Вакуумная установка

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования БелорусскоРоссийский университет(72) Авторы Жолобов Александр Алексеевич Логвин Владимир Александрович Логвина Екатерина Владимировна(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) 1. Вакуумная установка, состоящая из вакуумной камеры, откачного поста, агрегата форвакуумного, блока питания, анода и катода, отличающаяся тем, что рабочая поверхность катода выполнена из металла или покрыта металлом, присутствие ионов которого желательно в рабочей среде между катодом и анодом. 2. Вакуумная установка по п. 1, отличающаяся тем, что поверхность катода под изделиями покрыта материалом, обеспечивающим лучший электрический контакт изделий с катодом.(56) 1. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. Том . Электричество и магнетизм Учебн. пособие для вузов. - М., 1972. - С. 249-252. рис. 171-172. 2. Установка вакуумная модели ВУ-1 А, РУП Сморгонский завод оптического станкостроения, /// - ./. 65372010.08.30 Полезная модель относится к области обработки металлических и неметаллических материалов немеханическими способами, характеризующимися диодным распылением материала в плазме тлеющего разряда и ионным внедрением, и может быть использована для упрочнения изделий из различных материалов. Известна установка, состоящая из вакуумной камеры, откачного поста, агрегата форвакуумного, блока питания, анода и катода 1. Данная установка имеет анод и катод из металлов с однородной структурой. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемым результатам является вакуумная установка для упрочнения изделий в тлеющем разряде, состоящая из камеры, откачного поста, агрегата форвакуумного, блока питания, анода и катода 2. Данная установка, принятая за прототип, имеет низкий кпд вследствие того, что обрабатываемые изделия являются катодом. Задачей данной полезной модели является повышение эффективности работы установки в процессе эксплуатации, повышение ее кпд благодаря использованию площади рабочей поверхности катода, не покрытой изделиями для испарения металла, присутствие ионов которого желательно в рабочей среде между катодом и анодом в результате ионноэлектронной и фотоэлектронной эмиссий для последующего внедрения в поверхность обрабатываемого изделия под действием катодного падения потенциала тлеющего разряда. Указанная задача достигается тем, что в вакуумной установке, состоящей из вакуумной камеры, откачного поста, агрегата форвакуумного, блока питания, анода и катода, согласно полезной модели, рабочая поверхность катода выполнена из металла или покрыта металлом, присутствие ионов которого желательно в рабочей среде между катодом и анодом. Поверхность катода под изделиями покрыта материалом, обеспечивающим лучший электрический контакт изделий с катодом. В предлагаемой вакуумной установке возникновение и устойчивое горение тлеющего разряда с формированием характерных для него структур осуществляется благодаря оптимальному подбору соотношений между площадью торцовой поверхности анода и катода, а также использованию площади рабочей поверхности катода, не покрытой изделиями для испарения металла, присутствие ионов которого желательно в рабочей среде между катодом и анодом в результате ионно-электронной и фотоэлектронной эмиссий для последующего внедрения в поверхность обрабатываемого изделия под действием катодного падения потенциала тлеющего разряда, что в свою очередь снижает энергопотребление при работе установки вследствие того, что благодаря формированию в поверхностном слое обрабатываемых изделий измененной структуры, состоящей из различных металлов,можно сократить время упрочнения до 30 или повысить прочность поверхностного слоя обрабатываемого изделия до 30 . Сущность полезной модели поясняется иллюстрацией, на которой схематично изображено заявляемое устройство. На фигуре показан разрез заявляемого устройства по оси анод-катод с токопроводящим материалом под изделиями. 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, рабочая поверхность 6 которого выполнена из металла или покрыта металлом, присутствие ионов которого желательно в рабочей среде между катодом 5 и анодом 1 для испарения в результате ионно-электронной и фотоэлектронной эмиссий для последующего внедрения в поверхность обрабатываемого изделия 9 под действием катодного падения потенциала тлеющего разряда, расположенного на диэлектрическом основании 13, изолирующем катод 5 от корпуса 4. Для лучшего электрического контакта упрочняемого изделия 9 с катодом 5 на изделие 9 или на катод 5 в месте контакта изделия 9 с катодом 5 наносится контактная электропроводящая паста 12. Высоковольтные провода 7 от катода 5 и анода 1 подключены к блоку питания 8 постоянного тока. 65372010.08.30 Установка работает следующим образом. Перед началом процесса обработки рабочую поверхность 6 катода 5 выполняют из металла (при упрочнении изделий из быстрорежущей стали рабочую поверхность 6 катода 5 выполняют из титана или наносят любым способом слой титана или при упрочнении изделий из твердого сплава рабочую поверхность 6 катода 5 выполняют из ниобия) или наносят любым способом слой металла, например плазменным или гальваническим напылением, присутствие ионов которого желательно в рабочей среде между катодом 5, установленным на корпусе 4 и изолированным от корпуса 4 диэлектрическим основанием 13, и анодом 1, установленным в диэлектрическом стакане 2, затем наносят слой токопроводящего материала 12, например токопроводящей пасты, под изделиями 9 для лучшего электрического контакта их с катодом 5 или поверхность изделий 9, которая будет контактировать с катодом, покрывают токопроводящим материалом 12, например токопроводящей пастой, перед укладкой на катод 5, затем выкладывают на катоде 5 под анодом 1. Закрывают вакуумную камеру 3 и 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 необходимого разрежения в вакуумной камере 3 и подают напряжение на катод 5 и анод 1 через высоковольтные провода 7 от блока питания 8, тем самым зажигают тлеющий разряд. Благодаря тому, что рабочая поверхность 6 катода 5, не покрытая изделиями, выполнена из металла или покрыта металлом, присутствие ионов которого желательно в рабочей среде между катодом 5 и анодом 1 под действием ионно-электронной и фотоэлектронной эмиссий испаряется из катода 5 и под действием катодного падения потенциала тлеющего разряда внедряется в поверхность обрабатываемого изделия 9, изменяя структуру поверхностного слоя (при упрочнении изделий из быстрорежущей стали рабочая поверхность 6 катода 5, выполненная из титана, испаряет свободные атомы титана, которые, взаимодействуя с остаточным газом межэлектродного пространства, образуют на поверхности упрочняемых изделий из быстрорежущей стали нитриды титана, или при упрочнении изделий из твердого сплава рабочая поверхность 6 катода 5, выполненная из ниобия, испаряет свободные атомы ниобия, которые, взаимодействуя с поверхностью упрочняемых твердосплавных изделий 9, образуют на поверхности карбиды ниобия). Это позволяет сократить время упрочнения до 30 или повысить прочность поверхностного слоя обрабатываемого изделия до 30 . После выдержки изделий 9 под действием тлеющего разряда снимают напряжение с анода 1 и катода 5, подают воздух в вакуумную камеру 3, а затем извлекают изделия 9. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3