Спосіб обробки електропровідних матеріалів за допомогою атмосферної плазми та пристрій для його здійснення
Формула / Реферат
1. Спосіб обробки атмосферною плазмою предмета, виконаного з електропровідного матеріалу, що включає генерацію плазмових струменів плазмовими генераторами, дію плазмовими струменями на поверхню оброблюваного предмета та відносне зміщення оброблюваного предмета відносно плазмових генераторів, причому принаймні один з плазмових струменів є катодним струменем, і принаймні один з плазмових струменів є анодним струменем, і вищезгаданий анодний струмінь спрямовують на зону обробки вищезгаданої оброблюваної поверхні поблизу від катодного струменя.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що електричний струм для генерації катодних та анодних плазмових струменів розділяють на три частини, з яких одна, l3, протікає через оброблюваний предмет, а дві інші, l1, l2, подають на анодні та катодні плазмові струмені.
3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що катодний струмінь утворює з оброблюваною поверхнею гострий кут .
4. Спосіб за одним з пп. 1 - 3, який відрізняється тим, що анодний струмінь утворює з оброблюваною поверхнею кут , який є більшим за кут
, утворений між катодним струменем та оброблюваною поверхнею.
5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що кут між анодним струменем та оброблюваною поверхнею наближається або практично дорівнює 90°.
6. Спосіб за одним з пп. 3 - 5, який відрізняється тим, що кут між катодним струменем та оброблюваною поверхнею становить від 25° до 60°.
7. Спосіб за одним з попередніх пп., який відрізняється тим, що включає генерацію кількох анодних струменів та катодних струменів, розташованих у порядку чергування у напрямку, перпендикулярному напрямкові переміщення оброблюваного предмета відносно плазмових генераторів.
8. Спосіб за одним з попередніх пп., який відрізняється тим, що імпульс, отриманий катодними струменями, є більш потужним, ніж отриманий анодними струменями.
9. Спосіб за одним з попередніх пп., який відрізняється тим, що потік повітря або газу, який захоплюється оброблюваним предметом, відокремлюють від поверхні, яка обробляється, перед зоною обробки.
10. Спосіб за одним з попередніх пп., який відрізняється тим, що потік газу, який захоплюється оброблюваним предметом, формують ламінарним перед зоною обробки.
11. Спосіб за одним з попередніх пп., який відрізняється тим, що плазмові струмені є орієнтованими під гострим кутом по відношенню до напрямку переміщення v оброблюваного предмета відносно плазмових генераторів.
12. Спосіб за одним з попередніх пп., який відрізняється тим, що оброблюваний предмет має форму фольги.
13. Спосіб за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що плазмові струмені розміщують з двох боків фольги.
14. Спосіб за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що плазмові струмені на одному з боків фольги розташовують таким чином, щоб вони були зсунутими по відношенню до плазмових струменів на іншому боці фольги.
15. Спосіб за одним з попередніх пп., який відрізняється тим, що оброблюваний предмет має форму дроту.
16. Спосіб за одним з попередніх пп., який відрізняється тим, що один або кілька струменів додаткового газу Q спрямовують на плазмові струмені з метою розширення або стискання плазмових струменів, спрямованих на оброблюваний предмет.
17. Спосіб за одним з попередніх пп., який відрізняється тим, що на оброблюваному предметі під час дії плазми створюють акустичну або ультразвукову вібрацію.
18. Спосіб за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що акустичну або ультразвукову вібрацію створюють у процесі генерації плазми через забезпечення електричних імпульсів, причому тривалість переднього фронту величини забезпечуваних імпульсів електричного струму є достатньо короткою для того, щоб процес збільшення величини струму був ізохоричним.
19. Спосіб за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що частота імпульсів електричного струму є наближеною або дорівнює частоті акустичних вібрацій.
20. Спосіб за одним з попередніх пп., який відрізняється тим, що змінне магнітне поле генерується таким чином, щоб виникаючі в результаті амперові сили створювали очищувальні коливання плазмових струменів.
21. Спосіб за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що частота v коливань магнітного поля дорівнює або перевищує співвідношення відносної швидкості переміщення оброблюваного предмета та діаметра плазмових струменів.
22. Пристрій для обробки атмосферною плазмою предмета, виконаного з електропровідного матеріалу, який відрізняється тим, що включає принаймні один генератор катодного плазмового струменя та принаймні один генератор анодного плазмового струменя, розташовані таким чином, що анодний струмінь діє на зону обробки оброблюваної поверхні поблизу від катодного струменя.
23. Пристрій за п. 22, який відрізняється тим, що включає електричну схему для забезпеченняплазмових струменів, причому коло електричної схеми замикається частиною оброблюваного предмета, та засіб регулювання електричного струму I3, який протікає через оброблюваний предмет.
24. Пристрій за одним з пп. 22 або 23, який відрізняється тим, що генератор плазмового струменя включає електрод, стабілізуючий канал, сопло для утворення плазмового струменя та систему подачі, яка дозволяє вводити і регулювати потік газу, що захищає електрод та додаткові гази, які вносяться до плазмового струменя.
25. Пристрій за одним з пп. 22 - 24, який відрізняється тим, що генератор катодного струменя спрямований на оброблювану поверхню під кутом , який є гострим.
26. Пристрій за одним з пп. 22 - 25, який відрізняється тим, що генератор анодного струменя спрямовується на оброблювану поверхню під кутом , який є більшим за кут
між генератором катодного струменя та оброблюваною поверхнею.
27. Пристрій за п. 26, який відрізняється тим, що кут між генератором анодного струменя та оброблюваною поверхнею наближається або практично дорівнює 90°.
28. Пристрій за п. 25 або 26, який відрізняється тим, що кут між генератором катодного струменя та оброблюваною поверхнею становить від 25° до 60°.
29. Пристрій за одним з пп. 22 - 28, який відрізняється тим, що включає групу генераторів анодних та катодних струменів, розташованих у порядку чергування у напрямку, перпендикулярному напрямкові переміщення оброблюваного предмета відносно плазмових генераторів.
30. Пристрій за одним з пп. 22 - 29, який відрізняється тим, що у напрямку, перпендикулярному напрямкові переміщення v оброблюваного предмета, генератори катодних та анодних струменів чергуються таким чином, щоб вісь кожного з генераторів даної полярності перебувала на однаковій відстані від осей двох сусідніх генераторів, які мають протилежну полярність.
31. Пристрій за п. 29 або 30, який відрізняється тим, що включає принаймні дві групи генераторів плазмового струменя, розташованих з обох боків оброблюваного предмета, який має форму фольги, таким чином, щоб обробляти, одночасно або послідовно, дві поверхні цієї фольги.
32. Пристрій за одним з пп. 22 -31, який відрізняється тим, що включає розташований перед зоною плазмової обробки пристрій для стабілізації потоку повітря.
33. Пристрій за п. 32, який відрізняється тим, що стабілізаційний пристрій включає елемент, розташований з кожного боку оброблюваної фольги, для утворення вузького зазору для проходження фольги, та засіб введення додаткових газів Q у зазор для контролювання та регулювання газової суміші у зоні плазмової обробки.
34. Пристрій за одним з пп. 22 - 33 для обробки фольги, який відрізняється тим, що включає розташований за зоною плазмової обробки пристрій для стабілізації потоку повітря, що включає охолоджувальну систему.
35. Пристрій за одним з пп. 22 - 34, який відрізняється тим, що включає аеродинамічні опори, розташовані, відповідно, перед та за плазмовими генераторами.
