УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ

Заявляемая полезная модель относится к области ионно-лучевой вакуумной обработки материалов и может быть использована в машиностроении для повышения триботехнических свойств деталей машин и механизмов из конструкционных материалов.
Известно устройство для фиксации деталей из конструкционных материалов при различных методах обработки, которое имеет корпус в виде скобы и нагрузочный винт с пятой (Овчинников В.В. Оборудование, механизация и автоматизация сварочных процессов. - М.: Издательский центр «Академия», 2015. - 256 с., с. 67, рис. 3.18, а).
Недостатком данного устройства является то, что оно позволяет только фиксировать детали при обработке и не позволяет регулировать уровень напряжений в обрабатываемых деталях.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является приспособление, представленное в ГОСТ 9.909-86 «Металлы, сплавы, покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы испытаний на климатических испытательных станциях» (черт. 1). Данное устройство содержит корпус в виде скобы, шпильку и вкладыш. Шпилька по резьбе вворачивается в корпус. В то же время шпилька закреплена во вкладыше с возможность вращения без синхронного поворота вкладыша вокруг оси шпильки.
Специальными выступами вкладыш надавливает на испытываемый образец конструкционного материала, и тем самым создает за счет изгиба образца определенный уровень напряжений в нем. При этом с одной поверхности образца создаются растягивающие напряжения, а с другой -контактирующей непосредственно с вкладышем, сжимающие.
Существенным недостатком прототипа является невозможность облучения потоком ионов образца, поверхностные слои которого находятся в сжатом состоянии, так как в этом случае весь поток будет экранироваться корпусом приспособления.
Заявляемое устройство для ионной имплантации обеспечивает возможность обработки образцов конструкционных как при растягивающих, так и при сжимающих напряжениях в имплантируемом слое.
Технический результат, на достижение которого направлен заявляемая полезная модель, обеспечивается тем, на вкладыше установлена диафрагма в виде П-образного профиля с прямоугольным окном для прохождения пучка ионов.
Подробнее сущность заявляемого устройства для ионной имплантации конструкционных материалов на напряженном состоянии поясняется чертежами:
- на фиг. 1 представлена общая схема заявляемого устройства;
- на фиг. 2 показана конструкция диафрагмы, которая крепится к вкладышу над имплантируемым образцом;
- на фиг. 3 показано заявляемое устройство при имплантации образца в условиях растягивающих напряжений;
- на фиг. 4 показано заявляемое устройство при имплантации образца в условиях сжимающих напряжений.
Заявляемое устройство для ионной имплантации конструкционных материалов при напряженном состоянии содержит корпус (1), выполненный в виде скобы (фиг. 1), в котором по резьбе установлена шпилька (2). Своим рабочим концом шпилька (2) введена в отверстие во вкладыше (3). При вращении шпильки (2) вкладыш (3) поступательно перемещается вдоль оси шпильки (2).
Обрабатываемый образец (4) из конструкционного материала крепится в пазах (5) корпуса (1) и контактирует с рабочими поверхностями вкладыша (3).
На вкладыше (3) закрепляется диафрагма (6) в виде П-образного профиля с прямоугольным окном для прохождения ионного пучка (фиг. 2). Крепление диафрагмы (6) к вкладышу (3) осуществляется винтами (7). При этом диафрагма (6) прижимает образец (4) к рабочим поверхностям вкладыша (3).
При ввинчивании (вращение по часовой стрелке) шпильки (2) в корпус (1) вкладыш (3) деформирует образец (4), обеспечивая его прогиб, и создание в имплантируемом образце со стороны воздействия пучка (8) ионов растягивающих напряжений (фиг. 3).
При вывинчивании (вращение против часовой стрелки) шпильки (2) из корпуса (1) диафрагма (6), закрепленная на вкладыше (3), деформирует обрабатываемый образец (4), обеспечивая его прогиб, и создание в имплантируемом образце (4) со стороны воздействия пучка (8) ионов сжимающих напряжений (фиг. 4).
Величина напряжений при имплантации определяется расчетным методом по известным формулам сопротивления материалов, исходя из значения прогиба образца, механических свойств обрабатываемого материала и размеров образца.
Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает возможность осуществления имплантации образцов конструкционных материалов как при растягивающих, так и при сжимающих напряжениях в них.