Способ обработки электродов газоразрядных приборов

 

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРОДОВ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ПРИБОРОВ путем воздействия на их рабочую поверхность ис; кровым разрядом, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности обработки и увеличения срока службы приборов;- с тугоплавкими электродами, обработку осуществляют до установки электродов в прибор при атмосфернеедавлении в воздушной среде при энергии разрядного импуль- . са 30-90 Дж и межэлектродном расстоянии , определяемом из соотношения 0,0451 : е 0,2ti, где f - энергия разрядного импульса, Дж; t - межэлектродное расстояние,мм.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COI4HAËИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиа 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ (21 ) 3482758/18-21 (22) 06.08.82 (46) 30.11.83. Бюл.944 (72) A.З. Аксельрод, Е.А. Попов, С.И. Котенев и Е.Л. Носова (71). Северо-Кавказский ордена Друж,бЫ народов горно-металлургический институт (53) 621.385(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 436407, кл. Н 01 ? 9/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 630673, кл. Н 01 3 9/44, 1978 (54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРОДОВ

ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ПРИБОРОВ путем воздей„.SU„„058001 ствия на их рабочую поверхность ис". кровым разрядом, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью повнвения эффективности обработки и увеличения срока службы приборов,-с тугоплавкнмн электродами, обрабОтку осуществляют до установки электродов в прибор при атмосферном давлении в воздушной среде, при энергии разрядного импульса 30-90 Дж и межэлектродном расстоянии, определяемом из соотношения

0,045 Я (Р C О, 2Я,, где Е - энергия разрядного импульса, Дж;

6 - межэлектродное расстояние,мм.

1058001

Изобретение относится к электрод- ной технике, в частности к способам обработки электродов газоразрядных приборов с холодным катодом,и может быть использовано при изготовлении вакуумных, искровых разрядников и других приборов искрового разряда, основной причиной отказа которых является электрическая эрозия электродов.

° в

Известен способ обработки электро- 0 дов, газораэрядных приборов путем зажигания между электродами, помещенными в прибор, тлеющего разряда, инициируемого в среде инертных газов (1)., 35

Тлеющий разряд, воздействуя на по- . верхность электродов, удаляет с нее различные загрязнения, окисные пленки, адсорбированные газы, тем самым увеличивая стабильность работы газо" 20 разрядных приборов.

Недостатком сйособа обработки электродов является малый срок службы, обусловленный низкой эрозионной стойкостью электродов. 25

Наиболее близким по технической сущности является способ обработки электродов путем воздействия их на рабочую поверхность искровым разрядом (2 g.

Обработка данным способом осуществляется за счет удаления с.поверхности электродов окисных пленок, адсорбированных газов, солевых загрязнений и т.д.

Данный способ обработки также ха- З5 рактеризуется. низкой долговечностью газоразрядных приборов, вследствие низкой эрозионной стойкости электродов.

Это связано с тем, что во избежа- 40 ние напыления. на изоляторы приборов . проводящей пленки, затемнения и разрушения стеклянной колбы и других нежелательных явлений, связанных с эрозионными процессами, обработ- ка может вестись только при малых энергиях разряда. В примере реализации известного способа обработки ведется при энергии разрядного импульса 0,1 Дж и ожесточение режима обработки (за счет увеличения длительности обработки )сопровождается образованием проводящей пленки на стенках прибора. Искровой разряд малой энергии не может как-либо повлиять на эрозионную стойкость электродов, так как после его воздействия и состав и кристаллическая структу- ра материалов электродов остается без изменений. Кроме того, на параметры искрового разряда и, соответ,ственно, иа состояние поверхности обрабатываемого электрода влияет форма, размеры и материал противоположного электрода и особенно межэлектродное расстояние. В данном, 55 ! способе исключается возможность увеличения эрозионной стойкости электродов и долговечности приборов за счет варьирования этими параметрами, так как разряд инициируежся между электродами, уже установленными в прибор. Л форма, размеры, материал электродов и расстояние .между ними жестко заданы конструкцией приборов.

Цель изобретения - повышение эффективности обработки и увеличение срока службы:газоразрядных приборов с тугоплавкими электродами.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки электродов газоразрядных приборов путем воздействия на их рабочую поверхность искровым разрядом, обработку осуществляют до установки электродов в прибор при атмосферном давлении в .воздушной среде, при энергии разрядного импульса 30-90 Дж и межэлектродном расстоянии, определяемом из соотношения

0,045 lE Сй С 0,2Я, где Е -:энергия разрядного импульса, Дж

6 - )лежэлектродное расстояние,мм, Сущность изобретения заключается в том, что при обработке в указанном режиме поверхность обрабатываемого электрода подвергается тепловому и механическому воздействию факельных струй, вылетающих с противоположного электрода и тепла, подводящегося из разрядного накала. Кроме того:, на обрабатываемый электрод действует сила отдачи факельной струи, вылетающей с его поверхности. В результате суммарного воздействия укаэанных факторов происходит изменение структуры и состава поверхностного слоя материалов электродов, в результате чего .формируется эрозионностойкая поверхность электродов.

Разряд осуществляется между электродами, один из которых является до" полнительным и служит только для обработки. Так как на состояние поверхности обрабатываемого электрода влияет материал и особенно форма противоположного электрода, использование дополнительного электрода, обладающего оптимальной геометрией, поз» воляет увеличить эффективность обработки.

Обработку электродов согласно предлагаемому способу следует вести при энергиях разрядного импульса не менее 30 Дж. При меньших энер« гиях не происходит изменения структуры и формирования эрозионной поверхности у тугоплавких металлов (вольфрама, молибдена, тантала /, обЫчно используемых в качестве материала электродов газоразрядных приборов., При энергиях разряда более 90 Дж обработку вести не целе1058001 сообразно, так как эффективность обработки при этом не увеличивается, но, вследствие интенсивной эрозии материала электродов, заметно меняются геометрические характеристики поверхности электродов (она становится неровной ), что может отразиться на параметрах прибора, например, на напряжении зажигания разрядников с малым межэлектродным расстоянием.

Оптимальная энергия разрядного импульса составляет 50+5 Дж.

Иежэлектродное расстояние при обработке выбирается в диапазоне

0,045lE- 0,2Ùãäå Е - энергия разрядного импульса ), так как при меж- 15 электродном расстоянии, превышающем .

0,2УЕ, факельные струи, выпетающие с противоположного электрода, достигают поверхности обрабатываемого электрода уже частично рассеявшимися

B пространстве и потерявшими энергию личение энергии импульса сопровождает ся увеличением эрозии электродов и энергии факельной струи, вылетакщей с электродов. Поэтому с увеличением энергии импульса увеличивается как минимально, так и максимально допус35 тимое межэлектродное расстояние. Эмпи40 рические зависимости от энергии импульса максимально дОпустимого электродного расстояния (О, 2 ) и минимально допустимого (0,045 И )выбрак ны как наиболее точные в результате анализа экспериментальных данных. . 45

Оптимальное межэлектродное расстояние при обработке составляет (0,06+

+0,01) И .

Обработка электродов ведется при атмосферном давлении в воздушной сре- 50 де. В принципе возможна замена воздуха иа другой газ, например: азот, аргон, но зто приведет к усложнению оборудования для обработки электродов. Отклонение давления воздуха от 55 атмосферного ие целесообразно, так как сложность оборудования для обработки увеличивается, а эффективность обработки при этом остается без из- . менений. Последнее обстоятельство связано с тем, что в мощном искровом разряде, вследствие интенсивных эро-. зиоиных процессов на электродах, продукты эрозии вытесняют окружающую среду из межэлектродного промежутка я в результате чего уменьшается их тепловое и механическое воздействие на обрабатываемую поверхность, не происходит перестройки протиповерхност- 25 ного слоя и увеличения эрозионнай стойкости электродов. При межэлектродном расстоянии меньшем 0,0457K возможно закорачивание межэлектродного промежутка продуктами эрозии.

Зависимость межэлектродного расстояния при обработке от энергии разрядного импульса связана с тем, что уве и разряд горйт практически в атмосфере паров материала электрода.

На фиг.1 изображена схема устройства, реализующая предлагаемый способу на фиг.2 и 3 — экспериментальные кривые способа.

Установка состоит из источника 1 питания, батареи 2 конденсатора, вы-. соковольтного генератора 3 и разрядного промежутка 4, в котором обрабатывались электроды.

На фиг.2 приведена экспериментальная зависимость эффективности обработки вольфрамовых электродов от энергии разрядного импульса. За эффективность обработки принято решение величины эрозии электродов до обработки (ав)к величине эрозии электродов после обработки (ат) . Кривая 5 соответствует межэлектродному расстоянию, изменяемому в зависимости от .энергии импульса по формуле 0=0,05ФЕ, кривая б

=0,15 Ve, кривая 7 - e =0,257% .

На фиг.З приведена зависимость эффективности обработки вольфрамовых электродов от межэлектродного расстояния. Кривая 8 соответствует энергии разрядного импульса 30 Дж, кривая 9

60 Дж, кривая 10 — 90 Дж. Участки кривых, проведенные пунктиром, соответствуют режимам обработки, в которых наблюдалось закорачивание межэлектродного промежутка продуктами эрозии.

Испытания предлагаемого способа обработки, электродов проводят на установке, схема которой приведена на фиг.1. Заряд батареи 2 конденсаторов производится источником 1 питания, выдающего постоянное напряжение 1200 В

Емкость батареи конденсаторов меняет.ся от 10 до 200 мкФ, благодаря чему, энергия, запасаемая в конденсаторах, меняется от 7 до 140 Дж. Зажигание разрядов в разрядном промежутке 4 осуществляется маломсщным (0,1 Дж ) высоковольтным импульсом, получаемым с выхода высоковольтного генератора 3.

Конструкция разрядного промежутка

4 обеспечивает изменения межэлектродного расстояния от 0,1 до 2 мм, а также дает возможность автоматически (с помощью электродвигателя )перемещать электроды по вертикали и горизонтали,благодаря чему воздействию искрового разряда могут подвергаться различные участки поверхности электродов.

Обработке предлагаемым способом подвергаются электроды из вольфрама и молибдена, представляющие собой цилиндры диаметром б мч. Разряд инициируется B воздушной среде прн атмосферном давлении между обрабатываемым электродом, подключенным в качестве анода, и дополнительным электродом, представляющим собой коваровый ци-. линдр диаметром 2 мм, подключенным в качестве анода. Каждый участок по1058001

t0 gg ЗО И 50 Ю 70 И 9Р 1® 44

g g 0,М О,Ю д8 10 p gp fg 18 Я,д Е,еп

Фие. >

ВНИИПИ Заказ 9587/54 Тираж 703 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 верхности электродов подвергается воздействию 5 разрядных импульсов.

Общее время обработки составляет

1 мин при частоте следования импульсов 1 Гц. Результаты испытаний вольфрамовых электродов приведены на фиг.2 и 3. Аналогичные результаты были получены на молмбденовых электродах. Как видно из полученных экспериментальных данных, эрозионная стойкость электродов в результате обработки увеличивается в 4-5 раз по сравнению с первоначальной.

Поскольку выход газоразрядных приборов из строя вследствие эрозии электроцов происходит из-эа постепенного ухода параметров приборов за пределы допустимых значений то увеличение эрозионной стойкости электродов после обработки в разряде также позволяет увеличить стабильность параметров в процессе работы.