Тліючий розряд як джерело поверхневого нагріву в процесах з’єднання різнорідних матеріалів (огляд)
Ключові слова:
плазма, тліючий розряд, порожнистий катод, дифузійне зварювання, паянняАнотація
Вступ. Тліючий розряд, відомий своїми яскравими світловими ефектами, знайшов значне поширення в різних галузях науки і техніки, зокрема, для отримання електронних та світлових пучків, поверхневої обробки матеріалів, для отримання захисних покриттів тощо. Як джерело зварювального нагріву тліючий розряд застосовується порівняно нещодавно, і його розвиток у цій галузі пов’язаний із дуже цікавими, а іноді й зовсім суперечливими фактами.
Мета роботи. Метою цієї роботи є ознайомити читача з основними історичними віхами становлення тліючого розряду як джерела поверхневого нагріву в процесах зварювання та паяння матеріалів, а також із труднощами, з якими стикалися вітчизняні дослідники на шляху досягнення своєї мети.
Основні етапи розвитку тліючого розряду як джерела поверхневого нагріву в процесах дифузійного зварювання та паяння. Історично перші спроби застосування тліючого розряду в процесах з’єднання матеріалів припали ще на 60-і роки ХХ століття. Уже тоді вітчизняні вчені відмічали цілий спектр його особливостей, таких як рівномірний нагрів, можливість регулювання технологічних параметрів у досить широких межах, можливість здійснювати обробку та модифікування поверхонь перед зварюванням. Але водночас було виявлено й певні недоліків, що обмежують його поширення в цих технологічних процесах, головним чином пов’язаних із частковою або повною втратою його стійкості й переходом в інші, більш стабільні форми газового розряду.
Тліючий розряд із порожнистим катодом в умовах прецизійного зварювання та паяння. Тривалий пошук способів удосконалення плазмових технологій, стосовно до умов варювального нагріву, призвів до розробки нового джерела енергії для дифузійного зварювання та паяння на базі тліючого розряду, ініційованого в катодній порожнині. Володіючи більш високою щільністю енергії в плямі нагріву, в порівнянні з нормальним тліючим розрядом, унаслідок осциляції електронів у катодній порожнині, він дозволяє значно розширити номенклатуру з’єднуваних матеріалів і
забезпечувати нагрів як струмопровідних матеріалів, так і діелектриків.
Висновки. Досвід застосування тліючого розряду в процесах зварювання в твердій фазі показує, що найбільш перспективними напрямками подальших розробок стануть створення автоматизованих установок та систем керування процесом дифузійного зварювання в тліючому розряді на базі мікропроцесорної техніки з використанням математичних моделей для формування оптимальних алгоритмів керування.
Посилання
Бабад – Захряпин А. А., Кузнецов Г. Д. Химико-термическая обработка в тлеющем разряде. Москва : Атомиздат, 1975. 176 с.
Диффузионная сварка в тлеющем разряде / В. И. Дятлов и др. Ленинград : ЛДНТП, 1968. 26 с.
Москалев Б. И. Разряд с полым катодом. Москва : Энергия, 1969. 212 с.
Назаренко О. К. Электроннолучевая сварка. Москва : Машиностроение, 1981. 146 с.
Абильсиитов Г. А., Велихов Е. П., Голубев В. С. Мощные газоразрядные СО2 лазеры и их применение в технологии. Москва : Наука, 1984. 105 с.
Газовые лазеры / под ред. Р. И. Солоухина. Новосибирск – Москва: СО, Наука, 1947. 360 с.
Коваленко В. С. Технология и оборудование электрофизических и электрохимических методов обработки материалов. Київ : Вища школа, 1983. 176 с.
Акишин А. И. Ионная бомбардировка в вакууме. Москва : Госэнергоиздат, 1963. 288 с.
Ройх И. Л., Колтунова Л. Н. Защитные вакуумные покрытия на стали. Москва : Машиностроение, 1971. 279 с.
Готра З. Ю. Технология микроэлектронных устройств. Москва : Радио и связь, 1991. 528 с.
