trust already work Плазмотрон. Технология плазменной плавки, плавления, напыления. Плазменное получение порошков » Портал инженера

Курс Валют:

USD 0.00   +0.00

EUR 0.00   +0.00

Плазмотрон. Технология плазменной плавки, плавления, напыления. Плазменное получение порошков

Плаз­мот­рон (гене­ра­тор плазмы) пред­став­ляет собой тех­ни­че­ское устрой­ство, в кото­ром гене­ри­ру­ется газо­раз­ряд­ная плазма, кото­рая может быть исполь­зо­вана для обра­ботки мате­ри­а­лов, плаз­мен­ной резки, плаз­мен­ного напы­ле­ния или про­сто как источ­ник света и тепла.

В про­стей­шем виде, гене­ра­тор плазмы состоит из метал­ли­че­ской трубки малого диа­метра, внутри кото­рой цир­ку­ли­рует газ, напри­мер, аргон. Газ выпус­ка­ется из отвер­стия малого диа­метра на перед­нем конце трубки. От частот­ного гене­ра­тора через коак­си­аль­ное соеди­не­ние на перед­ний конец метал­ли­че­ской трубки пода­ются элек­тро­маг­нит­ные мик­ро­волны, кото­рые, вза­и­мо­дей­ствуя с газом, обра­зуют плазму.

Суще­ствуют три основ­ных раз­но­вид­но­сти плаз­мот­рона: посто­ян­ного тока, пере­мен­ного тока и высо­ко­ча­стот­ные. Наи­бо­лее рас­про­стра­нен­ными явля­ются плаз­мот­роны посто­ян­ного тока. Они более ста­бильны в работе, более низ­кий рас­ход элек­трода, низ­кое энергопотребление.

Кон­струк­ция плаз­мат­рона посто­ян­ного тока состоит из сле­ду­ю­щих основ­ных эле­мен­тов: устрой­ства подачи плаз­мо­об­ра­зу­ю­щего веще­ства, элек­трода и раз­ряд­ной камеры.

Раз­ли­чают три группы плаз­мат­ро­нов посто­ян­ного тока: пря­мого дей­ствия, кос­вен­ного дей­ствия и комбинированные.

{banner_rca-news-1-1}

Плаз­мат­роны пря­мого дей­ствия (плаз­мо­ду­го­вые) пред­на­зна­чены для фор­ми­ро­ва­ния плаз­мен­ной дуги. В этих устрой­ствах раз­ряд горит между элек­тро­дом, слу­жа­щий като­дом и обра­ба­ты­ва­е­мым мате­ри­а­лом, высту­па­ю­щий ано­дом. Такие плаз­мо­ду­го­вые устрой­ства при­ме­ня­ются для сварки, резки и плавки элек­тро­про­во­дя­щих материалов.

В плаз­мот­ро­нах кос­вен­ного дей­ствия (плаз­мо­струй­ных) про­ис­хо­дит обра­зо­ва­ние плаз­мен­ной струи из созда­ва­е­мой в раз­ряде между кор­пу­сом и элек­тро­дом плазмы. Эти плаз­мат­роны исполь­зуют для тер­ми­че­ской обра­ботки мате­ри­а­лов, как элек­тро­про­вод­ных, так и диэлек­три­ков, и нане­се­ния покрытий.

Ком­би­ни­ро­ван­ные плаз­мат­роны  — это сим­биоз плаз­мот­ро­нов пря­мого и кос­вен­ного дей­ствия. Дуга в таких плаз­мат­ро­нах горит одно­вре­менно между элек­тро­дом, кор­пу­сом и мате­ри­а­лом.

Для ста­би­ли­за­ции раз­ряда, горе­ние дуги в плаз­мат­ро­нах посто­ян­ного тока про­ис­хо­дит в маг­нит­ном поле.

Высо­ко­ча­стот­ный плаз­мат­рон состоит из элек­тро­маг­нит­ной катушки, элек­трода, источ­ника высо­ко­ча­стот­ной энер­гии, узла подачи плаз­мо­об­ра­зу­ю­щего веще­ства, кор­пуса и раз­ряд­ной камеры. Мощ­ность таких плаз­мат­ро­нов дости­гает 106 Вт, частота поля 10 – 50 МГц, а тем­пе­ра­тура в раз­ряд­ной камере около 10000 К.

Плаз­мен­ные технологии

Плазма явля­ется неза­ме­ни­мой для реа­ли­за­ции неко­то­рых совре­мен­ных электротехнологий:

  • Син­тез веществ;
  • Полу­че­ние уль­тра­дис­перс­ных порошков;
  • плавка, резка, сварка метал­ли­че­ских изделий;
  • трав­ле­ние и очистка поверхности;
  • нане­се­ние покры­тий на изделия;
  • плаз­мо­хи­ми­че­ское леги­ро­ва­ние поверхности.

