| Шпаргалка по электроприводу | |
| Автор: drug | Категория: Технические науки / Электроэнергетика | Просмотров: | Комментирии: 0 | 01-01-2013 22:09 |
1. Виды энергий КПЭ и технологические среды
Классиф-ция видов энергий:
1) аннигиляционная энергия – это полная эн-я системы
2) ядерная – энергия связи нейтронов и протонов в ядре
3) химическая- эн-я двух или более реагирующих веществ
4) гравитационная- потенциальная эн-я взаимодействия тел
5) электростатическая- потенц-ая эн-я взаимодействия электр. зарядов
6) магнитостатическая- потенц-ая эн-я взаим-ия «магнитных зарядов»
7) свето-лучевая эн-я- энергия квантов
8) упругостная эн-я- потенц-я эн-я механически упруго-изменённого тела
9) тепловая энергия- это энергия механических колебаний структурных элементов вещества (внутренняя эн-я)
10) механическая энергия- энергия механического движения и взаимодействия тел системы или их частей
11) электрическая эн-я-( физический термин, широко распространённый в технике и в быту для определения количества электрической энергии, выдаваемой генератором в электрическую сеть или получаемой из сети потребителем)
12) электромагнитная эн-я- подразумевается энергия, заключенная в электромагнитном поле
Виды технологических сред:
1) Атмосфера;
2) Электролит;
3) Диэлектрическая жидкость(дистил-ая вода, масло)
4) Обработка в защитной среде;
5) Вакуум.
2. Классификация процессов по характеру взаимодействия КПЭ и объекта обработки.
Классиф-ия процессов по хар-ру взаимод-я инструмента и заготовки
1класс- точечное взаим-ие инструм-та и заготовки
2класс- линейное взаимод-ие инстр-та и заготовки
3класс- поверхностное взаимод-ие м/у инструм-ом и заготов-ой (#ЭХО)
4класс- пространственное взаимод-ие м/у инстр-ом и загот-ой (#ХТО)
(Дополнительно…
Процессы: -рабочие и вспомогат-ые
Раб. Процессом наз-ся протекающие в машине физич-ие процессы преобраз-я эн-гии в конкретную работу по обр-ке изделия.
Вспомог-ым процессом наз-ся протекающие в машине процессы для передвижения заготовки или оснастки, или для создания опред-ой рабочей среды до и после рабочего процесса.
По хар-ру рабочих процессов машины дел-ся на три вида:
1) машины-двигатели,
2) рабочие машины,
3) контрольно-измерительные машины.
При работе любого спец-го технол-го оборуд-я сущ-ют след.циклы взаимод-ия м/у собой:
1) технол-ие циклы- период времени, в течение кот. выпол-ся технол-ий процесс обр-ки изделия на данной машине.
2) кинематический цикл- промежуток времени м/у двумя послед-ми исходыми положениями рабочих инструментов
3) динамический цикл- наз-ся период времени, в теч.кот. в машине повторяются динамические нагрузки.
4) энергетический цикл- наз-ся период времени, в теч.кот.переодически повторяется закон изменения мощност, потребляемой машиной.
3. Классификация машин по характеру перемещений обрабатываемых деталей.
К I-му классу от-ся машины, на кот-х изделие на период обработки занимает одно положение.
Ко II-му классу относ-ся многопозиционные машины, на кот-х изделие периодически перемещается, занимая послед-ное положение.
К III-му классу относ-ся многопозиционные машины, на кот-х обр-ка изделий произв-ся в процессе перемещения.
Оборуд-е I-го класса делится:
Класс Iа – машины, на кот. операция технол-го процесса вып-ся послед-но.
Класс Iб – машины, на кот. все операции ТП вып-ся //-но.
Класс Iв – часть операций выпол-ся послед-но, а часть совмещены во времени.
Оборуд-е II-го класса делится:
Класс IIа – машины имеют спец-ое устройство, кот. периодически перемещает изделие.
Класс IIб – машины, на кот. изделие перемещается самими рабочими органами или специальными механизмами.
Оборуд-е III-го класса делится:
Класс IIIа – машины, на кот-х рабочие органы перемещ-ся вместе с деталями.
Класс IIIб – машины, в кот-х рабочие органы не перемещ-ся вместе с изделиями.
4. Виды потерь рабочего времени и фактическая производительность рабочих установок.
Потери рабочего времени:
1 вид- холостой ход машины, периодич-ая заправка материалов, контроль изделия, очистка машины от отходов материала.
2 вид- смена, установка и регулирование инструмента.
3 вид- регулирование и ремонт механизмов машины. (# время доставки запчастей, ожидание ремонтника)
4 вид- отсутствие обрабатываемых заготовок, переговоры по работе, сдача-прием смены или отсутствие рабочего.
5 вид- выявление брака изделия при ремонте машины, вследствие плохой настройки машины; брак материала заготовки, обнаруженный в процессе обработки.
Фактич-ая произ-ть рабочих установок.
5. Изложите основные этапы проектирования специального технологического оборудования.
Исходной информацией яв-ся:
1) чертеж детали;
2) технологический процесс обработки;
3) V-м выпуска изделий.
1докум-т техническое задание-основной документ для проектирования оборуд-ия и оснастки.
1.1) назначение машин или оборудования,
1.2) хар-ка изделий, подлежащих обработке.
1)габаритные размеры детали
2) зона обработки детали
1.3) перечень технол-их операций, выполняемых на оборудовании.
1.4) отраж-ся основные тактико-технические, эконом-ие требования.
2докум-т. Техническое предложение- содержит принципиальную схему оборуд-ия или оснастки, предлаг-ся вид обработки, ТП обр-ки, отраж-ся инфор-ия по рабочему инструменту или способу технол-го воздействия, условия базирования детали.
3докум-т. Технический проект- охватывает основную часть конструктор-ой разработки по модернизации или по разработке нового оборуд-я или оснастки.
4докум-т разработка рабочей документации.
Входит сборочный чертеж оборудования или оснастки, деталировка, спецификация и технич-ие требования по сборке, контролю и эксплуатации.
6. Классификация специального технологического оборудования, основные понятия и определения.
Машиной наз-ся механизм или сочетание механ-ов или комплекс отдельных устройств, осущ-их опред-ое движение или работу для преобраз-ия энергии и обр-ки изделия.
Процессы: -рабочие и вспомогат-ые
Раб. Процессом наз-ся протекающие в машине физич-ие процессы преобраз-я эн-гии в конкретную работу по обр-ке изделия.
Вспомог-ым процессом наз-ся протекающие в машине процессы для передвижения заготовки или оснастки, или для создания опред-ой рабочей среды до и после рабочего процесса.
По виду рабочих процессов спец. технол-ое оборуд-ие дел-ся:
1) механическое;
2) химическое;
3) физико-химическое;
4) термическое;
5) вакуумное и т.д.
По хар-ру рабочих процессов машины дел-ся на три вида:
1) машины-двигатели,
2) рабочие машины,
3) контрольно-измерительные машины.
Машины дел-ся на подгруппы:
1)установка- это самост-ое стационар-ое устр-во для опред-го технол-го или эксплуат-го назначения;
2)стенд- стационарное устр-во, основ. частю кот. яв-ся база, на кот-ю монтир-ся контрольно-измерит-ые, испытательные, регулир-ие или управляющие устр-ва.
3)станок- машина, выпол-ая механ-ие процессы формообраз-ия или соединения исход-х материалов и изделий.
4)агрегат- это соединение нескол-х не менее двух разнотипных единиц оборудования, одноконструктивное целое для совместной и одновременной работы по выполнению различных технол-их процессов
Полуавтоматом наз-ся машина, работающая в автомат-ом цикле, для повторения кот. необходимо вмешат-во рабочих.
Автомат- наз-ся рабочая машина,кот-я все рабочие и вспомог-ые циклы движения производит без прим-я ручного труда и лишь в контроле и наладке.
7. Опишите времен.этапы при цикл.работе спец-го технол-го оборуд-я.
t1 –время выхода установки на режим.
t2 –время загрузки оснастки с деталью.
t3 –время созд-я необ.давления в вакуумной камере.
t4 –время основной обработки.
t5 –время охлажд-я детали после обработки.
t6 –время выгрузки оснастки с деталью.
t7 –время охлажд-я и остановки оборуд-я.
t1 – t7 –период работы установки за 1 день (Тр)
Тц-садка.
При работе любого спец-го технол-го оборуд-я сущ-ют след.циклы взаимод-ия м/у собой:
1) технол-ие циклы- период времени, в течение кот. выпол-ся технол-ий процесс обр-ки изделия на данной машине.
2) кинематический цикл- промежуток времени м/у двумя послед-ми исходыми положениями рабочих инструментов
3) динамический цикл- наз-ся период времени, в теч.кот. в машине повторяются динамические нагрузки.
4) энергетический цикл- наз-ся период времени, в теч.кот.переодически повторяется закон изменения мощност, потребляемой машиной.
8. Разновид-ти циклов в работе спец. технол. оборуд.
Специальное технологическое оборудование-(химическое, металлообрабатывающее, кузнечно-прессовое, термическое, сварочное, другие виды специального технологического оборудования), применяемое для выполнения нестандартных операций
При работе любого спец-го технол-го оборуд-я сущ-ют след.циклы взаимод-ия м/у собой:
1) технол-ие циклы- период времени, в течение кот. выпол-ся технол-ий процесс обр-ки изделия на данной машине.
2) кинематический цикл- промежуток времени м/у двумя послед-ми исходыми положениями рабочих инструментов
3) динамический цикл- наз-ся период времени, в теч.кот. в машине повторяются динамические нагрузки.
4) энергетический цикл- наз-ся период времени, в теч.кот.переодически повторяется закон изменения мощност, потребляемой машиной.
9. Стр-рная схема вакуум. уст-к. Назнач-е осн. эл-тов
Принципиальная схема вакуумной установки.
М1, М3, М5 – термопарные манометрические преобраз-ли предназ. для раб. в прогреваемых уст-ках. Осн.назнач-е преобраз-ля – контроль сред. и низ. вакуума в автоматизир-х уст-ках в комплекте с вакуумметрами. М2 и М4 – ионизационные манометрические преобразователи - Для измерения давления разряженного воздуха в комплекте с вакуумметрами; К1, К3 и К4 – вентили - регулировать количество потока жидкости или газа в трубе, как дополнительная функция вентиля – смешивание и регулирование нескольких потоков.; К2 – поворотный затвор - Применяются в качестве запорно-регулирующей арматуры на трубопроводе..
Ловушки предназначены для снижения потока паров рабочей жидкости в откачиваемый объем.
Ловушки устанавливаются на входном фланце диффузионных насосов.