36. Пристрій за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що аеродинамічна опора включає корпус з впуском для стиснутого повітря, сполучений через трубопровід з випускними отворами, спрямованими протиструминно по відношенню до напрямку переміщення v фольги для створення повітряної подушки між фольгою та корпусом опори.
37. Пристрій за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що розташовані нижче опори охолоджуються водою.
38. Пристрій за п. 36 або 37, який відрізняється тим, що випускні отвори мають подовжню форму і розподіляються по ширині фольги, причому кут між подовжнім напрямком отворів та напрямком переміщення фольги є наближеним до 0° у центрі фольги і збільшується з наближенням до бокових ребер фольги.
39. Пристрій за п. 22, який відрізняється тим, що призначений для обробки дроту, і включає кілька груп генераторів анодних та катодних плазмових струменів, розташованих уздовж оброблюваного дроту.
40. Пристрій за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що кожна група включає кілька пар генераторів анодних та катодних струменів, розташованих практично симетрично навколо оброблюваного дроту.
41. Пристрій за п. 39 або 40, який відрізняється тим, що кожна група є відокремленою від сусідньої групи трубчастим реактором.
42. Пристрій за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що трубчастий реактор оснащено трубопроводом для подачі та трубопроводом для відведення додаткових хімічно активних газів, а також вхідними та вихідними напрямними для спрямування дроту під час його проходження через пристрій.
43. Пристрій за п. 22, який відрізняється тим, що призначений для обробки фольги або профільованого листа і включає групу блоків плазмових генераторів, які можуть переміщуватися відносно один одного з метою пристосування блоків до складної поверхні.
44. Пристрій за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що блок включає датчик для регулювання відстані між блоком та поверхнею і для керування двигуном, який пересуває блок.
45. Пристрій за п. 43 або 44, який відрізняється тим, що блок включає корпус, який має отвір з охолоджувальною системою для стабілізації плазмового струменя і який дозволяє оточувати його потоком стабілізуючого газу для стискання плазми, спрямованої на оброблювану поверхню.
Текст
1. Спосіб обробки атмосферною плазмою предмета, виконаного з електропровідного матеріалу, що включає генерацію плазмових струменів плазмовими генераторами, дію плазмовими струменями на поверхню оброблюваного предмета та відносне зміщення оброблюваного предмета відносно плазмових генераторів, причому принаймні один з плазмових струменів є катодним струменем, і принаймні один з плазмових струменів є анодним струменем, і вищезгаданий анодний струмінь спрямовують на зону обробки вищезгаданої оброблюваної поверхні поблизу від катодного струменя. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що електричний струм для генерації катодних та анодних плазмових струменів розділяють на три частини, з яких одна, l3, протікає через оброблюваний предмет, а дві інші, l1, l2, подають на анодні та катодні плазмові струмені. 3. Спосіб за п.1 або 2, який відрізняється тим, що катодний струмінь утворює з оброблюваною поверхнею гострий кут . 4. Спосіб за одним з пп.1 - 3, який відрізняється тим, що анодний струмінь утворює з оброблюваною поверхнею кут , який є більшим за кут , утворений між катодним струменем та оброблюваною поверхнею. 5. Спосіб за п.4, який відрізняється тим, що кут між анодним струменем та оброблюваною поверхнею наближається або практично дорівнює 90°. 2 (19) 1 3 75613 4 струменів, спрямованих на оброблюваний предня та оброблюваною поверхнею становить від 25° мет. до 60°. 17. Спосіб за одним з попередніх пп., який відріз29. Пристрій за одним з пп.22-28, який відрізняняється тим, що на оброблюваному предметі під ється тим, що включає групу генераторів анодних час дії плазми створюють акустичну або ультразта катодних струменів, розташованих у порядку вукову вібрацію. чергування у напрямку, перпендикулярному на18. Спосіб за попереднім пунктом, який відрізняпрямкові переміщення оброблюваного предмета ється тим, що акустичну або ультразвукову вібравідносно плазмових генераторів. 30. Пристрій за одним з пп.22-29, який відрізняцію створюють у процесі генерації плазми через ється тим, що у напрямку, перпендикулярному забезпечення електричних імпульсів, причому тривалість переднього фронту величини забезпенапрямкові переміщення v оброблюваного предчуваних імпульсів електричного струму є достатмета, генератори катодних та анодних струменів ньо короткою для того, щоб процес збільшення чергуються таким чином, щоб вісь кожного з геневеличини струму був ізохоричним. раторів даної полярності перебувала на однаковій 19. Спосіб за попереднім пунктом, який відрізнявідстані від осей двох сусідніх генераторів, які мається тим, що частота імпульсів електричного ють протилежну полярність. 31. Пристрій за п.29 або 30, який відрізняється струму є наближеною або дорівнює частоті акустичних вібрацій. тим, що включає принаймні дві групи генераторів 20. Спосіб за одним з попередніх пп., який відрізплазмового струменя, розташованих з обох боків няється тим, що змінне магнітне поле генерується оброблюваного предмета, який має форму фольтаким чином, щоб виникаючі в результаті амперові ги, таким чином, щоб обробляти, одночасно або сили створювали очищувальні коливання плазмопослідовно, дві поверхні цієї фольги. 32. Пристрій за одним з пп.22-31, який відрізнявих струменів. 21. Спосіб за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що включає розташований перед зоється тим, що частота v коливань магнітного поля ною плазмової обробки пристрій для стабілізації дорівнює або перевищує співвідношення відносної потоку повітря. 33. Пристрій за п.32, який відрізняється тим, що швидкості переміщення оброблюваного предмета та діаметра плазмових струменів. стабілізаційний пристрій включає елемент, розта22. Пристрій для обробки атмосферною плазмою шований з кожного боку оброблюваної фольги, предмета, виконаного з електропровідного матерідля утворення вузького зазору для проходження алу, який відрізняється тим, що включає принайфольги, та засіб введення додаткових газів Q у мні один генератор катодного плазмового струмезазор для контролювання та регулювання газової ня та принаймні один генератор анодного суміші у зоні плазмової обробки. плазмового струменя, розташовані таким чином, 34. Пристрій за одним з пп.22-33 для обробки фольги, який відрізняється тим, що включає розтащо анодний струмінь діє на зону обробки оброблюваної поверхні поблизу від катодного струменя. шований за зоною плазмової обробки пристрій для 23. Пристрій за п.22, який відрізняється тим, що стабілізації потоку повітря, що включає охолоджувключає електричну схему для забезпечення плавальну систему. 35. Пристрій за одним з пп.22-34, який відрізнязмових струменів, причому коло електричної схеється тим, що включає аеродинамічні опори, розми замикається частиною оброблюваного предмета, та засіб регулювання електричного струму I3, ташовані, відповідно, перед та за плазмовими геякий протікає через оброблюваний предмет. нераторами. 