемента.
13. Регулятор нагрева детали.
14. Преобразователь
15. Пирометр.
16. Источник питания, подающего отрицательное напряжение на обрабатываемую детали
Установка работает следующим образом: вначале в камере с устройством напуска азота 1 создают вакуум не выше 0,01 Па и нагревают обрабатываемое изделие до 250-350°С, затем создают электродуговой разряд на горячем эмиссионном катоде 2 с помощью источника питания горячего эмиссионного катода 6 с образованием плазмы, подают на обрабатываемое изделие 5 отрицательное напряжение от источника питания отрицательного напряжения на детали 16 и ведут очистку его поверхности положительно заряженными ионами, после ионной очистки напускают азот и подают положительное напряжение на анод основного разряда 4 с помощью источника питания основного разряда 8, затем с помощью исполнительного механизма 10 закрывают шторки заслонки с поворотными шторками 3, отсекая от обрабатываемой поверхности поток ионов металла, исходящих от эмиссионного катода 2, и одновременно пропускают поток электронов на анод основного разряда 4. При этом температуру обрабатываемого изделия поддерживают постоянной или меняют ее от верхнего значения к нижнему благодаря тому, что импульс от пирометра 15 поступает на преобразователь 14, от него к регулятору нагрева детали 13 и затем - на источник питания нагревательного элемента 12, с помощью которого осуществляется регулировка нагревательного элемента 11.
В процессе ионной обработки детали ток анода основного разряда 4 измеряется с помощью прибора контроля величины тока анода основного разряда (амперметром) 7, который соединен через блок управления 9 с исполнительным механизмом вертикального перемещения заслонки с поворотными шторками 10, за счет чего регулируется зазор между заслонкой 3 и камерой с устройством напуска азота 1, определяющей ток анода основного разряда 4.
Технико-экономическая эффективность от использования предложенной установки для проведения ионно-плазменной обработки по сравнению с прототипом выразится в повышении качества обработанных в ней деталей с гарантированными служебными свойствами.