Плазменной обработки

7. ПЛАЗМЕННАЯ ОБРАБОТКА

7. Плазменная обработка ................. 415

Плазменная обработка —- это обработка материалов низкотемпературной плазмой, генерируемой дуговыми или иысокочастот-нымн плазмотронами. При плазменной обработке изменяется

форма, размеры, структура обрабатываемого материала или состояние его поверхностного слоя. Плазменная обработка включает: разделительную и поверхностную резку, нанесение покрытий, напыление, сварку.

Плазменная обработка получила широкое распространение вследствие высокой температуры плазмы (~104 К), большого диапазона регулирования мощности и возможности сосредоточения потока плазмы на обрабатываемой заготовке; при этом эффекты плазменной обработки достигаются как тепловым, так и механическим действием плазмы.

3. Что включает плазменная обработка материалов?

18.1. Плазменная обработка заготовок........... . 290

Плазменная обработка суровой ткани осуществлялась на установке ПУ-ГВЧ, описанной [1]. В качестве плизмообрааующего газа использовали аргон и воздух при следующих параметрах:

кой концентрацией энергии. В ВЧ П. (мощн. до 1 МВт) плазмообразующее в-во нагревается в разрядной камере (обычно вихревыми токами) до темп-ры 104 К. П. используются гл. обр. в технол. целях (напр., плазменная металлургия, плазменная обработка, плазмохимическая технология).

02 Ионпо-плазменная обработка Ионная очистка и нагрев образцов

03 Ионно-плазменная обработка

Бурное развитие всех отраслей народного хозяйства вызывает необходимость все большего применения специальных сталей, алюминиевых сплавов и других цветных и активных металлов. Разделка этих металлов является одной из наиболее трудоемких и наименее производительных операций. Также затруднена и сварка некоторых из них. Поэтому возникла необходимость разработки и применения такого способа резки указанных металлов, при котором наряду с высоким качеством реза обеспечивалась бы высокая производительность. Исследования и практика показали, что это может быть достигнуто при лрименении газоэлектрической (плазменной) обработки металлов.

Некоторые вопросы теории плазменной обработки. Ранее считали, что вещество пребывает в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. В последние годы значительное внимание привлекли свойства вещества в четвертом состояния, которое назвали плазмой.

Плазменная обработка получила широкое распространение вследствие высокой температуры плазмы (~104 К), большого диапазона регулирования мощности и возможности сосредоточения потока плазмы на обрабатываемой заготовке; при этом эффекты плазменной обработки достигаются как тепловым, так и механическим действием плазмы.

1. Что Вы знаете из теории процесса плазменной обработки?

Газовая среда в горелке для плазменной обработки материалов должна выполнять следующие функции:

8.3. ТЕХНОЛОГИЯ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ

Обработка материалов ионно-плазменными потоками позволяет формировать на поверхности тонкие покрытия различного состава и тем самым изменять поверхностные свойства металлов и сплавов в широких пределах. Уникальные свойства композиций "основа—покрытие" могут быть обеспечены нанесением многослойных покрытий, выбором различной толщины модифицированных слоев, а также вариацией технологических режимов обработки. Наибольшее распространение получили методы нанесения износостойких покрытий в вакууме. Преимущества данных физических методов связаны с высокой степенью чистоты технологического процесса, с возможностью контроля и воспроизведения режимов ионно-плазменной обработки. Методы нанесения покрытий в вакууме различаются механизмами генерации плазменных потоков и включают три стадии процесса: генерацию потока частиц; осаждение плазменного потока; формирование покрытия на поверхности материала.

Изменение температуры в процессе ионно-плазменной обработки зависит от величины теплового потока, условий теплообмена, а также от размеров и геометрии подложки. В общем случае для расчета температурно-временных характеристик при напылении используют уравнение теплопроводности, которое для трехмерного теплового потока имеет вид

Кроме карбидов и нитридов титана, перспективными соединениями для покрытий являются бориды и нитриды кремния и бора, оксиды алюминия, циркония, хрома, а также алюминиды металлов. К настоящему времени разработаны покрытия сложного состава по типу (Ti-Cr>-N и (Ti-Mo)-N. Однако обеспечение прочностных характеристик таких композиций требует более строгого соблюдения назначенных режимов ионно-плазменной обработки для получения двухфазной структуры нитридов металлов с составом, близким к стехиометрическому составу [92]. Недостаток указанных покрытий - их повышенная хрупкость. Устранение данного недостатка в определенной степени воз-

Технологические процессы ионно-плазменной обработки материалов основаны на решении задач оптимизации условий напыления, обеспечивающих получение поверхностных слоев с требуемыми эксплуатационными характеристиками. К условиям ионно-плазменной обработки, как было сказано выше, относятся режимы генерации и осаждения ионных потоков, давление и состав газовой среды, температура подложки и состояние поверхности образца.

Процесс вакуумно-плазменной обработки состоит из двух этапов. Первый этап - это ионная бомбардировка, второй - конденсация покрытия. Реализация указанных этапов обеспечивается технологическими параметрами процесса обработки, последовательность которого можно представить следующим образом: бомбардировка подложки осуществляется ионами с энергией 1-2 кэВ. Одновременно осуществляется очистка поверхности от загрязнений и нагрев образца до тре-