24. Пристрій за одним з пп.22 або 23, який відріз36. Пристрій за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що генератор плазмового струменя няється тим, що аеродинамічна опора включає включає електрод, стабілізуючий канал, сопло для корпус з впуском для стиснутого повітря, сполучеутворення плазмового струменя та систему поданий через трубопровід з випускними отворами, чі, яка дозволяє вводити і регулювати потік газу, спрямованими протиструминно по відношенню до що захищає електрод та додаткові гази, які внонапрямку переміщення v фольги для створення сяться до плазмового струменя. повітряної подушки між фольгою та корпусом опо25. Пристрій за одним з пп.22 - 24, який відрізняри. ється тим, що генератор катодного струменя 37. Пристрій за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що розташовані нижче опори охолоспрямований на оброблювану поверхню під кутом джуються водою. , який є гострим. 38. Пристрій за п.36 або 37, який відрізняється 26. Пристрій за одним з пп.22-25, який відрізнятим, що випускні отвори мають подовжню форму і ється тим, що генератор анодного струменя розподіляються по ширині фольги, причому кут спрямовується на оброблювану поверхню під кутом , який є більшим за кут між генератором між подовжнім напрямком отворів та напрямком переміщення фольги є наближеним до 0° у центрі катодного струменя та оброблюваною поверхнею. фольги і збільшується з наближенням до бокових 27. Пристрій за п.26, який відрізняється тим, що ребер фольги. кут між генератором анодного струменя та об39. Пристрій за п.22, який відрізняється тим, що роблюваною поверхнею наближається або пракпризначений для обробки дроту, і включає кілька тично дорівнює 90°. груп генераторів анодних та катодних плазмових 28. Пристрій за п.25 або 26, який відрізняється струменів, розташованих уздовж оброблюваного тим, що кут між генератором катодного струмедроту. 5 75613 6 40. Пристрій за попереднім пунктом, який відрізваного листа і включає групу блоків плазмових няється тим, що кожна група включає кілька пар генераторів, які можуть переміщуватися відносно генераторів анодних та катодних струменів, розодин одного з метою пристосування блоків до ташованих практично симетрично навколо обробскладної поверхні. 44. Пристрій за попереднім пунктом, який відрізлюваного дроту. 41. Пристрій за п.39 або 40, який відрізняється няється тим, що блок включає датчик для регутим, що кожна група є відокремленою від сусідньої лювання відстані між блоком та поверхнею і для групи трубчастим реактором. керування двигуном, який пересуває блок. 42. Пристрій за попереднім пунктом, який відріз45. Пристрій за п.43 або 44, який відрізняється няється тим, що трубчастий реактор оснащено тим, що блок включає корпус, який має отвір з трубопроводом для подачі та трубопроводом для охолоджувальною системою для стабілізації плавідведення додаткових хімічно активних газів, а змового струменя і який дозволяє оточувати його також вхідними та вихідними напрямними для потоком стабілізуючого газу для стискання плазми, спрямування дроту під час його проходження чеспрямованої на оброблювану поверхню. рез пристрій. 43. Пристрій за п.22, який відрізняється тим, що призначений для обробки фольги або профільо Даний винахід стосується способу обробки плазмою предметів, виконаних з електропровідних матеріалів. Винахід, зокрема, стосується обробки атмосферною плазмою предметів, які мають форму фольги або дроту, наприклад, після їх прокатування або протягання. Обробка матеріалу може включати одну або кілька з таких операцій: - Очищення однієї або двох поверхонь фольги або дроту для видалення органічних залишків і технологічних олій та мастил; - Дезодорація; - Дезінфекція, стерилізація; - Активація поверхні для поліпшення адгезивних властивостей або змочуваності. - Зміна поверхневого шару шляхом заливання мікротріщин, шліфування або утворення поверхневого сплаву; - Зачищення; - Відпал, усунення внутрішнього напруження; - Нанесення плівки. Нині відомо, як застосовувати способи та пристрої для очищення поверхонь листової фольги або дроту для видалення з них решток мастил, які використовують у їх виробництві. До найчастіше застосовуваних засобів обробки належать дифузійні печі, газові пальники, хімічні ванни, парові сопла, пристрої, які створюють електричні розряди бар'єрного типу або тихі розряди, та плазмоструменеві пристрої. Недоліки дифузійних печей для очищення металевої фольги, у яких застосовують повітря або кисень, полягають у тому, що вони вимагають багато електроенергії і діють дуже повільно. Потрібно кілька днів, якщо не тижнів, для повного очищення фольги, яку зазвичай закладають у піч у формі рулонів. Процес складається з нагрівання рулону, забезпечення проникнення повітря або кисню між шарами фольги з метою окиснення органічного залишку та видалення, головним чином, шляхом дифузії, залишкового газу з простору між шарами фольги, щільно притиснутими один до одного в рулоні. Відповідним чином, продуктивність та ефективність таких печей є низькою. Дифузійні печі за стосовують лише для очищення та відпалу матеріалів. Пальники з лінійним полум'ям застосовуються мало через їх низьку ефективність та обмежену можливість змін складу полум'я, що містить вуглецеві продукти. Пальники, як правило, застосовують лише для очищення та для відпалу матеріалів. У хімічних ваннах використовують значну кількість хімічних продуктів, і ці продукти вимагають переробки. Процес має обмеження через високу вартість обробки та необхідність дотримання дедалі більш суворих екологічних стандартів. Парові сопла застосовують для очищення дротів. Це очищення, зважаючи на його низьку ефективність, застосовують практично лише для попереднього грубого очищення, після якого зазвичай здійснюють хімічне очищення. Застосування розрядів бар єрного типу або тихого типу, яке дає перевагу рівномірної обробки матеріалу, є непідходящим для промислових цілей через обмежену продуктивність цих процесів. Обробка атмосферними плазмовими струменями є відносно ефективною, оскільки цю обробку виконує високоактивований газ, і результатом плазмохімічної реакції є окиснення. Крім того, високою є продуктивність завдяки можливості досягнення високої густини потужності. Пристрої для обробки плазмовим струменем, як правило, є простими, дешевими і легко пристосовуваними. Крім того, можна здійснювати очищення поверхні, відпал, зачищення або покриття плівкою, і склад плазмових газів може бути пристосований до потрібного виду обробки. Недолік процесів із застосуванням плазмових струменів полягає в тому, що важко досягти рівномірної обробки всієї поверхні фольги або дроту. Для виправлення цього недоліку деякі автори намагалися сконструювати пристрої з застосуванням лінійних плазмотронів для створення плазмових екранів. Наприклад, у [публікації WO 97/18 693] описано плазмовий генератор, який генерує плазму, що має форму екрана, шляхом накладання кількох струменів, утворених кілька плазмотронами з дво 7 75613 8 ма соплами. Недолік цього процесу полягає в тоЕлектричний струм для генерації катодних та му, що потрібний рівномірний розподіл параметрів, анодних плазмових струменів розділяється на три таких, як температура, у більшості випадків прочастини: одна, l3, протікає через оброблюваний мислового застосування не може бути досягнутий. предмет, а дві інші, l1, l2, подаються на анодний та Фактично, потік газу крізь плазмотрони та швидкіскатодний плазмові струмені. ний розподіл не в усіх випадках дозволяють досягВ оптимальному варіанті катодний струмінь ти потрібного рівномірного розподілу параметрів. утворює з оброблюваною поверхнею кут а, який є Навіть якщо температура є рівномірною по всій гострим, а анодний струмінь утворює з оброблюдовжині екрана, це зовсім не обов'язково означає ваною поверхнею кут , який є більшим за кут , рівномірність швидкості та/або складу плазми, а утворений між катодним струменем та оброблюце в результаті призводить до нерівномірності обваною поверхнею. В альтернативному варіанті кут робки. між анодним струменем та оброблюваною повеКрім того, оскільки застосування цього типу лірхнею наближається або практично дорівнює 90 , нійного плазмового генератора для обробки метаа кут , утворений між катодним струменем та облевої фольги вимагає швидкого проходження фороблюваною поверхнею становить від 25° до 60°. льги крізь плазмовий екран, фольга, що рухається, В оптимальному варіанті потужність імпульсу пересувається уздовж значної частини потоку газу катодних струменів є вищою за ту, яку отримують або повітря. Цей турбулентний потік газу перешанодні струмені. коджає потокові плазми, в результаті чого плазма Спосіб згідно з винаходом дозволяє досягти охолоджується, втрачає свою енергію у формі поналежної рівномірності обробки завдяки забезпетенційної енергії її частинок і стає турбулентною. ченню особливого переміщення анодних точок Ефективність обробки через охолодження сильно уздовж оброблюваної поверхні. Переміщення анознижується. Турбулентність може викликати дедних точок дозволяє знизити вплив утвореного на формацію фольги, яку піддають обробці, наприоброблюваній поверхні межового шару. Рівномірклад, зминання, особливо, якщо це тонка фольга. ність обробки поліпшується, з одного боку, зміМета даного винаходу полягає у поліпшенні щенням анодних точок через нагрівання межового рівномірності обробки у процесі обробки плазмою, шару, а з іншого боку - зміщенням точок під вплизокрема, для промислового застосування, пов'язавом їх власного магнітного поля. Поперечна делоного з обробкою предметів, які мають значну плокалізація електричного струму забезпечує рівноміщу поверхні, зокрема, фольги або дроту, що вимарний поперечний розподіл термічної та гає дуже високої швидкості обробки, та у плазмохімічної обробки по всій оброблюваній позабезпеченні пристрою для здійснення цих процеверхні. сів. Використання катодних та анодних точок у Бажано було б забезпечити процес обробки процесі, відповідному для обробки фольги або плазмою та пристрій для здійснення цього процедроту плазмою дозволяє збільшити термічну ефесу, який міг би застосовуватися, зокрема, для обктивність процесу. робки фольги або дроту з провідних матеріалів, і Пристрій для здійснення способу згідно з вибув би надійним, швидким і дешевим. находом включає принаймні один генератор катоКрім того, бажано було б забезпечити спосіб дного плазмового струменя та принаймні один та пристрій для здійснення цього процесу, який міг генератор анодного плазмового струменя, розтаби бути застосований для таких операцій, як очишовані таким чином, що анодний струмінь діє на щення, відпал, покриття плівкою, активація поверзону обробки оброблюваної поверхні поблизу від хні, зачищення та стерилізація, або комбінації такатодного струменя. ких операцій. Електрична схема пристрою для забезпечення Цілі винаходу досягаються завдяки способові плазмових струменів включає петлю, яка замиказа п.1 та пристроєві за п.22 для здійснення цього ється частиною оброблюваного предмета, та засіб способу. регулювання електричного струму l3, який протікає У даному винаході спосіб обробки атмосферчерез оброблюваний предмет. ною плазмою предмета, виконаного з електропроПлазмові струмені плазмових генераторів мовідного матеріалу, включає генерацію плазмових жуть бути нахилені під гострим кутом по відноструменів плазмовими генераторами, дію плазмошенню до напрямку переміщення оброблюваного вих струменів на оброблювану поверхню обробпредмета відносно плазмового генератора з мелюваного предмета та відносне зміщення обробтою збільшення площі поверхні дії плазми на облюваного предмета по відношенню до плазмових роблювану поверхню для досягнення належної генераторів, які характеризуються тим, що прирівномірності для поперечної обробки. наймні один з плазмових струменів є катодним Можна також досягти належної поперечної ріструменем, і принаймні один з плазмових струмевномірності обробки шляхом утворення змінного нів є анодним струменем, і анодний струмінь, магнітного поля таким чином, що виникаючі в респрямований на зону обробки на вищезгаданій зультаті амперні сили викликають очищувальні оброблюваній поверхні поблизу від катодного коливання плазмових струменів. Частота колиструменя. Спосіб згідно з винаходом може бути вань магнітного поля в оптимальному варіанті довигідно застосований до предметів, вироблених рівнює або є вищою за співвідношення відносної шляхом безперервного процесу, або таких, що швидкості переміщення оброблюваного предмета мають велику поверхню, наприклад, металевої та діаметра плазмових струменів. фольги, металевого дроту або деталей кузова В оптимальному варіанті пристрій для обробки автомобіля, виконаних з металевих листів. може включати один або кілька струменів реакти 9 75613 10 вного газу, спрямованого на плазмові струмені Фіг.4а є видом спереду у напрямку, паралельтаким чином, щоб розширити або стиснути плазному площині оброблюваної фольги, на якому помові струмені, спрямовані на оброблюваний предказано розташування електродів та плазмових мет, і, відповідно, поліпшити рівномірність оброструменів; бки. Фіг.4b є видом у напрямку стрілки IVb з Фіг.4а; Згідно з одним оптимальним аспектом винаФіг.4с є видом у напрямку, перпендикулярному ходу на оброблюваному предметі під час дії на площині оброблюваної фольги, на якому показано нього плазми виникають акустичні або ультразвурозташування електродів та плазмових струменів кові вібрації, які утворюються зовнішнім генератозгідно з альтернативним варіантом втілення, покаром вібрацій або у процесі генерації плазми, що заним на Фігурі 4b; створює, наприклад, ударні хвилі або акустичні Фіг.4d є видом уздовж напрямку стрілки IVd з хвилі, які мають частоти, наближені до резонансФіг.4с; них частот оброблюваного предмета. Ударні хвилі Фіг.4е є видом у напрямку, паралельному можуть бути утворені шляхом генерації плазми з площині оброблюваної фольги, на якому показано електричними імпульсами, в яких тривалість перозташування електродів та плазмових струменів реднього фронту амплітуди струму забезпечуваз обох боків фольги згідно з одним варіантом втіних електричних імпульсів є достатньо короткою лення винаходу; для того, щоб процес підвищення амплітуди струФіг.4f є видом у напрямку, паралельному плому був ізохоричним. Частота забезпечуваних елещині оброблюваної фольги, на якому показано ктричних імпульсів в оптимальному варіанті є нарозташування електродів та плазмових струменів ближеною або дорівнює частоті акустичних з обох боків фольги згідно з альтернативним варівібрацій. антом втілення, показаним на Фіг. 4е; У варіанті втілення для обробки дроту катодФіг.5 є видом пристрою для обробки фольги ний та анодний струмені можуть утворювати коплазмовими струменями без анодів; нус, уздовж осі якого рухається оброблюваний Фіг.6 є діаграмою для показу руху плазмового дріт. струменя, спрямованого на поверхню оброблюваУ варіанті втілення для обробки фольги перед ної фольги, згідно з винаходом; зоною застосування плазми можуть бути передбаФіг.7а-7d показують оброблену фольгу, піддачені установки для обробки з пристроєм для стану випробуванню на змочуваність; білізації потоку повітря, який включає перегородки, Фіг.7е показує оброблену фольгу, піддану виякі можуть бути приведені в дію механізмом, який пробуванню на