10. Схема и принц. д-я форвакуумных насосов (ФВН)
ФВН — насос для предварительного разрежения, вакуумный насос в системах для получения высоких разрежений. Предназначен для экономии энергии или обеспечения условий работы насоса более высокого вакуума. В качестве форвакуумного насоса используют механические роторно-пластинчатые насосы, паромасляный насос, ртутный насос, турбомолекулярный насос и др.
В пазу корпуса 1 возвратно поступательным образом двигается пластина 3, которая прижимается к ротору 2 рычажным механизмом 5 и делит серпообразную полость между корпусом 1 и ротором 2 на две рабочие ячейки. Газ всасывается через входной патрубок 4, который перекрывается ротором. Когда входной патрубок открыт, газ входит в рабочую ячейку приблиз-но в течение одного оборота ротора. При отделении входного патрубка от рабочей ячейки в ней происходит сжатие газа. Когда разность давлений в рабочей ячейке и выхлопном патрубке превысит давления в клапане 6, последний откроется и газ вытесняется в выхлопной патрубок. Характерная особенность пластинчато-статорных вакуумных насосов маслозаполненного
типа – наличие масла в рабочих полостях, которое заполняет зазоры исключающие перетекания газа через них. Кроме того клапан работает под заливом масла, что повышает герметичность, практически сводит к нулю мертвые объемы, увеличивает быстроту действия насосов и создаваемый вакуум.
11. Схема и принц. д-я диффузионных насосов (ДН)
ДН предназ. для раб. в обл. выс. и сверхвыс. вакуума, т.е. при давл. 10−3 мм.рт.ст...10−7мм.рт.ст. и ниже. ДН прим-ся совмест. с мех. вак. нас-ми с масл. уплотн-ем.
Это вертик-ая цилиндр-ая труба, открытым верхним концом A соед-ная с откачиваемым V-ом. На нижнем конце электроплитка нагревает в кипятильнике B рабочую жид-ть, кот. при этом испаряется. Пары рабочей жид-ти проходят по трубке V вверх, где ч/з кольцевое сопло выходят в виде кольцевой струи под углом к стенкам корпуса. На стен-х, охлаждаемых снаружи змеевиком с хол-ой водой, они конденсир-ся, и образовавшаяся жид-ть стекает по стенке обратно в кипятильник. Мол-лы газа из откачиваемого V-ма, случайно, из-за хаотичности своего движения влетающие во входное отверстие A насоса, попадают в струю пара и увлек-ся ею вниз, где они удаляются вспомогат-ым механ-им насосом, присоед-ым к выходному патрубку диффузионного. Вероятность же случайного прохождения молекул газа через струю пара снизу вверх весьма мала.
Основное преимущество диффузионных насосов — надежность и не капризность. Они способны откачивать практически любой газ, который не реагирует с горячим маслом.
12. Схема и принц. д-я турбомолек-х насосов (ТМН)
ТМН- вак. насос, д-е кот-го основано на сообщ-и мол-лам откачиваемого газа доп. скорости в направл-и их движ-я вращ-ся ротором, служащий для создания и поддержки высокого вакуума.
Исп-ют для откач-я газов в обл. давл. всас-я до 10-8-10-10 Па из разл. объектов, исп-мых в эл-кой, эл-ной, атомной, авиац., хим. и др. отраслях пром-ти. ТМН облад. выс. эксплуат-ми хар-ми: при откач-и газов они не загрязняют откачиваемый объем парами углеводородов или др. раб. телами. ТМН сост. из серии вращ-ся (ротор) и неподвиж. (статор) пропеллеров. Пропеллеры ротора и статора черед-ся и имеют п/вополож. наклон лопаток.
Работа насоса осн. на передаче мом. эн-гии от пов-ти быстро вращ-ся пропеллера к мол-ле газа. υ движ-я пов-ти д/б выс. для того, чтобы достичь оптим. эф-ти откачки. При столк-нии мол-лы газа с пов-тью пропеллера составляющая υ движ-я мол-лы, направл-я вниз увел-ся, вслед-е чего вер-ть движ-я мол-лы в направл-и А-В возр-ет в сравн. с вер-тью движ-я в направл-и В-А. Чередование ступеней ротора и статора в обыч. ТМН обеспечивает отношение сжатия.
ТМН работает по следующему принципу: Молекула газа сталкивается с быстро перемещающейся плоскостью и "протягивается" по каналу в сторону области с более высоким давлением.
13. Класс-ия приборов для замера темп-ры пов-ти дет.и принцип их тарировки.
Термопара - пара проводников из различных мат-ов, соед-х на одном конце и формирующих часть уст-ва, исп-го термоэлектрич.эффект для изм-я темп-ры.Принцип действия основан на термоЭДС.Когда концы проводника нах-ся при разн.темп-х, м/у ними возникает разность потенциалов, пропорц-ая разности темп-р, коэф-т пропор-ти наз-ют коэф-т термоэдс.У разных металлов коэффициент термоэдс разный и, соот-но, разность потенциалов,возникающая м/у концами разных проводников будет различная.Помещая спай из металлов с отличными коэф-ми термоэдс в среду с температурой Т1,получим напряжение м/у противоп. контактами наход-ся при другой темп-ре Т2,кот.будет пропор-но разности тем-р Т1 и Т2.
Тарировка термопары должна осущ-ся при темп-ре 960°С с исп-ем в кач-ве стандар.метода фольги из 99,8%-ного чистого серебра.Фольгу размещают на поверхности проволоки, кот. достигает темп-ры 960°С при плавлении сереб. фольги.Тарировку повторяют, чтобы компенсировать изм-я в термопаре и ее соед-х.
Пирометры «Смотрич»-предназн.для период-го экспресс-контроля темп-ры тел с извест.излучающей способностью в диапазоне от 0 до 1500 С.Принцип действия пирометра основан на исп-и зав-ти энергет-ой яркости изл-я в огранич-м диапазоне длин волн от темп-ры объекта измерения.(бесконтактный замер темп-ры,спираль накала сравнив-ся по цвету с измеряемым).
Оптический пирометр(работающий на излучении, инфракрасное)- прибор для беcконтактного измерения температуры тел.Принцип действия основан на измерении мощности тепл.излуч-я объекта изм-я преимущ-но в диапазонах инфракр.изл-я и видимого света. Пирометры применяют для дистанц-го опред-я темп-ры объектов.
14. Дать схему и принцип работы преобразователей манометрических для измерения давления.
Преобразователь манометрический ионизационный ПМИ-27 предназначен для преобразования сигнала давления воздуха в диапазоне давлений от 2х10-8 до 10 Па (2х10-10 до 10-1 мм.рт.ст.) в сигнал электрического тока.Преобр-ль предназначен для эксплуатации в след-х усл-х окруж.среды:
- температура от 10 до 35 °С;- отн.влажность воздуха при температуре 20 °С – 80%;- атм-ое давление 105 ± 4х103 Па.
Преобразователь манометрический термопарный ПМТ-2 предназначен для преобразования сигнала давления воздуха в диапазоне1,33*10-1 .. 666,6 Па давлений в сигнал электрического тока.Преобразователь предст-т собой стеклянный или метал-й корпус, в кот.на двух вводах смонтирован подогреватель, на двух других вводах крепится термопара, изготов-я из хромель-копеля или хромель-алюмеля.Термопара соединена с подогревателем, кот.нагревается током, кот.можно регулировать реостатом и измерять миллиамперметром. Спай термопары, нагреваемый подогревателем,яв-ся источником термо-э.д.с., знач-е кот.показывает милливольтметр.При атм. давлении, при заданном рабочем токе подогревателя для дан. конкретной лампы, стрелка вольтметра стоит вблизи нуля.
При понижении давления умен-ся теплопроводность газа, соот-но возрастает темп-ра подогревателя и увел-ся термо-э.д.с.
Работа иониз-х манометр-х преобр-ей основана на ионизации газа электронным потоком и измерении ионного тока по кот. судят о давлении.В стеклянном баллоне смонтирована трехэлектродная система,сост.из коллектора ионов, анодной сетки и прямонакального катода. На анодную сетку подается напряжение +200 В отн-но катода,а на цилинд.коллектор−50 В.Анодная сетка выполнена из вольфрамовой проволоки в виде спирали.При прогреве преобраз-я и его обезгаживании по спирали пропускается ток 3А.Вольфрамовый катод преобр-ля испускает электроны, кот.ускор-ся электронным полем и движутся к анодной сетке.Часть электронов пролетают ч/з анодную сетку и попадают в прост-во м/у анодной сеткой и коллектором.Т.к.коллектор имеет отрицат.потенциал отн-но катода электроны останавливаются и нач-ют дв-е обратно к анодной сетке.В рез-те у сетки колеблются электроны,причем прежде чем попасть на нее,электроны совер-ют в ср-нем 5 колебаний.При столкн-ии электронов с молекулами газа происходит ионизация молекул.Образовавшиеся положт.ионы попадая на коллектор, создают в его цепи электр.ток.
15. Процесс откачки газов из вакуумной камеры.
Классификация:
1.объемная откачка-удаление газа из в.камеры за счет цикл-го изм-я объема камеры насоса.
2.молекуляр.откачка-удаление газа из в.камеры с помощью движущейся поверх-ти.
3.струйная откачка
ВВН-высоковакуумный насос
НВН-низковакуумный насос
16. Классификация и предъявляемые требования к запорно-регулирующей аппаратуре.
Запорно-регулирующая арматура представляет собой комплекс функ-х средств вакуум.системы,предназ.для перекрытия газовых потоков,создание дозир-х потоков газа,стабилизация давления газов в вак.сист.,аварийные защиты вак.систем и т.д.
Для перекрытия газовых потоков исп-ют вакуумн.клапаны и затворы,классифиц.по ряду признаков.В конструктивном отношении клапаны и затворы дел-ся: угловые,проходные,по типу привода-на электромех.,электромагн.,электропневмат.
Основн.эксплуатац.хар-ки клапанов и затворов:
-степень герметичности;
-проводимость в открытом положении;
-быстродействие;
-ресурс работы.
Одно из важных требований-миним.поток газовыделения.
17. Составляющие газового потока в вакуумных системах.
Газовый поток QΣ,выделяющийся из основных элементов клапана,можно представить в виде сумме потоков:
QΣ=QН +QГ +QП+QМ,
где QН-поток,натекающий через механич.вакуумный ввод, разъемные и неразъемные вакуумные соед-я;
QГ-поток,формирующийся проницаемостью через стенки и уплотнения клапана;
QП-поток,создаваемый газовыделением с пов-тей клапана, обращен.в вакуум;
QМ-молек.газовый поток из диф-но-щелевых каналов,образ-ся при сборке клапана.
18. Дайте схему и принцип работы электродугового источника с интегрально-холодным катодом.
