Пристрій електродугового нанесення металевих покриттів у вакуумі

90 (о 1184291 Изобретение относится к области вакуумной металлизации, а именно, к устройствам электродугового нанесения защитных покрытий. Целыо изобретения является рэсшире,»ие технологических возможностей протяженных злектродуговых испарителей путем обеспечения программного управления областью перемещения катодных пятен дуги по рабочей поверхности расходуемого катода. На фиг. 1 и 2 изображена конструкция предлагаемого устройства (фиг. 1 - боковая проекция, фиг. 2 ~ вид о плане); на фиг. 3 приведена блок-схема системы питания и управления; на фиг. 4 - график зависимости выходного напряжения дифференциального усилителя от положений катодного пятна (КП) на рабочей поверхности катода при различных значениях управляющего напряженіля, Кривая І - устойчивое положение КП в центре кзтода (Uynp = 0); кривая Н - устойчивое положение КП на конце катода Uynp- = =ni); кривые III и IV соответствуют промежуточному положению КП на катоде; кривая V - устойчивое положение КП вначале като/ да (Uynp. = пі). Устройство электродугового нанесения покрытий содержит протяженные анод 1 и расходуемый катод 2 (фиг. 1 и 2), систему 3 осевого перемещения КП, источник электропитания 4 и датчик положения КП, выполненный в виде проводника 5, размещенного над рабочей поверхностью протяженного катода 2 и снабженного датчиками тока 6, подключенными к его выводам, программатором 7 и дифференциальным усилителем 8. Входные клеммы датчиков тока 6 подключены к входу дифференциального усилителя 8, выходы которого соединены с системой 3 осеаого перемещения КП, выходные клеммы датчиков тока соединены друг с другом и подключены к положительной клемме источника электропитания 4, а программатор 7 подключен к входным клеммгм одного из датчиков тока 6 м дифференциального усилителя 8, Предлагаемое устройство имеет медный катод длиной 1000 мм. шириной 100 мм ч толщиной 10 мм. Анодом испарителяяелястся вакуумная замерз. Катод размещен между полюсами электромагнита, создающего напряженность магнитного поля на рабочей поверхности катода '^ЗОЭ. В качестве датчика положения КП принесена водоохлажд'аемая трубка из нержавеющей стали 0 8 • 0,6, расположенная на оасстоянии 50 мм от рабочей поверхности катода и проходящая вдоль его оси симметрии, Для того, чтобы полезный управляющий сиічал 25 30 35 50 с датчика был максимальным по величине, необходимо, чтобы Rg >> RUJ, где Rg - сопротивление проводника датчика положения КП. Нш - сопротивление шунта (датчика тока). Рабочий ток в цепи датчика положения КП составлял ЗОА и подбирался с помощью балластного резистора, включенного D цепь датчика. В качестве датчиков тока использовались шунты на ЗОА и 75В. Коэффициент усиления дифференциального усилителя К = 500. В качестве программатора использовался неуравновешенный мост, состоящий из параллельно включенных цепей из потенциометра и двух последовательно включенных резисторов. Из мост подавалось напряжение от гальванического элемента через огр а н и ч и в а ю щ и й р е з и с т о р . С мостз снималось напряжение порядка ± 7 5 • 10 В и подавалось на один из входов дифференциального усилителя. Устройство электродугового нанесении металлических покрытий работает следующим образом. С помощью системы поджига между анодом 1 и катодом 2 в вакууме возбуждается дуговой разряд в парах расходуемого материала катода При подаче положительного потенциала на датчик положения катодного пятна по обеим ветвям датчика протекают токи h и '2. величина эторых определяется сопротивлением ветвей X и (1-Х), т, к. область выхода тока находится напротив местоположения КЛ на поверхности катода (фиг, 3). При изменении положения КП длина ветвей проводника сопротивления меняется, а следовательно, иэменяются и токи, протекающие по ним, сигнал о которых подается с датчиков тока 6 на входные клеммы дифференциального усилителя 8. Напряжение на виходе усилителя пропорционально разности токоа в ветвях датчика положения КП. Иа выходе усилителя 8 подключена электромагнитная кзтушка системы 3 осееого перемещения КП, причем полярность подключения катушки такова, что создаваемое ею магнитное поле еынужд&ет КП дуги совершать движение в направлении, при котором разбаланс токов в ветвях уменьшается. Воздействие магнитного поля на катодное пятно прекратится, когда напряжение на выходе дифференциального усилителя станет равным нулю. Смещение катодного пятна в ту ипи иную сторону от положения равновесия мгновенно вызывает реакцию со стороны магнитного поля, вынуждающего КП вернуться в положение равновесия, При подаче с программатора 7 управляющего сигнала на один из входов усилителя 8 нулевое на Поскольку устойчивое положение КП иа пряжение на выходе усилителя образуется катоде при Unux = 0. то из последнего вира при различных соотношениях токов R ветвях жения следует, что величина управляющего проводника сопротивления датчика полонапряжения изменяется в пределах от nl до жения КП (-пі) {фиг. 4) При этом положении КП на каИзменяя по программе управляющее тоде изменяется от • 0 до X '= ! = напряжение на входе дифференциального усилителя, можно обеспечить программное Таким образом, если обеспечить возуправление областью перемещения КП, что можность установки нулевого значения напозволяет расширить технологические возможности испарителя, а именно, получать О пряжения на катушке электромагнита системы перемещения КП при нахождении любое соотношение компонент расходуеКП в определенной точке катода и изменять мых материалов в наносимом покрытии, это напряжение в сторону, отличную от нуля получать покрытия заданной переменной (той или иной полярности), при уходе КП из голшины и регулировать область перемещения КП в соответствии с размером обрабз- 15 этой точки так, чтобы направление вектора напряженности магнитного поля способсттываемого изделия вовало перемещению КП в сторону вышеВеличина напряжения на выходе дифуказанной точки на катоде, то точка на ференциального усилителя, реагирующего поверхности катода, где напряжение на кана разность токов в датчиках, определяется тушке электромагнита равно нулю, япляется 20 соотношением: точкой устойчивого положения КП. 1-2х і )У,Ні и = кжі 2 1 в их Если is процессе роботы испарительного устройства имеется возможность измегде К - коэффициент усиления; п - коэффициент преобразования тока 25 нять у с т а н о в к у нулевого з н а ч е н и я напряжения на катушке электромагнита D датчике. (это значение СЕЗЯЗЭНО с устойчивым положеЕсли на один из входов подать дополнинием КП з определенной точке катода) по тельный сигнал Uynp, то напряжение на вызаданной программе, то, в соответствии с ходе усилителя 30 программой будет изменяться местополо1-2х KV U = KNi жение устойчивого положения КП. 1 упр BUX Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОДУГОВОГО НАНЕСЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ В ВАКУУМЕ, содержащее протяженные анод и расходуемый катод, систему осевого перемещения катодного пятна вдоль рабочей поверхности катода, датчик положения катодного пятна и источник электропитания, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем обеспечения программного управления областью перемещения катодного пятна дуги по рабочей поверхности расходуемого катода, датчик положения катодно 35 го пятна выполнен в виде проводника, установленного над рабочей поверхностью катода, и снабжен датчиками тока, подключенными к его выводам, а также программатором и дифференциальным 40 усилителем, причем входные клеммы датчиков тока подключены к входам дифференциального усилителя, выходы которого соединены с системой осевого перемещения катодного пятна, выходные клеммы датчиков тока соединены друг с другом и подключены к положительной клемме источника электропитания, а программатор подключен к входным клеммам одного из датчиков тока и дифференциального усилителя. 1184291 Фиг 2 1184291 Редактор Заказ 617 И. Сидорова Составитель Б.Луценко Техред М.Моргентал КоррекіОр д, Мотыль Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагаїзина, 101