чистоту після обробки; дозволяє регулювати їх позиції і, відповідним чиФіг.8а є виконаною за допомогою SEM (скануном, дозувати кількість повітря, відокремленого від ючого електронного мікроскопа) фотографією оброблюваної фольги. За зоною застосування алюмінієвої фольги, випаленої шляхом плазмової плазми також може бути передбачений пристрій з обробки згідно з винаходом; охолодженими перегородками, які створюють лаФіг.8b є SEM-фотографією поверхні необробмінарний потік. леної алюмінієвої фольги; В оптимальному варіанті ламінарний характер Фіг.8с є SEM-фотографією розрізу багатошапотоку повітря, який тягнеться оброблюваною форової купи алюмінієвої фольги, обробленої шляльгою, дозволяє уникнути будь-якого зминання хом плазмового процесу згідно з винаходом; фольги і значно збільшує ефективність плазмової Фіг.9 є спрощеним видом у перспективі варіанобробки. та втілення винаходу, який включає пристрій для Катодний та анодний генератори можуть чергенерації магнітного поля; гуватися у поперечному напрямі оброблюваної Фіг.10а є спрощеним видом у перспективі фольги або дроту таким чином, щоб вісь кожного з установки для плазмової обробки дроту згідно з генераторів даної полярності перебувала на однавинаходом; ковій відстані від осей двох сусідніх генераторів, Фіг.10b є спрощеним видом у розрізі установки які мають протилежну полярність. для плазмової обробки дроту згідно з Фіг.10а; Установка для обробки може включати два Фіг.11а показує розташування плазмових геідентичні плазмові генератори, розташовані по нераторів для обробки металевої фольги згідно з одному з кожного боку фольги з провідного матеваріантом, у якому одна частина газів для обробки ріалу таким чином, щоб одночасно або послідовно спрямовується між плазмовими струменями, а обробляти дві поверхні цієї фольги. інша частина спрямовується до розташованої ниІнші цілі та переваги винаходу стануть зрозужче частини плазмових струменів у зоні обробки мілими з формули, з нижчеподаного опису варіантаким чином, щоб стискати потік плазми, спрямотів втілення винаходу та фігур, які додаються, з ваний на оброблювану поверхню, і розширювати яких: його задню частину; Фіг.1 є спрощеним видом у перспективі устаФіг.11b є частковим розрізом у напрямку XIb з новки для обробки фольги, яка включає пристрої Фіг.11а; для плазмової обробки згідно з винаходом; Фіг.11c показує розташування плазмових геФіг.2 є спрощеним видом у розрізі установки нераторів для обробки металевої фольги згідно з для обробки фольги, яка включає пристрої для варіантом втілення винаходу, включаючи зовнішні плазмової обробки згідно з винаходом; генератори акустичних вібрацій, зокрема, ультразФіг.3 є спрощеним видом у розрізі пристрою вукових; для обробки з застосуванням плазмових струменів Фіг.12а є спрощеним видом у розрізі варіанта згідно з винаходом; втілення установки для обробки фольги, включаю 11 75613 12 чи пристрої для плазмової обробки, стабілізуючий оброблюваної фольги. В оптимальному варіанті пристрій для потоків повітря та гідродинамічні два елементи 10 розташовуються по одному з опори згідно з винаходом; кожного боку оброблюваної фольги з метою стабіФіг.12b є частковим розрізом опори варіанта лізації потоку повітря, який захоплюється з перевтілення згідно з Фіг.12а; міщенням фольги, зокрема, для надання цьому Фіг.13а є спрощеним видом у перспективі вапотокові ламінарності, таким чином, щоб цей потік ріанта втілення установки для обробки предметів з повітря якомога менше порушував потік плазмових великою площею поверхні, таких, як деталі кузова струменів. Крім того, стабілізаційні елементи 10 автомобіля, виконані з металевих листів, згідно з зменшують рухи фольги, викликані турбулентнісвинаходом; тю, що запобігає будь-якому можливому зминанню Фіг.13b показує розташування плазмових гефольги. Стабілізаційні елементи 10 передбачено нераторів варіанта втілення згідно з Фіг.13а; і як перегородки, позиція яких по відношенню до Фіг.13c є частковим розрізом плазмового генефольги може регулюватися таким чином, щоб збіратора варіанта втілення згідно з Фіг.13а. льшити або зменшити потік повітря, який захоплюНа Фіг.1 та 2 спрощено показано частину устається фольгою. Це також дозволяє регулювати новки для обробки фольги, наприклад, алюмінієвої плазмову обробку подаючи більшу або меншу кіфольги, виготовленої у процесі прокатування і лькість повітря. Також можна розмістити інші стапредставленої у вигляді рулону 3, закріпленого в білізаційні елементи 10' за пристроями для обробобертальному режимі в установці. Фольга 2 утрики плазмовим струменем або в інших позиціях мується в туго натягнутому стані між подавальним уздовж фольги, для надання потокові повітря лабарабаном 3 та приймальним барабаном 4 через мінарності з метою запобігання будь-якому змипевну кількість спрямовувальних валиків 5, 7 та нанню фольги. натяжних валиків 6, закріплених в обертальному На Фіг.3 показано пристрій для обробки плазрежимі, деякі мають пружини для забезпечення мовим струменем 8, який включає генератори точно визначеного натяжного зусилля, яке діє на плазмового струменя 11, оснащені електродами, алюмінієву фольгу. Деякі зі спрямовувальних вапід'єднаними до електричної схеми 12, яка вклюликів 5, 7 також виконують функцію позиціонуванчає джерело електроенергії 13 для генерації планя алюмінієвої фольги по відношенню до пристрозми. Генератори 11 електрично сполучаються чеїв для обробки плазмовим струменем 8, 9. рез баластні резистори 24, 25 з оброблюваною Установки, показані на Фіг.1 та 2 включають прифольгою, наприклад, через контакт 14 на спрямонаймні два пристрої для обробки плазмовим струвувальному валику 5, 7. Оброблювана фольга 2 є менем 8, 9, які дозволяють обробляти дві поверхні провідною і є частиною петлі електричної схеми, 2а, 2b фольги 2. Установка може включати дві або що включає плазмові струмені 15. Електричний кілька груп плазмових генераторів або пристроїв струм, який протікає через оброблюваний преддля обробки, розташованих послідовно уздовж мет, може регулюватися за допомогою резистора одного боку фольги, причому кожен пристрій 24 і навіть взагалі може бути перекритий. включає принаймні один катодний генератор та У цьому варіанті втілення передбачено дві принаймні один анодний генератор. групи генераторів плазмового струменя 11а, 11b Як показано на Фіг.2, пристрої для обробки протилежної полярності, а саме, група генераторів плазмовим струменем можуть бути закріплені на анодного плазмового струменя 11b та група генерухомому пристрої 9, який дозволяє, наприклад, раторів катодного плазмового струменя 11а. Генеобертатися пристроєві для обробки навколо осі, ратори плазмового струменя кожної з груп 11а, яка є практично паралельною осі валиків, таким 11b є розташованими практично в лінію і одночасчином, дозволяючи пристроєві для обробки плазно є з'єднаними один з одним. Генератори плазмовим струменем набувати різних позицій по відмового струменя однієї групи в оптимальному ваношенню до оброблюваної фольги. Позиція І відріанті є зсунутими таким чином, щоб повідає позиції, підходящій для обробки розташовуватися ступінчасто з генераторами інпротилежних поверхонь фольги 2' (що рухається шої групи, як показано на Фіг.4а та 4b. уздовж штучної лінії), причому два пристрої для Кожен генератор плазмового струменя вклюобробки 8а, 8b розташовуються по одному з кожчає електрод 16, закріплений всередині корпусу 17 ного боку фольги. Позиції II та III відповідають різта каналу 18, утвореного в корпусі 17, для спрямуним