Под интегр-холодным поним-ся такой тепл.режим К, при к-ом средняя по его пов-ти темпер-ра недостаточна д/обеспеч-я протекающего м/у элект-ми тока в рез-те термоэмиссии. В этом режиме эмис-ми центрами явл-ся катод.пятна(плазмен.образов-ия), образ-еся на пов-ти отриц-го элект-да.
Принцип-ая схема торцевого холловского плазменного ускорителя (ТХПУ) показ-на на рис. Д/работы такого устр-ва необх-мо пространственно неоднор-ое внеш.магнит.поле, к-ое в простейшем случае созд-ся с пом.соленоида. Д/генерации плазмы наносимого мат-ла м/у анодом(А) и катодом(К) форм-ся один из видов вакуум-дуг.разряда. В завис-ти от конкрет-ых усл-ий один из электродов ускор-ля подвергается эрозии и разряд сущ-ет в парах мет-ла этого электр-да. В итоге м/у эл-ми обр-ся плазма. Д/её ускорения в ТХПУ исп-ся внеш.магн.поле. Плазма ускор-ся за счёт самосогласов-го поля и кинет.энергия сообщается плазме источником электрич. питания, а не магнит.полем.
Установилось мнение,что пятна явл-ся источ-ми плазмы, ионизированной практич-ки на 100%. Потоки нейтрал.пара обр-ся испарением выброшенных в простран-во микрокапель и не успевшими остыть следами катод.пятен на пов-ти электр-да.
19. Дайте схему и принцип работы плазменного источника с накальным катодом(ПИНК).
Плазмогенератор "ПИНК" может использоваться как независимо для создания плотной однородной плазмы в больших вакуумных объемах, так и использоваться для модернизации промышленных технологических установок (типа ННВ 6.6-И1, ВУ-1Б, ВУ-2 и др.) для реализации комплексных технологий поверхностной обработки изделий, что существенно расширяет технологические возможности серийного оборудования и, соответственно, номенклатуру обрабатываемых изделий.
Области применения:
Авиакосмическая промышленность.
Автомобилестроение.
Нефтегазодобывающая и перерабатывающая промышленность.
Инструментальная промышленность.
а также другие отрасли промышленности, где требуются технологии упрочнения и защиты поверхности материалов и изделий.
Использование "ПИНК" позволяет:
обеспечить высокую энергетическую эффективность процесса генерации низкотемпературной объемной плазмы;
уменьшить долю микрокапельной фракции в потоке плазмы вакуумных электродуговых испарителей;
производить плазменную очистку, травление и активацию поверхности без подпыления ее парами материала катода;
реализовать комплексную обработку изделий в едином вакуумном цикле, включая процессы финишной очистки, активации, электронно-ионно-плазменного азотирования поверхности и плазменно-ассистированного напыления функциональных покрытий;
обеспечить формирование микро- и наноструктурированных покрытий, обладающих высокой твердостью (до 30 ГПа), повышенной (до 2-3 раз) износостойкостью, улучшенной коррозионной стойкостью и имеющих привлекательный внешний вид.
20. Дайте схему и принцип работы электронных и ионных ускорителей (типа «Дракон»).
I – обл-ть формир-я первичной плазмы
II – обл-ть зарядки плазмы
III – система ускорения
Принцип работы основан на явлении взрывной эмиссии. Ускоритель работает в двух импульсном режиме. За первый импульс на анод (из полупроводника или другого материала) подается отрицательный импульс тока. Между катодом и анодом образуется электрическое поле высокой плотности. В результате чего с начало происходит автоэлектронная эмиссия электронов, которая переходит во взрывную электронную эмиссию. В результате чего между катодом и анодом (у поверхности анода) образуется плазма. Магнитным полем электроны плазмы экранируются. И за второй положительный импульс высокого напряжения на анод ионы плазмы ускоряются электрическим полем.
21. Назначение и классификация клапанов и затворов.
Запорно-регулирующая аппаратура – комплекс функциональных средств вакуумных систем (ВС), предназначенных д/перекрытия газовых потоков, их дозирования, стабилизации давления газов в вак.системах и камерах, аварийной защиты ВС при разгерметизации, коммутации системы многопозиционной послед.откачки и т.д.
По констр-ции различают:
1) угловые – газ.поток меняет напр-ние, встречая препятствие в виде уплотнительного клапана и стенок корпуса;
2) проходные – направ-е потока НЕ меняется (отверстия полностью освобождены от уплотнит.диска).
По типу привода:
1) электромеханические;
2) электромагн-е;
3) электропневмат-е.
Осн.эксплуатац.харак-ки: степень герметичности(10-7..10-11 Па∙м3/с); проводимость в открытом положении; быстродействие; ресурс;
В завис-ти от типа ВС и поддерживаемого в ней раб.давления прим-ют:
1. непрогреваемую вак.аппаратуру (исп-ют в ВС с давлением более 5∙10-5Па);
2. прогреваемую вак.апп-ру (до температуры 723..873 К).
Одно из важных треб-ий, предъявляемых к вак.запорной аппар-ре. – минимал.поток газовыделения.
где QН – поток, натекающ. ч/з механ.вак.ввод, разъемные и нераз.вак.соединения;
QГ – формирующийся проницаемостью ч/з стенки и уплотнения клапана;
QП – поток, создаваемый газовыделением с пов-тей клапана, обращенных в вакуум;
QМ – молекул.газовый поток из диффузинно-щелевых клапанов, образ-ихся при сборке клапана.
22. Назначение и классификация натекателей газов.
При работе с газоанализаторами, испытаниях вак.аппар-ры, а также д/технолог.целей часто требуется плавное регулирование давления раб.газа. Это необ-мо,например, д/эффектив. и качествен. Очистки подложек в тлеющем разряде, при проведении процесса катодного распыления и др. В этих случаях прим-ют натекатели (Нат.).
Принцип действия диффузионного Нат. Основан на значит-й и пост-ой во времени диффузии газа ч/з трубку 2, герметично введенную в заполненныйый газом баллон 1. Д/гелиевого диффуз.Нат. используют кварцевую трубку 2, впаянную в стеклянный баллон.
Действие термодиффуз.Нат. основано на избирательной диффузии газов ч/з некоторые мат-лы при нагреве. Если один конец палладневой трубки 1(другой закрыт) спаять со стеклянным баллоном 2, то её можно использовать как фильтр, пропускающий только чистый водород. Последний диффундирует ч/з стенки трубки 1, нагретой нагревателем 3 до темпер-ры ниже 750 К. Можно использовать также никель, железо, платину, хотя скорость диффузии водорода ч/з эти мат-лы значит-но меньше, чем ч/з палладий.
23. Назначение и особенности проектирования смотровых окон д/ВК.
Вакуумные окна(ВО) служат д/пропускания излучений (видимого света, инфракрас.,ульрафиол, рентген., гамма-, альфа-, бета-нейтронного) из ВК в окруж.пространство (или из окруж.пространства в камеру) без нарушения вак.условий. Окна должны удовлетворять след.требованиям: выдерживать перепады давлений; допускать применение уплотнений без образ-я течей; не пропускать нежелат-ый виды излучений; обладать высокой устойчивостью к воздействиям, вызывающим изм-ие прозрачности. Окна изгот-ют в виде плоских или выпуклых пластин и закрепляют на ВК с пом. уплотнений, обычно испол-ых в вак.технике и электровак-ном приборостроении.
Типич.констр-ция смотрового окна д/непрогреваемых систем.
В прогреваемых сверхвысоковак.системах стекла смотр.окон впаивают в метал. оправы(стаканы), причем температ.коэф-ты линейного расширения стекла и материала оправы должны быть достаточно близки.
Используют плоские стекла – прогреваемые до 523..573К;
выпуклые – более 573К.
Во многих тех.процессах на смотр.стеклах образ-ся осадки, снижающие прозрачность стекол и огран-щие срок их службы. Смотровые стекла приходится периодич.протирать или снимать д/удаления осадков механическим или хим.способом, а также прим-ть защитные уст-ва.
Две группы защитных устройств:
1. устройства д/обновления запыленных участ-в защитных прозрачных мат-ов – прозрач.защитный мат-ал во врем измерений ост-ся чистым, его располагают перед осн.смотровым окном. Это достигают механ.перемещением защитного мат-ла относит.визируемого канала
2. устр-ва, уменьшающие интенсивность потока напыляющих молеул – уменьшение потока молекул достигается механ.,электрич. или газовым воздействием на летящие молекулы. Один из сп-бов умен-ия интенс-ти потока частиц на стекло – защита его струей инертного газа. Д/этого газ подается ч/з патрубок 2 в простр-во перед стеклом. Устр-во снабжено перегородкой 1 с диафрагмой малого диаметра. Чем < диаметр диафраг., тем 0,3 - для полусферического днища, то толщина днища должна быть не меньше толщины обечайки, рассчитанной в соответствии с п. 2.3.1 при jр = 1.
3.3.1.5. Для днищ,изготовленных из одной заготовки, коэффициент j = 1. Для днищ,изготовленных из нескольких заготовок, коэффициент j следует определять в соответствии с приложением 5.
3.3.2. Эллиптические и полусферические днища, нагруженные наружным, давлением
3.3.2.1. Толщину стенки приближенно определяют по формулам (56), (57) с последующей проверкой по формуле (58)
s1 ³ s1p+c, (56)
где . (57)
Для предварительного расчетаКэ принимают равным0,9 для эллиптических днищ и 1,0 - для полусферических днищ.
3.3.2.2. Допускаемое наружное давление [р]следует рассчитывать по формуле
, (58)
где допускаемое давление [р]п из условия прочности
[p] = , (59)
а допускаемое давление [р]Е из условия устойчивости в пределах упругости
[р]Е = . (60)
3.3.2.3. КоэффициентКэ следует определять в соответствие в черт. 13 или по формуле(61) в зависимости от отношений
и
, (61)
где
38,Классификация ЭЛУ
Классификация и состав электронно-лучевых установок
По степени специализации электронно-лучевые установки делятся на универсальные и специализированные, а по давлению в рабочей камере — на высоковакуумные (давление в камере <10-1 Па), промежуточного вакуума (давление в камере 10—10-1 Па), для электронно-лучевой сварки в атмосфере или в защитном газе (103—105 Па). По принципу создания вакуума в зоне сварки электронно-лучевые установки делятся на камерные (изделие внутри рабочей камеры) и с локальным вакуумированием (герметизация изделия осуществляется только в зоне сварки).
