УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ СИНТЕТИЧЕСКИХ АЛМАЗНЫХ ПОРОШКОВ Российский патент 1995 года по МПК B22F1/00 

Изобретение относится к устройствам для обработки плазмой порошковых материалов и может быть использовано в инструментальной, медико-инструментальной и других отраслях промышленности, в которых применяются сверхтвердые материалы.

Наиболее близким к изобретению является устройство очистки алмазного порошка от графита в плазме тлеющего разряда, которое состоит из вакуумной камеры, системы газоснабжения с игольчатыми клапанами, источника питания, электродов, системы откачки, тигля. В вакуумной камере, где с помощью игольчатого клапана и вакуумных насосов поддерживается постоянное давление, размещены электроды, на которые подается постоянное напряжение. Проводящий тигель с обрабатываемым порошком установлен на нижнем электроде. При подаче напряжения на электроды возникает разряд и происходит обработка порошка.

Установка обладает малой производительностью, продукт загрязняется распыляемым материалом тигля, невозможно воздействие на внутренние дефекты кристаллов, установка работает в прерывистом режиме, мал объем обрабатываемой партии.

Технической задачей изобретения является повышение производительности обработки порошковых материалов, повышение качества закрепления кристаллов в связке алмазного инструмента, раскол друзов и дефектных кристаллов, повышение качества порошков.

Поставленная задача реализуется тем, что установка для обработки порошковых материалов, например синтетических алмазных порошков, включающая источник питания, систему откачки, дополнительно содержит в системе газоснабжения смеситель, сообщающийся с плазмотроном, установленным в верхней части вакуумной камеры, в которой последовательно установлены твердосплавные препятствие, систем сит, сборник порошка и фильтр.

Расположение плазмотрона на верхнем торце вакуумной камеры позволяет:
увеличить скорость, с которой порошок попадает на твердосплавное препятствие, т. е. возрастает сила соударения, что повышает раскол порошка, т.к. образуется сумма ускорения свободного падения и ускорения в электрическом поле, образованном между системой электродов твердосплавным препятствием;
установить на пути движения обрабатываемого порошка систему сит, что позволяет производить одновременный рассев порошка, т.к. совпадает направление движения порошка с линией плазмотрон-откачка.

Твердосплавное препятствие обеспечивает более полный раскол порошка и друзов.

Наличие системы сит (сначала с крупной ячейкой, последующих по убывающей с более мелкой ячейкой), позволяет производить рассев обрабатываемого порошка по фракциям и сбор их по фракциям в сборник.

Конструкция сит, сборника и фильтра разборные, съемные, или уплотнения используется вакуумная резина.

Фильтр предотвращает попадание порошка в вакуумные насосы и атмосферу.

Смеситель обеспечивает равномерную подачу порошка, друзов с плазмообразующим газом.

Высокая производительность обеспечивается непрерывной подачей порошка благодаря смесителю и расположению плазмотрона и ограничивается только объемом смесителя и съемного алмазосборника. После окончания обработки в смеситель загружается новая партия порошка, алмазосборник заменяется на другой и начинается новый цикл. Качество порошка обеспечивают воздействие высокочастотной плазмы низкого давления, использование термического удара на входе в плазменный сгусток, обработка в сгустке и струе плазмы и использование твердосплавного препятствия.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема установки для обработки синтетических алмазных порошков.

Установка включает в себя систему газоснабжения 1 со смесителем 2, ВЧ-генератор 3 с источником питания. Плазмотрон включает в себя разрядную камеру 4 и систему электродов 5. Плазмотрон расположен наверху вакуумной камеры 6. В вакуумной камере 6 установлены твердосплавное препятствие 7, сито 8 с крупной ячейкой, сборник 9 с ситом 10 с мелкой ячейкой, пылевой фильтр 11. Вакуумная камера 6 через трубопровод 12 соединена с системой откачки 13. В вакуумном трубопроводе находится фильтр 14.

