Способ подготовки лигатуры

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования БелорусскоРоссийский университет(72) Авторы Логвин Владимир Александрович Мрочек Жорж Адамович Логвина Екатерина Владимировна(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(56) ЯЩЕРИЦЫН П.И. и др. Основы резания материалов и режущий инструмент. - Минск Вышэйшая школа,1981. - С. 31.10597 С 1, 2008.2215810 С 2, 2003.2232827 С 1, 2004.1699588 1, 1991.291979, 1971.2008/115422 . ХОДЫРЕВ В.И. и др. //Вестник Могилевского государственного технического университета. - 2002. -2(3). С. 159-163.(57) Способ подготовки лигатуры, заключающийся в том, что лигатуру измельчают и/или смешивают, помещают лигатуру в контейнер, который закрепляют на вибраторе, установленном в вакуумной камере на катоде, осуществляют откачку воздуха из вакуумной камеры до разрежения 0,13-13,3 Па, создают между катодом и анодом, подключенными к источнику пульсирующего напряжения и расположенными на расстоянии 400-700 мм,напряжение 1,5 кВ и плотность тока 0,05-2 А/м 2, постепенно повышают напряжение между катодом и анодом до возбуждения самостоятельного тлеющего разряда с образованием 16881 1 2013.02.28 шаровидного светящегося облака плазмы на торце анода, выдерживают, встряхивая вибратором контейнер с лигатурой, в течение 20-90 минут, в процессе обработки поддерживают пульсацию напряжения в пределах 10-400 Гц. Изобретение относится к нанесению покрытий диодным распылением материала с помощью разряда и ионным внедрением и может использоваться в авиационной, приборостроительной, машиностроительной промышленности. Известны способы активации поверхностных слоев изделий с повышением адгезии из различных материалов, заключающиеся в том, что под воздействием высокочастотной ультразвуковой энергии происходит возрастание энергетического уровня материала изделия, способствующего измельчению зерна 1, 2. Данные способы имеют низкую производительность и значительные энергозатраты при осуществлении, так как необходимо подвергать высокочастотной ультразвуковой обработке уже изделие. Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ, включающий измельчение и/или смешивание и воздействие излучения 3. Данный способ, принятый за прототип, для осуществления процесса предполагает наличие более высокого потенциала между катодом и анодом, нагрева до высоких температур и большего времени выдержки изделий под действием потенциала. Задачей данного изобретения является снижение энергозатрат и сокращение времени активации поверхностных слоев мелкодисперсных частиц лигатуры и материалов с повышением адгезии при диффузионных процессах, протекающих при спекании или при помещении их в расплавы для модификации. Указанная задача решается благодаря тому, что в способе подготовки лигатуры лигатуру измельчают и/или смешивают, помещают лигатуру в контейнер, который закрепляют на вибраторе, установленном в вакуумной камере на катоде, осуществляют откачку воздуха из вакуумной камеры до разрежения 0,13-13,3 Па, создают между катодом и анодом,подключенными к источнику пульсирующего напряжения и расположенными на расстоянии 400-700 мм, напряжение 1,5 кВ и плотность тока 0,05-2 А/м 2, постепенно повышают напряжение между катодом и анодом до возбуждения самостоятельного тлеющего разряда с образованием шаровидного светящегося облака плазмы на торце анода, выдерживают, встряхивая вибратором контейнер с лигатурой, в течение 20-90 минут, в процессе обработки поддерживают пульсацию напряжения в пределах 10-400 Гц. Известно, что при пульсирующем изменении подаваемого напряжения происходит возрастание энергетического уровня материала. Активация поверхностных слоев может осуществляться посредством изменения свойств поверхностного слоя вследствие разгона и торможения в нем бомбардирующих частиц в вакууме, в тлеющем разряде. В тлеющем разряде поток частиц носит немоноэнергетический характер не все частицы, исходящие из анода (электрода-излучателя) и находящиеся в пространстве между анодом и катодом,имеют энергию, достаточную для осуществления структурных изменений в поверхностных слоях мелкодисперсных материалов, лигатуры и их активации с повышением адгезии для лучшего протекания диффузионных процессов при спекании лигатуры или при помещении ее в расплавы при литье для модификации 2. Под действием катодного падения потенциала энергия частиц, исходящих из анода и находящихся в пространстве между анодом и катодом, увеличивается. Подвергая лигатуру воздействию пульсирующего тока в процессе обработки, можно значительно повысить энергетический потенциал атомов кристаллической решетки лигатуры с повышением