ПАРОГАЗОВЫЙ РАЗРЯД В ПРОЦЕССАХ ВОССТАНОВЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, ПОДВЕРГАЮЩИХСЯ ИЗНОСУ

Школа по плазмохимии для молодых ученых России и стран СНГ

Галимова Р.К., Хазиев Р.М., Гайсин Ф.М.

esteo@mi.ru ( с указанием для С. Романова )

Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева

Износ конструктивных элементов лентопротяжных механизмов в процессе эксплуатации существенно ухудшает технические характеристики профессиональных магнитофонов. Магнитофоны типов МЭЗ-102, МЭЗ-109, STM-600/610, предназначенные для высококачественной записи/воспроизведения музыки и речи в радиовещании, представляют собой сложные комплексы функционально связанных между собой электронных блоков и механических узлов с высокой точностью изготовления. Для предупреждения брака в работе аппарата важное значение имеет контроль состояния элементов тракта движения ферромагнитной ленты. Качество и точность исполнения конструктивных элементов лентопротяжного механизма сильно влияет на технические параметры магнитофона. Поэтому задача восстановления характеристик поверхностей узлов, подвергающихся износу, является актуальной.

Интерес к парогазовым разрядам с жидкими электродами для использования в технологических целях связан с рядом достоинств. Режимами горения разряда можно легко управлять изменением концентрации и состава электролита [ 1 ]. Обработка изделий с помощью плазмы разряда между твердым и жидким электродами возможна, когда другие методы более трудоемки, более дороги или их невозможно применять по другим причинам ( например, экологическим ).

Результаты исследований, полученные в [ 2 ], дали основание применить парогазовый разряд с жидкими электродами ( электролиты с добавлением неорганических и органических примесей ) при обработке металлических поверхностей, подвергающихся износу. В основу принципа технологии обработки таких поверхностей заложена возможность использования электротермических процессов ( электротермия малой мощности ), протекающих в парогазовом разряде между твердым металлическим и жидким неметаллическим электродами при атмосферном давлении. Разработан способ обработки поверхности металлического изделия, погруженного в электролит. Такое расположение обрабатываемой поверхности продиктовано следующими соображениями. При использовании в качестве анода массивных деталей ( случай обработки детали - анода парогазовым разрядом с жидким катодом [ 3 ] ) зажигание разряда приводит к локальному перегреву поверхности, укрупнению зерна и как следствие - к увеличению шероховатости поверхности, что не является целесообразным. Достоинство способа заключается в возможности совмещения эффективной обработки изделия с процессами очистки поверхности от жиров минерального, растительного, животного происхождения, от продуктов, образовавшихся на поверхности изделия в результате взаимодействия с окружающей средой. Обработка обеспечивает полировку поверхностей металлических изделий с закруглением краев и удалением острых микровыступов, уменьшением шероховатости до одного класса в зависимости от используемого электролита и режима горения разряда. Эффективность обработки изделия определяется воздействием парогазового разряда на поверхность изделия, изменением электрического заряда поверхности, химическим действием раствора на слой загрязнений, механическим воздействием на поверхностный слой выделяющихся при обработке пузырьков газа. По сравнению с химической и электролитической обработкой поверхностей изделий, предложенный способ позволяет вести обработку в электролитах с гораздо меньшей концентрацией примесей ( неорганических и органических ), эффект очистки достигается в течение меньшего времени за счет дополнительного воздействия на поверхность многоканального разряда. Данный способ можно рекомендовать для обработки труднодоступных участков деталей сложной конфигурации.

С целью улучшения качества поверхностей была проведена работа по выбору оптимальных режимов плазменной электротехнологической установки [ 4 ] для обработки деталей лентопротяжного механизма профессиональных студийных магнитофонов ( внешней поверхности цилиндрических насадок тракта движения ферромагнитной ленты и внутренней поверхности элементов электромагнитов ).

Установлена связь параметров установки и характеристик разряда, позволяющих повысить микротвердость образцов в 1,5 раза и чистоту поверхностей на 0,5 - 1 класс. При этом происходит снятие образующегося в процессе эксплуатации дефектного поверхностного слоя.

Получены зависимости процента улучшения чистоты поверхности от состава электролита и времени обработки деталей. Предложены регрессионные модели для расчета технологических режимов обработки деталей лентопротяжного механизма профессиональных студийных магнитофонов.

Улучшение механических характеристик изношенных поверхностей узлов тракта движения звуконосителя с помощью плазменной электротехнологической установки позволило получить технически заданные характеристики магнитофонов типов МЭЗ-102, МЭЗ-109, STM-600/610.

Литература

1. Баринов Ю.А.,Блинов И.О.,Дюжев Г.А,Школьник С.М. Экспериментальное

исследование разряда с жидкими электродами в воздухе при атмосферном давлении // Материалы международной конференции “ Физика и техника плазмы “, т. 1.Минск, Беларусь, 1994. С. 123 - 126.

2. Галимова Р.К., Шустов В.А., Хазиев Р.М. Контроль фазового состава изделий машиностроения, обработанных парогазовым разрядом с жидкими электродами // Материалы международной научно-технической конференции “ Механика машиностроения “. Набережные Челны, 1997. С. 127.

3. Патент РФ N 2111284 на изобретение “ Способ очистки поверхности изделия ( варианты ) “ // Гайсин Ф.М., Галимова Р.К. 20.05.98. Бюл. N 14.

4. Галимова Р.К., Гайсин Ф.М., Хазиев Р.М. Электротермическая установка в процессах обработки металлических поверхностей // Материалы международной научно-технической конференции “ Состояние и перспективы развития вакуумной техники “. “ Вакуум - 96 “. Казань, 1996. С. 78.