2.2. Работа и устройство основных узлов

Корпус выполнен в виде вертикального цилиндрического сосуда с боковым проемом, закрываемым дверцей. Корпус выполнен с двойными стенками, образующими полость водоохлаждения (или подогрева при откачки камеры). На боковой стенке корпуса имеются два фланца установки испарителей.

На нижней полости корпуса имеется фланец для установки механиз­ма вращения.

На корпусе имеются патрубки и фланцы для присоединения вакуумной системы, системы охлаждения (подогрева), вентиляции, подачи рабо­чего газа. На корпусе имеется крепление для установки температурного реле. Дверца выполнена с двойными стенками, образующими полость водоохлаждения. В дверце имеется фланец для установки глазка.

Электрод токоподводящий (рис.7) состоит из:

1- глазок. Для контроля температуры на держателе (В глазок можно устанавливать стекло из ком­плекса пирометра "Смотрич", предварительно сняв кольцо);

2- держатель. Выполнен в виде водоохлаждаемой токоподводящей тру­бы, к которой подводится напряжение (На держателе имеется экран, препятствующий сбеганию дуги);

3- катушка фокусирующая;

4- катушка стабилизирующая;

5- корпус. Выполнен в виде охлаждаемого цилиндра, на торце которого, через фланец укреплен держатель;

6- изолятор;

7- сосок для подвода, отвода воды;

8- кожух защитный;

9-катод сменный, устанавливается в держателе, выполнен из материала, зависящего от наносимого покры­тия.

Рис. 7. Электрод токоподводящий

Система водоохлаждения состоит из панели водораспределительной и трубопровода.

Все водоохлаждаемые узлы установки питаются от магистрали, давление воды в которой должно быть не менее 0,2 мПа (2 кгс/см²). Для охлаждения может применяться вода со следующими свойствами:

• жесткость, мгэкВ/л не более - 2;

• количество взвешенных веществ, мг/л - не более - 5;

• окисляемость, мг/л - не более - 10;

• температура, ^оС - не более - 25.

В составе водораспределительной установки предусмотрено окно для визуального контроля потока воды, а также датчики сигнализаторов уровня, которые при прекращении подачи воды включают звуковую и све­товую сигнализацию.

Для ускорения вывода газа из внутренней поверхности камеры и дверцы предусмотрен обогрев горячей водой, путем естественной циркуляции по замкнутому контуру.

Нагрев воды осуществляется с помощью двух секций тенов, размещенных в баке подогрева. Первая секция дополнительная, включается при необходимости форсирования нагрева. Контроль нагрева воды осуществляется с помощью двух температурных реле.

Поворотный вал стола (рис.8) приводит в движение электромеханический привод (рис.9), состоящий из электродвигателя постоянного тока 1 и червячного редуктора 2, соединенных между собой муфтой 3. Электродвигатель позволяет изменять число оборотов и направление вращения. Вращение на вал от редуктора передается через шестерни с помощью шлицевого соединения. Вал выполнен токоподводящим. Подвод тока осуществляется через электромагнитные щетки. Вал с подшипниками устанавливается в корпусе, который крепится через электроизолированный материал по дну рабочей камеры с наружной стороны.

Рис.8. Поворотный вал стола:

1 - вал; 2 - изолятор; 3 - колесо зубчатое;

4 - опорная конструкция; 5 - сосок для подвода (отвода) воды; 6 - щетка электромагнитная; 7-подшипник.

Рис.9. Электромеханический привод

С внутренней стороны рабочей камеры на вращающемся валу крепится стол, на который устанавливаются напыляемые детали. Стол имеет 9 гнезд, в каждое из которых устанавливается по одному приспособлению с деталью. Вращение вала с зацепленным с ним столом, обеспечивает вращение каждого приспособления вокруг своей оси и вращение вокруг оси стола, при установленной шестерне стола. Если шестерня стола не установлена (снята), то приспособления имеют вращение только вокруг оси стола. В центре стола имеется гнездо для установки детали или кассеты. На стол устанавливается экран на изоляторах, который защищает стол от нагрева и облегчает чистку установки. Схема стола приведена на рис.10 . Основание предназначено для монтажа на нем камеры, вакуумной систе­мы, системы водоохлаждения и подогрева.

Рис.10. Стол:

1 - кожух; 2 - гнездо для установки приспособления; 3 - втулка изолирующая; 4 - колесо зубчатое; 5 - опорная конструкция.

В трубке основания расположен механизм вращения и блоки поджо­га дуги. Электродвигатель установлен на плите, которая крепится к тумбе основания.

Камера установлена на тумбе и закреплена болтами. Тумба имеет 3 дверцы для удобства обслуживания установки. Вакуумная система, панель водоохлаждения расположены на площадке основания. В площадке под съемным листом размещены приводы цепей управления и силовые цепи.

Электрическая часть служит для электроснабжения установки и управления технологическим процессом. Электроснабжение производится от трехфазной сети напряжением 380 В, цепи управления питаются на­пряжением 220 В. и частотой 50 Гц. Высоковольтный источник питания, включающий в себя тиристорный преобразователь напряжения (трансформатор и выпрямитель), обеспечивает регулирование напряжения в пределах от 100 ÷1500 В. Источник опорного напряжения включающий в себя тиристорный преобразователь (общий с высоковольтным источни­ком), трансформатор и выпрямитель обеспечивает регулирование напря­жения от 20 до 280 в.

Три источника постоянного тока для питания дуг испарителей (электродов) выполнены на основе сварочных выпрямителей ВД-301УЗ. Для удобства монтажа и управления источниками питания дуг на лицевую панель сварочных выпрямителей дополнительно введен разъем для подключения цепей управления к шкафу.

Высоковольтный источник и источник опорного напряжения снабжены системой автоматического гашения дуг и устройством защиты от перенапряжений, возникающих при обрыве тока нагрузки. Автоматический поджиг дуг испарителей обеспечивается каплями поджи­га и блоками управления испарителями в шкафу управления. При погаса­нии дуги напряжение на испарителях резко возрастает, что используется как сигнал при напылении для формирования и подачи импульса поджига.

Для получения при напылении покрытий нитридов металла в установке предусмотрена система напуска рабочего газа (азот).

Система напуска газа состоит из клапана с электромагнитным приводом, напускного клапана, регулируемого (автоматического блока управ­ления). Система работает как в ручном, так и в автоматическом режиме.

В автоматическом режиме расход газа изменяется автоматически, таким образом, чтобы давление в камере поддерживалось на заданном уровне. Схема автоматического напуска газа показана на рис. 11.

Рис.11. Схема автоматического напуска газа:

1- баллон с азотом; 2- редуктор; 3 - вакуумная камера; 4- клапан напускной (натекатель); 5- блок БУЭН; 6- вакуумер ВИТ-3; 7- запорный клапан; R_з.- задачник автоматического регулирования; R_p.- задачник ручной;

П.- переключатель рода работ.

Большое внимание в процессе ионно-плазменного напыления отводится созданию и поддержанию в рабочей камере установки необходимого ра­бочего давления. Это обеспечивается вакуумной системой, которая состо­ит из двух форвакуумных насосов типа 2НВР-5ДМ, диффузионного паро­масляного насоса Н-250/2500 , клапанов вакуумных с электромеханиче­ским приводом 23ВЭ-250 . Фильтра, вентиля вакуумного с ручным приво­дом ДУ-25 , преобразователем (датчиков вакуума) термопарных и иониза­ционных, подсоединенных к вакуумметру ВИТ - 3.

Если во время ионной очистки или напыления происходит изменение не­обходимого давления, то это отрицательно сказывается на всем технологическом процессе, а следовательно и на качестве наносимого покрытия. По этой причине необходимо более подробно рассмотреть устройство и работу основных частей вакуумной системы: пластинчатороторного и паромасляного диффузионного насосов.

Высоковакуумный паромасляный диффузионный насос марки Н­250/2500 предназначен для создания и поддержания в рабочей камере установки давления не менее (2-4)*10^-6 мм рт.ст. Конструкция насоса представлена на рис.12.

Рис. 12. Схема паромасляного диффузионного насоса

Рабочая жидкость нагревается в кипятильнике 1 нагревателем. Образующийся пар по паропроводу 2 поступает к соплам первой 3, второй 4 и третьей 5 ступеней и вытекает из них со скоростью, превышающей скорость звука. Откачиваемый из реципиента газ поступает в на­сос через впускной патрубок 7 и диффундирует в струю рабочего пара. Попадая на охлаждаемую водой стенку корпуса 6, пар конденсируется и конденсат стекает в кипятильник, где он вновь испаряется, т.е в насосе обеспечивается непрерывная циркуляция рабочей жидкости. Газ, увлеченный паром, вытекающим из сопел первой ступени, отбрасывает­ся в основном вниз и диффундирует в струи второй, а затем и третьей ступени и подается к выпускному патрубку насоса, откуда он откачива­ется механическим фор вакуумным пластинчато-роторным насосом.

Пластинчато-роторный насос марки 2НВР-5Д. Это насос с малой быстротой действия (5 л/с), работает в масляной ванне, обеспечивающей герметизацию соединений насоса и снижение потерь на трение.

Схема работы пластинчато-роторного насоса представлена на рис.13. Насос состоит из цилиндрического корпуса 7 с впускным 4 и выпу­скным 3 патрубком и эксцентрично расположенным ротором 6, в пазах ко­торого установлены пластины 5. Под действием центробежной силы пла­стины прижимаются к корпусу, обеспечивая изменение объема рабочей камеры насоса. Для предотвращения заполнения маслом рабочей камеры служит клапан 2. Начальное прижатие пластин к поверхности статора осуществляется пружиной 1. Предельное давление таких насосов определяется давлением насыщенных паров масла.

Рис. 13. Схема работы пластинчато-роторного насоса

Для обеспечения безаварийной работы на установке схемой управления предусмотрены следующие блокировки (невозможно подать высо­кие напряжения):

• при прекращении подачи воды в линию высоковакуумного насоса и вала механизма вращения;

• при прекращении подачи воды в электроды;

• при отключении нагревателей диффузионного насоса;

• при открытой дверце камеры;

• при открытой дверце шкафа управления и высоковольтного трансформатора;

• при включенном механизме вращения стола.