Про­цесс нане­се­ния на поверх­ность мате­ри­ала допол­ни­тель­ных слоев боль­шой тол­щины при помощи газо­раз­ряд­ной плазмы назы­ва­ется плаз­мен­ной наплав­кой. В резуль­тате такой обра­ботки заго­товка при­об­ре­тает уни­каль­ные свойства.

Для улуч­ше­ния меха­ни­че­ских свойств дета­лей исполь­зу­ются плаз­мо­струй­ные устрой­ства. В про­цессе наплав­ле­ния вме­сте с газом пода­ется поро­шок наплав­ля­е­мого твер­дого сплава. Тол­щина наплав­ля­е­мого слоя варьи­ру­ется от 1 до 10 мм за один про­ход. При помощи плаз­мен­ной наплавки деталь из деше­вой угле­ро­ди­стой стали полу­чает высо­кие меха­ни­че­ские свой­ства, харак­тер­ные для детали из доро­гой инстру­мен­таль­ной стали. Также при помощи наплав­ле­ния вос­ста­нав­ли­вают колен­ча­тые валы, доро­го­сто­я­щие штампы и др.

{banner_rca-news-1-2}

Плаз­мен­ное плав­ле­ние и кри­стал­ли­за­ция про­цесс, широко рас­про­стра­нен­ный в совре­мен­ных элек­тро­тех­ни­че­ских тех­но­ло­гиях. С его помо­щью про­ис­хо­дит очистка мате­ри­а­лов, как метал­лов, так и диэлек­три­ков от при­ме­сей. Цикл «плавление-кристаллизация» про­те­кает при 4000 оС и поз­во­ляет пла­вить не только металлы, но и кар­биды, нит­риты и оксиды.

Про­цесс про­те­кает в камере с инерт­ной атмо­сфе­рой для предот­вра­ще­ния окис­ле­ния. Сверху в камере рас­по­ло­жен плаз­мат­рон, кото­рый испус­кает плаз­мен­ную струю. Заго­товка, под­ле­жа­щая плав­ле­нию, поме­ща­ется в струю и рас­плав­лен­ный мате­риал попа­дает в кри­стал­ли­за­тор, где мате­риал затвер­де­вает и полу­ча­ется очи­щен­ный слиток.

Плаз­мен­ное напы­ле­ние – про­цесс нане­се­ния тон­кого слоя дру­гого мате­ри­ала на изде­лие при помощи высо­ко­тем­пе­ра­тур­ной плаз­мен­ной струи с целью улуч­ше­ния проч­ност­ных, жаро­проч­ных, кор­ро­зи­он­ных свойств или улуч­ше­ния деко­ра­тив­ных качеств. Мате­ри­а­лом для покры­тия могут слу­жить самые раз­лич­ные металлы, полу­про­вод­ни­ко­вые и диэлек­три­че­ские соеди­не­ния, керамика.

Про­цесс напы­ле­ния про­ис­хо­дит сле­ду­ю­щим обра­зом. Плаз­мен­ная струя, обес­пе­чи­вает испа­ре­ние рас­пы­ля­е­мого мате­ри­ала, пере­водя его в ато­мар­ное состо­я­ние. Атомы напы­ля­е­мого мате­ри­ала осе­дают на под­ложке (обра­ба­ты­ва­е­мую заго­товку) обра­зуя проч­ную пленку. Тол­щина пленки зави­сит от вре­мени цикла напыления.

Плаз­мен­ное полу­че­ние порошков

В порош­ко­вой метал­лур­гии наи­бо­лее вос­тре­бо­ван­ными явля­ются порошки с раз­ме­рами частиц в пре­де­лах 10 – 1000 мкм. Такие порошки назы­ва­ются сред­ней дис­перс­но­сти, они исполь­зу­ются при про­из­вод­стве изде­лий из металла, фер­ри­тов и керамики.

Плаз­мен­ная струя рас­плав­ляет заго­товку, капли рас­плав­лен­ного мате­ри­ала раз­брыз­ги­ва­ются вра­ща­ю­щимся ката­ли­за­то­ром и затвер­де­вают в виде моно­кри­сталь­ных частиц. Раз­мер частиц зави­сит от ско­ро­сти вра­ще­ния кри­стал­ли­за­тора в диа­па­зоне от 10 до 1000 мкм, регу­ли­руя его ско­рость можно полу­чать поро­шок раз­ной дисперсности.

