Установка электродугового нанесения металлических покрытий в вакууме

(11) 2 ИЕ И Т Комитет Российской Федерации о патентам и товарным знакам(З 4) УСТАНОВКА ЭЛНСТРаДУГОВОГО НАНЕСЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЖРЬЗТИЙ В ВАКУУМЕ(57) Изобретение относится к поверхностному упрочнению инструмента и деталей машин, а такжедля создания декоративного покрытия на изделияхразличного назначения Установка содержит установленный в являющейся анодом вакуумной камере ИЯ, щми : "та-щщрцьлиотвд 2 протяженный расходуемый катод (К) 1 с управляемыми ключами (УК) 11 и 12 на концах 8 допь оси К 1 над поверхностью испарения устаювлен датчик текущего положения катодного пятна 3, концы которого подключены к одному из входов устройства сравнения электрических сигнюов (УСЭС) и через резисторы Р 4 к положительному полюсу историка питания. 8 торой вход УСЭС подключен к програиьмреацему устройству 9, которое также подкттючеко к входном клемме одного из й 4. Выход УСЭС соедтеен УК 11 и 12. Связаеые между собой выходные клеммы й 4 соединены непосредственно с положительным полюсом источника питания Сопротивление Р, по меньшей мере, на порядок превышает сопротивление датчика положения катодного пятна 1 ипИзобретение относится к нанесению металлических и металлосодержащих покрытий и может быть использовано в машиностроении при упрочнении инструмента и деталей машин, для создания декоративно- защитных покрытий на изделиях различного назначения,Известно устройство для электродугового нанесения покрытий в вакууме, содержащее протяженный катод, оыполненный из испаряемого материала и имеющий поверхность испарения, расположенную одоль его продольной оси, и токоподооды с противоположных торцов катода, подключенные к управляемым ключам, электрически связанным с блоком управления и источником постоянного тока, соединенным также с анодом и электрически связанное с блоком управления средство, определяющее положение катоднага пятна, образующегося на поверхности испарения катода и совершающего возвратнапаступательноегдоижение по этой поверхности. В этом устройстве катодное пятно дугового разряда под воздействием магнитного поля тока, протекающего по катоду, всегда движется в направлении токоподвода, Когда катоднае пятно достигает торца катода, средства, 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 блока управления, выход ко 1 арого связан с управляемыми ключами. Блэк управления включает управляемый ключ, устанаоленный на торце катода, противоположном току, где находится катадное пятно. одновременна отключая ранее включенный ключ,В укаэанном устройстве выполнение сред:тоа, определяющего положение катадного пятна, о виде датчиков конечного положения катадного пятна не обеспечивает получение покрытий заданного профиля на изделиях, поскольку катодное 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, соединен 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ный с ним протяженные анод, расходуемый катод с поверхностью испарения и парой подсоединенных к его противоположным концам токаподоодов, 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 средстоа 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 катаднаго пятна, представляющего собой протяженный электропроводный элемент, установленный над паоерхнастью испарения катода вдоль его аси, 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 катодного пятна соединены со отарым входам упомянутого средства сравнения. 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 протяженного электропроводного элемента с высоким удельным сопротивлением.Концы датчика 3 через токоограничивающие резисторы 4 подключены непосредственно к положительному полюсу источника 5 постоянного тока, а также к входу б операционного усилителя 7, являющегося электроннымсредством сравнения электрических сигналов. Второй вход 8 операционного усилителя 7 подключен к программирующемусредству 9, Выход 10 операционного усилителя 7 подключен к управляемым средстоам 5включения в виде управляемых ключей 11 и12, находящихся в цепях токоподводов кконцам катода 1. Отрицательный полюс источника электропитания 5 подключен к катоду 1, Электропитание устройства 10осуществляется от источника постоянноготока 13, положительный полюс которого соединен с вакуумной камерой, а отрицательный с общей точкой ключей 11 и 12. Начертеже показаны также катодное пятно 14 15итенерируемый им поток 15 металлическойплазмы в оиде расходящегося конуса,Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образовал. При возбуждении дугового разряда между катодом 201 и анодом 2 катодное пятно разряда всегдадвижется о сторону включенного о данныймомент ключа, Генерируемый им поток 15металлической плазмы замыкает цепь источника 5 постоянного тока через участок 2516, расположенный на датчике 3 текущегоположения катодного пятна.