Литература

Тезисы докладов

О ВОЗМОЖНОСТИ ВНЕШНЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА МИКРОРАЗРЯДЫ ПРИ МИКРОПЛАЗМОХИМИЧЕСКОМ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ

Нечаев Г.Г., Попова С.С.

Энгельсский технологический институт СГТУ, 413100 Энгельс, Пл. Свободы, 17

 

Микроплазмохимические (МПХ) электролитические процессы (анодно-искровые, микродуговые и дуговые) позволяют формировать на токопроводящих материалах многофункциональные диэлектрические покрытия, различающиеся по составу, строению и структуре.

Несмотря на все многообразие способов реализации этих процессов общим признаком является участие множества микроскопически малых по размерам электрических разрядов и плазменное состояние части вещества в зоне разряда.

В настоящее время накоплено достаточно большое количество данных о характеристиках единичных разрядов: длительности, температуре плазмы, поперечных размерах и получены соотношения, связывающие общую плотность тока через формируемое покрытие со средней плотностью тока единичных разрядов .

Вместе с тем, сведения о возможности влияния на МПХ процессы, посредством воздействия на микропроцессы, протекающие при единичном электрическом разряде, практически отсутствуют.

Общеизвестные в настоящее время для микроплазмохимических электролитических процессов факты можно сформулировать в виде следующих положений:

- диэлектрическое покрытие находится в электрическом поле, величина напряженности которого достаточна для возникновения пробоя,

-в результате электрического пробоя в материале покрытия формируется нитеобразный канал, заполненный плазмой;

-высокая плотность тока в канале разряда вызывает нагрев, плавление, испарение и частичную ионизацию материала покрываемой детали и диэлектрического покрытия (стенок канала);

-давление в канале разряда весьма высокое, естественным выходом для образовавшейся плазмы является устье канала, обращенное в сторону электролита;

- выход плазмы из устья канала разряда приводит к образованию парогазового пузыря.

Канал разряда, заполненный плазмой - своеобразный плазменный шнур по которому протекает электрический ток.

Плазмохимические реакции протекают в парогазовом пузыре границами которого являются с одной стороны поверхность покрытия, а с другой- электролит. Скоростью плазмохимических реакций можно управлять варьируя объем, давление и температуру в газовом пузыре.

В настоящей работе микродуговое оксидирование проводили при воздействии постоянным или переменным магнитным полем, или при воздействии на электролит ультразвуковыми колебаниями. Это позволило получить покрытия большей толщины и с большей микротвердостью.

Физическая суть влияния магнитных полей на протекающий процесс заключается в следующем. Проводник с током, помещенный в магнитное поле, перемещается в нем поперек магнитных силовых линий. Плазменный шнур дуги, возникающий в ходе процесса, ориентирован перпендикулярно поверхности детали и является эквивалентом проводника с электрическим током. Поэтому, если плазменный шнур поместить в постоянное магнитное поле, силовые линии которого параллельны поверхности детали, то он будет перемещаться в силовых полях, что предотвращает «прогары» покрытия. Когда на деталь воздействуют одновременно двумя постоянными полями, силовые линии которых перекрещиваются друг с другом, то в этом случае под воздействием одного поля плазменный шнур будет перемещаться, пересекая в то же время магнитные силовые линии второго поля. Однако известно, что при пересечении магнитного поля проводником в нем будет наводиться ЭДС. Поэтому в плазменном шнуре будет наводиться дополнительная ЭДС, влияющая на энергетику и, следовательно, на производительность процесса.

Физическая суть влияния УЗК (ультразвуковых колебаний) на процесс микродугового оксидирования заключается в более интенсивном обновлении состава электролита в зоне дуги и влиянии ультразвуковых давлений на парогазовый пузырь, образующийся в электролите у поверхности покрытия в результате пробоя и горения микродуги.

Реализация внешнего влияния на микроплазмохимические электролитические процессы показана на рис. В ванну 1 , заполненную электролитом 2, помещена деталь 3 , которая подключена к положительному полюсу источника тока 4. Отрицательный полюс источника тока подключен к электропроводному корпусу ванны 1, в результате чего электролит находится под отрицательным потенциалом. В ванне размещены излучатели магнитного поля 5 и 6, а также ультразвуковые излучатели 8. Излучатель магнитного поля подключен к источнику питания 7, а ультразвуковые преобразователи - к ультразвуковому генератору 8. Источник тока 4 подключен к сетевому напряжению через развязывающий трансформатор 10.

Очевидно, что, используя магнитное или электромагнитное поле и ультразвук можно влиять на микрообъекты, образующиеся при микроразрядах, совокупность которых определяет как характер протекания микроплазмохимических электролитических процессов, так и строение и свойства получаемых покрытий. Cуществующий уровень знаний о микроплазмохимических электролитических процессах, позволяет приступить к более детальному и конкретному их изучению как с целью создания теории процессов, так и с целью расширения их практического применения.