Рис. 5.9. Структура камерной электронно-лучевой установки:
ЭЛП — электронно-лучевая пушка; РК — рабочая камера; ВС ЭЛП — вакуумная система ЭЛП; ИУН — источник ускоряющего напряжения; ВС РК — вакуумная система РК: СУ — система управления установкой
В состав любой электронно-лучевой установки (рис. 5.9) входит: электронно-лучевая пушка (ЭЛП); источник питания ЭЛП; вакуумная система; система управления.
Электронно-лучевые пушки (ЭЛП)
ЭЛП служат для генерации и формирования электронного луча. Основные узлы ЭЛП: генератор электронови система проведения луча (рис. 5.10). Генератор электронов состоит из катода, управляющего электрода, или электрода Венельта, анода. Система проведения луча включает юстирующие, фокусирующие и отклоняющие катушки.
Катоды выполняются накальными (термокатоды прямого или косвенного накала) или плазменными. Материал термокатодов — вольфрам, тантал, сплавы этих металлов с рением, гексаборид лантана (LaB6).
В случае термокатодов прямого нагрева нагрев осуществляется за счет пропускания через катод тока накала, а в термокатодах косвенного нагрева — за счет бомбардировки катода электронами от вспомогательного катода Материал высоковольтного изолятора — керамика, стекло, специальные пластмассы. Типичные материалы для анода и управляющего электрода — нержавеющая сталь, медь.
Ускоряющее напряжение приложено между анодом и катодом. Управление током луча осуществляется, как правило, путем изменения потенциала управляющего электрода по отношению к катоду.
Рис. 5.10. Типичная структура ЭЛП:
К — катод; УЭ — управляющий электрод; ЮК — юстирующие катушки; А — анод. ЭЛ — электронный луч; ФК — фокусирующие катушки; ОК — отклоняющие катушки; И — свариваемое изделие
Источники питания ЭЛП
Источники питания ЭЛП состоят из источника ускоряющего напряжения, а также источников питания УЭ, К, ЮК, ФК, ОК.
Источники ускоряющего напряжения выполняются с регулирующим элементом на первичной или вторичной стороне высоковольтного трансформатора, с преобразованием или без преобразования частоты питающего напряжения (рис. 5.11).
Рис. 5.11. Функциональные схемы источников ускоряющего напряжения:
а — с тиристорным регулятором (ТР); б — с регулирующим элементом (РЭ) на вторичной стороне трансформатора; ВТ — высоковольтный трансформатор; ВВ — высоковольтный выпрямитель; Ф — фильтр; ВД — высоковольтный делитель
Регулировку на первичной стороне осуществляют тиристорными или транзисторными регуляторами, на вторичной стороне — специальной высоковольтной лампой. Для защиты от пробоев в ЭЛП источники ускоряющего напряжения обычно снабжаются устройствами автоматического повторного включения. Это позволяет без заметного ухудшения качества сварки проводить ЭЛС даже в условиях частых пробоев. Конструктивно источники ускоряющего напряжения размещают в баке с трансформаторным маслом, которое одновременно выполняет функции охлаждающей среды. Известны также источники ускоряющего напряжения на напряжение до 60 кВ, в которых в качестве изолирующей среды используется воздух или компаунды.
Для гальванического разделения в источнике питания управляющего электрода используют высокочастотные трансформаторы или пару светодиод/фототранзистор, соединенную световодом. Для обеспечения постоянства характеристик системы проведения электронного луча питание катушек ЮК, ФК, ОК (см. рис. 5.10) осуществляется от регуляторов тока.
Вакуумная система электронно-лучевой установки
Вакуумная система ЭЛУ служит для создания необходимого давления в ЭЛП и рабочей камере: как правило 10-2—10-4 Па в ЭЛП и 10—10-3 Па в рабочей камере. ЭЛП отсекается от рабочей камеры с помощью специального вакуумного клапана, который открывается на время проведения сварки (рис. 5.12).
Рис. 5.12. Типичная вакуумная камера электронно-лучевой установки для сварки в промежуточном вакууме:
N1 — механический насос ЭЛП; N2 — высоковакуумный насос ЭЛП; N3 — двухроторный механический насос; N4 — золотниковый или пластинчато-роторный насос; VI — клапан откачки высоковакуумного насоса; V2 — клапан откачки ЭЛП высоковакуумным насосом; V3 — клапан откачки ЭЛП механическим насосом; V4 — клапан напуска в ЭЛП; V5 — клапан отсечки ЭЛП; V6 — клапан напуска в рабочую камеру (РК); V7 — клапан откачки рабочей камеры; V8 — напуск в насосы откачки рабочей камеры
В качестве механических насосов с предельным давлением 0,1—10 Па используются шиберные или золотниковые насосы и агрегаты на их основе, в состав которых включаются также двухроторные насосы (насосы Рутса). В качестве высоковакуумных насосов используются паромасляные или турбомолекулярные насосы.
Система управления электронно-лучевой установкой
Система управления (СУ) должна выполнять следующие основные функции:
o программное управление работой всех систем установки;
o диагностику работы всех систем установки;
o контроль и управление положением электронного луча по отношению к стыку;
o контроль и управление пространственными, энергетическими и временными характеристиками электронного луча;
o связь с СУ более высокого уровня при работе в составе гибкой производственной системы.
Элементная база СУ — мини- и микроЭВМ, микропроцессоры. Все программное управление осуществляется либо одной достаточно мощной ЭВМ, либо центральной микроЭВМ и местными микроЭВМ, на которых реализуется локальное управление одним или несколькими устройствами.
39. Структурная схема и принцип работы электронно-лучевой трубки.
На рис. 1.1 схематически показано устройство ЭЛТ с электростатическим управлением. Элементы трубки размещены в стеклянном баллоне, из которого откачан воздух до остаточного давления 1-10 мкПа. Металлический катод К, подогреваемый током металлической нити Н, имеет форму стакана. Катод охвачен полым цилиндрическим модулятором М с отверстием на оси. Модулятор имеет отрицательный относительно катода потенциал, регулируемый потенциометром R1 в пределах от нуля до нескольких десятков вольт. Чем больше отрицательный потенциал модулятора, тем меньше плотность электронного потока, прошедшего через отверстие модулятора, и, следовательно, тем меньше яркость изображения на экране ЭЛТ. При определенном значении потенциала модулятора электроны вообще не пройдут через модулятор, и экран не будет светиться. Электроны, прошедшие через модулятор, попадают в электрическое поле первого (А1) и второго (А2) анодов, выполненных в виде полых тонкостенных металлических цилиндров. Анодам сообщают высокие положительные потенциалы от источника питания через делитель R1R2R3 (первому аноду – несколько сотен вольт, второму – до десятков киловольт). Благодаря этому электроны приобретают достаточную для возбуждения атомов люминофора скорость. Форму, размеры и потенциалы анодов рассчитывают так, чтобы сфокусировать пучок электронов на поверхности экрана Э. Регулировкой потенциала первого анода с помощью потенциометра R2 добиваются точной фокусировки. Вся система электродов, формирующих электронный луч, крепится на держателях (траверсах) и образует электронный прожектор. Для управления положением светящегося пятна на экране применяют две пары специальных электродов – отклоняющих пластин X и Y, расположенных взаимно перпендикулярно. Изменяя разность потенциалов между пластинами каждой пары, можно изменять положение электронного луча во взаимно перпендикулярных плоскостях благодаря воздействию электростатических полей отклоняющих пластины на электроны. Разность потенциалов между пластинами Х (горизонтального отклонения) определяет положение луча по горизонтали, а разность потенциалов между пластинами Y (вертикального отклонения) – по вертикали. Пример ЭЛТ с электростатическим отклонением – осциллограф – прибор, предназначенный для наблюдения на экране изменений электрических сигналов во времени.
Рис. 1.1. Схематическое изображение электронно-лучевой
Трубки с электростатическим управлением
40, Триодная ЭЛУ
41. Проектирование оснастки для ЭЛУ
Установки электронно-лучевого напыления изготавливаются ООО "АВАКС" по специальным заказам. Комплектация установок по вакуумной камере и системам откачки аналогична приведенным в разделах сайта, посвященных установкам магнетронного распыления.
Оснастка вакуумной камеры проектируется в зависимости от типа электронно-лучевого испарителя (испарителей), требований по однородности толщины осаждаемых покрытий, необходимости проведения обработки поверхности подложек перед нанесением покрытий и других требований заказчика.
Для установок электронно-лучевого испарения могут быть использованы электронно-лучевые испарители, различающиеся по размеру (объему) и количеству сменных тиглей.
42, Схема плазменной установки
Структурная схема установки плазменной технологии
• 1 – катод генератора плазмы;
• 2 – анод генератора плазмы;
• 3 – фокусирующая система;
• 4 – поток плазмы или пучка заряженных частиц;
• 5 – магнитная система;
• 6,7,8 – система напуска рабочего газа;
• 9 – подложкодержатель;
• 10 – вакуумная система.
Достоинства плазменных технологий:
• возможность достижения высокой чистоты структуры и однородности их толщины;
• возможность формирования сложных структур различного стехиометрического состава;
• возможность нанесения структуры с высокой адгезией к поверхности;
возможность высокоскоростного нанесения покрытий;
• возможность точного регулирования технологических процессов и их полной автоматизации;
• безопасностью для окружающей среды и экономическая выгодность.
• Плазменные установки для нанесении тонких пленок и наноструктур, несмотря на многообразие их назначений и конструктивного оформления, состоят из следующих основных элементов:
• генератора плазмы;
• вакуумной системы, обеспечивающей требуемые условия для проведения технологического процесса;
• транспортно-позиционирующих устройств, обеспечивающих ввод подложек в зону синтеза и ориентирование обрабатываемых поверхностей относительно потока частиц наносимого материала.
43. Проектирование оснастки на «тела вращения» в плазменных установках
При проектировании технологической оснастки следует придерживаться следующего порядка:
1) вычертить контур собираемого в приспособлении узла (в трех проекциях), расположив проекции так, чтобы осталось достаточно места для размещения всех элементов приспособления; контур детали вычерчивают как правило, цветным карандашом, 2) вычертить установочные или опорные элементы приспособления; 3) вычертить зажимные и вспомогательные элементы приспособления; 4) вычертить корпус, выполнить все необходимые разрезы и сечения, проставить габаритные и контрольные размеры, а также задать необходимые технические требования на точность изготовления технологической оснастки; указать место маркировки; 5) увязать технологическую оснастку со средствами межоперационного транспорта.
Наряду с этим необходимо выполнить расчеты по определению сил зажима изделия в зависимости от величин сварочных деформаций, точности базирования в зависимости от требуемой точности изготовления, основных параметров зажимных устройств (расчет на прочность и жесткость), основных параметров силового привода.
45.