Резисторы 4 и плечи датчика 3 текущегоположения катодного пятна. образованныеконцами датчика и участком 16 охода потока 3015 плазмы, образуют измерительный мост,диагональ которого подключена к одному иэвходов 6 средства сравнения, роль которогоиграет операционный усилитель 7, Величина сопротивления ограничивающего резистора 4 такова, что он по меньшей мере напорядок больше, чем сопротивление Я датчика 3 текущего положения катодного пятна,При соблюдении этого условиянапряжение на диагонали измерительного 40моста 09=(/2(гх-Р/2), где гх - сопротивление ветви датчика, между его концом и площадкой 16, воспринимающей поток 15плазмы.Как следует из приведенного выражения, напряжение на диагонали моста однозначно определяет координату Х положениякатодного пятна 14 на катоде 1, и на вход 6средства сравнения подается сигнал непосредственно вырабатываемый на датчике 3 50текущего положения катодного пятна, Этонапряжение примерно на порядок большетого напряжения, которое подается на входдифференциального усилителя в устройстве- прототипе, 55Одновременно на второй вход 8 средства сравнения подается сигнал от программирующего средства 9. (-(а выходе 10средства сравнения вырабатывается усиленный сигнал, величина которого пропорциональна разности напряжений на оходах 6 и 8, При нулевой разности напряжений на входах 6 и 8 средстоа сравнения сигнал на его выходе 10 равен нулю и при этом включены оба ключа 11 и 12. При включенных обоих ключах оба направлеиия движения катодного пятна 14 на катоде 1 равноценны (катодное пятно движется по катоду хаотически), Как только при изменении положения катодн ого пятна 14 изменится напряжение на датчике 3 текущего положе. ния катодного пятна входах 6 и 8 средства сравнения появится сигнал рассогласования, который вызовет появление напряжения на выходе 10, отключаощего тот ключ, в направлении движения к которому сигнал рассогласования увеличивается. При этоц катодное пятно 14 начинает двигаться в направлении, при котором сигнал рассогласования начинает уменьшаться. Таким образом, средство сравнения и управляемые ключи, на которые оно воздействует, постоянно поддеркивает положение катод- ного пятна 14 на катеде 1, при котором разность сигналов на входе устройства сравнения равна нулю (.(1-(.(п,1=-0, Как 1 олько на выходе программирую цего средства 9 сигнал изменится и станет равным Опр 2 1сразу же появится разность напрчжени на входах средства сравнения, т.е.(.(о,0,2 нс равно 0 и система управления сработае 1 тким образом, что катодное пятно 14 займет а катоде 1 новое положение, при котором восстановится равенство Оц-(.(пр 2=0. Изменяя напряжение на выходе программ руюгцего средства по определе ной прогрмме, вынуждают катоднпе пятно доигтося по этой прогрмме,Пример конкретного выполнения, В устройстве длина катода иэ 1 игоэ спс-еляла 840 л 1 м, ширин 120 мм, толщи а 30 мм.Дачик был изготовлен иэ нихрогловгй проолоки диэметрол 1 О, мм; оо сопрогиоление примерно 5 Ом.Источник 5 постоянного тока имеег н. пряжеиа примерно 100 В, резисторы 4 гроволочные имеют величину сопротивления по 270 Ом каждый, При этом си.а тока в ветвях дэтч,ха составл ет пример го ОО мА, Л 1 аксимальное нгпряжениа, оырабатывэсл 1 ое датчиком текущего положения кзтодного пятна, составляет примерно 1,5 В.Устройство работает четко. Тэкил 1 образом, цель изобретения достигнута.(56) Авторское свидетельство СССРМ 461163, кл. С 23 С 14/32, 1975.2001159 Составитель С,ГригорьеваТехред М.Моргентал Корректор А. Коэориз Редактор Н,Семенова Тираж Подписное НПО " Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Рвушская наб., 4 Ю Заказ 3114 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Формула изобретения УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОДУГОВОГО НАНЕСЕНИЯ МЕ- тАллических пОкРытий 8 ВАкууме, содержащая источник питания и соединенный с ним протяженный анод, протяженный катод с поверхностью испарения и подсоединенные к его противоположным концам токоподводр, систему осевого перемещения катодного пятна с управляемыми средствами . включения, какдое из которых 10 связано с одним из токаподяодов и источником питания, средство контроля положения катодного пятна, блок управления с программирующим устройством, связан" нрй со средствам канероля положения кв тодного пятна и с управляемыми средствами включения, отличающаяся тем, что она снабжена резисторами, средство контроля положения катоднаго пятна выполнена в виде установленного над повер хностью испарения катода вдоль его оси датчика текущего положения квтодн ого пятна, представляющего собой протяженный злектропроваднрй 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 витания, 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.