Порошок, например алмазный, помещается в смеситель 2, в который подается плазмообразующий газ-аргон. Образуется взвешенная смесь алмазного порошка, которая потоком плазмообрабатывающего газа транспортируется в разрядную камеру 4. Благодаря непрерывной откачке в вакуумной камере 6 поддерживается постоянное низкое давление. Подача порошка легко регулируется внутренним отверстием выхода смесителя 2, таким образом обрабатываемый порошок с постоянной скоростью подается в разрядную камеру 4, непосредственно в сгусток высокочастотной плазмы.

Обработка проводится в ВЧ-разряде низкого давления, на частицы воздействуют мощное ВЧ электромагнитное поле, которое взаимодействует наиболее активно с электропроводящими включениями, световое излучение воздействует на непрозрачные включения, резкое повышение температуры частиц в момент входа их в разряд создает термические напряжения. Дальнейшая обработка порошка происходит в струе плазмы, ионная бомбардировка поверхности частиц очищает их поверхность и приводит к некоторому распылению тонкого поверхностного слоя, активации поверхности, что обеспечивает высокую прочность закрепления кристаллов в никелевой связке. Так как в смесителе 2 происходит смещение порошка с плазмообразующим газом, каждое зерно порошка поступает в разрядную камеру 4 с газом, что обеспечивает равномерность ВЧ плазменной обработки, и продукты распыления устремляются в систему откачки 13 и оседают на фильтре 14. Ускоренные разностью потенциалов между твердосплавным препятствием 7 и системой электродов 5 частицы порошка ударяются о твердосплавное препятствие 7 и происходит их доламывание. Первоначальное растрескивание друзов и дефектных порошков происходит в момент теплового удара при входе в сгусток плазмы и при пролете порошка через разряд, где края микротрещин и непрозрачные включения являются концентраторами поля.

Обработанный порошок после твердосплавного неподвижного препятствия 7 проходит через систему сит 8 и 10, где происходит их разделение по фракциям. Самые мелкие частицы улавливаются пылевым фильтром 11. Разделенный по фракциям порошок собирается в сборнике 9.

При обработке алмазного порошка использовали стеклянный смеситель объемом 1000 см³, внутренний диаметр кварцевой разрядной камеры 25 мм, длина 250 мм. Неподвижное твердое препятствие, представляющее собой твердосплавную пластину из ВК6 размером 100 х 100 х 4, располагали на расстоянии 60 мм от среза разрядной камеры. Размеры ячеек сеток от 80 до 160 мкм, загрузка смесителя на один цикл 2000 кар, продолжительность одного цикла 10 мин.

Предлагаемая установка позволяет осуществить массовую обработку порошковых материалов, повысить производительность, воздействовать на внутренние дефекты кристаллов, раскалывать их, отсортировывать измельченные частицы, повысить среднюю прочность кристаллов алмазов и качество закрепления кристаллов в связке алмазного инструмента, распылить острые кромки.

Таким образом, качество алмазированного инструмента повышается за счет повышения качества закрепления кристаллов в связке, доламывания дефектных кристаллов до нанесения их на инструмент и исключения острых кромок, которые сломались бы при первом же использовании инструмента.

Использование: в инструментальной, медико-инструментальной и других отраслях промышленности, в которых применяются сверхтвердые материалы. Сущность изобретения: установка включает в себя систему газоснабжения 1 со смесителем 2, ВЧ-генератор 3 с источником питания. Плазмотрон включает в себя разрядную камеру 4 и систему электродов 5. Плазмотрон расположен наверху вакуумной камеры 6, в которой установлены твердосплавное препятствие 7, сито 8 с крупной ячейкой, сборник 9 с ситом 10 с мелкой ячейкой, пылевой фильтр 11. Вакуумная камера 6 через трубопровод соединена с системой откачки 13. 1 ил.

УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ СИНТЕТИЧЕСКИХ АЛМАЗНЫХ ПОРОШКОВ, содержащая источник питания, электроды, систему газоснабжения, вакуумную камеру и систему откачки, отличающаяся тем, что она снабжена смесителем, установленным в системе газоснабжения, разрядной камерой, твердосплавным препятствием, системой сит, сборником порошка и фильтром, причем разрядная камера с электродами размещена в верхней части вакуумной камеры, а твердосплавное припятствие, система сит, сборник порошка и фильтр расположены последовательно в вакуумной камере под разрядной камерой.