Классиф-ция видов энергий:
1) аннигиляционная энергия – это полная эн-я системы
2) ядерная – энергия связи нейтронов и протонов в ядре
3) химическая- эн-я двух или более реагирующих веществ
4) гравитационная- потенциальная эн-я взаимодействия тел
5) электростатическая- потенц-ая эн-я взаимодействия электр. зарядов
6) магнитостатическая- потенц-ая эн-я взаим-ия «магнитных зарядов»
7) свето-лучевая эн-я- энергия квантов
8) упругостная эн-я- потенц-я эн-я механически упруго-изменённого тела
9) тепловая энергия- это энергия механических колебаний структурных элементов вещества (внутренняя эн-я)
10) механическая энергия- энергия механического движения и взаимодействия тел системы или их частей
11) электрическая эн-я-( физический термин, широко распространённый в технике и в быту для определения количества электрической энергии, выдаваемой генератором в электрическую сеть или получаемой из сети потребителем)
12) электромагнитная эн-я- подразумевается энергия, заключенная в электромагнитном поле
Виды технологических сред:
1) Атмосфера;
2) Электролит;
3) Диэлектрическая жидкость(дистил-ая вода, масло)
4) Обработка в защитной среде;
5) Вакуум.
2. Классификация процессов по характеру взаимодействия КПЭ и объекта обработки.
Классиф-ия процессов по хар-ру взаимод-я инструмента и заготовки
1класс- точечное взаим-ие инструм-та и заготовки
2класс- линейное взаимод-ие инстр-та и заготовки
3класс- поверхностное взаимод-ие м/у инструм-ом и заготов-ой (#ЭХО)
4класс- пространственное взаимод-ие м/у инстр-ом и загот-ой (#ХТО)
(Дополнительно…
Процессы: -рабочие и вспомогат-ые
Раб. Процессом наз-ся протекающие в машине физич-ие процессы преобраз-я эн-гии в конкретную работу по обр-ке изделия.
Вспомог-ым процессом наз-ся протекающие в машине процессы для передвижения заготовки или оснастки, или для создания опред-ой рабочей среды до и после рабочего процесса.
По хар-ру рабочих процессов машины дел-ся на три вида:
1) машины-двигатели,
2) рабочие машины,
3) контрольно-измерительные машины.
При работе любого спец-го технол-го оборуд-я сущ-ют след.циклы взаимод-ия м/у собой:
1) технол-ие циклы- период времени, в течение кот. выпол-ся технол-ий процесс обр-ки изделия на данной машине.
2) кинематический цикл- промежуток времени м/у двумя послед-ми исходыми положениями рабочих инструментов
3) динамический цикл- наз-ся период времени, в теч.кот. в машине повторяются динамические нагрузки.
4) энергетический цикл- наз-ся период времени, в теч.кот.переодически повторяется закон изменения мощност, потребляемой машиной.
3. Классификация машин по характеру перемещений обрабатываемых деталей.
К I-му классу от-ся машины, на кот-х изделие на период обработки занимает одно положение.
Ко II-му классу относ-ся многопозиционные машины, на кот-х изделие периодически перемещается, занимая послед-ное положение.
К III-му классу относ-ся многопозиционные машины, на кот-х обр-ка изделий произв-ся в процессе перемещения.
Оборуд-е I-го класса делится:
Класс Iа – машины, на кот. операция технол-го процесса вып-ся послед-но.
Класс Iб – машины, на кот. все операции ТП вып-ся //-но.
Класс Iв – часть операций выпол-ся послед-но, а часть совмещены во времени.
Оборуд-е II-го класса делится:
Класс IIа – машины имеют спец-ое устройство, кот. периодически перемещает изделие.
Класс IIб – машины, на кот. изделие перемещается самими рабочими органами или специальными механизмами.
Оборуд-е III-го класса делится:
Класс IIIа – машины, на кот-х рабочие органы перемещ-ся вместе с деталями.
Класс IIIб – машины, в кот-х рабочие органы не перемещ-ся вместе с изделиями.
4. Виды потерь рабочего времени и фактическая производительность рабочих установок.
Потери рабочего времени:
1 вид- холостой ход машины, периодич-ая заправка материалов, контроль изделия, очистка машины от отходов материала.
2 вид- смена, установка и регулирование инструмента.
3 вид- регулирование и ремонт механизмов машины. (# время доставки запчастей, ожидание ремонтника)
4 вид- отсутствие обрабатываемых заготовок, переговоры по работе, сдача-прием смены или отсутствие рабочего.
5 вид- выявление брака изделия при ремонте машины, вследствие плохой настройки машины; брак материала заготовки, обнаруженный в процессе обработки.
Фактич-ая произ-ть рабочих установок.
5. Изложите основные этапы проектирования специального технологического оборудования.
Исходной информацией яв-ся:
1) чертеж детали;
2) технологический процесс обработки;
3) V-м выпуска изделий.
1докум-т техническое задание-основной документ для проектирования оборуд-ия и оснастки.
1.1) назначение машин или оборудования,
1.2) хар-ка изделий, подлежащих обработке.
1)габаритные размеры детали
2) зона обработки детали
1.3) перечень технол-их операций, выполняемых на оборудовании.
1.4) отраж-ся основные тактико-технические, эконом-ие требования.
2докум-т. Техническое предложение- содержит принципиальную схему оборуд-ия или оснастки, предлаг-ся вид обработки, ТП обр-ки, отраж-ся инфор-ия по рабочему инструменту или способу технол-го воздействия, условия базирования детали.
3докум-т. Технический проект- охватывает основную часть конструктор-ой разработки по модернизации или по разработке нового оборуд-я или оснастки.
4докум-т разработка рабочей документации.
Входит сборочный чертеж оборудования или оснастки, деталировка, спецификация и технич-ие требования по сборке, контролю и эксплуатации.
6. Классификация специального технологического оборудования, основные понятия и определения.
Машиной наз-ся механизм или сочетание механ-ов или комплекс отдельных устройств, осущ-их опред-ое движение или работу для преобраз-ия энергии и обр-ки изделия.
Процессы: -рабочие и вспомогат-ые
Раб. Процессом наз-ся протекающие в машине физич-ие процессы преобраз-я эн-гии в конкретную работу по обр-ке изделия.
Вспомог-ым процессом наз-ся протекающие в машине процессы для передвижения заготовки или оснастки, или для создания опред-ой рабочей среды до и после рабочего процесса.
По виду рабочих процессов спец. технол-ое оборуд-ие дел-ся:
1) механическое;
2) химическое;
3) физико-химическое;
4) термическое;
5) вакуумное и т.д.
По хар-ру рабочих процессов машины дел-ся на три вида:
1) машины-двигатели,
2) рабочие машины,
3) контрольно-измерительные машины.
Машины дел-ся на подгруппы:
1)установка- это самост-ое стационар-ое устр-во для опред-го технол-го или эксплуат-го назначения;
2)стенд- стационарное устр-во, основ. частю кот. яв-ся база, на кот-ю монтир-ся контрольно-измерит-ые, испытательные, регулир-ие или управляющие устр-ва.
3)станок- машина, выпол-ая механ-ие процессы формообраз-ия или соединения исход-х материалов и изделий.
4)агрегат- это соединение нескол-х не менее двух разнотипных единиц оборудования, одноконструктивное целое для совместной и одновременной работы по выполнению различных технол-их процессов
Полуавтоматом наз-ся машина, работающая в автомат-ом цикле, для повторения кот. необходимо вмешат-во рабочих.
Автомат- наз-ся рабочая машина,кот-я все рабочие и вспомог-ые циклы движения производит без прим-я ручного труда и лишь в контроле и наладке.
7. Опишите времен.этапы при цикл.работе спец-го технол-го оборуд-я.
t1 –время выхода установки на режим.
t2 –время загрузки оснастки с деталью.
t3 –время созд-я необ.давления в вакуумной камере.
t4 –время основной обработки.
t5 –время охлажд-я детали после обработки.
t6 –время выгрузки оснастки с деталью.
t7 –время охлажд-я и остановки оборуд-я.
t1 – t7 –период работы установки за 1 день (Тр)
Тц-садка.
При работе любого спец-го технол-го оборуд-я сущ-ют след.циклы взаимод-ия м/у собой:
1) технол-ие циклы- период времени, в течение кот. выпол-ся технол-ий процесс обр-ки изделия на данной машине.
2) кинематический цикл- промежуток времени м/у двумя послед-ми исходыми положениями рабочих инструментов
3) динамический цикл- наз-ся период времени, в теч.кот. в машине повторяются динамические нагрузки.
4) энергетический цикл- наз-ся период времени, в теч.кот.переодически повторяется закон изменения мощност, потребляемой машиной.
8. Разновид-ти циклов в работе спец. технол. оборуд.
Специальное технологическое оборудование-(химическое, металлообрабатывающее, кузнечно-прессовое, термическое, сварочное, другие виды специального технологического оборудования), применяемое для выполнения нестандартных операций
При работе любого спец-го технол-го оборуд-я сущ-ют след.циклы взаимод-ия м/у собой:
1) технол-ие циклы- период времени, в течение кот. выпол-ся технол-ий процесс обр-ки изделия на данной машине.
2) кинематический цикл- промежуток времени м/у двумя послед-ми исходыми положениями рабочих инструментов
3) динамический цикл- наз-ся период времени, в теч.кот. в машине повторяются динамические нагрузки.
4) энергетический цикл- наз-ся период времени, в теч.кот.переодически повторяется закон изменения мощност, потребляемой машиной.
9. Стр-рная схема вакуум. уст-к. Назнач-е осн. эл-тов
Принципиальная схема вакуумной установки.
М1, М3, М5 – термопарные манометрические преобраз-ли предназ. для раб. в прогреваемых уст-ках. Осн.назнач-е преобраз-ля – контроль сред. и низ. вакуума в автоматизир-х уст-ках в комплекте с вакуумметрами. М2 и М4 – ионизационные манометрические преобразователи - Для измерения давления разряженного воздуха в комплекте с вакуумметрами; К1, К3 и К4 – вентили - регулировать количество потока жидкости или газа в трубе, как дополнительная функция вентиля – смешивание и регулирование нескольких потоков.; К2 – поворотный затвор - Применяются в качестве запорно-регулирующей арматуры на трубопроводе..
Ловушки предназначены для снижения потока паров рабочей жидкости в откачиваемый объем.
Ловушки устанавливаются на входном фланце диффузионных насосов.
10. Схема и принц. д-я форвакуумных насосов (ФВН)
ФВН — насос для предварительного разрежения, вакуумный насос в системах для получения высоких разрежений. Предназначен для экономии энергии или обеспечения условий работы насоса более высокого вакуума. В качестве форвакуумного насоса используют механические роторно-пластинчатые насосы, паромасляный насос, ртутный насос, турбомолекулярный насос и др.
