RU2170283C2 - Process of cleaning of surfaces of metal articles - Google Patents
Process of cleaning of surfaces of metal articles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2170283C2 RU2170283C2 RU98124052A RU98124052A RU2170283C2 RU 2170283 C2 RU2170283 C2 RU 2170283C2 RU 98124052 A RU98124052 A RU 98124052A RU 98124052 A RU98124052 A RU 98124052A RU 2170283 C2 RU2170283 C2 RU 2170283C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cleaning
- pulse
- low
- frequency
- discharge
- Prior art date
Links
Landscapes
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
- Cleaning In General (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемый способ относится к области очистки поверхности металлических (или других электропроводных) изделий дуговыми разрядами в среде ионизируемого газа на различных этапах технологического процесса, в частности для удаления с поверхности изделий оксидных пленок, технологических смазок, покрытий и других загрязнений, и может быть использован в приборостроительной, машиностроительной и других отраслях промышленности. The proposed method relates to the field of cleaning the surface of metal (or other electrically conductive) products by arc discharges in an ionized gas medium at various stages of the technological process, in particular, to remove oxide films, technological lubricants, coatings, and other contaminants from the surface of the products, and can be used in instrument-making , engineering and other industries.
Известны способы очистки поверхности металлических изделий (авт.св. СССР NN 171.056, B 23 K 9/00, 1963; 467.041, B 08 B 1/00, 1973; 719.710, B 08 B 3/10, 1977; 935.141, B 08 B 3/10, 1980; 1.272.725, C 22 B 9/20, 1985; 1.770.420, C 22 B 9/20, 1990; 1.812.239, C 23 C 14/32, 1990; C 22 B 9/20, 1990; 1.812.239, C 23 C 14/32, 1990; патент США N 5.143.561, B 21 B 45/06, 1992; патент Франции N 2.664.510, B 21 B 37/08, 1992; В.Л.Стебленко, И.В. Ситников Использование высокочастотного дугового разряда атмосферного давления для очистки и активации металлических поверхностей. Плазмотехнология. Сборник научных трудов. Киев, 1990 и другие). Known methods for cleaning the surface of metal products (ed. St. USSR NN 171.056, B 23 K 9/00, 1963; 467.041, B 08 B 1/00, 1973; 719.710, B 08 B 3/10, 1977; 935.141, B 08 B 3/10, 1980; 1.272.725, C 22 B 9/20, 1985; 1.770.420, C 22 B 9/20, 1990; 1.812.239, C 23 C 14/32, 1990; C 22 B 9 / 20, 1990; 1.812.239, C 23 C 14/32, 1990; US patent N 5.143.561, B 21 B 45/06, 1992; French patent N 2.664.510, B 21 B 37/08, 1992; VL Steblenko, IV Sitnikov The use of high-frequency arc discharge of atmospheric pressure for cleaning and activation of metal surfaces. Plasma technology. Collection of scientific papers. Kiev, 1990 and others).
Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является "Способ очистки поверхности металлических изделий" (авт.св. СССР N 935.141, B 08 B 3/10, 1980), который и выбран в качестве прототипа. Of the known methods closest to the proposed is the "Method of cleaning the surface of metal products" (ed. St. USSR N 935.141, B 08 B 3/10, 1980), which is selected as a prototype.
Очистку поверхности металлических изделий от различных загрязнений согласно указанному способу осуществляют путем воздействия на нее дуговым разрядом при давлении ионизируемого газа 102-104 Па. Причем воздействие дуговым разрядом на очищаемую поверхность производят в импульсном режиме с частотой импульсов 10-100 Гц и энергией в каждом импульсе 0,5-60 Дж.Cleaning the surface of metal products from various contaminants according to the specified method is carried out by exposing it to an arc discharge at an ionized gas pressure of 10 2 -10 4 Pa. Moreover, the effect of an arc discharge on the surface being cleaned is performed in a pulsed mode with a pulse frequency of 10-100 Hz and an energy in each pulse of 0.5-60 J.
Применение для очистки импульсного разряда дает возможность регулировать температуру обрабатываемых изделий в очень широких пределах за счет изменения частоты импульсов и энергии в каждом импульсе. Application for cleaning a pulse discharge makes it possible to control the temperature of the processed products in a very wide range due to changes in the frequency of pulses and energy in each pulse.
