Установка вакуумная для упрочнения изделий комплексным воздействием тлеющего разряда и постоянного магнитного поля

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА ВАКУУМНАЯ ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ КОМПЛЕКСНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА И ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Авторы Шеменков Владимир Михайлович Белая Марина Александровна Малутин Виталий Викторович Шеменкова Алла Леонидовна Батраков Александр Сергеевич(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) Установка вакуумная для упрочнения изделий комплексным воздействием тлеющего разряда и постоянного магнитного поля, состоящая из вакуумной камеры, откачного поста, блока питания, анода и катода, отличающаяся тем, что площадь катода в 5-150 раз больше площади анода, который расположен на расстоянии 0,1-1,0 м от анода в вакууме с разрежением 1,33-53,2 Па, тлеющим разрядом с напряжением 0,1-10 кВ, катод расположен в силовых линиях постоянного магнитного поля и плотность тока между анодом и катодом - 0,001-0,50 мА/см 2.(56) 1. Ходырев В.И., Короткевич А.Ф., Шеменков В.М. Прогрессивные электрофизические методы упрочнения твердосплавного инструмента // Вестник МГТУ Электромеханика, приборостроение и информатика. - 2002. -2 - С. 159-163. 2. Патент 8733, МПК С 23 С 14/00, 2012. 94782013.08.30 Полезная модель относится к области обработки изделий из металлов или сплавов или сверхтвердых материалов немеханическими способами, характеризующимися использованием тлеющего разряда и может найти применение в приборостроении, машиностроении, инструментальном производстве, а также в других отраслях промышленности. Известна установка, состоящая из вакуумной камеры, откачного поста, блока питания,анода и катода 1. Данная установка имеет анод и катод с одинаковыми площадями. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемым результатам является установка вакуумная для упрочнения изделий тлеющим разрядом, состоящая из вакуумной камеры, откачного поста, блока питания, анода и катода, рабочая поверхность анода в 20100 раз меньше рабочей площади катода, на аноде со стороны рабочей поверхности сделано углубление глубиной до 2 мм и диаметром на 1-2 мм меньше наружного диаметра анода, расстояние между анодом и катодом составляет от 50 до 300 мм 2. Однако принятая за прототип вакуумная установка имеет ряд недостатков, а именно низкую эффективность процесса упрочнения вследствие нерационального соотношения энергетических характеристик, также указанный способ упрочнения имеет малую производительность и относительно большое время обработки. Задачей полезной модели является повышение энергоэффективности работы, производительности и технологических возможностей вакуумной установки за счет оптимального подбора соотношения площадей торцовых поверхностей катода, за которым расположен постоянный магнит, и анода формы торцовой поверхности анода и расстояния между анодом и катодом. Указанная задача достигается тем, что установка вакуумная для упрочнения изделий комплексным воздействием тлеющего разряда и постоянного магнитного поля, состоящая из вакуумной камеры, откачного поста, блока питания, анода и катода, согласно полезной модели, площадь катодов 5-150 раз больше площади анода, который расположен на расстоянии 0,1-1,0 м от анода в вакууме с разрежением 1,33-53,2 Па, тлеющим разрядом с напряжением 0,1-10 кВ, катод расположен в силовых линиях постоянного магнитного поля,и плотность тока между анодом и катодом 0,001-0,50 мА/см 2. В предлагаемой вакуумной установке зажигание и устойчивое горение тлеющего разряда осуществляется благодаря оптимальному подбору соотношений между площадями рабочих поверхностей анода и катода, расстоянию между ними, а также расположением катода в силовых линиях постоянного магнитного поля, что в свою очередь приводит к повышению эффективности работы и сокращению времени обработки. Сущность полезной модели поясняется фигурами, на которых схематично изображено заявляемое устройство. На фиг. 1 показана схема заявляемого устройства, на фиг. 2 - катод, находящийся в силовых линиях постоянного магнитного поля. Анод 1, выполненный из токопроводящего материала или их комбинации, установлен в диэлектрическом стакане 2, закрепленном на корпусе вверху вакуумной камеры 3. На противоположной стороне внизу вакуумной камеры 3 расположен катод 4, площадь которого в 5-150 раз больше площади анода. Катод расположен на расстоянии 0,1-1,0 м от анода в силовых линиях постоянного магнитного поля магнита 19, на диэлектрическом основании 5, изолирующем катод 4 от камеры 3. Катод 4 и анод 1 подключены к блоку питания 6 постоянного тока, состоящего из преобразователя высокого напряжения 14 и специального блока измерения 15. Откачной пост 18 состоит из форвакуумного насоса 8,заслонки паромасляного диффузионного насоса 12, самого диффузионного насоса 13, ловушки 16 и клапанов 9 и 10. Установка работает следующим образом. Изделия 7, подлежащие упрочнению, помещают на катоде 4, площадь которого в 5-150 раз больше площади анода. Катод расположен на расстоянии 0,1-1,0 м от анода в силовых линиях постоянного магнитного поля магнита 19, под анодом 1. Камеру закрывают и откачивают воздух до рабочего давления 2 94782013.08.30 при помощи форвакуумного насоса 8 при открытых клапанах 9 и 10, устанавливая величину разрежения 1,33-53,2 Па и контролируя ее вакуумметром 11. Заслонку 12 паромасляного диффузионного насоса 13 закрывают и включают цепь питания преобразователя высокого напряжения 14, благодаря чему между анодом 1 и катодом 4 создается разность потенциалов, величину которой устанавливают в необходимых пределахпри помощи специального блока измерения 15 блока питания 6. В результате этого возникает пробой разрядного промежутка с возникновением тлеющего разряда с напряжением 0,1-10 кВ. Далее устанавливают величины давления остаточных газов, напряжения горения разряда и плотности тока между анодом и катодом 0,001-0,50 мА/см 2. Ловушка 16 препятствует проникновению в рабочую область камеры паров масла из нагреваемого паромасляного диффузионного насоса. Особенностью является то, что в процессе обработки эмитированные с катода 4 (изделия) под действием ионной бомбардировки электроны захватываются магнитным полем и оказываются в его ловушке. Циркулируют в нем до тех пор, пока не произойдет несколько ионизирующих столкновений с атомами остаточных атмосферных газов, в результате которых они теряют полученную от электрического поля энергию. Тем самым значительно повышают эффективность процесса ионизации и концентрацию положительных ионов у поверхности катода. Что приводит к увеличению интенсивности ионной бомбардировки изделия и значительному росту скорости упрочнения, тем самым сокращая время обработки. После окончания обработки в камеру 3 напускают воздух путем открытия клапана 17. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3