адгезии их поверхностных слоев, тем самым создать условия для проведения структурных изменений в приповерхностных слоях 16881 1 2013.02.28 лигатуры частицами с меньшей потенциальной энергией, повысить производительность,снизить энергозатраты и время на обработку. Сущность изобретения поясняется фигурой, где представлена схема установки для осуществления способа. Анод установлен в диэлектрическом стакане 2, закрепленном вверху вакуумной камеры 3 на корпусе 4. На противоположной стороне, внизу вакуумной камеры 3, расположен на диэлектрической прокладке 6 катод 5, на котором дополнительно установлен вибратор 14 для встряхивания контейнера 15 с лигатурой 9. Высоковольтные провода 7 от катода 5 и анода 1 подключены к устройству 12, обеспечивающему пульсацию напряжения, которое, в свою очередь, подключено к источнику напряжения 8. Источник напряжения 8 может быть дополнительно укомплектован регулятором частоты 13. Откачной пост 10 и агрегат форвакуумный 11 служат для откачки воздуха из вакуумной камеры 3. Пример реализации способа. Обработку по предлагаемому способу осуществляют следующим образом. Лигатуру 9 после измельчения и/или смешивания помещают в контейнер 15, который закрепляют на вибраторе 14, расположенном в вакуумной камере 3 на катоде 5, установленном на диэлектрической прокладке 6. Закрывают вакуумную камеру 3. 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 разрежения 1,3-13,3 Па,создают между катодом 5 и анодом 1, расположенными на расстоянии 400-700 мм, напряжение 1,5 кВ и плотность тока 0,05-2 А/м 2, постепенно повышают напряжение между катодом 5 и анодом 1 до возбуждения самостоятельного тлеющего разряда с образованием шаровидного светящегося облака на торце анода, тем самым зажигают тлеющий разряд. Благодаря тому что анод 1 и катод 5 подключены к устройству 12, обеспечивающему пульсацию напряжения от источника напряжения 8, возникает и устойчиво горит тлеющий разряд с формированием характерных для него структур при меньшем разрежении в вакуумной камере 3 и меньшем катодном падении потенциала, что, в свою очередь, снижает энергопотребление при работе установки. В процессе обработки производят пульсацию тока в пределах 10-400 Гц и встряхивание лигатуры 9 при помощи вибратора 14,осуществляющего колебательные и вращательные движения контейнера 15 одновременно в течение 20-90 минут. Или при помощи регулятора 13 частоты изменяют частоту пропускаемого тока в процессе обработки, например, в начале обработки устанавливают максимальную частоту и в ходе процесса ее постепенно уменьшают или в начале устанавливают минимальную частоту пропускаемого через лигатуру 9 тока, к середине процесса ее доводят до максимума и к завершению процесса уменьшают до минимума. После выдержки лигатуры 9 под действием тлеющего разряда снимают напряжение с анода 5 и катода 1. В результате воздействия катодного падения потенциала тлеющего разряда на лигатуру 9 повышается поверхностная активность дисперсных частиц лигатуры 9 с повышением адгезии для лучшего протекания диффузионных реакционных процессов или при помещении ее в расплавы для модифицирования с получением мелкого зерна, например, при помощи методов порошковой металлургии или литья 2, 3. При воздействии катодного падения потенциала тлеющего разряда уже на изделия, полученные из лигатуры 9 или литьем с лигатурой 9, до двух раз сокращается время выдержки изделий 9 для перераспределения внутренних напряжений и проведения полиморфных превращений за счет тепловых флуктуаций в микрообъемах поверхностных слоев материалов. Одновременно с перераспределением внутренних напряжений происходит насыщение поверхностного слоя изделий с лигатурой 9 ионами материала анода 1 с образованием твердых растворов как замещения, так и внедрения, повышая износостойкость поверхности до 50 . После обработки подают воздух в вакуумную камеру 3 и извлекают лигатуру 9. Применение предлагаемого способа позволяет сократить энергозатраты при проведении обработки лигатуры 16881 1 2013.02.28 9 и изделий с ее присутствием до двух раз с одновременным повышением физикомеханических свойств изделий из различных материалов на 50 . Источники информации 1. Марков А.И. Ультразвуковая обработка материалов. - М. Машиностроение, 1980. С. 41. 2. Лахтин Ю.М. Материаловедение Учебник для высших технических заведений / Ю.М.Лахтин, В.П.Леонтьева. - М. Машиностроение, 1990. - С. 32, 37. 3. Ящерицын П.И. Основы резания материалов и режущий инструмент Учебник для машиностроит. спец. вузов / П.И.Ящерицын, М.Л.Еременко, Н.И.Жигалко. - Минск Высшая школа, 1981. - С. 31 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4