автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.10, диссертация на тему:Разработка технологических процессов и электрооборудования для химико-термической обработки изделий в импульсном дуговом разряде

На правах рукописи

КОКОРИН АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ В ИМПУЛЬСНОМ ДУГОВОМ РАЗРЯДЕ

Специальность 05.09 10 - «Электротехнология»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

------ * 034Ь 1 ^ 4

Москва 2007

003159461

Работа выполнена на кафедре "Физика электротехнических материалов и автоматизация электротехнологических комплексов" Московского энергетического института (Технического университета)

Научный руководитель доктор технических наук

доцент Долбилин Евгений Валентинович

Официальные оппоненты доктор технических наук

профессор Макаров Анатолий Николаевич

кандидат технических наук доцент Хохловский Александр Сергееви1 Ведущая организация МИРЭА ТУ /

/7 „

Защита диссертации состоится " 26 " октября 2007г в 14 часов в аудитории М-611 на заседании диссертационного совета Д 212 157 02 при Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу г Москва, ул Красноказарменная, д 13

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адресу 111250, г Москва, ул Красноказарменная, д 14, Ученый совет МЭИ (ТУ)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ (ТУ)

Автореферат разослан 'ЗД " сентября 2007г Ученый секретарь

диссертационного совета , ^

кандидат технических наук, -У //

доцент

Цырук С А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы В процессе эксплуатации детали машин и механизмов подвергаются различным видам изнашивания В зависимости от характера воздействия рабочие поверхности деталей должны обладать комплексом свойств, обеспечивающих надежную и долговечную работу При упрочнении и восстановлении деталей широко используются методы плазменной наплавки и напыления, а также ионно-плазменные методы ХТО.

Недостатками ионно-плазменных методов ХТО является наличие вакуума в технологической камере, что повышает сложность и стоимость технологического оборудования, а также не позволяет использовать установки непрерывного действия и обрабатывать длинномерные изделия К недостаткам плазменного способа нанесения покрытий следует отнести низкие адгезионные свойства, которые определяются степенью сцепляемо-сти покрытия с поверхностью изделия

Поэтому поиск новых решений при разработке оборудования для ХТО изделий и нанесения покрытий представляет не только научный, но и практический интерес В работе предложены новые методы и технологии, имеющие высокую эффективность при малых капитальных затратах. Такими методами являются использование дугового разряда при атмосферном давлении с обратной полярностью тока для ведения ХТО и нанесения покрытий при импульсной форме разряда В настоящее время данные методы имеют ограниченное применение, что объясняется отсутствием или недостаточностью информации по электрофизическим и тепловым характеристикам импульсного разряда

Цель диссертационной работы - разработка новых высокоэффективных методов ХТО и нанесения покрытий на основе импульсного дугового разряда атмосферного давления;

- разработка нового электрооборудования для проведения технологических процессов в импульсном дуговом разряде; В соответствии с этими целями в диссертационной работе решены следующие научно-технические задачи

1 Анализ импульсных технологических процессов химико-термической обработки и нанесения покрытий.

2 Исследование температурных полей при импульсном разряде на поверхности обрабатываемого изделия для проведения химико-термической обработки и нанесения покрытий

3 Исследование электрофизических свойств импульсного плазменного разряда

4 Разработка новых технологий химико-термической обработки

5 Разработка электрооборудования для проведения данных технологических операций

Методы исследования Для решения поставленных задач использовались различные методы математического и компьютерного моделирования и анализа электрических и теплофизических свойств электрического разряда и диффузионного внедрения активных частиц в поверхностный слой деталей (в том числе с использованием аналоговых моделей и программ на ПЭВМ в диалоговом режиме вида МаШСАО и др ) Сочетание методов позволило обеспечить выполнение всего круга поставленных задач Результаты математического моделирования сопоставлены с результатами, полученными на физических моделях, и обработаны с использованием метода планирования эксперимента

Достоверность научных результатов обеспечена корректным использованием принятых допущений в теории электрического разряда, массо- и теплопереноса, а также цифровыми и физическими моделями и подтвер-

ждена результатами использования процессов ХТО на опытно-промышленном оборудовании.

Научная новизна работы заключается в следующем

1 Впервые теоретически обоснован механизм формирования диффузионных слоев при импульсной обработке в электрическом разряде атмосферного давления, исследованы электрофизические свойства технологического импульсного разряда

2 Выявлен и теоретически обоснован механизм нанесения покрытий на стальные детали в дуговом разряде с образованием диффузионного слоя, определены условия устойчивости дугового разряда при обратной полярности тока и использовании дежурной дуги при наплавке и напылении

3 Разработаны новые технологические процессы ХТО деталей в электрическом разряде при атмосферном давлении, позволяющие получать высокие механические и технологические характеристики наносимых покрытий и диффузионных слоев

Практическая ценность.

1 Разработаны и внедрены новые технологии по упрочнению рабочих поверхностей

2 Разработано электрооборудование для нанесения упрочняющих покрытий на пробивочные и вырубные пуансоны и матрицы

3 Разработана инженерная методика расчета импульсного квазистационарного дугового разряда

4 Увеличена стойкость пробивочных и вырубных пуансонов и матриц на 45-50%.

5 Увеличен коэффициент использования листоштамповочных автоматов с 0,82 до 0,91 вследствие уменьшения потерь времени на замену инструмента

6 Снижена себестоимость выпускаемых изделий на 12-15%

Апробация работы. Полностью работа докладывалась на ученом совете в ноябре 2006 и в феврале 2007 на заседании кафедры ФЭМАЭК МЭИ (ТУ) а так же на следующих научных конференциях

Одиннадцатая Международная научно-техническая конференции студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электроника и энергетика" Москва, 2005г

Тринадцатая Международная научно-техническая конференции студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электроника и энергетика" Москва, 2007т

Всероссийская научная конференция молодых ученых "Наука Технологи Инновации". Новосибирск, 2005г

По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, четырех основных глав, заключения, выполнена на 168 страницах, содержит 81 рисунок, 18 таблиц и перечень литературы из 118 наименований на 9 страницах

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследований, дана общая характеристика работы

В первой главе представлен анализ методов химико-термической обработки и нанесения покрытий Проведенный анализ показал, что из применяемых методов ХТО наилучшими показателями обладают электрические - ионно-плазменные в тлеющем и несамостоятельном разрядах Обработка в тлеющем разряде требует пониженного давления в рабочей камере, что удорожает установку и повышает себестоимость продукции, а также снижает производительность Использование несамостоятельного разряда не позволяет получать диффузионные слои значи-

тельной толщины При обработке локальных поверхностей, например режущих кромок инструмента, применение данных методов экономически не оправдано Исследования, проведенные в МЭИ автором работы, показывают, что для данных технологий целесообразно использовать дуговой разряд Однако, в настоящее время научное обоснование применения дугового нагрева для ХТО отсутствует, что сдерживает его использование

Из методов нанесения покрытий наиболее прогрессивными видом обработки являются плазменный (наплавка и напыление) Однако, при этом поверхность имеет макро- и микродефекты из-за невысокой плотности, образуются поры и трещины, через которые происходит процесс газовой и паро-водяной коррозии Кроме того, часто не удается получить оптимальные механические свойства, например, снизить термоупругие напряжения и достичь высоких адгезионных свойств.