Однако практическая реализация импульсного режима очистки поверхности металлических изделий вызывает определенные трудности, т.е. известный способ имеет сравнительно низкую эффективность. Это связано с тем, что на практике для пробоя межэлектродного зазора в десять и более миллиметров, а именно такие зазоры используются на практике, в вакууме 102-104 Па требуется приложение напряжения в сотни и более киловольт (см., например, В.И.Раховский. Физические основы коммутации электрического тока в вакууме. М.: Наука, 1970, с. 8, рис. 1-1). Применять на практике в промышленных масштабах такие высокие напряжения экономически не выгодно и чрезвычайно опасно для обслуживающего персонала.However, the practical implementation of the pulse mode of cleaning the surface of metal products causes certain difficulties, i.e. the known method has a relatively low efficiency. This is due to the fact that in practice, for the breakdown of the interelectrode gap of ten or more millimeters, namely, such gaps are used in practice, in a vacuum of 10 2 -10 4 Pa a voltage of hundreds or more kilovolts is required (see, for example, V. I. Rakhovsky, Physical Foundations of Switching Electric Current in a Vacuum, Moscow: Nauka, 1970, p. 8, Fig. 1-1). To apply in practice on an industrial scale such high voltages is economically unprofitable and extremely dangerous for staff.
Задачей данного изобретения является повышение эффективности импульсного режима очистки поверхности металлических изделий. The objective of the invention is to increase the efficiency of the pulse mode of cleaning the surface of metal products.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в способе очистки поверхности металлических изделий путем воздействия на нее дуговым разрядом в импульсно-частотном режиме при пониженном давлении предварительно возбуждают маломощные дуговые разряды постоянного тока между дополнительными электродами и очищаемым изделием, на которое далее воздействуют основным импульсно-частотным разрядом, возбуждаемым в ионизованных межэлектродных промежутках маломощных дуговых разрядов, причем энергия основного разряда составляет 0,5-60 Дж при давлении 105-10-4 Па, а частота - 1-1000 Гц.The solution of the technical problem is achieved by the fact that in the method of cleaning the surface of metal products by exposing it to an arc discharge in a pulse-frequency mode at reduced pressure, low-power DC arc discharges are preliminarily excited between the additional electrodes and the product to be cleaned, which is then affected by the main pulse-frequency a discharge excited in the ionized interelectrode gaps of low-power arc discharges, and the energy of the main discharge is 0, 5-60 J at a pressure of 10 5 -10 -4 Pa, and the frequency is 1-1000 Hz.
Сущность предложенного способа очистки поверхности металлических изделий заключается в наложении импульсных дуговых разрядов на маломощные дуговые разряды постоянного тока между электродами и очищаемым изделием. При этом маломощные дуговые разряды между электродами и очищаемым изделием инициируют с помощью дополнительных электродов путем кратковременного касания ими очищаемой поверхности. The essence of the proposed method for cleaning the surface of metal products is the imposition of pulsed arc discharges on low-power arc discharges of direct current between the electrodes and the product being cleaned. In this case, low-power arc discharges between the electrodes and the product to be cleaned are initiated using additional electrodes by briefly touching the surface to be cleaned.
Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ очистки поверхности металлических изделий, представлена на чертеже, где введены следующие обозначения:
1 - подзарядный блок,
2 - конденсаторная батарея,
3 - коммутатор импульсов,
4 - источник питания маломощных дуговых разрядов,
5 - основные электроды,
6 - очищаемое изделие,
7 - блок поджига маломощных дуговых разрядов,
8 - дополнительные электроды.The structural diagram of a device that implements the proposed method for cleaning the surface of metal products is shown in the drawing, where the following notation is introduced:
1 - charging unit,
2 - capacitor bank,
3 - pulse switch,
4 - power source of low-power arc discharges,
5 - main electrodes,
6 - product to be cleaned,
7 - block ignition of low-power arc discharges,
8 - additional electrodes.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
С помощью подзарядного блока 1, конденсаторной батареи 2 и коммутатора импульсов 3 обеспечивается периодическое возбуждение импульсных разрядов между основными электродами 5 и поверхностью очищаемого изделия 6. Для возбуждения маломощных дуговых разрядов используются источник 4, блок 7 поджига маломощных дуговых разрядов и дополнительные электроды 8, которые касаются катода (поверхности очищаемого изделия 6). На маломощные дуговые разряды периодически накладывают более мощные импульсные дуговые разряды. Using the charging unit 1, the capacitor bank 2 and the pulse commutator 3, periodic excitation of pulsed discharges between the main electrodes 5 and the surface of the product to be cleaned is provided 6. To excite low-power arc discharges, source 4, block 7, ignition of low-power arc discharges and additional electrodes 8, which relate to cathode (surface of the product to be cleaned 6). Periodically impose more powerful pulsed arc discharges on low-power arc discharges.