Для полу­че­ния уль­тра­дис­перс­ных порош­ков при­ме­няют плаз­мо­хи­ми­че­ский син­тез. Этим мето­дом полу­чают порошки нит­ри­дов, окси­дов, бори­дов, кар­би­дов. Уль­тра­дис­перс­ные или высо­ко­дис­перс­ные порошки отно­сятся к кате­го­рии нано­раз­мер­ных порош­ков. Раз­мер их частицы не пре­вы­шает 1мкм и нахо­дится в диа­па­зоне от 10 до 1000 нм.

Одним из усло­вий полу­че­ния уль­тра­дис­перс­ных порош­ков мето­дом плаз­мо­хи­ми­че­ского син­теза явля­ется про­те­ка­ние про­цесса вдали от рав­но­ве­сия. Полу­че­ние нано­ча­стиц про­ис­хо­дит при повы­шен­ной ско­ро­сти охла­жде­ния плаз­мен­ного потока при выходе из газо­вой фазы, бла­го­даря чему обра­зу­ются частицы мень­шего размера.

Для плаз­мо­хи­ми­че­ского син­теза исполь­зу­ется азот­ная, арго­но­вая, угле­во­до­род­ная или амми­ач­ная низ­ко­тем­пе­ра­тур­ная плазма. Частота исполь­зу­е­мых раз­ря­дов колеб­лется от тле­ю­щего до сверхвысокочастотного.

Для полу­че­ния нано­по­рошка через дози­ру­ю­щее устрой­ство рас­пы­ля­ется рас­твор, содер­жа­щий иско­мый мате­риал. Попа­дая в плаз­мен­ную среду под дей­ствием высо­кой тем­пе­ра­туры, про­те­кает хими­че­ская реак­ция. Твер­дый про­дукт реак­ции осе­дает на дне реактора.

Основ­ная сфера при­ме­не­ния нано­по­рош­ков – полу­че­ние мате­ри­а­лов для созда­ния основ­ных ком­по­нен­тов для наноэлектроники.

Газо­раз­ряд­ная плазма широко исполь­зу­ется в мик­ро­элек­тро­нике. С ее помо­щью про­ис­хо­дит нане­се­ние про­вод­ни­ко­вых или диэлек­три­че­ских пле­нок на поверх­ность полу­про­вод­ни­ков, созда­ние электронно-дырочных пере­хо­дов при леги­ро­ва­нии кри­сталла, созда­ние тран­зи­сто­ров, кон­ден­са­то­ров, дио­дов и др., что в итоге осно­вы­вает инте­граль­ную мик­ро­схему. При помощи высо­ко­ча­стот­ной плазмы полу­чают диэлек­три­че­ские и рези­стив­ные пленки.

 

 

Источник: https://lab-37.com/



Обсудить на форуме
Контроллеры
Контроллеры
Автоматы
Автоматы
Датчики
Датчики
Питание
Питание
Сварка
Сварка

Комментарии

Добавить комментарий
    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent

    Похожие статьи:

    Как устроен трансформатор

    Транс­фор­ма­тор (от лат. transformare , изме­нить, пре­об­ра­зо­вать) пред­став­ляет собой элек­тро­маг­нит­ное устрой­ство, кото­рое пре­об­ра­зует элек­три­че­скую энер­гию от одной системы к дру­гой при помощи элек­тро­маг­нит­ной индук­ции без

    Ядер­ный реак­тор, прин­цип дей­ствия, работа ядер­ного реактора

    Каж­дый день мы исполь­зуем элек­три­че­сто и не заду­мы­ва­емся над тем, как оно про­из­во­дится и как оно к нам попало. А тем не менее это одна из самых важ­ных частей совре­мен­ной циви­ли­за­ции. Без элек­три­че­ства не было бы ничего — ни

    Решения для современных осветительных установок

    Сегодня освещение нам необходимо везде, мы освещаем свое жилье, используем освещение для офиса, осуществляем подсветку витрин, концертное освещение передает настроение, наружное освещение архитектурных сооружений подчеркивает их величие, освещение

    Усилитель мощности на ГУ-74Б

    В последние годы радиолюбительские трансиверы, как правило, делают маломощными — от 3 до 5 Вт. В связи с этим при проектировании усилителя мощности возникает вопрос, какую из известных схем применить, чтобы при вышеуказанных параметрах получить на

    Печь для пайки оплавлением (reflow soldering)

    Авто­ма­ти­че­ская печка на базе быто­вого ростера (элек­три­че­ской мини-духовки) для пайки мел­ких серий печат­ных плат — от одной до несколь­ких штук — с исполь­зо­ва­нием паяль­ной пасты.