Для поиска темы - пользуйтесь СИСТЕМОЙ ПОИСКА


Стоимость дипломной работы


Home Материалы для работы Плазмові технології

Плазмові технології
загрузка...
Рейтинг пользователей: / 1
ХудшийЛучший 

Плазмові технології

Плазма представляє собою високо іонізований газ з коефіцієнтом іонізації 10 -23. Іонізацію можливо визвати такими процесами: в щільній плазмі – електронним ударом; в дуже розрідженій – впливом випромінювання (видимого, ультрафіолетового чи рентгенівського); в зірковій плазмі і пламені нагрівом до високої температури.
Температуру плазми вимірюють в енергетичних одиницях. За енергетичну одиницю температури приймають електрон-вольт. (1 е.В.) , який дорівнює  11600 Кельвінів.
Солнце є прикладом повністю іонізованої плазми, яка створюється при дуже високих температурах, необхідних для проведення термоядерних реакцій (десятки мільйонів градусів). Таку плазму називають високотемпературною (Т = 102 - 103 е.В.). [16].
В лабораторіях створюють низькотемпературну плазму (холодну) з температурою десятки чи сотні тисяч градусів в газових разрядах. (Т = 1-10 е.В.).
Плазма представляє сукупність як заряджених часток (електронів, протонів, іонів), так і молекул. В цілому заряд плазми – нейтральний. В той же час, електрони, що вільно рухаються, можуть бути провідниками електричного струму. Тому, плазма  - це електропровідний газ.
Плазмові процеси використовують для [32], [33]  [38], [54]:
    синтеза композиційних матеріалів, скла, надчистих металів, ацетилену, оксида азота, ультра дисперсних порошків, (оксид титану),
    вирощування монокристалів;
    відновлення металів з руд;
    для хімічної очистки поверхонь;
    для зварювання тугоплавких металів і сплавів, нержавіючих сталей (розплавлення країв металів 30000 К); неметалічних матеріалів;
    плазмова різка (товщина до 120 мм);
    нанесення покриттів з будь яких тугоплавких матеріалів з високою рівномірністю як на провідники струму, так і на матеріали, що не є провідниками струму.
Залежно від того, для чого використовується плазма, можливі різні варіанти її використання.
Основні переваги плазмових процесів:
    висока концентрація теплової енергії та потужності;
    широкий діапазон регулювання потужності;
    можливість зосередити значний поток плазми на зразку, що обробляється;
    можливість використання механічного впливу плазми;
    можливість використання різних робочих газів, в т. ч. повітря і водяного пару;
    низька чутливість процесу до домішок у сировині;
    висока швидкість реакції і виходу продукту;
Висока щільність енергії, величина струму та гарні теплофі¬зичні характеристики плазми роблять цей засіб особливо ефектив¬ним під час різання високолегованих сталей і сплавів міді з алюміні¬єм, тобто матеріалів, які майже не піддаються автогенному різанню.
Основні недоліки плазмових процесів:
    висока енергоємкість;
    ряд процесів ще недостатньо досліджений.

Плазма може бути середовищем, стимулятором процесу, джерелом часток. Поверхня твердого тіла, що обробляється, знаходиться в контакті з плазмою, у випадку, коли плазма – джерело часток, або поза контактом з плазмоюв - в другому випадку. В третьому випадку – можливі обидва варіанта.
У плазмених пальниках гази можуть розігріватися до 50000 К. При цих температурах атоми газу втрачають електрони і виникає іонізований електропровідний газ — плазма.
В плазмених пальниках електрична дуга виникає або між катодом і сопловим анодом, що охолоджуються водою (непрямий спосіб), або між катодом і заготовкою анодом.
Після запалювання допоміжної електродуги, що іонізує струмінь газу (аргон, водень, азот, їхні суміші, повітря), виникає основна електродуга, де газ розігрівається за рахунок зростаючих сили струму і напруги. Вна¬слідок термічного розширення на початку сопла газ виходить з нього зі швидкістю звуку.
Потужність застосованих у промисловості пальників зараз дося¬гає 120 кВт, а в майбутньому передбачаються установки потужніс¬тю до 10 000 кВт.