кутам для обробки фольги 2 на протилежних вання плазмового струменя. Канал є сполученим з сторонах вищезгаданої фольги пристроями для впускними каналами 19, 20 для технологічного обробки плазмовим струменем, розташованими газу. У цьому прикладі показано два впускні канапоблизу від двох спрямовувальних валиків 5, 7. ли для технологічного газу, але передбачено й Позиція IV є позицією від'єднання від оброблюваінші впускні канали для технологічного газу, які ної фольги для запускання установки, зокрема, ведуть у канал для плазмового струменя 18. Пердля увімкнення плазмових струменів. Позиція V є ший впускний канал 19 є розташованим приблизно позицією від'єднання, що дозволяє здійснювати на рівні електрода, а другий впускний канал 20 є регламентні та ремонтні роботи, які мають виконурозташованим за першим. ватися на пристрої для обробки плазмовим струКорпус 17 може бути оснащений охолоджуваменем. льною системою (не показано), у якій циркулює Крім того, установка може включати пристрої охолоджувач для охолодження плазмових генера10 для стабілізації потоку повітря, розташовані торів. перед робочими позиціями II, III пристроїв для обТехнологічний газ, який вдувається у перший робки плазмовим струменем, поблизу від поверхні впускний канал 19, в оптимальному варіанті є іне 13 75613 14 ртним газом, таким, як аргон (Ar), який, з одного введення додаткового відновного газу, такого, як боку, дозволяє оточувати і захищати електроди 16 Н2, у катодний плазмовий струмінь 15а, скориставід окиснення, а з іншого боку - сприяє генерації вшись тим, що він більш тісно контактує з обробплазми. Інші розташовані нижче канали 20 можуть люваною поверхнею, ніж анодний плазмовий бути використані для вдування потоку додаткового струмінь 15b. газу, такого, як повітря, аргон, кисень, азот, гелій, Рівномірність обробки гарантується розташудіоксид вуглецю, природний газ, металоорганічні ванням генераторів анодного та катодного плазпари або суміш кількох таких газів, залежно від мового струменя згідно з даним винаходом. виду обробки, якій піддають фольгу 2. Додатковий Оскільки кут між поверхнею фольги або обгаз першої групи генераторів плазмового струменя роблюваного предмета та катодним плазмовим 11а може відрізнятися від додаткового газу, який струменем є гострим, струми l1 та l3, які циркулювдувається у другу групу генераторів плазмового ють, відповідно, у плазмі та фользі, мають напряструменя 11b. мки, які є протилежними, що викликає відштовхуГрупа плазмових генераторів 11а розташовування між ними. Отже, як показано на Фіг.6, ється таким чином, щоб утворювати плазмові плазмові струмені 15а та, відповідно, анодні точки струмені 15а, орієнтовані приблизно у напрямку, 22, рухаються з позиції А (момент часу 1) у позищо утворює гострий кут з площиною фольги 2 цію В (момент часу 2), а потім у С (момент часу або дотичну з її зоною 21, яка на даний момент 3). Цей процес триває доти, доки різниця потенціконтактує з плазмовим струменем 15а, причому алу не стає вищою за напругу короткого замикання струмінь в оптимальному варіанті є зорієнтованим між точками А та D. Цей процес повторюється пісу напрямку, протилежному напрямкові переміщенля короткого замикання. Таким чином, існує безня фольги. Це розташування генераторів плазмоперервний і швидкий зворотно-поступальний рух вого струменя згідно з винаходом, яке також покаанодної точки уздовж оброблюваної поверхні. зано у варіанті втілення на Фіг.5, в оптимальному Швидкість цього руху у напрямку переміщення варіанті дозволяє поліпшити рівномірність обробки оброблюваної поверхні (далі - "подовжній" напряфольги або оброблюваної поверхні інших предмемок) є значно вищою за швидкість переміщення тів, які мають велику площу поверхні, наприклад, оброблюваної поверхні. Це гарантує подовжню пластин або циліндрів. рівномірність обробки та відсутність пошкоджень У варіанті втілення, показаному на Фіг.3, друга через надмірне місцеве нагрівання. група електродів 11b розташовується таким чиНалежної рівномірності обробки у напрямку, ном, щоб кут між плазмовим струменем 15b, перпендикулярному подовжньому напрямкові, який виходить із цього генератора, і площиною тобто, уздовж фронту плазми, досягають шляхом або дотичною до поверхні контактної зони 21 був чергування анодних та катодних плазмових генебільшим за гострий кут першої групи струменів раторів, як показано на Фіг.4а та 4b. В результаті 15а. Кут β другої групи струменів по відношенню такого розташування кожен плазмовий генератор до оброблюваної поверхні в оптимальному варіанелектрично сполучається з двома генераторами ті є наближеним до 90°. В оптимальному варіанті протилежної полярності. Електричний струм проелектроди першої групи генераторів є катодами, а ходить практично рівномірно уздовж оброблюваелектроди другої групи генераторів 11b є анодами. ної поверхні у напрямку, перпендикулярному її В оптимальному варіанті потік газу з генераторів переміщенню, що гарантує рівномірність обробки. підбирають таким чином, щоб імпульси плазмовоЯкщо очищення поверхні не є необхідним, або го струменя 15а з першої групи генераторів були якщо вимагається лише термічна обробка, наприбільшими за імпульси плазмового струменя 15b клад, відпал, заливання мікротріщин або шліфудругої групи генераторів 11b. вання поверхні, в оптимальному варіанті застосоАнодні плазмові струмені 15b у контакті з обвують катодні плазмові генератори, як показано на роблюваною поверхнею утворюють анодні точки Фіг.5. 22, у яких від'єднуються органічні продукти, що Обробку двох поверхонь матеріалу у формі вкривають оброблювану поверхню, після їх розфольги здійснюють за допомогою принаймні двох пушення та плазмохімічного окиснення. Під час груп плазмових генераторів, по одній на кожному цих плазмохімічних реакцій утворюються залишбоці фольги, як показано на Фіг.1 або на Фіг.2 і на кові гази, такі, як СО2, які можуть бути видалені Фіг.4d-4f. через усмоктувальний трубопровід 23, розташоваПлазмові генератори 11 з кожного боку обробний над зоною тимчасової обробки 21. Прохолюваної фольги 2 можуть розміщуватись або надження струму І3 між катодним плазмовим струмевпроти один одного, як показано на Фіг.4d, або у нем 15а та оброблюваною поверхнею через зсунутому відносно один одного положенні, як поутворення анодної точки 22 посилює процес нагріказано на Фіг.4е та 4f. У варіантах, у яких плазмові вання матеріалу та плазмохімічне руйнування генератори 11 є зсунутими, проміжні зони 26 між продуктів, які містяться в обмеженому шарі. Рештдвома генераторами з одного боку фольги в оптики, що залишилися, спалюються в анодному плазмальному варіанті нагріваються плазмовими мовому струмені 15b, причому склад технологічноструменями 15 з іншого боку фольги і навпаки, що го газу і, відповідним чином, плазми, вибирають поліпшує якість обробки. згідно з характером залишків. Зокрема, технологіУ варіанті, показаному на Фіг.4с та 4d, осі качний газ може бути повітрям або киснем, щоб платодних генераторів є нахиленими під кутом по зма могла зруйнувати органічні залишки та вуглевідношенню до напряму переміщення v оброблюводні через їх окиснення. ваної фольги таким чином, щоб збільшити площу Можна очистити окиснену поверхню шляхом дії плазмових струменів на оброблюваній поверх 15 75613 16 ні, тобто, збільшити зону обробки, що поліпшує та заміни газу, присутнього на оброблюваній поверхні. рівномірність обробки. На практиці кут може стаАкустичні вібрації також можуть бути викликані новити від 30° до 60° в оптимальному