Данилин Б. С. Получение тонкопленочных элементов микросхем. Москва : Энергия, 1972.
Бабад – Захряпин А. А., Кузнецов Г. Д. Радиационно – стимулируемая химико – термическая обработка. Москва : Энергоиздат, 1982. 94 с.
Лахтин Ю. М., Коган Я. Д. Азотирование стали. Москва : Машиностроение, 1976. 256 с.
Лахтин Ю. М., Крымский Ю. Н. Физические процессы при ионном азотировании. Защитные покрытия на металлах. 1968. Вып. 2. С. 225–229.
Лахтин Ю. М. Современное состояние и пути развития технологии химико – термической обработки стали. Металловедение и термическая обработка металлов. 1965. № 8. С. 34.
Данилин Б. С. Применение низкотемпературной плазмы для нанесения тонких пленок. Москва : Энергоатомиздат, 1989. 328 с.
Прокошкин Д. А. Получение покрытий на металлах в тлеющем разряде. Защитные покрытия на металлах. 1970. Вып. 3. С. 81–86.
Рамазанов К. Н., Ишмухаметов Д. З., Садаков Н. С. Ионное азотирование в неоднородной плазме тлеющего разряда. Вестник УГАТУ. 2011. № 3. С. 67–71.
Ванин В. С. Сварка и пайка металлов в тлеющем разряде. Автоматическая сварка. 1962. № 4. С. 23–25.
Ванин В. С. Наплавка в тлеющем разряде. Автоматическая сварка. 1975. № 6. C. 75–76.
Котельников Д. И. Исследование соединения стали, полученного диффузионной сваркой. Автоматическая сварка. 1970. № 4. С. 25–27.
Котельников Д. И. Нагрев тлеющим разрядом при диффузионной сварке. Вестник Киев. политехн. ин-та. Сер. «Машиностроение». 1968. № 5. С. 56–60.
Котельников Д. И. Сварка твёрдых сплавов с применением тлеющего разряда. Твердосплавная штамповая оснастка и ее применение в электротехнической промышленности.
Таллин : НИИ ТЭЗ, 1975. С. 153–159.
Котельников Д. И. Технология и оборудование диффузионной сварки в тлеющем разряде. Диффузионное соединение в вакууме металлов, сплавов и неметаллических материалов. Москва : ПНИЛДСВ, 1970. С. 298–303.
Квасницкий В. Ф., Кох Б. А., Сазонов А. И. Технология диффузионной сварки жаропрочных сплавов. Ленинград : ЛДНТП, 1969. 26 с.
Котельников Д. И. Тлеющий разряд как источник тепла в сварочных процессах. Автоматическая сварка. 1978. № 4. С. 15–21.
Котельников Д. И., Крысанов Ю. Н. Распределение плотности тока в катодном пятне
тлеющего разряда. Автоматическая сварка. 1979. № 11. С. 27–29.
А.с. 927451, СССР, кл. В 23К 20/14. Способ нагрева в тлеющем разряде / Д. И. Котельников, Г. П. Болотов (СССР). Заявл. 23.05.80. Опубл. 1982, Бюл. № 18.
А.с. 525257, СССР, кл. Н 05В 7/16. Устройство для стабилизации сильноточного тлеющего разряда / Блинов В. И., Кириченко В. В., Сизова Н. Е., Денисов В. Е. (СССР). Заявл.
06.74, опубл. 1976, Бюл. № 30.
Использование энергии тлеющего разряда в качестве источника тепла для пайки / А. М. Болькова и др. Пайка в машиностроении. Москва : МАТИ, 1974. С. 136–138.
Жилов Е. А. Установка для диффузионной сварки в тлеющем разряде при изготовлении штампов, армированных твердым сплавом. Информ. лист № 73 – 0465. Москва : ВИМИ, 1976. С. 2–4.
Болотов Г. П., Збань В. И., Котельников Д. И. Устройство для автоматической защиты изделий при сварке. Информ. лист № 76 – 03. Чернигов : Укр НИИНТИ, 1976. С. 1–4.