При этом в маломощных дуговых разрядах генерируется плазма, которая заполняет межэлектродное пространство между катодом 6 (очищаемым изделием) и основными электродами 5, создавая необходимые условия для возбуждения относительно низковольтного импульсного разряда большой мощности и обеспечения эффективной очистки поверхности изделия 6 мощными импульсными дуговыми разрядами. Устойчивое инициирование импульсных дуговых разрядов при атмосферном давлении и давлении ниже 102 Па может быть обеспечено за счет предварительной ионизации межэлектродной газовой среды (какой бы плотности она ни была) постоянными дуговыми разрядами при малых значениях напряжения и тока (десятки или сотни вольт и единицы и даже десятые доли ампера).In this case, a plasma is generated in low-power arc discharges, which fills the interelectrode space between the cathode 6 (the product being cleaned) and the main electrodes 5, creating the necessary conditions for exciting a relatively low-voltage pulse discharge of high power and ensuring efficient cleaning of the product surface 6 with powerful pulsed arc discharges. Stable initiation of pulsed arc discharges at atmospheric pressure and pressure below 10 2 Pa can be achieved by preliminary ionization of the interelectrode gas medium (whatever its density) by constant arc discharges at low voltage and current (tens or hundreds of volts and units, and even tenths of an ampere).
Из описания способа, принятого за прототип, известно, что путем экспериментальных исследований на изделиях из тугоплавких металлов, цветных металлов и различных марок сталей установлено, что наиболее интенсивно процесс очистки импульсным дуговым разрядом происходит при выборе режима обработки в следующих пределах:
Давление газовой среды, Па - 102 - 104
Энергия импульса дугового разряда, Дж - 0,5 - 60
Частота повторения импульсов, Гц - 10 - 100
Экспериментальные исследования авторов настоящего способа доказали, что частота импульсов может быть от всего одного импульса до сотен и более герц. Саму очистку предлагаемым способом можно осуществлять в диапазоне давлений от атмосферного до 10-3 Па. Очистку можно проводить в среде защитных, восстановительных газов и смесях. Выбор газовой среды определяется характером взаимодействия газа с материалом очищаемого изделия.From the description of the method adopted for the prototype, it is known that through experimental studies on products made of refractory metals, non-ferrous metals and various steel grades it is established that the most intensive cleaning process by a pulsed arc discharge occurs when the treatment mode is selected within the following limits:
Gas pressure, Pa - 10 2 - 10 4
Impulse energy of an arc discharge, J - 0.5 - 60
Pulse repetition rate, Hz - 10 - 100
Experimental studies of the authors of this method have proved that the pulse frequency can be from just one pulse to hundreds or more hertz. The cleaning itself by the proposed method can be carried out in the pressure range from atmospheric to 10 -3 Pa. Cleaning can be carried out in the environment of protective, reducing gases and mixtures. The choice of a gas medium is determined by the nature of the interaction of gas with the material of the product being cleaned.
Возможность управления температурным режимом на поверхности очищаемого изделия позволяет производить очистку дуговыми импульсными разрядами при оптимальных параметрах, что позволяет максимально интенсифицировать процесс очистки. The ability to control the temperature regime on the surface of the product being cleaned allows cleaning with arc pulsed discharges at optimal parameters, which allows to intensify the cleaning process as much as possible.
Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает повышение эффективности импульсного режима очистки поверхности металлических изделий. Это достигается предварительным возбуждением маломощных постоянных дуговых разрядов между дополнительными электродами и очищаемым изделием, на которые (маломощные дуговые разряды) накладываются более мощные импульсные дуговые разряды, возбуждаемые между основными электродами и очищаемым изделием (по плазме маломощных постоянных дуговых разрядов). Thus, the proposed method in comparison with the prototype provides an increase in the efficiency of the pulse mode of cleaning the surface of metal products. This is achieved by preliminary excitation of low-power permanent arc discharges between the additional electrodes and the product being cleaned, on which (more low-power arc discharges) superimposed more powerful pulsed arc discharges excited between the main electrodes and the product being cleaned (by plasma of low-power constant arc discharges).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98124052A RU2170283C2 (en) | 1998-12-29 | 1998-12-29 | Process of cleaning of surfaces of metal articles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98124052A RU2170283C2 (en) | 1998-12-29 | 1998-12-29 | Process of cleaning of surfaces of metal articles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98124052A RU98124052A (en) | 2000-10-10 |
| RU2170283C2 true RU2170283C2 (en) | 2001-07-10 |
Family
ID=20214227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98124052A RU2170283C2 (en) | 1998-12-29 | 1998-12-29 | Process of cleaning of surfaces of metal articles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2170283C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2280110C2 (en) * | 2004-09-06 | 2006-07-20 | Елена Евгеньевна Никитина | Method for electric arc treatment of metallic article surface and apparatus for performing the same |
| RU2355520C1 (en) * | 2007-07-27 | 2009-05-20 | Елена Евгеньевна Никитина | Method of electroarc surface treatment of metal works |
| EP3393215A1 (en) | 2017-04-20 | 2018-10-24 | Andrey Senokosov | Arc plasmatron surface treatment |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU935141A1 (en) * | 1980-02-08 | 1982-06-15 | Предприятие П/Я А-3531 | Method of cleaning metallic article surfaces |
| US4971667A (en) * | 1988-02-05 | 1990-11-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Plasma processing method and apparatus |
| RU2021391C1 (en) * | 1989-12-28 | 1994-10-15 | Центральный институт повышения квалификации кадров авиационной промышленности | Method of electric arc metallizing |
| RU2064524C1 (en) * | 1991-02-04 | 1996-07-27 | Деев Герман Федорович | Method of electrical arc metallization |
-
1998
- 1998-12-29 RU RU98124052A patent/RU2170283C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU935141A1 (en) * | 1980-02-08 | 1982-06-15 | Предприятие П/Я А-3531 | Method of cleaning metallic article surfaces |
| US4971667A (en) * | 1988-02-05 | 1990-11-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Plasma processing method and apparatus |
| RU2021391C1 (en) * | 1989-12-28 | 1994-10-15 | Центральный институт повышения квалификации кадров авиационной промышленности | Method of electric arc metallizing |
| RU2064524C1 (en) * | 1991-02-04 | 1996-07-27 | Деев Герман Федорович | Method of electrical arc metallization |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ИВАНОВСКИЙ Г.Ф. И ДР. Ионно-плазменная обработка материалов. - М.: Радио и связь, 1986, с. 156-158. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2280110C2 (en) * | 2004-09-06 | 2006-07-20 | Елена Евгеньевна Никитина | Method for electric arc treatment of metallic article surface and apparatus for performing the same |
| RU2355520C1 (en) * | 2007-07-27 | 2009-05-20 | Елена Евгеньевна Никитина | Method of electroarc surface treatment of metal works |
| EP3393215A1 (en) | 2017-04-20 | 2018-10-24 | Andrey Senokosov | Arc plasmatron surface treatment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6204605B1 (en) | Electrodeless discharge at atmospheric pressure | |
| US6933460B2 (en) | Method and device for plasma treatment of moving metal substrates | |
| Lu et al. | Atmospheric pressure nonthermal plasma sources | |
| US5221427A (en) | Plasma generating device and method of plasma processing | |
| KR880005840A (en) | Plasma treatment method and apparatus | |
| EP1786245A2 (en) | Apparatus and method for forming a plasma | |
| US5037524A (en) | Apparatus for treating liquids with high-intensity pressure waves | |
| US5107510A (en) | Apparatus and method for burst-mode operation of a pulsed laser | |
| RU2170283C2 (en) | Process of cleaning of surfaces of metal articles | |
| RU2004127920A (en) | METHOD FOR CLEANING THE SURFACE OF MATERIAL COVERED WITH ORGANIC MATTER, GENERATOR AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD | |
| Murata et al. | Polarity effect of silent discharge | |
| JP2001162444A (en) | Process and device for electric discharge machining | |
| RU2219136C2 (en) | Method and device for purification of liquid and gaseous mediums | |
| RU1407384C (en) | Method of treatment of metal parts with pulse plasma | |
| RU2117335C1 (en) | Method for control of alternating current plasma display | |
| RU2509824C1 (en) | Surface processing by arc discharge in vacuum | |
| Nikiforov et al. | Breakdown process and corona to spark transition between metal and liquid electrodes | |
| RU2145645C1 (en) | Method of electric arc treatment of surfaces of metal articles and plant for realization of this method | |
| RU2806425C1 (en) | Installation for selective disintegration of materials | |
| JP2004134716A (en) | Two power supply system plasma generator | |
| SU1013183A1 (en) | Method of dimensional electric discharge and chemical machining | |
| RU2454485C1 (en) | Method of pulse-periodic ion treatment of metal ware, and device for its implementation | |
| WO1999028015A1 (en) | Method and apparatus for processing effluents using non-thermal plasma | |
| RU2068305C1 (en) | Method and apparatus for electric-arc treatment of products | |
| Truong et al. | Atmospheric Pressure Plasma Jet (APPJ) Generation using Industrial Frequency Alternative Power Source |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071230 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20091227 |
|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20100119 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161230 |