Устройство для сильноточной низкоэнергетической ионно-лучевой обработки

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИЛЬНОТОЧНОЙ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ИОННО-ЛУЧЕВОЙ ОБРАБОТКИ(71) Заявитель ГНУ Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Белый Алексей Владимирович Лях Анатолий Александрович Лях Александр Анатольевич Ших Сергей Константинович(73) Патентообладатель ГНУ Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для сильноточной низкоэнергетической ионно-лучевой обработки металлических изделий, включающее вакуумную камеру, ионно-лучевой источник и устройство крепления обрабатываемых изделий, отличающееся тем, что устройство крепления обрабатываемых изделий снабжено полупроводниковым переключателем.(56) 1. Электронная плавка металлов / Г.Ф. Заборонок, Т.И. Зеленцов, А.С. Ронжин, Б.Г. Соколов. - М. Металлургия, 1972. - С. 121-124. 2. Ионно-лучевая обработка металлов, сплавов и керамических материалов / А.В. Белый, В.А. Кукареко, О.В. Лободаева, И.И. Таран, С.К. Ших. Минск Физико-технический институт, 1998. - С. 126-127 (прототип). 1071 Полезная модель относится к обработке материалов заряженными частицами и может быть использована для поверхностного легирования деталей. Существует устройство для получения плазмы, используемое для генерации потока электронов. Устройство содержит полый перфорированный катод из нержавеющей стали,размещенный в вакуумной камере, служащей анодом. Заряженные частицы выходят через диск с отверстием. Для управления током пучка электронов внутри катода соосно с ним размещена управляющая сетка в виде цилиндра из молибденовой проволоки. В зависимости от величины подаваемого напряжения и количества рабочего газа могут реализовываться режим высоковольтного разряда, при котором возможна генерация сфокусированного электронного пучка, или режим тлеющего разряда, при котором возможно получение значительного количества ионов 1. Недостатком устройства является сильный разогрев детали, что вызывает деградацию физико-механических характеристик обрабатываемой детали, достигнутых предшествующими технологическими операциями. Наиболее близким является устройство для ионной имплантации погружением в плазму, в котором к обрабатываемой детали прикладываются импульсы высокого напряжения 2. Недостатком этого устройства является необходимость для получения достаточной для использования в качестве промышленного источника производительности разогрев детали до температур от 500 и выше, что исключает применение для обработки материалов с низкой температурой отпуска, в частности штамповых сталей типа Х 12. Задачей полезной модели является расширение технологических возможностей за счет возможности обработки материалов с низкой температурой отпуска. Задача решается следующим образом. В устройстве для сильноточной низкоэнергетической ионно-лучевой обработки, включающем вакуумную камеру, ионно-лучевой источник и устройство крепления обрабатываемых изделий, устройство крепления обрабатываемых изделий содержит полупроводниковый переключатель. На фигуре приведена функциональная схема устройства сильноточного низкоэнергетической ионно-лучевой обработки. В вакуумной камере 1 размещен ионный источник 2, подложка для крепления деталей 3, электрически соединенная с землей посредством полупроводникового переключателя 4,управляемого генератором сигналов специальной формы 5. Вакуумная камера 1 откачивается до рабочего давления 10-2 Па, затем к ионному источнику 2 прикладывается рабочее напряжение и одновременно устройство крепления деталей 3 подключается к потенциалу Земли посредством полупроводникового переключающего устройства 4 и генератора 5. Ионы из источника 2 бомбардируют расположенную на подложке 3 деталь в импульсном режиме, разогревая ее до рабочих температур 300350 . В качестве обрабатываемых деталей использовались закаленные пластины из штамповой стали 12 ХМ с линейными размерами 100100 мм, толщиной 5 мм. Всего было обработано 20 шт. После обработки в течение 1 ч твердость поверхности возросла на 80-100 ,толщина упрочненной зоны составила 30-40 мкм, при этом твердость основы не изменилась. При обработке аналогичной партии при помощи известного устройства такой же уровень физико-механических характеристик был достигнут при температуре обработки 450-500 С, при этом произошло снижение твердости основы на 30-40 . Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.