В пазу корпуса 1 возвратно поступательным образом двигается пластина 3, которая прижимается к ротору 2 рычажным механизмом 5 и делит серпообразную полость между корпусом 1 и ротором 2 на две рабочие ячейки. Газ всасывается через входной патрубок 4, который перекрывается ротором. Когда входной патрубок открыт, газ входит в рабочую ячейку приблиз-но в течение одного оборота ротора. При отделении входного патрубка от рабочей ячейки в ней происходит сжатие газа. Когда разность давлений в рабочей ячейке и выхлопном патрубке превысит давления в клапане 6, последний откроется и газ вытесняется в выхлопной патрубок. Характерная особенность пластинчато-статорных вакуумных насосов маслозаполненного
типа – наличие масла в рабочих полостях, которое заполняет зазоры исключающие перетекания газа через них. Кроме того клапан работает под заливом масла, что повышает герметичность, практически сводит к нулю мертвые объемы, увеличивает быстроту действия насосов и создаваемый вакуум.
11. Схема и принц. д-я диффузионных насосов (ДН)
ДН предназ. для раб. в обл. выс. и сверхвыс. вакуума, т.е. при давл. 10−3 мм.рт.ст...10−7мм.рт.ст. и ниже. ДН прим-ся совмест. с мех. вак. нас-ми с масл. уплотн-ем.
Это вертик-ая цилиндр-ая труба, открытым верхним концом A соед-ная с откачиваемым V-ом. На нижнем конце электроплитка нагревает в кипятильнике B рабочую жид-ть, кот. при этом испаряется. Пары рабочей жид-ти проходят по трубке V вверх, где ч/з кольцевое сопло выходят в виде кольцевой струи под углом к стенкам корпуса. На стен-х, охлаждаемых снаружи змеевиком с хол-ой водой, они конденсир-ся, и образовавшаяся жид-ть стекает по стенке обратно в кипятильник. Мол-лы газа из откачиваемого V-ма, случайно, из-за хаотичности своего движения влетающие во входное отверстие A насоса, попадают в струю пара и увлек-ся ею вниз, где они удаляются вспомогат-ым механ-им насосом, присоед-ым к выходному патрубку диффузионного. Вероятность же случайного прохождения молекул газа через струю пара снизу вверх весьма мала.
Основное преимущество диффузионных насосов — надежность и не капризность. Они способны откачивать практически любой газ, который не реагирует с горячим маслом.
12. Схема и принц. д-я турбомолек-х насосов (ТМН)
ТМН- вак. насос, д-е кот-го основано на сообщ-и мол-лам откачиваемого газа доп. скорости в направл-и их движ-я вращ-ся ротором, служащий для создания и поддержки высокого вакуума.
Исп-ют для откач-я газов в обл. давл. всас-я до 10-8-10-10 Па из разл. объектов, исп-мых в эл-кой, эл-ной, атомной, авиац., хим. и др. отраслях пром-ти. ТМН облад. выс. эксплуат-ми хар-ми: при откач-и газов они не загрязняют откачиваемый объем парами углеводородов или др. раб. телами. ТМН сост. из серии вращ-ся (ротор) и неподвиж. (статор) пропеллеров. Пропеллеры ротора и статора черед-ся и имеют п/вополож. наклон лопаток.
Работа насоса осн. на передаче мом. эн-гии от пов-ти быстро вращ-ся пропеллера к мол-ле газа. υ движ-я пов-ти д/б выс. для того, чтобы достичь оптим. эф-ти откачки. При столк-нии мол-лы газа с пов-тью пропеллера составляющая υ движ-я мол-лы, направл-я вниз увел-ся, вслед-е чего вер-ть движ-я мол-лы в направл-и А-В возр-ет в сравн. с вер-тью движ-я в направл-и В-А. Чередование ступеней ротора и статора в обыч. ТМН обеспечивает отношение сжатия.
ТМН работает по следующему принципу: Молекула газа сталкивается с быстро перемещающейся плоскостью и "протягивается" по каналу в сторону области с более высоким давлением.
13. Класс-ия приборов для замера темп-ры пов-ти дет.и принцип их тарировки.
Термопара - пара проводников из различных мат-ов, соед-х на одном конце и формирующих часть уст-ва, исп-го термоэлектрич.эффект для изм-я темп-ры.Принцип действия основан на термоЭДС.Когда концы проводника нах-ся при разн.темп-х, м/у ними возникает разность потенциалов, пропорц-ая разности темп-р, коэф-т пропор-ти наз-ют коэф-т термоэдс.У разных металлов коэффициент термоэдс разный и, соот-но, разность потенциалов,возникающая м/у концами разных проводников будет различная.Помещая спай из металлов с отличными коэф-ми термоэдс в среду с температурой Т1,получим напряжение м/у противоп. контактами наход-ся при другой темп-ре Т2,кот.будет пропор-но разности тем-р Т1 и Т2.
Тарировка термопары должна осущ-ся при темп-ре 960°С с исп-ем в кач-ве стандар.метода фольги из 99,8%-ного чистого серебра.Фольгу размещают на поверхности проволоки, кот. достигает темп-ры 960°С при плавлении сереб. фольги.Тарировку повторяют, чтобы компенсировать изм-я в термопаре и ее соед-х.
Пирометры «Смотрич»-предназн.для период-го экспресс-контроля темп-ры тел с извест.излучающей способностью в диапазоне от 0 до 1500 С.Принцип действия пирометра основан на исп-и зав-ти энергет-ой яркости изл-я в огранич-м диапазоне длин волн от темп-ры объекта измерения.(бесконтактный замер темп-ры,спираль накала сравнив-ся по цвету с измеряемым).
Оптический пирометр(работающий на излучении, инфракрасное)- прибор для беcконтактного измерения температуры тел.Принцип действия основан на измерении мощности тепл.излуч-я объекта изм-я преимущ-но в диапазонах инфракр.изл-я и видимого света. Пирометры применяют для дистанц-го опред-я темп-ры объектов.
14. Дать схему и принцип работы преобразователей манометрических для измерения давления.
Преобразователь манометрический ионизационный ПМИ-27 предназначен для преобразования сигнала давления воздуха в диапазоне давлений от 2х10-8 до 10 Па (2х10-10 до 10-1 мм.рт.ст.) в сигнал электрического тока.Преобр-ль предназначен для эксплуатации в след-х усл-х окруж.среды:
- температура от 10 до 35 °С;- отн.влажность воздуха при температуре 20 °С – 80%;- атм-ое давление 105 ± 4х103 Па.
Преобразователь манометрический термопарный ПМТ-2 предназначен для преобразования сигнала давления воздуха в диапазоне1,33*10-1 .. 666,6 Па давлений в сигнал электрического тока.Преобразователь предст-т собой стеклянный или метал-й корпус, в кот.на двух вводах смонтирован подогреватель, на двух других вводах крепится термопара, изготов-я из хромель-копеля или хромель-алюмеля.Термопара соединена с подогревателем, кот.нагревается током, кот.можно регулировать реостатом и измерять миллиамперметром. Спай термопары, нагреваемый подогревателем,яв-ся источником термо-э.д.с., знач-е кот.показывает милливольтметр.При атм. давлении, при заданном рабочем токе подогревателя для дан. конкретной лампы, стрелка вольтметра стоит вблизи нуля.
При понижении давления умен-ся теплопроводность газа, соот-но возрастает темп-ра подогревателя и увел-ся термо-э.д.с.
Работа иониз-х манометр-х преобр-ей основана на ионизации газа электронным потоком и измерении ионного тока по кот. судят о давлении.В стеклянном баллоне смонтирована трехэлектродная система,сост.из коллектора ионов, анодной сетки и прямонакального катода. На анодную сетку подается напряжение +200 В отн-но катода,а на цилинд.коллектор−50 В.Анодная сетка выполнена из вольфрамовой проволоки в виде спирали.При прогреве преобраз-я и его обезгаживании по спирали пропускается ток 3А.Вольфрамовый катод преобр-ля испускает электроны, кот.ускор-ся электронным полем и движутся к анодной сетке.Часть электронов пролетают ч/з анодную сетку и попадают в прост-во м/у анодной сеткой и коллектором.Т.к.коллектор имеет отрицат.потенциал отн-но катода электроны останавливаются и нач-ют дв-е обратно к анодной сетке.В рез-те у сетки колеблются электроны,причем прежде чем попасть на нее,электроны совер-ют в ср-нем 5 колебаний.При столкн-ии электронов с молекулами газа происходит ионизация молекул.Образовавшиеся положт.ионы попадая на коллектор, создают в его цепи электр.ток.
15. Процесс откачки газов из вакуумной камеры.
Классификация:
1.объемная откачка-удаление газа из в.камеры за счет цикл-го изм-я объема камеры насоса.
2.молекуляр.откачка-удаление газа из в.камеры с помощью движущейся поверх-ти.
3.струйная откачка
ВВН-высоковакуумный насос
НВН-низковакуумный насос
16. Классификация и предъявляемые требования к запорно-регулирующей аппаратуре.
Запорно-регулирующая арматура представляет собой комплекс функ-х средств вакуум.системы,предназ.для перекрытия газовых потоков,создание дозир-х потоков газа,стабилизация давления газов в вак.сист.,аварийные защиты вак.систем и т.д.
Для перекрытия газовых потоков исп-ют вакуумн.клапаны и затворы,классифиц.по ряду признаков.В конструктивном отношении клапаны и затворы дел-ся: угловые,проходные,по типу привода-на электромех.,электромагн.,электропневмат.
Основн.эксплуатац.хар-ки клапанов и затворов:
-степень герметичности;
-проводимость в открытом положении;
-быстродействие;
-ресурс работы.
Одно из важных требований-миним.поток газовыделения.
17. Составляющие газового потока в вакуумных системах.
Газовый поток QΣ,выделяющийся из основных элементов клапана,можно представить в виде сумме потоков:
QΣ=QН +QГ +QП+QМ,
где QН-поток,натекающий через механич.вакуумный ввод, разъемные и неразъемные вакуумные соед-я;
QГ-поток,формирующийся проницаемостью через стенки и уплотнения клапана;
QП-поток,создаваемый газовыделением с пов-тей клапана, обращен.в вакуум;
QМ-молек.газовый поток из диф-но-щелевых каналов,образ-ся при сборке клапана.
18. Дайте схему и принцип работы электродугового источника с интегрально-холодным катодом.
Под интегр-холодным поним-ся такой тепл.режим К, при к-ом средняя по его пов-ти темпер-ра недостаточна д/обеспеч-я протекающего м/у элект-ми тока в рез-те термоэмиссии. В этом режиме эмис-ми центрами явл-ся катод.пятна(плазмен.образов-ия), образ-еся на пов-ти отриц-го элект-да.
