АНАЛІЗ ОСНОВНИХ НЕСТАБІЛЬНОСТЕЙ ТЛІЮЧОГО РОЗРЯДУ СЕРЕДНІХ ТИСКІВ В УМОВАХ ОБРОБКИ МАТЕРІАЛІВ
DOI:
https://doi.org/10.25140/2411-5363-2018-2(12)-103-115Ключові слова:
тліючий розряд, нестійкість, газорозрядна плазма, електрична дуга, контракція позитивного стовпаАнотація
Актуальність теми дослідження. Тліючий розряд середніх тисків знайшов значне поширення в різних технологічних процесах хіміко-термічної обробки, нанесення покриттів, зварювання і паяння тощо.
Постановка проблеми. Однак поряд зі сприятливими передумовами виявили й різні види нестабільності газорозрядної плазми, що призводять до відхилення ходу технологічного процесу від заданих параметрів, зумовлених
переходом тліючого розряду в електричну дугу.
Аналіз останніх досліджень і публікацій. Так, перші дослідники відзначали часткову або повну втрату стійкості тліючого середніх тисків і переходу його в більш стабільну форму – електричну дугу.
Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Перехід тліючого розряду в дуговий супроводжується стисненням позитивного стовпа розряду і різким скороченням площі катодної плями на виробі, що призводить до значного збільшення щільності енергії в цій плямі. Контракція (стиснення) позитивного стовпа тліючого розряду призводить до зниження або повного зриву генерації потужності лазерного випромінювання, підвищення щільності енергії в плямі нагріву (катодній плямі) сприяє перегріву і неприпустимому оплавленню окремих ділянок оброблюваних деталей під час зварювання в твердому стані, пайці й хіміко-термічній обробці.
Мета роботи. Аналіз гіпотез, що існують на сьогодні в літературі, за допомогою яких їхні автори пояснюють основні причини втрати стійкості потужнострумового тліючого розряду і переходу його в електричну дугу.
Виклад основного матеріалу. Нестабільності потужнострумового тліючого розряду вивчалися з погляду процесів, що протікають на катоді та прикатодній області, контракції позитивного стовпа під впливом високих
струмів і тисків та впливу зовнішнього ланцюга. Вивчалася контракція позитивного стовпа розряду в аргоні при тисках в інтервалі від одиниць мм рт. ст. до сотень мм рт. ст. у циліндричних трубках діаметром 2,6 і 3,7 см.
У результаті було виявлено, що при тисках нижче деякого критичного значення струм практично не контрагував.
Висновки відповідно до статті. Встановлено, що основними причинами нестабільності тліючого розряду є рельєф поверхні катода; хімічний склад катода й газового середовища в міжелектродному проміжку; конструктивні особливості катода; параметри режиму горіння розряду, насамперед значення струму розряду і тиску газу; опір зовнішнього ланцюга, що живить розряд; провідність міжелектродного проміжку.
Посилання
Использование энергии тлеющего разряда в качестве источника тепла для пайки / А. М. Болькова // Пайка в машиностроении. – М. : МАТИ, 1974. – С. 136–138.
Ванин В. С. Сварка и пайка металлов в тлеющем разряде / В. С. Ванин // Автоматическая сварка. – 1962. – № 4. – С. 23–25.
Прокошкин Д. А. Исследование силицирования молибдена в тлеющем разряде / Д. А. Прокошкин, Б. Н. Арзамасов, Е. В. Рябченко // Свойства и применение жаропрочных сплавов. – М. : Наука,1966. – С. 89.
Котельников Д. И. Технологические особенности применения тлеющего разряда при сварке / Д. И. Котельников // Технология и организация производства. – 1976. – № 7. – С. 57–59.
Бабад–Захряпин А. А. Химико-термическая обработка в тлеющем разряде / А. А. БабадЗахряпин, Г. Д. Кузнецов. – М. : Атомиздат, 1975. – 176 с.
Engel A.Ьber die Glimmentladung bei hohen Drucken / Engel A., Seeliger R., Steenbeck M. // Zs.f. Phys. – 1933. – 85. – Р. 144–160.
Westberg R. G. Nature and Role of Ionizing Potential Space Waves in Glow-to-Arc Transitions/ Westberg R. G. // Physical Review Journal. – 1959. – Vol. 114, Iss. 1. – P. 1–17.
Мышенков В. И. Контракция газового разряда (обзор) / В. И. Мышенков // Институт проблем механики АН СССР. – М.., 1974. – С. 35.
Мышенков В. И. Стабилизирующее влияние процессов турбулентного переноса на ионизационную неустойчивость тлеющего разряда / В. И. Мышенков, Г. М. Махвиладзе // Физика плазмы. – 1978. – Т. 4. – С. 411–418.
Лифшиц Е. М. Физическая кинетика / Е. М. Лифшиц, Л. П. Питаевский. – М. : Наука, 1979. – 360 с.
Мак-Дональд А. Д. Сверхвысокочастотный пробой в газах / А. Д. Мак-Дональд ; пер. с англ. М. М. Савченко и А. Г. Франк ; под редакцией М. С. Рабиновича. – М. : Мир, 1969. – 213 с.
Maxfield F.A., Fredenhall J.L. // J. Appl. Phys. – 1938. – № 9. – Р. 600–610.
Plesse H.Untersuchungen am elektrischen Lichtbogen / H. Plesse // Annalen der Physik. – 1935. – Vol. 414, Issue 5. – Р. 473-499. DOI: https://doi.org/10.1002/andp.19354140504ю.
Suits C.G.Role of Oxidation in Arc Cathodes / Suits C.G., Hocker J.P. // Phys. Rev. – 1938. – № 53. – Р. 670. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRev.53.670.
Cobine G. D. Effects of Oxides and Impurities on Metallic Arc Reignition / Cobine, J. D. // Phys. Rev. – 1938. – № 53. – Р. 911. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRev.53.911.
Энгель А. Физика и техника электрического разряда в газах / А. Энгель, М. Штейнбек. – М. – Л. : ОНТИ, 1936. – 324 с.
Druyvesteyn M. J. Ьbergang von der Glimmentladung zum Bogen in Edelgasen / Druyvesteyn, M. J. // Zs. f. Phys. – 1932. – Vol. 73. – Р. 727-731. DOI:
https://doi.org/10.1007/bf01344220.
Garosi G. Response of weakly ionized plasma to turbulent gas / Garosi G., Bekefi G., Schytz M. // Ann. d. Phys. – 1970 – Vol. 13. – Р. 2795-2802.
Hsu Y. F. The Transition from Glow Discharge to Arc / Hsu Yun Fan // Phys. Rev. – 1939 – Vol. 55. – Р. 769–775. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRev.55.769.
Сварка разнородных металлов и сплавов / В. Р. Рябов, Д. М. Рабкин, Р. С. Курочко, Л. Г. Стрижевская. – М. : Машиностроение, 1984. – 239 с.
Thompson D. G. The Vibrational Excitation of Molecules by Electron Impact // Advances in Atomic and Molecular Physics. – 1983. – Vol. 19.– Pр. 309–343.
Газовые лазеры : [сборник статей / под ред. чл.-кор. АН СССР Р. И. Солоухина и д-ра физ.-мат. наук В. П. Чеботаева. – Новосибирск : Наука. Сиб. отд-ние, 1977. – 360 с.
Галант В. Е. Основы физики плазмы / Галант В. Е., Жилинский А. П., Сахаров С.А. – М. : Атомиздат, 1977.
Tomkins F. S. HyperfineStructureintheSpectrumof Np237 / F. S. Tomkins // PhysicalReviewJournal. – 1948. – Vol. 73. – Р. 1214–1215. DOI: https://doi.org/10.1103/ PhysRev.73.1214.2.
Елецкий А. В. Сжатие положительного столба тлеющего разряда / А. В. Елецкий, В. М. Смирнов // Журнал технической физики. – 1970. – Т. 40, вып. 8. – С. 1682–1684.
Зыкова Н. М. Теплофизика высоких температур / Н. М. Зыкова, Т. С. Куракина, А. А. Сафонов. – 1975. – Т. 13, № 3. – С. 630–633.
Bolotov G. P. Modification of Materials Surface Layers by Low-Energy Ion Irradiation in Glow Discharge / G. P. Bolotov, M. G. Bolotov, M. M. Rudenko // IEEE 36th International Conference “Electronics and Nanotechnology ELNANO’2016”. – April 2016. – Р. 135–140.
Баранов В. Ю. Сжатие положительного столба тлеющего разряда / В. Ю. Баранов, К. Н. Ульянов // Письма в ЖТФ. – 1967. – № 6. – С. 622.
Голубев В. С. Тлеющий разряд повышенного давления / В. С. Голубев. – М. : Наука, 1990. – 333 с.