Основними вузлами даної установки є джерело високочастотної енергії (1), реакційна камера (2), блок управління (3), система напуска газу (4), вакуумна система (5).
Щодо реакційної камери, то в даній схемі вона суміщена із закалочним пристроєм (камера охолодження). Він вкрай необхідний для охолодження продуктів хімічної реакції. Це суттєво впливає на швидкість хімічної реакції.
Наприклад, швидкість окислення азоту киснем зростає в 90 млн. раз при підвищенні температури процесу з 1700 до 4000 К. При цьому час реакції скорочується з 140 до 1,5*10 -6 с.
Розглянемо застосування плазмених технологій у машинобудуванні[38].  [54].
Різання металів здійснюється стиснутою плазменою дугою, що горить між анодом —металлом, що розрізається, і катодом — плазменим пальником. Стабілізація й стискування  струмового каналу дуги, що підвищує її температуру, здійснюються соплом пальника й обдуванням дуги потоком сплазмостворюючих газів (Аг, N2, H2, NH4) і їхніх сумішей. Для інтенсифікації різання металів використається хімічно активна плазма (іонізовані хімічно активні гази).  Наприклад, при різанні струменем плазми, кисень, окислюючи метал, дає додатковий енергетичний  внесок у процес різання.  Плазмена дуга розрізає коррозійно-стійкі й хромонікелеві сталі, мідь, алюміній й інші метали й сплави, що не піддаються кисневому різанню. Висока продуктивність плазмового різання дозволяє застосовувати її в потокових безперервних виробничих процесах.  Нанесення покриттів (напилювання) здійснюється для захисту деталей, що працюють при високих температурах, в агресивних середовищах або пыддаються інтенсивному механічному впливу. Матеріал покриття (тугоплавкі метали, окисли, карбіди, силіциди, боріди й ін.) уводять у вигляді порошку (або дроту) у плазменний струмінь, у якому він плавиться і розпорошується зі швидкістю 100-200 м/с у вигляді дрібних часток (20- 100 мкм) на поверхню виробу. Плазмові покриття відрізняються зниженою теплопровідністю й добре протистоять : термічним ударам.
Властивість плазменої дуги - глибоко проникати в метал - використовується для зварювання металів. Сприятлива форма «ванни», що утворилася, дозволяє зварювати досить товстий метал (10-15 мм) без спеціального оброблення країв. Зварювання плазменною дугою відрізняються високою продуктивністю й завдяки стабільності горіння дуги високою якістю. Малопотужна плазменна дуга при силі струму 0,1...40 А зручна для зварювання тонких аркушів (0,05 мм).
Плазмове напилювання є різновидом електродугового напилення стиснутою дугою. Спосіб одержання плазмової дуги полягає в здавлюванні стовпа зварювальної дуги при її обдуванні потоками холодного газу.
Плазмове напилювання здійснюється основною дугою, що горить між катодом плазмотрона й оброблюваною деталлю, на поверхню якої нанесений шар грубозернистого порошку, необхідний для напилення. Плазмове напилювання із введенням порошку в плазмову дугу здійснюється комбінованим плазмотроном. Порошок, що проходить через отвір сопла або поблизу його, розплавлений плазменим струменем, подається  на поверхню основи плазмовою дугою.
У комплект устаткування для плазменного напилювання входять плазмотрон; джерело живлення дуги, пускорегулююча електросилова апаратура, система охолодження, система подачі присадочного матеріалу, маніпулятор переміщення плазмотрона при виконанні процесу напилювання.
Пускорегулююча апаратура плазмового устаткування містить у собі пристрій для включення джерела живлення в мережу підпалювання дуги, регулювання параметрів струму, відключення дуги, блокувань, що відключають схему в аварійних ситуаціях.
Для відновлення деталей типу «вал зі зношуванням не більше 3 мм» методом плазменого напилювання використовують верстат ОКС I123I (рис. 3.5.).
Верстат складається з уніфікованих складових частин.
На панелі пульта управління верстата розміщені два двухполюсних перемикача для керування прямим і зворотним ходом каретки й реверсом шпинделя, регулятор обертів шпинделя й швидкості каретки включення висвітлення дозатора, світлосигнальний пристрій, що сигналізує про наявність напрузі в ланцюзі керування.

Розглянемо один з сучасниих способів застосування плазменних технологій – використання плазми в сучасних дісплеях (ТV, монітори).
Принцип роботи плазмених дисплеїв не настільки складний, як може здатися на перший погляд. Як й у звичайному CRT-моніторі, у плазмовому присутній люмінофор, що світиться не під впливом потоку електронів (як в CRT), а під впливом плазменого розряду. Кожна ячейка плазменого дисплея представляє собою флуоресцентну міні-лампу, що здатна випромінювати тільки один колір зі схеми RGB.
До підкладок кожного пікселя плазменого дісплея, між якими знаходиться інертний газ (ксенон або неон), прикладається висока напруга, що викликає плазмений розряд - розпад інертного газу на позитивні й негативні іони, які під впливом електричного поля починають рух відповідно до анода й катода.
Внаслідок такого руху відбувається зіткнення елементарних часток з атомами, спостерігається фізико-хімічна взаємодія, у результаті якої створюється потік ультрафіолету, що несприймається людським оком. І потік фотонів, бомбардуючи підкладку пікселя, покриту люмінофором, викликає світіння.
97 % ультрафіолетової складової випромінювання, шкідливого для очей, поглинається зовнішнім склом.
Для постійного руху заряджених часток (відповідно й світіння) необхідно періодично міняти полярність напруги, що прикладається. А величиною керуючої напруги, буде регулюватися яскравість світіння пікселя, чим можна одержати необхідні відтінки.
Існують також й інші способи побудови плазмених панелей. Однією з альтернатив є ACC (Alternative Coplanar Current), у цьому випадку використовуються три керуючі електрода.
Ще однією особливістю плазмених дисплеїв є їхнє високе енергоспоживання, що унеможливлює їхнє використання в портативних пристроях (ноутбуках, кишенькових комп'ютерах).


Похожие материалы:

Более старые статьи:

 
загрузка...

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить