Газодинамические характеристики тлеющего разряда при ионном азотировании

Abstract

Ионно-плазменное азотирование в тлеющем разряде – широко используемый метод поверхностного упрочнения в промышленно развитых странах мира. Ионно-плазменное азотирование – наиболее современный и технологичный вид поверхностного упрочнения деталей машин, пресс-форм, штампов и режущего инструмента. Однако в литературе отсутствует подробное описание технических характеристик и функционирования газовакуумной части установок ионного азотирования, что не позволяет оценить расход электроэнергии на работу газовакуумной системы при оценке эффективности использования данного оборудования. Рассмотрены вопросы взаимосвязи газодинамиче- ских параметров процесса азотирования (давление и расход газов) и энергетических характеристик тлеющего разряда (плотность тока, напряжение разряда) при ионном азотировании на установках промышленного типа и их влияние на процесс. На основании расчетно-практического моделирования вакуумной системы установки ионного азотирования показано, что для обеспечения независимого управления скоростью откачки и расходом газовой смеси целесообразно использовать вакуумные агрегаты – последовательно соединенные форвакуумный и двухроторный насосы. Это позволяет проводить процессы азотирования в широком диапазоне давлений при возможности обеспечивать большие расходы плазмообразующего газа при низком давлении в случае обработки больших площадей. Выявлены взаимосвязи температуры, давления в камере и плотности тока тлеющего разряда, обеспечивающие его существование в виде аномального. Показано, что чем ниже рабочее давление при проведении процесса, тем большую степень аномальности разряда можно обеспечить при одинаковой температуре садки и тем самым – большую температурную однородность, обеспечивающую равномерность азотированного слоя на всех деталях садки.