Напартович А. Л. Механизмы неустойчивости тлеющего разряда повышенного давления / А. Л. Напартович, А. Н. Старостин // Химия плазмы. – 1979. – Вып. 6. – С. 153.
Elenbuas W. The High Pressure Mercury Vapour Discharge / W. Elenbuas. – Amsterdam: Published by North-Holland Publishing, Netherlands, 1951. – 1497 р.
Елецкий А. В. Неустойчивости в плазме газового разряда / А. В. Елецкий, А. Т. Рахимов // Химия плазмы. – 1974. – Вып. 4. – С. 123.
Недоспасов А. В. Колебания и неустойчивости низкотемпературной плазмы / А. В. Недоспасов, В. Д. Хайт. – М. : Наука, 1979. – 189 с.
Bolotov G.P. Hollow cathode glow discharge as a heating source in welding and brazing / G. P. Bolotov, M. G. Bolotov I. V. Nahorna // 2017 IEEE 1st Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineearing, UKRCON 2017. – Р. 1197–1202. DOI: 10.1109/UKRCON.2017.8100441.
Елецкий А. В. Явления переноса в слабоионизированной плазме / А. В. Елецкий, Л. А. Палкина, Б. М. Смирнов. – М. : Атомиздат, 1975. – 369 с.
Напартович А. П. O распаде плазмы тлеющего разряда в постоянном электрическом поле / Напартович А. П., Наумов В. Г., Шашков В. М. // Физика плазмы. – 1975. – Т. 1. № 5. – С. 821–829.
Oskat H. I. Ion Mobilities in Helium, Neon, and Argon / Oskat, H. J. & Mittelstadt, V. R. // Phys. Rev. – 1963. – Vol. 132. – Р. 1435–1444. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRev.132.1435.
Kenty C. Volume Recombination, Constriction, and Volt-Ampere Characteristics of the Positive Column / C. Kenty // Phys. Rev. – 1962. – Vol. 162. – Р. 1235-1238. DOI:
https://doi.org/10.1103/PhysRev.126.1235.
Albrecht G. Theorie der Kontraktion der positiven Sдule. Z / Albrecht G., Ecker G. & Mьller K. G. // Z. Naturforsch. – 1962. – Vol. 17 a. – Р. 854–860.
Поверхностные свойства расплавов и твердых тел / под ред. Ю. В. Найдича. – К. : Наукова думка, 1991. – 275 с.
Sood D. K. Criteria for formation of a metastable solid solution by rapid melt quenching during pulsed laser or electron beam treatment / D.K.Sood // Radiation Effects Lett. – 1981. – № 67. – Р. 13–18. DOI: 10.1080/01422448108226562.
Engel A. Ьber die Glimmentladung bei hohen Drucken / Engel A., Seeliger R., Steenbeck M. // Zeitschrift fur Physiks. – 1933. – № 85. – Р. 144–160. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01342050.
Баранов В. Ю. Теплофизика высоких температур / В. Ю. Баранов, А. А. Веденов, В. Г. Низьев. – 1972. – Т. 10, вып. 6. – С. 1156–1159.
Bolotov G. P. Determination of external stabilizing resistor value in the glow discharge power supply while welding / G. P. Bolotov, M. G. Bolotov // IEEE 37th International Conference “Electronics and Nanotechnology ELNANO’2017”. – April 2017. – Р. 365–369. DOI:
1109/ELNANO.2017.7939780.
Bolotov G. P. Stabilization of high-current glow discharge under the welding conditions / G. P. Bolotov, M. G. Bolotov, S. M. Yushchenco // IEEE 38th International Conference “Electronics and Nanotechnology ELNANO’2018”. – April 2018.
Ульянов К. Н. Теория нормального тлеющего разряда при среднем давлении / К. Н. Ульянов // Теплофизика высоких температур. – 1972. – Т. 10, № 5. – С. 931–938.
Гайсин Ф. М. Исследование перехода тлеющего разряда в электрическую дугу при высоких температурах / Ф. М. Гайсин, Р. К. Саттаров, Р. А. Халиков. – Казань : КАИ, 1975. – 12 с.
Рябченко Е. В. Применение тлеющего разряда для диффузионного насыщения металлов / Е. В. Рябченко // Науч. тр. МАИ. – 1971. – Вып. 228. – С. 65–80.
Ховатсон А. М. Введение в теорию газового разряда / А. М. Ховатсон. – М. : Атомиздат, 1980. – 182 с.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2018 Чернігівський національний технологічний університет, 2015
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