варіанті самою плазмою, подачею у плазмову дугу імпуль45°. сного струму, уніполярного або змінного. ТриваПокриття плівкою здійснюють шляхом додалість переднього фронту імпульсів вибирають тавання газів або парів хімічно активних продуктів, ким чином, щоб плазма спочатку поширювалася наприклад, газоподібної суміші, яка містить метаізохорично, щоб утворювати при кожному імпульсі лоорганічні пари, до додаткового газу Q1, Q2 або ударну хвилю, яка передає оброблюваній поверхні безпосередньо у зону контакту 21 плазми з обробсвою кінетичну енергію у формі вібрацій. В оптилюваною поверхнею. мальному варіанті частоту повторення імпульсів Крім того, винахід дозволяє здійснювати інші електричного струму, який утворює плазму, вибиоперації, такі, як шліфування, усунення поверхнерають таким чином, щоб вона відповідала частоті вих тріщин та зачищення тонкої електропровідної вібрації оброблюваної поверхні. Авторами даного фольги. винаходу було виявлено, що коли ці імпульси виЗалежно від параметрів оброблюваної провідкликають акустичні вібрації, плазма "співає". Явиної фольги, таких, як її швидкість та її товщина, і ще цього "співу" автоматично супроводжується залежно від вимог обробки (наприклад, очищення значним підвищенням ефективності обробки. Інтеабо знежирення без відпалу, знежирення з відпансивність та частота коливань оброблюваної полом, відпал різної інтенсивності), обробка може верхні у даному винаході контролюються за допозастосовуватися до двох поверхонь фольги одномогою детектора акустичних або ультразвукових часно або послідовно, або ж на кожній з поверхонь вібрацій. після їх контакту з охолодженою підкладкою, наВ іншому варіанті втілення даного винаходу, приклад, металевим роликом. Ці варіанти втілення показаному на Фіг.9, плазмові струмені піддаються представлено на Фіг.2, на якій показано приклад дії змінного магнітного поля Н, яке утворюється пристрою, який дозволяє здійснювати різні вищегенератором магнітного поля 30, силові лінії якого згадані види обробки завдяки обертальному мехаспрямовуються перпендикулярно по відношенню нізмові, який дозволяє встановлювати пристрій до ліній проходження катодних струменів 15а та для обробки плазмовим струменем у різні позиції анодних струменів 15b. Коливання плазмового (І, II, III) по відношенню до оброблюваної металеструменя, які діють на оброблювану поверхню, є вої фольги. Цей механізм також має дві позиції, результатом дії амперних сил і, відповідним чивідповідно IV та V, для запускання плазмового ном, очищення цієї поверхні плазмовим струмегенератора і для здійснення регламентних та ренем відбувається у певних межах ширини L, яка монтних робіт у разі необхідності. Залежно від визначається величиною електричного струму та різних режимів обробки, передбачаються різні сисвеличиною магнітного поля. Частоту v коливань теми намотування. магнітного поля вибирають таким чином, щоб плаЯк видно з Фіг.11а, кращої ефективності оброзма повністю охоплювала діапазон коливань, а бки можна досягти, коли додаткові гази Q подасаме: ються через труби 27 у напрямку, наближеному до бісектриси кута, утвореного катодними струменяv/d ми 15а та анодними струменями 15b. де d є діаметром проекції плазмового струмеДля досягнення належної рівномірності обробня на оброблювану поверхню, і ν є швидкістю пеки в оптимальному варіанті додаткові гази вводять реміщення оброблюваної поверхні відносно плазбезпосередньо перед місцем дії плазмових струмових генераторів 11а, 11b. менів 15а, 15b на оброблювану фольгу через труНа Фіг.12а показано оптимальний варіант втіби 28. Гази, спрямовані на оброблювану фольгу, лення для обробки довгої тонкої фольги, напризбагачують її реактивними частинками, а також клад, алюмінієвої фольги, який включає плазмові змушують плазму поширюватися таким чином, генератори 11а, 11b, гідродинамічні опори 31, 32 щоб вкривати зону обробки 21, яка є ширшою за та пристрій 10 для стабілізації потоку повітря. зони, на які прямо розпилюються плазмові струУстановка, показана на Фіг.12а, може бути частимені, як показано на Фіг.11а та 11b. ною установки для обробки, наприклад, установки, В іншому варіанті втілення даного винаходу, показаної на Фіг.2. який показано на Фіг.11с і який має на меті досягСтабілізуючий пристрій 10, розташований понення підвищеної ефективності взаємодії між плаблизу плазмових генераторів 11а, 11b не лише змою та оброблюваною поверхнею, остання задозволяє робити потік повітря на поверхні фольги знає вібрації під дією одного або кількох ламінарним для запобігання його зминанню, але й генераторів 29, 30 акустичних вібрацій, розташорегулювати і контролювати кількість та склад газованих перед зоною обробки та/або за нею. Частової суміші у зоні обробки. Він включає два елементи в оптимальному варіанті належать до ультразти 33, які утворюють вузький зазор 34 для проховукового інтервалу. Ефект вібрацій полягає у дження фольги. Суміші з додаткових хімічно підвищенні взаємодії між оброблюваною поверхактивних газів Q вводять у зазор через отвори 35 у нею та плазмою, так само, як підвищується темпекожному елементі 33, сполученим з впуском 36 ратура завдяки збільшенню кінетичної енергії аточерез трубопровід 37, який забезпечує належний мів оброблюваної поверхні. Крім того, вібрація розподіл додаткового газу в отворах. оброблюваної поверхні поліпшує плазмохімічні Аеродинамічні опори 31, 32, розташовані переакції між додатковим газом плазми та оброблюред і за стабілізаційним пристроєм та плазмовими ваною поверхнею шляхом поліпшення видалення генераторами і на кожному боці фольги з частко 17 75613 18 вим накладенням, дозволяють туго натягати, статорів 11а, 11b, які можуть переміщуватися відносбілізувати і позиціонувати оброблювану фольгу по но один одного таким чином, щоб ці блоки могли відношенню до стабілізуючих пристроїв 10 та плабути пристосовані до складної поверхні. Кожен змових генераторів. Аеродинамічні опори забезпеблок може бути оснащений датчиком (не показачують перевагу виконання вищезгаданих функцій но) для регулювання відстані між блоком та повебез будь-якого значного збільшення сили тертя. рхнею і для керування двигуном (не показано), Кожна опора включає впуск для повітря 38, в який який пересуває блок. подається стиснуте повітря, і сполучається через Кожен блок включає принаймні один генератрубопровід 39 з випускними отворами 40, спрятор катодного струменя та принаймні один генерамованими протиструминно по відношенню до петор анодного струменя. Кожен блок також може реміщення фольги, для створення повітряної повключати корпус, який має отвір 50 з охолоджувадушки між фольгою та корпусом опори 41. льною системою 51, що функціонує для стабілізаВипускні отвори 39 в оптимальному варіанті мають ції плазмового струменя і оточення стабілізуючого форму, яка є подовжньою, і розподіляються по потоку газу навколо нього, таким чином, стискаючи плазму 15, спрямовану на оброблювану поверхню. ширині фольги. Кут між подовжнім напрямком Приклади втілення способу згідно з даним виотворів та напрямком переміщення ν фольги є находом подано нижче. наближеним до 0° у центрі фольги і збільшується з Приклад 1 наближенням до бокових ребер 52, як показано на Очищення алюмінієвої фольги від залишків Фіг.12b, до 90°. мастил Розташовані нижче опори 32 можуть охолоКожен з двох пристроїв для обробки ідентичджуватися циркулюючою водою таким чином, щоб ними плазмовими струменями включає 10 пар охолоджувалися і опори, і фольга за зоною обробанодних та катодних плазмових струменів, розтаки. шованих з обох боків оброблюваної фольги з меНа Фіг.10а та 10b, показано приклад варіанта тою обробки двох поверхонь фольги. Випробували втілення для обробки (очищення, зачищення, віддві конфігурації: у першій два пристрої розміщупалу, поверхневого утворення сплаву, нанесення ються в одному місці фольги і виконують обробку плівки) дроту. Установка для обробки включає двох поверхонь одночасно, як показано у позиції І генератори плазмового струменя 11, розташовані на Фіг.2, а у другій два пристрої розташовуються у навколо оброблюваного дроту 2'. Генератори в різних місцях фольги і виконують обробку двох оптимальному варіанті розташовуються симетриповерхонь послідовно, як показано у позиціях II чно навколо дроту, і кількість плазмових струменів або III на Фіг.2. Дві конфігурації відрізняються між становить чотири або більше. В оптимальному собою тим, що температура оброблюваної фольги варіанті катодні струмені 11 та анодні струмені 11b у зоні обробки є вищою у конфігурації І, оскільки в розташовуються в порядку чергування. Хоча можній не використовується охолодження завдяки ливими є й інші конфігурації, і навіть кількість кароликам і та послідовна обробка, передбачена у тодних струменів може відрізнятися від кількості конфігураціях II та III. Оброблювана фольга була анодних струменів, що не є відхиленням від обсягу алюмінієвою фольгою товщиною 100мкм і ширивинаходу. ною 20см, виготовленою шляхом прокатування. Пристрій може включати одну або кілька груп 8' плазмових генераторів 11, розташованих уздовж Параметри обробки були такими дроту, причому кожна група 8' включає принаймні один катодний генератор і принаймні один анодКатодний струм (І1) 15А ний генератор. Кожна група може бути відокремАнодний струм (І2) 10А лена від наступної трубчастим реактором 43, який має, наприклад, циліндричну форму для ізоляції Струм, що протікає через обробдроту від навколишньої атмосфери і довжину, яка люваний матеріал (І3) 5А приблизно дорівнює відстані, на якій плазма зберіКут між віссю анодного струменя гає активність. Трубчастий реактор оснащено впута оброблюваною фольгою 90° скним трубопроводом 43а та випускним трубопроКут між віссю катодного струмеводом 43b для додаткових реакційних газів, а ня та оброблюваною фольгою 35° також вхідними та вихідними напрямними 44 для Швидкість потоку захисного газу 0,5л/хв. спрямування дроту під час його проходження че(Ar) (кожен струмінь) рез пристрій. Дріт під час його проходження через Швидкість потоку додаткового газу пристрій, стабілізується і центрується напрямними Анодний струмінь (кисень) Q1=0,5л/хв. 43. В оптимальному варіанті можна використовуКатодний струмінь (повітря) Q2=2л/хв. вати ці напрямні для надання дротові акустичних Швидкість переміщення фольги 3м/сек або ультразвукових коливань. Додаткові хімічно активні гази Q вводять у пристрій через припливні Результати обробки контролювали шляхом труби 45 і видаляються через вихідні труби 46. типових випробувань, а саме -випробування за На Фіг.13а та 13b показано установку для обєвропейським стандартом EN 546-4, як показано робки предметів 2" зі складною поверхнею, таких, на Фіг.7а-7е. Результат обробки отримав оцінку як деталі кузова автомобіля, виконаних з металеА+, а це означає, що вона є кращою за найкращі вих листів, яка включає пристрій для обробки 8", результати, досягнуті традиційними способами закріплений на переміщувальному пристрої 47, очищення. такому, як промисловий робот. Пристрій для обЗокрема, змочуваність фольги перевіряли робки включає групу блоків 48 плазмових генера 19 75613 20 шляхом нанесення кількох крапель дистильованої зано на SEM-фотографіях Фіг.8b (до) та 8а (після). води на оброблювану поверхню у горизонтальній На Фіг.8а показано характеристики грануляції відпозиції, як показано на Фіг.7а, та наступного нахипалу. лення цієї поверхні, як показано на Фіг.7b. На Фіг.8с показано однорідну структуру, також Рівномірність також перевіряли шляхом нанезернисту по всій товщині розрізу обробленої фольсення безперервної смуги води на оброблену поги. верхню та її наступного нахилення, як показано на Виміряні значення "розриву" (межа міцності Фіг.7d. при розтягненні у поєднанні з розтягненням) доріЦі дві перевірки дозволили продемонструвати внюють 300 20кПа. Цей показник відповідає найвідмінну рівномірність обробки. кращим показникам для зразків алюмінію, випалеВизначення залишкової кількості вуглецю, яке них традиційними способами. Було виявлено, що здійснювали способом Штрельхайн (Strölhein), розрив був рівномірним ( 10%) по всій ширині зрадало результат, який вказував на залишкову кільзків обробленої фольги. кість решток вуглецю, нижчу за 0,1г/м2. Приклад 3 Оброблювану поверхню також перевіряли на Стерилізація сталевої фольги можливу наявність твердофазних залишків, таких, Якості стерилізації згідно зі способом винаходу як порошки оксидів або інші тверді залишки, за перевіряли шляхом забруднення сталевої фольги допомогою випробування, яке здійснювали шляперед обробкою чотирма типами мікроорганізмів. хом витирання шматком гігроскопічної вати, як Значення температури, необхідної для їх знищенпоказано на Фіг.7е. Використаний шматок вати ня через простий термічний вплив, наприклад, залишався чистим, що вказує на відсутність залипастеризацію, вказано у Таблиці 1. шків. Визначення шляхом електронної мікроскопії Таблиця 1 (SEM) підтвердили чистоту обробленої поверхні на рівні, який не перевищував 1000Å/см. Температура Приклад 2 Таблиця термічної деВідпал металевої (алюмінієвої) фольги 1 Мікроорганізм Символ струкції шляОб'єкт випалу: алюмінієва фольга, що має то№ хом 1вщину 100мкм хвилинної дії 1 Aspergillus niger Α. n 68°С струм у фользі Пристрій Saccharomyces S. с 78°С нульовий 2 cerevisiae Струм 20А Byssochlamys В. f 98°С Напруга 50V 3 fulva Кут між плазмовим струменем та 4 Bacillus subtilis В. s 140°С поверхнею обробки =30° Кут нахилу плазмових струменів =45° Повний відпал спостерігається на швидкості переміщення фольги 0,6м/сек. Поверхневу структуру металу до та після обробки, яку досліджували за допомогою SEM, пока На фольгу наносили краплі води, що містили 10 мікроорганізмів на 1мл, і висушували до її обробки. Обробку забрудненої фольги здійснювали з постійною швидкістю очищення. Умови експерименту були такими (Таблиця 2): Таблиця 2 Умова № Струм (А) Газ (швидкість потоку л/хв) Катод Анод Фольга Катод Анод І II 15 20 10 10 5 10 III 25 15 10 IV 25 15 10 Ar (0,5) Ar(1) Ar(0,5) Повітря (2) Ar (0,5) O2 (0,5) Ar (0,5) Ar(1) Ar (0,5) Повітря (2) Ar (0,5) O2 (0,5) Результати обробки представлено у Таблиці 3: Таблиця 2 Швидкість очи- Тривалість піддання щення м/сек дії плазми (сек) 2 0,01 1 0,01 1 0,01 0,5 0,02 21 75613 22 Таблиця 3 № 1 2 3 4 Мікроорганізми Α. n S. с В. f В. s Кількість до обробки 3,7·107 5,4·107 2,9·107 3,9·107 Виживаність після обробки І II III
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for plasma treatment of current-conducting materials
Назва патенту російськоюСпособ плазменной обработки электропроводящих материалов
МПК / Мітки
Мітки: електропровідних, спосіб, допомогою, пристрій, здійснення, плазми, обробки, атмосферної, матеріалів
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/14-75613-sposib-obrobki-elektroprovidnikh-materialiv-za-dopomogoyu-atmosferno-plazmi-ta-pristrijj-dlya-jjogo-zdijjsnennya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб обробки електропровідних матеріалів за допомогою атмосферної плазми та пристрій для його здійснення</a>