Поэтому поиск новых высокопроизводительных методов обработки деталей является крайне актуальным

Показано, что одним из способов повышения качества покрытия, с образованием диффузионного (переходного) слоя и качества диффузионных слоев при ХТО является использование обратной полярности тока или наложение электрического поля обратной полярности на плазменную струю Это способствует активизации процессов диффузии за счет направленного тока в поверхность и приложенного электрического поля, т е внедрение легирующего материала осуществляется за счет электрических процессов, протекающих на границе разряд - поверхность и поверхностном слое изделия

Доказана целесообразность применения импульсных методов получения покрытий и диффузионных слоев, так как они позволяют значительно интенсифицировать технологические процессы и снизить энергетические затраты Высокая амплитуда импульса позволяет достичь более высокую

концентрацию положительных ионов на поверхности изделия, что активизирует диффузионные процессы в поверхностном слое изделия - катоде Однако применение данных технологий сдерживается из-за отсутствия научного обоснования импульсных технологических процессов

Таким образом, в первой главе сформулирована цель научной работы и показаны направления исследований для достижения поставленной цели, которые рассмотрены в следующих главах

Во второй главе проведен расчет температурных полей в поверхностном слое обрабатываемого изделия и построена математическая модель тепловых полей поверхностных слоев при воздействии импульсного дугового разряда

Процессы массопереноса легирующего элемента зависят от температуры поверхностного слоя При термическом импульсном воздействии колебания температуры не должны превышать ±(50-60°С) от среднего значения технологической температуры

Профиль температурного поля хорошо описывается кривыми Шлих-тинга

3

АГ=1.

А Т

С \

г

КГоу

2

(1)

где Тш - температура на оси, г0 - радиус дуги

Уравнение (1) дает распределение температуры по радиусу Как показывают расчеты, температура струи (среднемассовая) на поверхности изделия (при заданных электрических параметрах, те ток дуги до 200А, и геометрии сопла) составляет 2500 - 3500 К

Длительность одного импульса не превышает 5 мс При снятии импульса поверхность изделия быстро остывает, те время термического (технологического) процесса не превышает 20 - 50 мс За это время, со-

гласно результатам, полученным в главе 4, глубина диффузионного слоя не превышает 2-5 мкм, что не достаточно для ХТО изделий. Поэтому необходимо использовать многоимпульсный режим обработки (МИО) Сущность МИО заключается в том, что диффузионный слой формируется за серию импульсов определенной энергии и длительности Для получения толщины диффузионного слоя не менее 10 мкм требуется время обработки порядка 0,5 - 1,0 с

Плазменная обработка материалов вследствие высокой степени концентрации энергии источника нагрева осуществляется с высокими градиентами температур в пространстве и во времени, следовательно, необходимо использовать модели с мелкой пространственной разбивкой и малым шагом по времени В тепловых расчетах используется явная интерполяционная схема расчета, которая требует мелкого временного шага, но использует простой циклический алгоритм с малым числом операций счета на каждом шаге В зависимости от вида обработки источник нагрева принимается поверхностным с определенным, например нормальным, законом распределения Расчетная мощность источника

* РПи

Ч (2)

лО

где О - диаметр обрабатываемой дорожки Таблица 1

Длительнось импульса, мс

1 3 5 7 9

Температура нагрева, °С (диаметр столба дуги, мм) 650°С (5мм) 981,12 562,35 437,15 373,06 328,61

1000°С (5мм) 1670,38 963,24 742,04 624,55 550,88

1100°С (5мм) 1881,81 1083,85 842,73 712,20 628,32

650°С (1мм) 24033,18 22467,92 21158,63 18476,49 16807,52

1000°С (1мм) 36500,00 33561,94 25400,00 19420,00 17120,00

1100'С (1мм) 45553,09 44192,14 33470,00 20108,07 17450,00

Данная мощность рассчитывалась исходя из необходимой температуры и длительности импульса, путем подбора теплового потока.

При моделировании тепловых полей использовалась плоская осесим-метричная модель Использовалось разбиение расчетной области на элементы с переменным шагом Для точек, температура которых в процессе эксперимента не меняется, установлен относительно большой шаг разбивки, а для точек, температура которых в процессе эксперимента изменяется - минимальный шаг разбивки (рис 1). В результате были получены распределения температур по глубине и поверхности модели (рис. 2)

Рис. 1 Разбивка рабочей области на элементы

5,00 4,90 4,80 470 4,60 4,50 4,40 4,30

Рис 2. Зависимость ширины прогретой области от длительности импульса

В рассмотрение попали два диаметра столба дуги - 1мм и 5мм, пять длительностей нагрева - 1мс, Змс, 5мс, 7мс и 9мс, и три температуры нагрева - 650°С, 1000°С и 1100°С

Рассмотрены тепловые процессы при многоимпульсном режиме работы МИО возможна при стационарном режиме и движении поверхности обработки (или плазмотрона)

При многоимпульсном режиме крайне сложно регулировать длительность повторных импульсов, поэтому регулировать тепловой поток можно изменением частоты

При образовании диффузионного слоя толщиной 5-7 мкм требуется 2-4 повторных импульса, при этом алгоритм управления работой модулятора усложняется, снижается надежность источника питания В данном случае целесообразно использовать одиночный импульс сложной (ступенчатой) формы В современных модуляторах с 4-х звенным накопителем энергии эта задача решается легко

Для проверки точности математической модели были проведены экспериментальные исследования тепловых процессов при импульсном воздействии дугового разряда на поверхность. Эксперименты проводились в лаборатории плазменного и дугового нагрева кафедры ФЭМАЭК МЭИ

Цель эксперимента - исследование распределения температуры при многоимпульсном режиме (при стационарном положении и при ее движении) Результаты эксперимента хорошо согласуются с теоретическими результатами

В третьей главе определены основные свойства импульсной низкотемпературной плазмы, такие как плотность и электропроводность

Временной интервал, определяемый длительностью импульса, можно разбить на три зоны (рис 3) первая - установления локального термодинамического равновесия, равная ~10"7 с; вторая - гидродинамического рас-

ширения канала разряда, равная ~10"6 с, третья - термодинамического равновесия, занимающая остальную часть импульса Наибольший интерес представляет зона гидродинамического расширения канала, формирующая электрические и тепловые свойства разряда

3 зона

Рис. 3. Динамические зоны импульсного разряда

При рассмотрении теории формирования импульсной дуги считаем, что канал дуги - однородный цилиндр, расширяющийся по радиусу

Цилиндрическая модель предполагает постоянство по сечению канала давления и температуры, теплопроводностью пренебрегаем, излучение поглощается в «оболочке» канала Уравнение баланса энергии в канале

сШ 2 <2

-+ р-Я Гк - :

Л

П

О)

где Ш - энергия газа в канале, р - давление газа, гк - радиус канала, О" - среднее значение удельной электропроводности Решение уравнения (3) имеет вид

гк=кр"01кГ (4)

Радиальное поле у поверхности заряженного цилиндра радиуса гК, можно определить из теоремы Гаусса

Е * ~ ^ (5)

2лг е0гк . (I, Л

гк-1п

la

\гк )

где U(x) - потенциал канала в рассматриваемом сечении X

Средняя по сечению электропроводность плазмы.

