Установка электродугового нанесения металлических покрытий в вакууме

 

Изобретение относится к поверхностному упрочнению инструмента и деталей машин, а также для создания декоративного покрытия на изделиях различного назначения Установка содержит установленный в являющейся анодом вакуумной камере 2 протяженный расходуемый катод (К) 1 с управляемыми ключами (УК) 11 и 12 на концах Вдоль оси К 1 над поверхностью испарения установлен датчик текущего положения катодного пятна 3. концы которого подключены к одному иэ входов устройства сравнения электрических сигналов (УСЭС) и через резисторы R 4 к положительному полюсу источника питания Второй вход УСЭС подключен к программирующему устройству 9. которое также подключено к входной клемме одного из R 4 Выход УСЭС соединен УК 11 и 12. Связанные между собой выходные клеммы R 4 соединены непосредственно с положительным полюсом источника питания Сопротивление R по меньшей мере, на порядок преалиает сопротивление датчика положения катодного пятна 1 ип

Р 1 ° (is) Щ (и) 2001159 1 (51) 5 С2 С ОО СХЗС14 2

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ „, " им

": " -ИТЯ- ТБ яцщщ

К ПАТЕНТУ и 5 JIHOT ERA

bJ

СР

О О (21) 5002414/02 (22) 11.0Э91 (46) 15.1093 Бюп Ия 37 — 38 (71) Научно-производственное объединение

"Новатех" (72) Саблев fl П„Андреев АА; Григорьев СН (73) Научно-производственное предприятие

"Наватех" (54) УСТАНО8КА ЭЛНСТРаДУТОВОГО НАНЕСЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЖРЫТИЙ 8 BAКУУМЕ (57) Изобретение относится к поверхностному упрочнению инструмента и деталей машин, а также дпя создания декоративного покрытия на изделиях различного назначения Установка содержит установленный в являющейся анодом вакуумной камере

2 протяженный расходуемый катод (К) 1 с управляемыми ключами (УК) 11 и 12 на концах 8допь оси К 1 над поверхностью иотарения устаювлен датчик текущего положения катодного пятна 3. концы которого подключены к одному из входов устройства сравнения электрических сигнюов (УСЭС) и через резисторы R 4 к положительному полюсу исто «ека питания. 8торой вход УСЭС подключен к прогрвмьмруацему устройству 9, которое также подключено к входном клемме одного из R 4.

Выход УСЭС соедитен УК 11 и 12. Связаеые между собой выходные клеммы R 4 соединены непосредственно с положительным полюсом источника питания Сопротивление Р, по меньшей мере, на порядок превышает сопротивление датчика положения катодного пятна. 1 ип

2001159

Изобретение относится к нанесению металлических и металлосадержащих покрытий и может быть использовано в машиностроении при упрочнении инструмента и деталей машин, для создания декоративнозащитных покрытий на изделиях различного назначения, Известно устройство для электродуговога нанесения покрытий в вакууме, содержащее протяженный катод. obli1olllleHHblA

13 испаряемого материала и имеющий поверхность испарения, расположенную вдоль его продольной оси, и токоподводы с противоположных торцов катода, подключенные к управляемым ключам, электрически связанным с блоком управления и источником постоянного тока, соединенным также с анодам и электрически связанное с блоком управления средство, определяющее положение катоднога пятна, образующегося на поверхности испарения катода и совершающего возвратнопаступательное:.движение по этой поверхности. В этом устройстве катодное пятно дугового разряда под воздействием магнитного поля тока, протекающего по катоду, всегда движется в направлении токаподвода. Когда катоднае пятно достигает торца катода, средство, определяющее положение катод наго пятна и выполненное в виде датчиков конечного положения катодного пятна, установленных нблизи торцов катода, вырабатывает электрический сигнал, который наступает на вход бло:a управления, выход ко1арого связан с управляемыми ключами.

Блэк управления включает управляемый ключ, установленный на торце катода, противоположном току, где находится катадное пятно. одновременна отключая ранее включенный ключ.

В укаэанном устройстве выполнение сред=тва, определяющего положение катаднаго пятна, о виде датчиков конечного положения катадного пятна не обеспечивает получение покрытий заданного профиля на изделиях, поскольку катадное пятно движется с равномерной скоростью по поверхности испарения катода, в промежутке между датчиками конечного положения катодного пятна. Такое движение обуславливает нанесение покрытия на изделие с профилем покрытия. утончающимся к торцам иэделия.

Цель изобретения — повышение надежности за счет повышения точности контроля положения катодного пятна.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для злектродугового нанесения металлических покрытий в-вакууме, содержащее источник электропитания, соединен5

50 ный с ним протяженные анод, расходуемый катод с поверхностью испарения и парой подсоединенных к ега противоположным концам такаподоодов, управляемые средства включения, каждое из которых связано с одним из упомянутых токоподводов и с источником электропитания, средство контроля положения катодного пятна, блок управления, включающий программирующее средства и связанный со средством контроля положения катодного пятна и с управляемыми средствами включения. согласно изобретению содержит резисторы, средство контроля положения катодного пятна выполнена в виде датчика текущего положения катадного пятна, представляющего собой протяженный электропроводный элемент, установленный над поверхностью испарения катода вдоль его оси, блок управления содержит электронное средство сравнения электрических сигналов, выход которого соединен с управляемыми средствами включения, входные клеммы резисторов соединены с концами датчика текущего положения катадного пятна, а выходные — между собой и с положительным полюсом источника электропитания, программирующее средство подключено ко входной клемме одного из резисторов и ко входу электронного средства сравнения, концы датчика текущего положения катадного пятна соединены со отарым входам упомянутого средства срав нения. а сопротивление резисторов. по меньшей мере, на порядок превышает сопротивление датчика текущего положения катадного пятна.

Сравнительный анализ показал, что предложенное техническое решение соответствует критериям патентноспособности, поскольку заявленные признаки, отраженные о формуле изобретения. как в отдельности, так и их совокупность не были обнаружены в данной и смежных областях, науки и техники для решения поставленной задачи.

На чертеже изображена схема конструкции предлагаемого устройства.

Здесь протяженный катод — 1 установлен в вакуумной камере 2, являющейся анодам. Напротив катода 1 вдоль его продольной оси установлен датчик 3 текущего положения катодного пятна в виде и ротяже H наго электроправодного элемента с высоким удел ьн ым сопротивлением. Концы датчика 3 через токоограничивающие резисторы 4 подключены непосредственно к положительному полюсу источника 5 постоянного тока, а также к входу 6 операционного усилителя 7, являющегося электронным

2001159 средством сравнения электрических сигналов. Второй вход 8 операционного усилителя 7 подключен к программирующему средству 9. Выход 10 операционного усилителя 7 подключен к управляемым средстоам 5 включения в виде управляемых клю <ей 11 и

12, находящихся в цепях токоподводон к концам катода 1. Отрицательный полюс источника электропитания 5 подключен к катоду 1, Электpoflèòание устройства 10 осуществляется от источника постоянного тока 13, положительный f

1 и анодом 2 катодное пятно разряда всегда движется о сторону включенного в данный момент ключа. Генерируемый им поток 15 металлической плазмы замыкает цепь источника 5 постоянного тока через участок 25

16, расположенный на датчике 3 текущего положения катодного пятна.

Резисторы 4 и плечи датчика 3 текущего положения катодного пятна. образованные концами датчика и участком 16 входа потока 30

15 г<лаэмы, образуют измерительный мост, диагональ которого подключена к одному иэ входов 6 средства сравнения, роль которого играет операционный усилитель 7. Величина сопротивления ограничивающего рези- 35 стора 4 такова, что он по меньшей мере на порядок больше, чем сопротивление R датчика 3 текущего положения катодного пятна. При собл<одении этого условия напряжение на диагонали измерительного 40 моста Ug=i/2*(гх-R/2), где гх — сопротивление ветви датчика, между его концом и площадкой 16, воспринимающей поток 15 плазмы.

