Контрольная работа: Робототехнические комплексы (РТК) электрофизической обработки

В настоящее время есть перспективы и настоятельная необходимость широкого внедрения методов упрочнения деталей за счет нанесения плазменно-ионных покрытий, ионного легирования, лазерной закалки и модификации, а также комбинированных технологий упрочнения. Все это обусловлено тем, что запасы легирующих элементов вольфрама, хрома, никеля и других металлов практически иссякли во всех странах (исключение составляет Китай, где вольфрам добывается в огромных количествах), поэтому легирование всего объема конструкции материала тем или иным элементом становится все более проблематичным, что требует использования методов упрочнения поверхностных слоев за счет концентрации легирующих элементов в нем или изменения фазового или кристаллического состояния поверхностного слоя за счет химико-термической обработки.

Все перечисленные электрофизические методы обработки используются для обеспечения требуемых характеристик и нуждаются в роботизации и автоматизации. В то же время для применения ряда металлических покрытий и химических элементов в обработке необходимо вывести ручной труд из зоны обработки (по требованиям охраны труда). Это позволяет утверждать, что роботизация электрофизических технологий является важной и своевременной задачей.

При нанесении покрытий, ионно-лучевой, светолучевой, электротермической и других методах обработки деталь или напыляющая головка (имплантер, лазер) для получения высококачественных деталей подвергаются сложным манипуляционным движениям. Дальнейшее повышение качества обрабатываемых деталей не возможно без использования комплексно роботизированных установок: для нанесения покрытий (на плоские детали и стекла, диэлектрические детали, детали машиностроения); объемной термической обработки: установок термомеханической и термоциклической обработки; установок цементации и азотирования, установок диффузионного насыщения, установок нанесения покрытий из парогазовой смеси, газового хромирования, светолучевой, электроннолучевой обработок.

Для реализации практически всех технологий показана возможность создания гибких производственных робототехнических комплексов. Даны примеры типовой компоновки гибких технологических робототехнических комплексов для электрофизическойобработки, включающих подготовительные технологические операции.

Роботизированные установки для напыления тонкослойных покрытий на поверхность листового материала

Установки представляют собой герметичную камеру из нержавеющей стали, внутри которой с помощью вакуумной системы и системы напуска газа создается разреженная газовая среда определенного состава при давлении 10^-2 ¼10^-1 Па. В камеру помещены магнетронные распылительные системы, представляющие собой диод с аномальным тлеющим разрядом в скрещенных электрическом и магнитном полях. Плазма благодаря магнитному полю генерируется преимущественно вблизи катода и распыляет его. Образующиеся частицы осаждаются на обрабатываемой поверхности, создавая модифицирующее покрытие. Плазма может быть химически активной, и тогда в ней можно получать оксиды, нитриды и другие соединения металлов с газами. Это позволяет существенно расширить состав наносимых покрытий. Установки адаптированы применительно к определенным технологическим процессам и изготовлены в разных вариантах, например: проекты "Аметист", "Аметист-3", "Яшма", "Изумруд", "Опал".

Преимущества магнетронных систем следующие:

– хорошая адгезия осаждаемых слоев по отношению к поверхности твердого тела;

– широкий спектр осаждаемых материалов;

– возможность осаждения многослойных покрытий;

– высокая пространственная однородность покрытий;

– большие размеры обрабатываемых образцов;

– широкий круг материалов, на которые могут быть осаждены модифицирующие покрытия;

– отсутствие высоких температур на обрабатываемой поверхности.

К недостаткам относятся:

– ограничения по осаждению магнитных материалов;

– весьма сложная система управления.

Проект "АМЕТИСТ"

Установка предназначена для тонирования листового стекла и изготовления зеркал. Отличительная особенность состоит в том, что она снабжена стационарными распылительными системами, вертикально расположенными в центре камеры, а также обеспечена возможность сканирования листов относительно неподвижных магнетронов.

Роботизированная установка "АМЕТИСТ-3"

В отличие от установки "Аметист" роботизированная система "Аметист-3" обладает двумя манипулируемыми (подвижными) планарными магнетронами. Это позволяет увеличить загрузку рабочей камеры и производительность установки. Загрузка и выгрузка листов может осуществляться с помощью робота IR 601/60 (схват имеет 18 вакуумных присосок).

Роботизированная установка комбинированной обработки "ЯШМА"

Установка для ионно-лучевой обработки и осаждения покрытий "Яшма" является наиболее совершенной из семейства магнетронных распылительных систем.

Отличительные особенности ее конструкции позволяют обеспечить следующие режимы обработки:

– осаждение покрытий из двух видов магнетронных источников: с дискового, позиционируемого с помощью роботизированной системы, или неподвижного протяженного, позволяющего проводить напыление последовательно с двух катодов;

– ионная имплантация газовых ионов;

– осаждение покрытий с ионным ассистированием;

– ионное перемешивание осажденных покрытий ядрами отдачи.

Иными словами, наличие магнетронов двух типов обеспечивает за один цикл обработки изделия последовательное нанесение трех разных покрытий (немагнитные материалы, металлы и сплавы). Использование ионного источника позволяет совместить процесс нанесения пленки с ионной имплантацией, называемый комбинированной обработкой. Таким образом, существенно повышается адгезия пленки с подложкой и, следовательно, улучшается качество покрытия обрабатываемого изделия.

Рабочая камера установки снабжена вращающимся поворотным столом.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--