А.с. 927451, СССР, кл. В 23К 20/14. Способ нагрева в тлеющем разряде / Д. И. Котельников, Г. П. Болотов (СССР). Заявл. 23.05.80. Опубл. 1982, Бюл. № 18.
Котельников Д. И., Болотов Г. П., Романенков А. П., Сиваков А. Л. Установка для диффузионной сварки в тлеющем разряде. Автоматическая сварка. 1985. № 7. С. 71–72.
А.с. 872091, СССР, В 23К 9/00. Источник питания / Д. И. Котельников, Г. П. Болотов, Ю. Н. Крысанов (СССР). Заявл. 04.07.79. Опубл. 1981, Бюл. № 38.
Болотов Г. П., Котельников Д. И. Источники питания тлеющего разряда при сварке и пайке. Деп. в ГНТБ Украины. 1994. № 596 – Ук 94. 9 с.
Котельников Д. И. Сварка давлением в тлеющем разряде. Москва : Металлургия, 1981. 116 с.
Болотов Г. П., Болотов М. Г. Дослідження стійкості тліючого розряду з порожнистим катодом в умовах зварювання. Вісник ЧДТУ. 2008. № 36. С. 100–106.
Болотов Г. П., Болотов М. Г. Розрахункове визначення температури нагріву деталей при дифузійному зварюванні в тліючому розряді з порожнистим катодом. Вісник ЧДТУ. 2009. № 40. С. 29–37.
Болотов Г. П., Рыжов Р. Н., Болотов М. Г. Очистка тлеющим разрядом металлических поверхностей перед диффузионной сваркой и пайкой в вакууме. Вестник НТУУ «КПИ», сер. «Машиностроение». 2009. № 57. С. 124–127.
Болотов Г. П., Рижов Р. М., Болотов М. Г. Активаційна дія тліючого розряду в умовах дифузійного зварювання. Вісник Донбаської державної машинобудівної академії. 2011. № 1. С. 18–21.
Болотов М. Г. Дослідження локальних властивостей плазми тліючого розряду з порожнистим катодом стосовно до умов зварювального нагріву. Вісник ЧДТУ. 2013. № 1(63). С. 112–119.
Болотов М. Г. Аналіз основних нестабільностей тліючого розряду середніх тисків в умовах обробки матеріалів. Вісник ЧНТУ, Серія «Технічні науки та технології». 2018. № 2 (12). С. 103–116.
Болотов М. Г., Ганєєв Т. Р. Ефективність нагріву при зварюванні в тліючому розряді з порожнистим катодом. Вісник ЧДТУ. 2012. №1(55). С. 126–131.
Болотов М. Г., Болотов Г. П Порівняльна оцінка ефективності джерел енергії для дифузійного зварювання у вакуумі. Вісник ЧДТУ. 2010. № 42. С. 144–147.
Болотов М. Г., Руденко М. М. Застосування тліючого розряду з порожнистим катодом у процесах поверхневої обробки металів. Вісник ЧНТУ. Серія «Технічні науки». 2014. № 2(73).
С. 100-103.
Патент України на корисну модель № 93483. Джерело енергії для дифузійного зварювання та паяння на основі тліючого розряду з порожнистим катодом / Болотов М. Г., Болотов Г. П. 10 Жовтень 2014 р.
Олексієнко С. В., Савченко О. М., Ющенко С. М. Флюсове видалення оксидних плівок під час паяння алюмінію та сплавів на його основі (літературний огляд). Вісник ЧДТУ. 2013.
№ 1(63). С. 119–124.
Олексієнко С. В., Куликовський Р. А., Мартиненко В. О., Ющенко С. М. Спосіб реактивно-флюсового паяння алюмінію. Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні.
№ 2. С. 84–87.
Болотов Г. П. Зварювання та паяння в плазмі тліючого розряду. Чернігів : ЧНТУ, 2016. 144 с.
##submission.downloads##
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Чернігівський національний технологічний університет, 2015
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