По длине импульса происходит изменение сопротивления соответственно зонам канала При ХТО ток разряда не превышает 150 - 200А, что позволяет считать развитие физических процессов во второй зоне происходящим благодаря ударной ионизации Возникающий канал, в районе переднего фронта, создает сильное поле для ионизации, которое вместе с интенсивной ионизацией продвигается к электродам с образованием плазмы Фронт волны ионизации (стриммерный процесс) распространяется с высокой скоростью, равной (1 - 5)-108 см/с Данная скорость значительно выше (в 10 - 100 раз), чем дрейфовая скорость электронов в стационарном разряде Следовательно, в переходном процессе, при формировании канала плазмы, давление на поверхность электрода значительно повышается, что может приводить к деформации кристаллической решетки и образованию дополнительных вакансий, что ведет к усилению диффузионных процессов Увеличение давления в канале связано в основном с электродинамическими явлениями Расширяющаяся дуга адиабатически сжимает газ,

подогретый ударной волной Степень повышения давления газа можно представить следующим образом-

где Р - среднее давление газа в объеме У0, у - показатель адиабаты; IV

- энергия, выделенная в дуге, 1¥п - потери энергии на излучение

Создаваемое при разряде давление газа зависит от начального давления и энергии накопителя и может достигать сотен атмосфер Создаваемые дугой давления усиливают величину пластической деформации поверхности изделия, что было показано в диссертации при рассмотрении вопроса активизации диффузионных процессов

В работе рассмотрены вопросы устойчивости разряда в установках с обратной полярностью тока и прямой полярности при наличии дежурной дуги Устойчивость разряда можно разделить на пространственную и динамическую в системе «дуга-источник питания». Основными путями повышения пространственной устойчивости являются: снижение градиента потенциала в столбе дуги, снижение катодного падения напряжения и плотности тока на катоде, что достигается, при наплавке, токами обратной последовательности

Для определения динамической устойчивости дуги рассмотрены ее свойства как элемента электрической цепи К этим свойствам относятся приэлектродные падения напряжения, статические и динамические вольт-амперные характеристики дуги и ее инерционность

Анализ экспериментальных вольтамперных характеристик дуги, для токов обратной последовательности, позволил автору получить выражение, описывающее данные характеристики в диапазоне токов 80 - 300 А

ид=а + Ь(1д)-1д~-

-I т

А

(8)

где С = 165-180

Если принять, что теплопроводность в диапазоне рабочих температур -величина постоянная, то

сАт)т0

Е сг0

л.

где р\л у - плотность газа в функции температуры

(9)

Расчеты по выражению (9) для большинства газов, в том числе и для азота и аргона, дают значения тд =10-4 — Ю-3 с.

Расчет динамической устойчивости дуги обратной полярности тока проводился с использованием компьютерного моделирования

На рис 4 построена зависимость относительного значения балластного

сопротивления - от соотношения диаметра электрода 1)э к длине дуги,

при диаметре электрода 1,4 и 2,0 мм

9 8

7 6

££ 5

Ю 4 * 3 2 1 0

\ ш ьш

1 >ЛЗ] 5ЯЛ

!

-——

1, А Д «) Ь <Ь <о Л <Ь0> N

Сг ъУ о- О' й- О- О- ^ От 40

Рис 4 Область устойчивого разряда

Проведены исследования характеристик аргоновой плазменной струи с введением в нее частиц хрома, вольфрама и титана Статические вольтам-перные характеристики дежурной дуги с парами тугоплавких металлов приведены в табл 2

Таблица 2

Хром ас ш 34 30 26 22 20,5 20

]„, А/мгя104 2 3 4 6 8 10

Вольфрам ид,в 39 34 29 25 22 21

кА/мМО4 2 3 4 6 8 10

Титан иа,в 35 31 26 22 20 19

]„, А/м2*104 2 3 4 6 8 10

Оптимальной формой внешней характеристики источника питания является гиперболическая или ее приближением - линейно падающая

В четвертой главе проведена разработка технологий и оборудования при импульсном дуговом разряде, рассмотрены физические процессы диффузии внедряемого материала в подложку, рассмотрены приэлектродные процессы и механизм химико-термической обработки поверхности изделия в дуговом разряде.

Исследование качества покрытия и образования диффузионного слоя при нанесении слоев плазменным методом проводилось с использованием плазмотрона с межэлектродными вставками и плазмотрона прямого действия Плазмообразующий и транспортирующий газ - аргон Покрытия напылялись на стальную поверхность в виде порошка из вольфрама и хрома

Под ним располагается переходная (диффузионная) зона, являющаяся зоной термического воздействия импульсного разряда При малых значениях энергии разряда (10"1 - 1 Дж) и коротких импульсах тока (10"5 - 10"4 с) на поверхности катода выявляется только белый слой толщиной не более 6 мкм, а переходной слой отсутствует. Толщины поверхностного и переходного слоев достигают 6-8 мкм На рис. 5 приведена зависимость концен-

трации углерода в переходном слое от длительности и импульсов и глубины диффузионной обработки при энергии импульсов 3 Дж

6 5 4

з

о

2 1 О

Ъ Я- fc <о <Ь ^

h, мкм

Рис 5 зависимость концентрации углерода от глубины обработки

Отмечено, что увеличение напряженности электрического поля с 1 105 В/м до 2,5 105 В/м ведет к увеличению белого слоя от 50 до 150 мкм, переходной зоны - от 15 до 150 мкм.

Разработана технология импульсного нанесения порошковых материалов В качестве наносимых материалов использовались порошки никеля и вольфрама Эксперименты показали повышение твердости покрытия даже для мягкого материала - никеля, микротвердость которого составляла 190 кгс/мм2 Результаты рентгеноспектрального анализа на микороанализаторе MS-46 показали глубину белой и переходной зон

Результаты анализа приведены на рис 6 (а, б)

О

120 100 80 60 40 20 0

N N р ч / /

\ У г

N ¡> /

\ к

✓ / V ч.

0 50 100 150 200 И, МКМ

120 100 80 60 40 20 0

\

N ч_ г

\

л \л/

\ ч

° # „О0 ¿Р Ь, мкм

Рис 6. Концентрация никеля (а) и вольфрама (б) в стальном изделии

При увеличении мощности разряда снижается микротвердость нанесенного покрытия, что можно объяснить термическими процессами в поверхностном слое

Проведенные исследования стальных образцов на коррозионную стойкость в парах трехпроцентного раствора хлористого натрия показали, что первые признаки коррозии появлялись на необработанных изделиях через 3 -3,5 часа, с вольфрамовым покрытием - через 17-20 часов, с цементированным слоем - через 10-12 часов.

Разработаны технологические схемы нанесения покрытий и получения диффузионных слоев

Разработан на кафедре ФЭМАЭК, надежный и простой по конструкции, источник питания и конструкция технологической установки с естественной коммутацией

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Наиболее эффективными методами ХТО являются ХТО в тлеющем, несамостоятельном и дуговом разряде с обратной полярностью тока

2 Импульсный разряд позволяет увеличить коэффициент объемной ионизации

3 Разработанная математическая модель температурного поля позволяет определить оптимальное соотношение между длительностью импульса и удельной мощностью

4 Показана целесообразность применения импульсов сложной формы

5 Разработана математическая модель импульсного дугового разряда

7 Рассмотрен процесс массопереноса в системе "импульсный разряд -поверхностный слой изделия" Определены факторы, влияющие на процесс диффузии при импульсном дуговом разряде

9 Разработаны технологические схемы нанесения покрытий и получения диффузионных слоев. Определены параметры режимов ионно-плазменной обработки в дуговом разряде

10 Разработаны источники питания для установок ХТО металлов Разработаны и созданы комплексы электротехнического оборудования с дуговым разрядом для ХТО режущих кромок инструмента и прессовочных изделий

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах 1 Кокорин А.В Химико-термическая обработка металлов в импульсном дуговом разряде // Материалы всероссийской научной конференции молодых ученых "Наука Технологи Инновации" - Новосибирск, 2005 "Химико-термическая обработка металлов в импульсном дуговом разряде" -С 174-176

2 Кокорин А.В Анализ импульсных методов химико-термической обработки // Одиннадцатая междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов Радиоэлектроника, электротехника и энергеника Тез докл - М., 2005. - С. 164-165

3 Кокорин А В. Постановка задачи для численного расчета температуры поверхности при плазменном нагреве // Тринадцатая междунар науч -техн конф студентов и аспирантов Радиоэлектроника, электротехника и энергеника-Тез докл.-М., 2007 -С. 168-169.

4 Долбилин Е В , Кокорин А.В Новые методы химико-термической обработки в электрическом разряде // Технология машиностроения - 2007 -№6 С 36-41

5. Долбилин ЕВ., Кокорин А.В Ионно-плазменная химико-термическая

обработка стальных изделий при атмосферном давлении // Электрика -

2007.- №5 С. 19-23

Подписано в печать $ £§ Мг Зак.1$¥ Тир. ]СС П.л. I £ £ Полиграфический центр МЭИ (ТУ) Красноказарменная ул., д. 13

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ И НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ.

1.1 Анализ методов химико-термической обработки.

1.2 Анализ методов нанесения покрытий.

1.2.1 Вакуумно-дуговой метод осаждения покрытий из плазмы материалов электродов.

1.2.2 Осаждение пленок из сепарированных ионных потоков.

1.2.3 Плазменное нанесение покрытий.

1.2.4 Электроэрозионная обработка.

1.2.5 Электроконтактная обработка.

1.3 Диффузия внедряемого материала в подложку обрабатываемого изделия.

1.3.1 Особенности технологии ионного легирования.

1.3.2 Отжиг ионно-легированных слоев.

1.4 Физико-химические процессы при взаимодействии покрытия с подложкой.

1.5 Термическая обработка металлов в импульсном электрическом разряде.

1.6 Выбор формы импульсов тока при импульсно-дуговой сварке длинной дугой.

1.7 Выбор и обоснование основных направлений исследований и разработок. Выводы по первой главе.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ ОБРАБАТЫВАЕМОГО ИЗДЕЛИЯ И ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.

2.1 Постановка задачи.

2.2 Анализ расчетов тепловых процессов.

2.3 Построение математической модели.

2.3.1 Термообработка поверхности плиты.

2.3.2 Термообработка цилиндрических поверхностей.

2.3.3 Осесимметричный нагрев тела вращения.

2.4 Расчет температурных полей с использованием математической модели.

2.5 Тепловые процессы при многоимпульсном режиме обработки.

2.6 Экспериментальные исследования тепловых процессов.

ГЛАВА 3. СВОЙСТВА ИМПУЛЬСНОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ.

3.1 Электрофизические параметры плазмы.

3.2 Электрические процессы в прикатодной области.

3.3 Анализ устойчивости дугового разряда при химико-термической обработке. Электрические характеристики дуги обратной полярности.

3.4 Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ ИМПУЛЬСНОМ ДУГОВОМ РАЗРЯДЕ.

4.1 Физические процессы диффузии внедряемого материала в подложку.

4.2 Приэлектродные процессы и механизм химико-термической обработки поверхности изделия в дуговом разряде.

4.3 Разработка механизма формирования поверхностных слоев при импульсной обработке в разряде атмосферного давления.

4.4 Установки химико-термической обработки деталей с дуговым разрядом атмосферного давления.

4.5 Разработка оборудования и технологий химико-термической обработки стальных изделий в импульсных разрядах.

4.6 Исследование электрических свойств импульсного технологического разряда.

4.7 Импульсные источники питания для установок химико-термической обработки металлов с электрическим разрядом.

4.8 Конструкции электродуговых установок атмосферного давления для химико-термической обработки металлических изделий.

4.9 Выводы по четвертой главе.

Актуальность работы.

Традиционные методы поверхностной обработки, такие как закалка, позволяют значительно изменять свойства деталей. Однако этими методами, во многих случаях, невозможно достичь высоких результатов, так как они не позволяют проводить комплексную обработку поверхности. Поэтому, для обеспечения высокого качества деталей машин и механизмов, их долговечности и снижения металлоемкости необходимо применение методов химико-термической обработки (ХТО). При этом повышается твердость, усталостная прочность, сопротивление износу, антикоррозийные и эрозионные свойства, а также кислото и окалиностойкость.

Получившие распространение методы наплавки для восстановления геометрических размеров деталей позволяют наносить на поверхность защитные и износостойкие покрытия из любых материалов. В современных условиях восстановление деталей, посредством нанесения покрытия, и упрочнение поверхности методами ХТО, являются экономически целесообразными и предпочтительными. Кроме увеличения долговечности деталей, экономятся легирующие элементы, снижается стоимость деталей. При этом детали можно восстанавливать многократно, что значительно увеличивает срок их службы. Стоимость восстановленных изделий составляет 30 — 50 % от стоимости новых.

Химико-термической обработке подвергают энергетическое оборудование, детали автомобилей, тракторов, станков, сельскохозяйственных, текстильных и других машин, работающих в условиях износа, кавитации, циклических нагрузок, коррозии при криогенных и высоких температурах. К достоинствам ХТО следует отнести равномерность диффузионного слоя, при этом форма детали не имеет существенного значения, кроме того, изменением химического состава металла, можно достичь широкого спектра необходимых свойств. Это особенно заметно при упрочнении деталей сложной формы, например, в местах резких переходов сечений, во впадинах, на внутренних и наружных углах.

В разработке процессов ХТО большую роль сыграли работы отечественных исследователей Арзамасова Б.Н., Л.С.Ляховича, КХМ.Лахтина и др. Значительный вклад в развитие данных процессов внесли зарубежные ученые А.Брамлей, Э.Гудермон, К.Кемен, Ж.Лессю и др.

Увеличение нагрузок на изделия различного назначения, при требовании к одновременному снижению их материалоемкости, вызывает необходимость поиска новых методов и способов модификации свойств поверхности изделий. Для улучшения адгезионных свойств системы «покрытие подложка», для распределения компонентов в поверхностном слое по заданному закону, для синтеза новых соединений и для получения слоев совершенной структуры процессы ХТО и наплавку на детали можно активизировать, воздействуя на них потоками ионов, электрическим полем, электромагнитными волнами и их комбинациями.

Простота способов управления энергией и траекторией частиц в потоках плазмы и ионных пучках предопределила то внимание, которое им уделяется в настоящее время разработчиками оборудования для химико-термической обработки и наплавки. Среди существующих современных технологий нанесения покрытий и получения диффузионных слоев наиболее эффективными являются электрические (электродуговые и плазменные), позволяющие вести процесс при различных температурах с высокими концентрациями электрической энергии. Рабочими инструментами для данных способов являются электрический разряд и поток ионов. Однако, в настоящее время не уделялось внимания особым свойствам заряженных частиц в этих процессах, но именно они являются определяющими при образовании диффузионных слоев на поверхности детали. Таким образом, возникла необходимость рассмотреть механизм внедрения примесного иона в структуру металла поверхностного слоя под действием электрофизической силы, возникающей при наличии электрического поля и направленного тока в системе «ионизированный газ поверхность детали», что и определяет процесс электродиффузии. В результате происходит увеличение не только глубины диффузионного слоя (или переходного слоя при наплавке) и скорости диффузии, но и концентрации в нем частиц примесного элемента.

Поэтому, научный и практический интерес представляет собой попытка применить электрические методы для изменения физико-химических и механических свойств покрытия и диффузионных слоев с целью улучшения их качества и создания на их основе новых технологий. Известные электрические методы ХТО в тлеющем разряде и вакуумно-дуговые методы для нанесения покрытий эффективны, однако они имеют низкую производительность, сложное оборудование и высокую стоимость. Применение электродуговых установок для наплавки также имеет серьезный недостаток - низкие механические характеристики технологических процессов в разряде. Таким образом, необходимо искать и разрабатывать новые методы и технологии, имеющие высокую эффективность при малых капитальных затратах, а также высокую производительность. К таким методам следует отнести использование дугового разряда при атмосферном давлении с обратной полярностью тока для ведения ХТО и для нанесения покрытий при непрерывной и импульсной форме разряда. В настоящее время данные методы имеют ограниченное применение, что объясняется отсутствием или недостаточностью информации по электрофизическим характеристикам.

Цель работы.

- разработка технологии и режимов нанесения покрытий и проведения химико-термической обработки в импульсном дуговом разряде атмосферного давления;

- дать теоретическое обоснование электрических и тепловых процессов, происходящих в рабочих органах данного оборудования и на поверхности обрабатываемых деталей для создания теории массопереноса при модификации покрытий и слоев;

- разработать новое оборудование для реализации технологии ХТО металлов и нанесения покрытий в дуговом импульсном разряде.

Положения, выносимые на защиту.

- теоретические положения об электрических явлениях в процессе взаимодействия импульсного дугового разряда с обрабатываемой поверхностью при ХТО; математические модели электрических и тепловых режимов разряда при ХТО;

- теоретические положения об электрических и тепловых явлениях при взаимодействии импульсно дугового разряда с обрабатываемой поверхностью при нанесении покрытий;

- теоретические положения о массопереносе примесных частиц в структуру металла в системе «ионизированный газ - поверхность детали»;

- схемно-конструктивные решения, позволяющие разработать электротехнологическое оборудование для ионно-плазменной поверхностной обработки в дуговом разряде при атмосферном давлении;

- экспериментальные данные по получению покрытий и диффузионных слоев на поверхности деталей при обработке в дуговом разряде при атмосферном давлении;

- научный анализ применения разработанного оборудования для комплексного технологического процесса получения высококачественных покрытий и диффузионных слоев, полученных методами ионно-плазменной химико-термической обработки при атмосферном давлении;

Методы исследования и достоверность результатов.

Математическое моделирование тепловых полей велось на ПЭВМ в диалоговом режиме. Полученные данные сравнивались с экспериментальными, и предельное отклонение данных составило 15-20%.

Практическая ценность.

1. Разработаны и внедрены новые технологии получения диффузионных слоев и нанесения покрытий.

2. Разработано электрооборудование проведения новых технологий.

3. Разработано электрооборудование для нанесения упрочняющих покрытий на пробивочные и вырубные пуансоны и матрицы.

4. Разработана, в программной среде ПЭВМ, методика расчета температурных полей.

5. Разработана инженерная методика расчета импульсного квазистационарного дугового разряда.

6. Увеличена стойкость пробивочных и вырубных пуансонов и матриц на 45-50%.

7. Увеличен коэффициент использования листоштамповочных автоматов с 0,82 до 0,91 вследствие уменьшения потерь времени на замену инструмента.

8. Снижена себестоимость выпускаемых изделий на 12-15%.

Использование результатов работы.

Результаты работы использованы ООО "ИЭК-Металлпласт" при обработке пробивочных и вырубных пуансонов и матриц, данная обработка позволила увеличить стойкость пробивочных и вырубных пуансонов и матриц на 50%.

Апробация работы.

Основные положения работы докладывались на научных конференциях:

- 11 и 13 Международной научно-техническая конференции студентов и аспирантов 2005,2007гг. Москва

- Материалы всероссийской научной конференции молодых ученых "Наука. Технологи. Инновации" 8-11 декабря 2005г. Новосибирск "Химико-термическая обработка металлов в импульсном дуговом разряде"

Полностью работа докладывалась на кафедре ФЭМАЭК МЭИ (ТУ) в ноябре 2006 и марте 2007 гг.

Публикации.

Основные положения работы и результаты изложены в 5 печатных трудах

Направление исследований.

Системное решение проблемы повышения ресурсов и продления срока службы восстановленных и модифицированных деталей машин и механизмов.

Методика исследования.

Для решения поставленных задач использовались различные методы математического и компьютерного моделирования и анализа электрических и теплофизических свойств электрического разряда и диффузионного внедрения активных частиц в поверхностный слой деталей (в том числе с использованием аналоговых моделей и программ на ПЭВМ вида MathCAD, и др.). Сочетание методов позволило обеспечить выполнение всего круга поставленных задач. Результаты математического моделирования сопоставлены с результатами, полученными на физических моделях, и обработаны с использованием метода планирования эксперимента.

Достоверность научных результатов обеспечена корректным использованием принятых допущений в теории массо- и теплопереноса и электротехники, а также цифровыми и физическими моделями и подтверждена результатами использования процессов ХТО на опытно-промышленном оборудовании.

Научная новизна работы:

- впервые теоретически обоснован механизм формирования диффузионных слоев при импульсной обработке в электрическом разряде атмосферного давления; исследованы электрофизические свойства технологического импульсного разряда;

- выявлен и теоретически обоснован механизм нанесения покрытий на стальные детали в дуговом разряде с образованием диффузионного слоя; определены условия устойчивости дугового разряда при обратной полярности тока и использовании дежурной дуги при наплавке и напылении;

- разработаны новые технологические процессы ХТО деталей в электрическом разряде при атмосферном давлении, позволяющие получать высокие механические и технологические характеристики наносимых покрытий и диффузионных слоев;

Основные практические результаты:

- даны рекомендации по внедрению в промышленность (см. Акт о внедрении) разработанных технологий химико-термической обработки стальных деталей с использованием дугового разряда, таких как цементация, азотирование, нитроцементация, меднение, титанирование и др.;

- теоретические и практические результаты работы использованы в учебном процессе - в лекционном курсе и на практических и лабораторных занятиях по дисциплине «Плазменные и лучевые установки»; в НИИР студентов; при курсовом и дипломном проектировании;

Работа выполнялась в научной лаборатории плазменных технологий кафедры: ФЭМАЭК Московского энергетического института (ТУ)

Диссертация состоит из введения, четырех основных глав, заключения, приложений, выполнена на 169 страницах, содержит 81 рисунок, 18 таблиц и перечень литературы из 118 наименований на 9 страницах.

4.9 Выводы по четвертой главе

1. Рассмотрен процесс массопереноса в системе "разряд - поверхностный слой изделия". Определены факторы, влияющие на процесс диффузии при импульсном дуговом разряде. Такими факторами являются параметры импульса (длительность и частота следования) и параметры разряда (ток разряда и напряжение на нем), а также величина межэлектродного зазора.

2. Определен состав технологического газа при ХТО и наплавке с оплавлением поверхности и без оплавления. Показана целесообразность применения защитных газов.

3. Определена область применения установок с дуговым импульсным разрядом - это ионно-плазменная модификация стальных изделий с использованием активных газов и паст (цементация, азотирование и др.) с глубиной диффузионного слоя до 1 мм. При этом используются малые объемы технологических камер (до 0,2 м3).

4. Разработаны и созданы комплексы электротехнического оборудования с дуговым разрядом для ХТО режущих кромок инструмента и прессовочных изделий, имеющие, по сравнению с аналогичными установками, высокие технико-экономические показатели.

5. Разработаны источники питания для установок ХТО металлов обладающие высокой надежностью, простые в эксплуатации и позволяющие реализовывать различные алгоритмы управления технологическим процессом.

6. Разработаны технологические схемы нанесения покрытий и получения диффузионных слоев. Определены параметры режимов ионно-плазменной обработки в дуговом разряде.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Наиболее эффективными методами ХТО являются электрические: в тлеющем, несамостоятельном и дуговом разряде. При ХТО локальных поверхностей режущих кромок (игл, сверл, шестерен) целесообразно использовать дуговой разряд с обратной полярностью тока, что обеспечивает значительное увеличение концентрации положительных ионов в разряде и соответственно градиента внедряемых частиц на поверхности изделия-катода. Дуговой разряд также обеспечивает значительный градиент температуры в поверхностном слое, что усиливает эффект термодиффузии. Основным видом диффузии является электродиффузия под действием электрического поля.

2. С целью интенсификации диффузионных процессов целесообразно использовать импульсный дуговой разряд, позволяющий значительно усилить процессы электродиффузии, за счет увеличения напряженности электрического поля. Импульсный разряд позволяет увеличить коэффициент объемной ионизации (концентрацию положительных ионов) и соответственно концентрацию внедряемых частиц на поверхности. Увеличение давления дуги, как показали теоретические исследования, на поверхности подложки создает дополнительные дефекты в кристаллической решетке материала подложки, что способствует увеличению диффузии.

3. Разработанная математическая модель температурного поля в поверхностном слое изделия, с учетом постоянства температуры поверхности, позволяет определить оптимальное соотношение между длительностью импульса и удельной мощностью, выделяемой во время импульса; при многоимпульсном режиме воздействия позволяет определить оптимальное соотношение между длительностью импульсов, мощностью и частотой следования импульсов.

4. Получено математическое выражение для расчета температуры при взаимном движении источника нагрева и подложки, при этом плотность мощности линейно растет с увеличением толщины диффузионного слоя и логарифмически зависит от скорости движения источника нагрева.

5. Показана целесообразность применения импульсов сложной формы, что позволяет увеличить длительность импульса в 1,5-3 раза. Использование импульсов сложной формы позволяет значительно увеличить время термического воздействия при заданной температуре и снизить расход электроэнергии в 1,5-2 раза.

6. Разработана математическая модель импульсного дугового разряда, позволяющая определить электрические и геометрические параметры разряда, например электропроводность и радиус дуги.

7. Проведенный анализ устойчивости импульсного дугового разряда показал, что для повышения пространственной устойчивости необходимо снижать градиент потенциала в столбе дуги, снижать катодное падение напряжения и плотность тока в катоде, что достигается при токах обратной последовательности. А также позволил получить математическое описание вольт-амперной характеристики дуги и определить область устойчивого горения разряда.

8. Показано, что устойчивость дугового разряда при обратной полярности тока ниже, чем устойчивость разряда при прямой полярности, поэтому я рекомендую при использовании плазмотронов с прямой полярностью тока, с целью увеличения диффузии, использовать наложение на плазменный факел несамостоятельного разряда. В результате чего значительно увеличивается концентрация положительных ионов, дрейфующих к поверхности изделия.

9. Рассмотрен процесс массопереноса в системе " импульсный разряд -поверхностный слой изделия". Определены факторы, влияющие на процесс диффузии при импульсном дуговом разряде. Такими факторами являются параметры импульса (длительность и частота следования) и параметры разряда (ток разряда и напряжение на нем), а также величина межэлектродного зазора.

10. Разработаны технологические схемы нанесения покрытий и получения диффузионных слоев. К таким технологическим схемам относятся процессы цементации, азотирования, нитроцементации. А также получение покрытий на основе различных металлов, в том числе и тугоплавких, т.е. процессы титанирования, меднения, никелирования, вольфрамирования. Что позволило получать покрытия с высокими адгезионными свойствами за счет образования переходного слоя. Определены параметры режимов ионно-плазменной обработки в дуговом разряде.

11. Разработаны источники питания для установок ХТО металлов обладающие высокой надежностью, простые в эксплуатации и позволяющие реализовывать различные алгоритмы управления технологическим процессом. Разработаны и созданы комплексы электротехнического оборудования с дуговым разрядом для ХТО режущих кромок инструмента и прессовочных изделий, имеющие, по сравнению с аналогичными установками, высокие технико-экономические показатели.

1. Попилов Л.Я., Левинсон Е.М Электрические методы обработки металлов; М.:-Л Машгиз; 1958

2. Попилов Л.Я. Справочник по электрическим и ультразвуковым методам обработки материалов; М.:-Л Машгиз; 1963

3. Б.А. Артамонов, А.Л. Вишницкий Размерная электрическая обработка металлов; Учебное пособие для студентов ВУЗов; под ред. А.В. Глазков; М.: Высшая школа 1978-336с.

4. Артамонов Б.А., Волков Ю.С. Электрохимические методы обработки материалов: Учебное пособие (в двух томах) Т.1. Обработка с применением инструмента / под ред. Смоленцова М.: Высшая школа; 1983 - 247с.

5. Лазаренко Б.Р. Электрические способы обработки металлов и их применене в машиностроении; М.: Машиностроение, 1978 -40с.

6. Попилов Л.Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов: Справочник 2-е изд., переработанное и дополненное. - М.: Машиностроение; 1982-400с.

7. Витлин В.Б., Давыдов А.С. Электрофизико-химические методы обработки в металлургическом производстве; М.: Металлургия 1988 - 126с.

8. Крылов К.И., Прокопенко В.М., Митрофанов А.С. Применение лазеров в машиностроении; М.: Машиностроение; 1978 336с.

9. Клубович В.В. Степаненко А.В. Ультразвуковая обработка материалов; Минск: Наука и техника; 1981 -295с.

10. Долбилин Е.В., Пешехонов В.И. Анализ источников питания установок с тлеющим электрическим разрядом 2-я Межд. конф. по электромеханике и электротехнологии, МКЭЭ 96: Тез. докл. - К., 1996. - С.112 - 113.

11. Попилов Л.Я. Новое в электродиффузионной и электрохимической обработке металлов; Л.: Машиностроение; 1972

12. Немилов Е.Ф. Справочник по электроэрозионной обработке материалов. Л.: Машиностроение, 1989.

13. Долбилин Е.В. Химико-термическая обработка металлов в электрическом разряде: Учебное пособие. М.: МЭИ, 2001.

14. Авдеев И.В., Ламонов И.М., Волгин А.К. Плазменное упрочнение деталей энергетического оборудования // Сб. научн. трудов «Плазмотехнология-93» Киев: метод, каб. Минобразования Украины, 1993.-С.76 -78.

15. Долбилин Е.В., Чурсин А.Ю Новые технологии с несамостоятельным электрическим разрядом // 3-й Межд. конф. "Электротехника и электротехнология", Россия, Клязьма: Тез. докл., 1998. С. 386 - 387.

16. Долбилин Е.В., Чурсин А.Ю. Перспективы применения несамостоятельного разряда в электротехнологии // Межвуз. сб. научных трудов "Энергосбережение в промышленности".-Тверь,1999.- С.30 34.

17. Долбилин Е.В., Пешехонов В.И., Чурсин А.Ю. Системы возбуждения разряда в электродуговых установках- Сб. научн. трудов "Плазмотехнология".- Запорожье, 1991.-С. 129-133.

18. Eighteenth International Conference on Numerical Simulation of Plasmas (ICNSP'03) and US-Japan simulation workshop "Scope of Simulation Science", 7-10 September 2003, Cape Cod, Massachusetts USA.

19. Немилов Е.Ф. Справочник по электро-эррозионной обработке материалов; Машиностроение Ленинградское отделение; 1989; 162с. Ил.

20. Аренков А.Б. Основы электрофизических методов обработки материалов / под ред. Донского А.В. Л.: Машиностроение; 1967

21. Витлин В.Б., Давыдов А.С. Электрофизические методы обработки в металлургическом производстве; М.: Металлургия; 1970

22. Ткачев В.Н., Фиштейн Б.М., Казинцев Н.В. и др. Индукционная наплавка твердых сплавов. М.: Машиностроение, 1970.

23. Боль А.А., Иванайский В.В., Лесков С.П. Индукционная наплавка, технология, материалы, оборудование. Барнаул: Алт. НТО Машиностроения, 1991.

24. Рыкалин Н.Н. Лазерная и электроннолучевая обработка материалов; М.: Машиностроение; 1975

25. Рыкалин Н.Н., Зуев И.В., Углов А.А. Основы электронно-лучевой обработки материалов; М.: Машиностроение; 1978 239с.

26. Ясько О.И. Взаимодействие дуги с электродами плазмотрона; Минск: Наука и техника; 1982

27. Кудинов В.В. Нанесение покрытий плазмой; М.: Наука; 1990

28. Celebration of High Temperature Plasma Physics, 5-7 June 2002, Princeton Plasma Physics Laboratory, Princeton, New Jersey USA. Contact Dolores Lawson, MS37, Princeton Plasma Physics Laboratory, P.O. Box 451, Princeton, New Jersey 08543 USA;

29. Кудинов В.В. Оптика плазменных покрытий; М.: Наука; 1981 (плазменное напыление; оптические исследования)

30. Кудинов В.В. Нанесение покрытий напылением; Л.: Машиностроение; 1970 (плазменное напыление)

31. Трофимов Д.В. Разработка и исследование процесса плазменного напыления однородных металлических покрытий с формированием потока частиц ультразвуковым распылением пруткового материала: Дис. канд. техн. наук: 05.09.10 Саратов, 2004

32. Сороговец Ю.В., Иванченко С.Ю., Кундас С.П., Громыко Г.Ф. Компьютерное моделирование взаимодействия частиц порошка с основанием при плазменном напылении покрытий // Весшк сувязк- 1999.-№1.- с. 150-154.

33. Кундас С.П. Исследование и разработка технологических процессов с применением методов компьютерного моделирования / Proc. of Intern Conf. ITESB99.- Minsk. Belarus. 1999.- P. 263-266.

34. Золотых Б.Н., Нельдер P.P. Физические основы электроэрозионной обработки; М.: Машиностроение, 1977

35. Немилов Е.Ф. Справочник по электроэрозионной обработке материалов; JI.: Машиностроение, 1989

36. Намитоков К.К. Электроэрозионные явления. М.: Энергия, 1978.

37. Золотых Б.Н. Физические основы электроискровой обработки обработки металлов. М.: Гостехиздат, 1953.

38. Некрашевич И.Г., Бакуто И.А. К вопросу о современном состоянии теоретических представлений об электрической эрозии металлов. В кн.: Электроискровая обработка металлов. - М.: Изд-во АН СССР, 1963. - С. 24 - 28.

39. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов; М.: Металлургия, 1985

40. Левинсон Е.М. Электроразрядная обработка материалов; Л.:; 1971

41. Левинсон Е.М., Лев B.C., Гуткин Б.Г., Лившиц А.Л. Электроэррозионная обработка материалов; Л.: Машиностроение; 1971

42. Лазаренко Б.Р. Лазаренко Н.И. Физика искрового метода обработки металлов; ЦБТИЭП; 1946-76с.

43. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Электроискровая обработка токопроводящих материалов; М.: изд-во АН СССР, 1958

44. Давыдов А.С. Электроконтактная прошивка / Станки и инструмент; 1966; №1 -cl 0-12

45. Гуткин Б.Г., Григорчук И.Л. Электроконтактная обработка металлов М.; Л.: Машиностроение; 1960

46. Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Искровой разряд: Учебное пособие: Для вузов. М.: Изд-во МФТИ, 1977.

47. Зингерман А.С. О природе сил, выбрасывающих металл при электрической эрозии. В кн.: Электрические контакты. - М. - JI.: Энергия, 1964. - С. 75 - 87.

48. Старк Д.П. Диффузия в твердых телах // Пер. с англ.; М.: Энергия, 1980

49. Броклинштейн Б.С. Диффузия в металлах; М.: Металлургия, 1978

50. Майер Дж., Эриксон JI., Девис Дж. Ионное легирование полупроводников. М.: Мир, 1983.

51. Юхимчук С.А., Ламонов И.М. Восстановление и упрочнение деталей и узлов энергетического оборудования методом ионно-плазменной обработки. М.: Энергоатомиздат, 1996.

52. Хацевская Т.В. Электротепловые процессы в плазменно-напыленных нагревательных системах и разработка технических требований к их конструкциям: Дис. канд. техн. наук: 05.09.10 Новосибирск, 2003

53. Левинсон Е.М. Обработка металлов импульсами электрического тока; ред. Попилова М-Л.: Машиностроение; 1961

54. Сараев Ю.Н. Импульсные технологические процессы сварки и наплавки; Новосибирск: ВО Наука; Сибирская издательская фирма, 1994

55. Ерохин А.А., Куликов М.С. Качественные исследования дуговой сварки; ред. Штерлинг М.: Машиностроение; 1964

56. Дмитриев И.Ю. Разработка энерго- и ресурсосберегающих методов плазменной обработки труб: Дис. канд. техн. наук: 05.09.10 М., 2002

57. Ерохин А.А., Куликов М.С. Основы сварки наплавлением. Физико-химические закономерности М.: Машиностроение; 1964

58. Шмелев К.Д., Королев Г.В. Источники электрического питания лазеров; М.: 1981

59. Вакуленко В.М., Иванов Л.П. Источники питания лазеров; М.:1980

60. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов; М.: Машиностроение, 1989

61. Рыкалин Н.Н. Лазерная обработка материалов; М.: Машиностроение; 1975

62. Гурвич Л.В. Термодинамические свойства индивидуальных веществ; М.: АН ССР, 1962, т.1,2

63. Морозов А.Н. Водород и азот в стали. М.: Металлургия, 1968.

64. Финкельбург, Меккер Электрические дуги и термическая плазма; ИИЛ, 1956.-371с.

65. I. Slepian Phys. Rev. 27.407.1926

66. Toepler M. StoPspannung, Uberschlag und Durchschlag bei Isolatoren, ETZ, 45, 1924, S.1045 -1050

67. Дружинин JI.K., Кудинов B.B. Получение покрытий высокотемпературным напылением. М.: Атомиздат, 1973.

68. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика; М.: Наука, 1969. 824с.

69. Донской А.В., Клубникин B.C. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении; Л.: Машиностроение, 1979. 221с.

70. Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Анищенко Л.М. Высокотемпературные технологические процессы: Теплофизические основы. -М.: Наука, 1985.

71. Workshop on Plasma Diagnostics and Industrial Applications of Plasmas, 11-13 March 2002, Miramare, Trieste, Italy.

72. Рыкалин H.H. Углов А.А. Анищенко Л.М. Высокотемпературные технологические процессы; М.: Наука, 1986

73. Зверев С.Г. Разработка и исследование высокочастотной плазменной установки для обработки тугоплавких дисперсных материалов: Дис. канд. техн. наук: 05.09.10 СПб., 2002

74. Жуков М.Ф. Экспериментальные исследования плазмотронов; Новосибирск: Наука; 1977

75. Романенко И.П. Импульсные дуги в газах; Чебоксары: Чувашгосуниверситет, 1976

76. Грановский B.JI. Электрический ток в газе. Установившийся ток/ под ред.Сена и Голанта В.Е. гл. ред. физ.-мат. лит-ры изд-ва Наука, 1971

77. I. Langmuller. len. El. Rev., 26,731,1923.

78. Жуков М.Ф. Приэлектродные процессы и эрозия электродов плазмотронов; Новосибирский институт теплофизики; 1977

79. I. Slepian. I. Flankl. Inst. 201.79.1926

80. Бобров Ю.К. Экспериментальное исследование электрофизических характеристик плазмы высоковольтной длинной импульсной дуги в воздухе: Автореф. диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. К, 1970.

81. Лесков Г.И. Электрическая сварочная дуга; Машиностроение, 1970

82. Жуков М.Ф. Прикладная динамика термической плазмы; Новосибирск: Наука; 1975

83. Ленивкин В.А., Дюргеров Н.Г., Сатаров X Н. Технологические свойства сварочной дуги в защитных газах. М.: Машиностроение, 1989.

84. Аныиаков А.С., Жуков М.Ф., Тимошевский А.Н. Динамика электрических параметров дуги и ее поведение в канале плазмотрона. В кн.: Устойчивость горения электрической дуги. - Новосибирск: Наука, 1973. - С. 54 - 73.

85. Новожилов Н.М. Основы металлургии дуговой сварки в газах. М.: Машиностроение, 1979.

86. Золотых Б.Н. О физической природе электроискровой обработки металлов. В кн.: Электроискровая обработка металлов, вып.1. - М.: Изд-во АН СССР, 1957. - С. 38-69.

87. Гитлевич А.Е., Михайлов В.В., Царканский Н.Я. Электроискровое легирование металлических поверхностей. Кишинев: Изд-во АН МССРЮ, 1985.

88. Гуревич М.Е., Лариков Л.Н., Мазанко В.Ф. Влияние многократного лазерного воздействия на массоперенос в железе. В кн.: Металлофизика, 1978, вып. 73. - С. 80-83.

89. Урбах Э.К. Разработка и исследование технологических электродуговых плазмотронов Дис. д-ра техн. наук: 05.09.10 Новосибирск, 1999

90. Золотых Б.Н., Марчук А.И., Никифоров С.В. и др. Кинетическая устойчивость термодинамически нестабильных атомных смесей, полученных в искровом импульсном разряде // Электронная обработка материалов 1977. - №3. - С. 24 -27.

91. First Workshop on Plasma Physics, Laser Induced Plasma Spectroscopy & Applications, 11-13 January 2002, Tunis, Tunisia.

92. Moss T.S. Photoconductivity, Rep. Progr. Phys., 28,15 (1965).

93. Долбилин E.B. Разработка основ теории и электрооборудования для химико-термической обработки изделий в электрическом разряде при атмосферном давлении: Дис. д-ра техн. наук: 05.09.10 М., 2001

94. Фалеев В.А. Электроплазменное импульсное упрочнение металлических поверхностей: Дис. канд. техн. наук: 05.09.10 Новосибирск, 1999

95. Eighth International Symposium on High Pressure, Low Temperature Plasma Chemistry (HAKONE-8), 21-25 July 2002, Tartu, Estonia. Contact Ants Haljaste, Institute of Experimental Physics and Technology, University of Tartu, Tahe 4, 51010 Tartu, Estonia;

96. Булатов О.Г., Царенко A.M. Тиристорно-конденсаторные преобразователи; M.: Энергоиздат 1982

97. Долбилин Е.В., Колесов А.А. Импульсные источники электропитания установок дугового разряда. Сб. науч. трудов МЭИ "Энергосберегающие электротермические процессы и оборудование", вып. 160,1988. - С. 5 - 9.

98. Долбилин Е.В., Пешехонов В.И. Разработка и исследование импульсных источников питания установок с электрической дугой // Всерос. научной конф. "Электротехнология: сегодня и завтра": Тез. докл. Чебоксары: Чуваш, ун-т, 1997. -С. 85-86.

99. Долбилин Е.В., Чурсин А.Ю., Пешехонов В.И. Устройство возбуждения разряда в электродуговых плазмотронах постоянного тока. Сб. докладов научно-техн. конф. "Плазмотехнология - 91".-Запорожье, 1991.-С. 171 -174.

100. Долбилин Е.В., Косарев Е.А. Расширение технологических возможностей лазера "Квант-15". Межвуз. сб. науч. тр. "Электротермические процессы и установки",-Новосибирск: изд-во НЭТИ, 1989. С.114 -118.

101. Долбилин Е.В., Пешехонов В.И., Чурсин А.Ю. Плазменный комбинированный метод диффузионной обработки стальных изделий // Межд. конф. "Электротехника, электромеханика и электротехнологии". Россия, Клязьма: Сб. науч. тр., 2000. - С. 418 - 419.

102. Кокорин А.В. Анализ импульсных методов химико-термической обработки // Одиннадцатая междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов Радиоэлектроника, электротехника и энергеника: Тез. докл. М., 2005. - С. 164165.

103. Кокорин А.В. Постановка задачи для численного расчета температуры поверхности при плазменном нагреве // Тринадцатая междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов Радиоэлектроника, электротехника и энергеника: Тез. докл. -М., 2007.-С. 168-169.

104. Долбилин Е.В., Кокорин А.В. Новые методы химико-термической обработки в электрическом разряде // Технология машиностроения. 2007. - №6 С. 36-41.

105. Долбилин Е.В., Кокорин А.В. Ионно-плазменная химико-термическая обработка стальных изделий при атмосферном давлении // Электрика. 2007. - №5 С. 19-23