Как следует из приведенного выраже- 45 ния, напряжение на диагонали моста однозначно определяет координату X положения катодного пятна 14 на катоде 1, и на вход 6 средства сраннения подается сигнал непосредственно вырабатываемый на датчике 3 50 текущего положения катодного пятна, Это напряжение примерно на порядок больше того напряжения, которое подается на вход дифференциального усилителя в устройстве — прототипе, 55

Одновременно на второй вход 8 средства сравнения подается сигнал от программирующего средства 9. (-(а выходе 10 средства сравнения вырабатывается усиленный сигнал, величина которого пропорциональна разности напряжений на оходах

6 и 8, При нулевой разнОСти напряжен<1й на входах 6 и 8 средства сравнения сигнал на его выходе 10 равен нулю и при этом включены оба ключа 11 и 12. При включенных обоих ключах оба «аправлеи<1я движения катодного пятна 14 на катоде 1 равноценны (катодное пятно движется по катоду хаотически), Как только при изменении положения катодного пятна 14 изменится напряжение на датчике 3 текущего положения катодного пятна входах 6 и 8 средст«а сравнения появится сигнал рассогла ования, который вызовет поянление напряжения на вь<ходе 10, отключа<ощего тот ключ, в направлении движения к которому сигнал рассогласования увеличивается. При этои катодное пятно 14 начинает двигаться в направлении, при котором сигнал рассогласования начинает уменьшаться. Таким образом, средство сравнения <1 управляемые ключи, на которые оНо воздействует, постоянно поддерживает положение катодного пятна 14 на катоде 1, при котором разность сигналов на входе устройства сравнения ранна нулю U,1-Un,»=-0. Как1олько на выходе программиру<о цего средс<на

9 сигн»л изменитсЯ и станет Равным Unpre 1« сразу же появится разность напрчжени., на входах средстна сравнения, т.е. Ug,Unl нс равно 0 и система управления сработае1 т»ким образом, что катодное пятно 14 за:мет:<а катоде 1 новое положение, при котором восстановится равенство Ug-Unp2=0.

Изменяя напряжение на выходе програм.1 <рующего средства по определе <ной прогр»мме, вынуждают катоднпе пятно до г»тося по этой прогр»мме.

Прил1ер конкре Ho< o вы пол«ения.

В устройстве длина катода иэ il

30 мм, l» I I<1K бьlfI изготовле<» l13 нихро<лоно<1 пронолоки диаметром О, ) мм; fo conpofll< ление примерно 5 Ом.

Источник 5 постоянного тока имеег,<апряже«иа примерно 100 В, резисторы 4 гроНОЛО«Н:Ie ИМЕЮТ НЕЛИЧИНУ СОПРОтИНЛЕНИЯ по ?70 Ом каждый. При этом си. а така в ветвях дэтч .ха составляет пример <о 00 мА, Л1аксималь«ое напряжен;<а, оырабатьвэсмое датчиком текущего положени < кзтодного пятна, составляет пример<

Устройство работает четко. Такил1 образом, цель изобретения достигнута. (56) Авторское свидетельство СССР

М 461163, кл. С 23 С 14/32, 1975.

2001159

Составитель С.Григорьева

Техред М.Моргентал Корректор А.Коэориз

Редактор Н.Семенова

Тираж Подписное

НПО " Поиск" Роспатента

113035. Москва, Ж-35, Рвушская наб., 4/5

Заказ 3114

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Ãçãàðèíà, 101

Формула изобретения

УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОДУГОВОГО НАНЕСЕНИЯ МЕтАллических пОкРытий 8 ВАкууме, содержащая источник питания и соединенный с ним протяженный анод, протяженный катод с поверхностью испарения и подсоединенные к его противоположным концам токоподводы, систему осевого перемещения катодного пятна с управляемыми средствами . включения, «аждое из которых 10 связано с одним из токаподводов и источником питания, средство контроля положения катодного пятна, блок управления с программирующим ycTp0AcT00HI, связан" ный со средством контроля положения ка- 15 тодного пятна и с управляемыми средствами включения. атличвющаяся тем, что она снабжена резисторами, средство контроля положения катодного пятна выполнено в виде устанОвленного над повер- 20 хностью испарения катода вдоль его оси датчика текущего положения квтодного пятна, представляющего собой протяженный злектропроводный элемент, блок управления выполнен в виде электронного устройства сравнения электрических сигналов, выход которого соединен с системой асевого перемещения катодного пятна, входные клеммы резисторов соедимены с концами датчика текущего положения квтодного пятна, а выходные - между собой и с положительным полюсом источника питания, программирующее устройство подключено к входной клемме одного из резисторов и к входу устройства сравнения, концы датчика текущего положения квтодного пятна соединены с вторым входом устройства сравнения, а сопротивление резисторов по меньаей мере на порядок превышает сопротивление датчика положения катодного пятна.