Принцип-ая схема торцевого холловского плазменного ускорителя (ТХПУ) показ-на на рис. Д/работы такого устр-ва необх-мо пространственно неоднор-ое внеш.магнит.поле, к-ое в простейшем случае созд-ся с пом.соленоида. Д/генерации плазмы наносимого мат-ла м/у анодом(А) и катодом(К) форм-ся один из видов вакуум-дуг.разряда. В завис-ти от конкрет-ых усл-ий один из электродов ускор-ля подвергается эрозии и разряд сущ-ет в парах мет-ла этого электр-да. В итоге м/у эл-ми обр-ся плазма. Д/её ускорения в ТХПУ исп-ся внеш.магн.поле. Плазма ускор-ся за счёт самосогласов-го поля и кинет.энергия сообщается плазме источником электрич. питания, а не магнит.полем.
Установилось мнение,что пятна явл-ся источ-ми плазмы, ионизированной практич-ки на 100%. Потоки нейтрал.пара обр-ся испарением выброшенных в простран-во микрокапель и не успевшими остыть следами катод.пятен на пов-ти электр-да.
19. Дайте схему и принцип работы плазменного источника с накальным катодом(ПИНК).
Плазмогенератор "ПИНК" может использоваться как независимо для создания плотной однородной плазмы в больших вакуумных объемах, так и использоваться для модернизации промышленных технологических установок (типа ННВ 6.6-И1, ВУ-1Б, ВУ-2 и др.) для реализации комплексных технологий поверхностной обработки изделий, что существенно расширяет технологические возможности серийного оборудования и, соответственно, номенклатуру обрабатываемых изделий.
Области применения:
Авиакосмическая промышленность.
Автомобилестроение.
Нефтегазодобывающая и перерабатывающая промышленность.
Инструментальная промышленность.
а также другие отрасли промышленности, где требуются технологии упрочнения и защиты поверхности материалов и изделий.
Использование "ПИНК" позволяет:
обеспечить высокую энергетическую эффективность процесса генерации низкотемпературной объемной плазмы;
уменьшить долю микрокапельной фракции в потоке плазмы вакуумных электродуговых испарителей;
производить плазменную очистку, травление и активацию поверхности без подпыления ее парами материала катода;
реализовать комплексную обработку изделий в едином вакуумном цикле, включая процессы финишной очистки, активации, электронно-ионно-плазменного азотирования поверхности и плазменно-ассистированного напыления функциональных покрытий;
обеспечить формирование микро- и наноструктурированных покрытий, обладающих высокой твердостью (до 30 ГПа), повышенной (до 2-3 раз) износостойкостью, улучшенной коррозионной стойкостью и имеющих привлекательный внешний вид.
20. Дайте схему и принцип работы электронных и ионных ускорителей (типа «Дракон»).
I – обл-ть формир-я первичной плазмы
II – обл-ть зарядки плазмы
III – система ускорения
Принцип работы основан на явлении взрывной эмиссии. Ускоритель работает в двух импульсном режиме. За первый импульс на анод (из полупроводника или другого материала) подается отрицательный импульс тока. Между катодом и анодом образуется электрическое поле высокой плотности. В результате чего с начало происходит автоэлектронная эмиссия электронов, которая переходит во взрывную электронную эмиссию. В результате чего между катодом и анодом (у поверхности анода) образуется плазма. Магнитным полем электроны плазмы экранируются. И за второй положительный импульс высокого напряжения на анод ионы плазмы ускоряются электрическим полем.
21. Назначение и классификация клапанов и затворов.
Запорно-регулирующая аппаратура – комплекс функциональных средств вакуумных систем (ВС), предназначенных д/перекрытия газовых потоков, их дозирования, стабилизации давления газов в вак.системах и камерах, аварийной защиты ВС при разгерметизации, коммутации системы многопозиционной послед.откачки и т.д.
По констр-ции различают:
1) угловые – газ.поток меняет напр-ние, встречая препятствие в виде уплотнительного клапана и стенок корпуса;
2) проходные – направ-е потока НЕ меняется (отверстия полностью освобождены от уплотнит.диска).
По типу привода:
1) электромеханические;
2) электромагн-е;
3) электропневмат-е.
Осн.эксплуатац.харак-ки: степень герметичности(10-7..10-11 Па∙м3/с); проводимость в открытом положении; быстродействие; ресурс;
В завис-ти от типа ВС и поддерживаемого в ней раб.давления прим-ют:
1. непрогреваемую вак.аппаратуру (исп-ют в ВС с давлением более 5∙10-5Па);
2. прогреваемую вак.апп-ру (до температуры 723..873 К).
Одно из важных треб-ий, предъявляемых к вак.запорной аппар-ре. – минимал.поток газовыделения.
где QН – поток, натекающ. ч/з механ.вак.ввод, разъемные и нераз.вак.соединения;
QГ – формирующийся проницаемостью ч/з стенки и уплотнения клапана;
QП – поток, создаваемый газовыделением с пов-тей клапана, обращенных в вакуум;
QМ – молекул.газовый поток из диффузинно-щелевых клапанов, образ-ихся при сборке клапана.
22. Назначение и классификация натекателей газов.
При работе с газоанализаторами, испытаниях вак.аппар-ры, а также д/технолог.целей часто требуется плавное регулирование давления раб.газа. Это необ-мо,например, д/эффектив. и качествен. Очистки подложек в тлеющем разряде, при проведении процесса катодного распыления и др. В этих случаях прим-ют натекатели (Нат.).
Принцип действия диффузионного Нат. Основан на значит-й и пост-ой во времени диффузии газа ч/з трубку 2, герметично введенную в заполненныйый газом баллон 1. Д/гелиевого диффуз.Нат. используют кварцевую трубку 2, впаянную в стеклянный баллон.
Действие термодиффуз.Нат. основано на избирательной диффузии газов ч/з некоторые мат-лы при нагреве. Если один конец палладневой трубки 1(другой закрыт) спаять со стеклянным баллоном 2, то её можно использовать как фильтр, пропускающий только чистый водород. Последний диффундирует ч/з стенки трубки 1, нагретой нагревателем 3 до темпер-ры ниже 750 К. Можно использовать также никель, железо, платину, хотя скорость диффузии водорода ч/з эти мат-лы значит-но меньше, чем ч/з палладий.
23. Назначение и особенности проектирования смотровых окон д/ВК.
Вакуумные окна(ВО) служат д/пропускания излучений (видимого света, инфракрас.,ульрафиол, рентген., гамма-, альфа-, бета-нейтронного) из ВК в окруж.пространство (или из окруж.пространства в камеру) без нарушения вак.условий. Окна должны удовлетворять след.требованиям: выдерживать перепады давлений; допускать применение уплотнений без образ-я течей; не пропускать нежелат-ый виды излучений; обладать высокой устойчивостью к воздействиям, вызывающим изм-ие прозрачности. Окна изгот-ют в виде плоских или выпуклых пластин и закрепляют на ВК с пом. уплотнений, обычно испол-ых в вак.технике и электровак-ном приборостроении.
Типич.констр-ция смотрового окна д/непрогреваемых систем.
В прогреваемых сверхвысоковак.системах стекла смотр.окон впаивают в метал. оправы(стаканы), причем температ.коэф-ты линейного расширения стекла и материала оправы должны быть достаточно близки.
Используют плоские стекла – прогреваемые до 523..573К;
выпуклые – более 573К.
Во многих тех.процессах на смотр.стеклах образ-ся осадки, снижающие прозрачность стекол и огран-щие срок их службы. Смотровые стекла приходится периодич.протирать или снимать д/удаления осадков механическим или хим.способом, а также прим-ть защитные уст-ва.
Две группы защитных устройств:
1. устройства д/обновления запыленных участ-в защитных прозрачных мат-ов – прозрач.защитный мат-ал во врем измерений ост-ся чистым, его располагают перед осн.смотровым окном. Это достигают механ.перемещением защитного мат-ла относит.визируемого канала
2. устр-ва, уменьшающие интенсивность потока напыляющих молеул – уменьшение потока молекул достигается механ.,электрич. или газовым воздействием на летящие молекулы. Один из сп-бов умен-ия интенс-ти потока частиц на стекло – защита его струей инертного газа. Д/этого газ подается ч/з патрубок 2 в простр-во перед стеклом. Устр-во снабжено перегородкой 1 с диафрагмой малого диаметра. Чем < диаметр диафраг., тем 0,3 - для полусферического днища, то толщина днища должна быть не меньше толщины обечайки, рассчитанной в соответствии с п. 2.3.1 при jр = 1.
3.3.1.5. Для днищ,изготовленных из одной заготовки, коэффициент j = 1. Для днищ,изготовленных из нескольких заготовок, коэффициент j следует определять в соответствии с приложением 5.
3.3.2. Эллиптические и полусферические днища, нагруженные наружным, давлением
3.3.2.1. Толщину стенки приближенно определяют по формулам (56), (57) с последующей проверкой по формуле (58)
s1 ³ s1p+c, (56)
где . (57)
Для предварительного расчетаКэ принимают равным0,9 для эллиптических днищ и 1,0 - для полусферических днищ.
3.3.2.2. Допускаемое наружное давление [р]следует рассчитывать по формуле
, (58)
где допускаемое давление [р]п из условия прочности
[p] = , (59)
а допускаемое давление [р]Е из условия устойчивости в пределах упругости
[р]Е = . (60)
3.3.2.3. КоэффициентКэ следует определять в соответствие в черт. 13 или по формуле(61) в зависимости от отношений
и
, (61)
где
38,Классификация ЭЛУ
Классификация и состав электронно-лучевых установок
По степени специализации электронно-лучевые установки делятся на универсальные и специализированные, а по давлению в рабочей камере — на высоковакуумные (давление в камере <10-1 Па), промежуточного вакуума (давление в камере 10—10-1 Па), для электронно-лучевой сварки в атмосфере или в защитном газе (103—105 Па). По принципу создания вакуума в зоне сварки электронно-лучевые установки делятся на камерные (изделие внутри рабочей камеры) и с локальным вакуумированием (герметизация изделия осуществляется только в зоне сварки).
Рис. 5.9. Структура камерной электронно-лучевой установки:
ЭЛП — электронно-лучевая пушка; РК — рабочая камера; ВС ЭЛП — вакуумная система ЭЛП; ИУН — источник ускоряющего напряжения; ВС РК — вакуумная система РК: СУ — система управления установкой
В состав любой электронно-лучевой установки (рис. 5.9) входит: электронно-лучевая пушка (ЭЛП); источник питания ЭЛП; вакуумная система; система управления.
Электронно-лучевые пушки (ЭЛП)
ЭЛП служат для генерации и формирования электронного луча. Основные узлы ЭЛП: генератор электронови система проведения луча (рис. 5.10). Генератор электронов состоит из катода, управляющего электрода, или электрода Венельта, анода. Система проведения луча включает юстирующие, фокусирующие и отклоняющие катушки.
Катоды выполняются накальными (термокатоды прямого или косвенного накала) или плазменными. Материал термокатодов — вольфрам, тантал, сплавы этих металлов с рением, гексаборид лантана (LaB6).
В случае термокатодов прямого нагрева нагрев осуществляется за счет пропускания через катод тока накала, а в термокатодах косвенного нагрева — за счет бомбардировки катода электронами от вспомогательного катода Материал высоковольтного изолятора — керамика, стекло, специальные пластмассы. Типичные материалы для анода и управляющего электрода — нержавеющая сталь, медь.
Ускоряющее напряжение приложено между анодом и катодом. Управление током луча осуществляется, как правило, путем изменения потенциала управляющего электрода по отношению к катоду.
Рис. 5.10. Типичная структура ЭЛП:
К — катод; УЭ — управляющий электрод; ЮК — юстирующие катушки; А — анод. ЭЛ — электронный луч; ФК — фокусирующие катушки; ОК — отклоняющие катушки; И — свариваемое изделие
Источники питания ЭЛП
Источники питания ЭЛП состоят из источника ускоряющего напряжения, а также источников питания УЭ, К, ЮК, ФК, ОК.
Источники ускоряющего напряжения выполняются с регулирующим элементом на первичной или вторичной стороне высоковольтного трансформатора, с преобразованием или без преобразования частоты питающего напряжения (рис. 5.11).
Рис. 5.11. Функциональные схемы источников ускоряющего напряжения:
а — с тиристорным регулятором (ТР); б — с регулирующим элементом (РЭ) на вторичной стороне трансформатора; ВТ — высоковольтный трансформатор; ВВ — высоковольтный выпрямитель; Ф — фильтр; ВД — высоковольтный делитель
Регулировку на первичной стороне осуществляют тиристорными или транзисторными регуляторами, на вторичной стороне — специальной высоковольтной лампой. Для защиты от пробоев в ЭЛП источники ускоряющего напряжения обычно снабжаются устройствами автоматического повторного включения. Это позволяет без заметного ухудшения качества сварки проводить ЭЛС даже в условиях частых пробоев. Конструктивно источники ускоряющего напряжения размещают в баке с трансформаторным маслом, которое одновременно выполняет функции охлаждающей среды. Известны также источники ускоряющего напряжения на напряжение до 60 кВ, в которых в качестве изолирующей среды используется воздух или компаунды.
Для гальванического разделения в источнике питания управляющего электрода используют высокочастотные трансформаторы или пару светодиод/фототранзистор, соединенную световодом. Для обеспечения постоянства характеристик системы проведения электронного луча питание катушек ЮК, ФК, ОК (см. рис. 5.10) осуществляется от регуляторов тока.
Вакуумная система электронно-лучевой установки
Вакуумная система ЭЛУ служит для создания необходимого давления в ЭЛП и рабочей камере: как правило 10-2—10-4 Па в ЭЛП и 10—10-3 Па в рабочей камере. ЭЛП отсекается от рабочей камеры с помощью специального вакуумного клапана, который открывается на время проведения сварки (рис. 5.12).
Рис. 5.12. Типичная вакуумная камера электронно-лучевой установки для сварки в промежуточном вакууме:
N1 — механический насос ЭЛП; N2 — высоковакуумный насос ЭЛП; N3 — двухроторный механический насос; N4 — золотниковый или пластинчато-роторный насос; VI — клапан откачки высоковакуумного насоса; V2 — клапан откачки ЭЛП высоковакуумным насосом; V3 — клапан откачки ЭЛП механическим насосом; V4 — клапан напуска в ЭЛП; V5 — клапан отсечки ЭЛП; V6 — клапан напуска в рабочую камеру (РК); V7 — клапан откачки рабочей камеры; V8 — напуск в насосы откачки рабочей камеры
В качестве механических насосов с предельным давлением 0,1—10 Па используются шиберные или золотниковые насосы и агрегаты на их основе, в состав которых включаются также двухроторные насосы (насосы Рутса). В качестве высоковакуумных насосов используются паромасляные или турбомолекулярные насосы.
Система управления электронно-лучевой установкой
Система управления (СУ) должна выполнять следующие основные функции:
o программное управление работой всех систем установки;
o диагностику работы всех систем установки;
o контроль и управление положением электронного луча по отношению к стыку;
o контроль и управление пространственными, энергетическими и временными характеристиками электронного луча;
o связь с СУ более высокого уровня при работе в составе гибкой производственной системы.
Элементная база СУ — мини- и микроЭВМ, микропроцессоры. Все программное управление осуществляется либо одной достаточно мощной ЭВМ, либо центральной микроЭВМ и местными микроЭВМ, на которых реализуется локальное управление одним или несколькими устройствами.
39. Структурная схема и принцип работы электронно-лучевой трубки.
На рис. 1.1 схематически показано устройство ЭЛТ с электростатическим управлением. Элементы трубки размещены в стеклянном баллоне, из которого откачан воздух до остаточного давления 1-10 мкПа. Металлический катод К, подогреваемый током металлической нити Н, имеет форму стакана. Катод охвачен полым цилиндрическим модулятором М с отверстием на оси. Модулятор имеет отрицательный относительно катода потенциал, регулируемый потенциометром R1 в пределах от нуля до нескольких десятков вольт. Чем больше отрицательный потенциал модулятора, тем меньше плотность электронного потока, прошедшего через отверстие модулятора, и, следовательно, тем меньше яркость изображения на экране ЭЛТ. При определенном значении потенциала модулятора электроны вообще не пройдут через модулятор, и экран не будет светиться. Электроны, прошедшие через модулятор, попадают в электрическое поле первого (А1) и второго (А2) анодов, выполненных в виде полых тонкостенных металлических цилиндров. Анодам сообщают высокие положительные потенциалы от источника питания через делитель R1R2R3 (первому аноду – несколько сотен вольт, второму – до десятков киловольт). Благодаря этому электроны приобретают достаточную для возбуждения атомов люминофора скорость. Форму, размеры и потенциалы анодов рассчитывают так, чтобы сфокусировать пучок электронов на поверхности экрана Э. Регулировкой потенциала первого анода с помощью потенциометра R2 добиваются точной фокусировки. Вся система электродов, формирующих электронный луч, крепится на держателях (траверсах) и образует электронный прожектор. Для управления положением светящегося пятна на экране применяют две пары специальных электродов – отклоняющих пластин X и Y, расположенных взаимно перпендикулярно. Изменяя разность потенциалов между пластинами каждой пары, можно изменять положение электронного луча во взаимно перпендикулярных плоскостях благодаря воздействию электростатических полей отклоняющих пластины на электроны. Разность потенциалов между пластинами Х (горизонтального отклонения) определяет положение луча по горизонтали, а разность потенциалов между пластинами Y (вертикального отклонения) – по вертикали. Пример ЭЛТ с электростатическим отклонением – осциллограф – прибор, предназначенный для наблюдения на экране изменений электрических сигналов во времени.
Рис. 1.1. Схематическое изображение электронно-лучевой
Трубки с электростатическим управлением
40, Триодная ЭЛУ
41. Проектирование оснастки для ЭЛУ
Установки электронно-лучевого напыления изготавливаются ООО "АВАКС" по специальным заказам. Комплектация установок по вакуумной камере и системам откачки аналогична приведенным в разделах сайта, посвященных установкам магнетронного распыления.
Оснастка вакуумной камеры проектируется в зависимости от типа электронно-лучевого испарителя (испарителей), требований по однородности толщины осаждаемых покрытий, необходимости проведения обработки поверхности подложек перед нанесением покрытий и других требований заказчика.
Для установок электронно-лучевого испарения могут быть использованы электронно-лучевые испарители, различающиеся по размеру (объему) и количеству сменных тиглей.
42, Схема плазменной установки
Структурная схема установки плазменной технологии
• 1 – катод генератора плазмы;
• 2 – анод генератора плазмы;
• 3 – фокусирующая система;
• 4 – поток плазмы или пучка заряженных частиц;
• 5 – магнитная система;
• 6,7,8 – система напуска рабочего газа;
• 9 – подложкодержатель;
• 10 – вакуумная система.
Достоинства плазменных технологий:
• возможность достижения высокой чистоты структуры и однородности их толщины;
• возможность формирования сложных структур различного стехиометрического состава;
• возможность нанесения структуры с высокой адгезией к поверхности;
возможность высокоскоростного нанесения покрытий;
• возможность точного регулирования технологических процессов и их полной автоматизации;
• безопасностью для окружающей среды и экономическая выгодность.
• Плазменные установки для нанесении тонких пленок и наноструктур, несмотря на многообразие их назначений и конструктивного оформления, состоят из следующих основных элементов:
• генератора плазмы;
• вакуумной системы, обеспечивающей требуемые условия для проведения технологического процесса;
• транспортно-позиционирующих устройств, обеспечивающих ввод подложек в зону синтеза и ориентирование обрабатываемых поверхностей относительно потока частиц наносимого материала.
43. Проектирование оснастки на «тела вращения» в плазменных установках
При проектировании технологической оснастки следует придерживаться следующего порядка:
1) вычертить контур собираемого в приспособлении узла (в трех проекциях), расположив проекции так, чтобы осталось достаточно места для размещения всех элементов приспособления; контур детали вычерчивают как правило, цветным карандашом, 2) вычертить установочные или опорные элементы приспособления; 3) вычертить зажимные и вспомогательные элементы приспособления; 4) вычертить корпус, выполнить все необходимые разрезы и сечения, проставить габаритные и контрольные размеры, а также задать необходимые технические требования на точность изготовления технологической оснастки; указать место маркировки; 5) увязать технологическую оснастку со средствами межоперационного транспорта.
Наряду с этим необходимо выполнить расчеты по определению сил зажима изделия в зависимости от величин сварочных деформаций, точности базирования в зависимости от требуемой точности изготовления, основных параметров зажимных устройств (расчет на прочность и жесткость), основных параметров силового привода.
45.
Не Пропустите:
- Лабораторная работа Изучение влияния температуры на магнитные свойства ферромагнетиков
- ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ОТКЛОНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА МОЩНОСТЬ ПОТРЕБЛЯЕМУЮ ИНДУКТИВНОЙ НАГРУЗКОЙ
- Реферат на тему: Тепловое действие тока Сверхпроводимость Источники постоянного тока
- Типы межатомных связей. Влияние на свойства материалов.
- Лабораторная работа № КСЕ-06 РАДИОАКТИВНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, ДОЗИМЕТРИЯ, РАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА