CZ181893A3

CZ181893A3 - Process of metal workpiece surface treatment and apparatus for making the same

Info

Publication number: CZ181893A3
Application number: CZ931818A
Authority: CZ
Inventors: Moisei Esterlis
Original assignee: El Plasma Ltd
Priority date: 1992-09-03
Filing date: 1993-09-02
Publication date: 1995-02-15
Also published as: US5232319A; HU214993B; TW231277B; KR100289094B1; ATE144932T1; DE69305812D1; BR9303629A; CZ284199B6; MX9305380A; CN1041499C; HU9302359D0; EP0585871A1; CA2105432A1; SK92893A3; RU2070482C1; HUT68660A; IL106536A; ES2094434T3; CZ174093A3; CA2105432C

Description

Oblast techniky

Vynález se týká úpravy kovových povrchů, jakou je čištění (například odstraňování okují, zoxidovaných vrstev a nečistot) těchto povrchů, jejich tepelné úpravy a jejich povlékání.

Dosavadní stav techniky

Již dlohou dobu je znám způsob úpravy kovových povrchů za účelem jejich čištění, následné úpravy a povlékání, výhodně odpařováním takto čištěných a úpravovaných povrchů, přičemž byly navrženy různé mechanické a/nebo chemické prostředky k provádění tohoto čištění.

V mnoha případech a při mnoha aplikacích bylo zjištěno, že tyto mechanické a/nebo chemické čistící procesy jsou buď neefektivní, co se týče dosažení požadovaného stupně čištění, nebo zahrnují použití drahého a složitého vybavení a mohou, ve skutečnosti způsobit poškození upravovaného povrchu.

Dále bylo navrženo čištění povrchu kovového předmětu vystavením tohoto předmětu účinku obloukového výboje ve vákuu (dále vákuový obloukový výboj), přičemž kovový předmět zde zastává funkci činné katody. Tento postup popisuje například patentový spis US 4 534 921, patentový spis GB

2086788 a článek V. E. Bulata a M. Kh. Esterlise Removing Scale, Oxide Films and Contaminants from Metal Comoonents by Vacuum Electric Discharge, Fizika i Khimiva Obrabotki Materialov, svazek 21, číslo 3, 1987, str. 49-53.

Tento článek vysvětluje, že vakuový obloukový výboj f

probíhá mezi anodou a diskrétními oblastmi na katodě, známými jako katodové skvrny, které se pohybují nahodile po povrchu katody. Generování katodových skvrn ve vakuových obloukových výbojích je detailně popsáno ve Vacuum Arcs: Theory and Application, J. M. Lafferty,Editor, Wiley 1980.

Podstata a vlastnosti katodových skvrn ve vakuových obloukových výbojích byly poměrně detailně popsány I. Nikoshevitzem v The treatment of metal objects by electric erosion, Nauka Technico, Minsk 1988. Tato navrhuje rozdělit katodové skvrny do dvou hlavních kategorií:

(a) skvrny mající střední průměr nejméně 1 mm, které se pohybují střední rychlostí nejvýše 100 cm za sekundu, přičemž takové skvrny jsou zde dále označovány jako velké, pomalu se pohybující (LS) katodové skvrny, a (b) skvrny mající průměr menší než 1 mm a pohybující se rychlostí větší než 100 cm za sekundu, přičemž takové skvrny jsou dále označovány jako malé, rychle se pohybující (SF) katodové skvrny.

Tyto charakteristiky velikosti a pohybu katodových skvrn byly dále zkoumány a to ve spojení s napěťovými a proudovými charakteristikami vakuového obloukového výboje, přičemž bylo zjištěno, že napěťo-proudová charakteristika může zahrnovat postupně stoupající a klesající část, t. j. části mající kladný a záporný gradient. Ukázalo se, že v počátečných stádiích uvedeného obloukového výboje a při malém rozestupu mezi anodou a katodou vybíhá oblouk z jedné katodové skvrny nebo z velmi omezeného množství katodových skvrn k velmi omezené oblasti anody. Zvýšení obloukového proudu, ..kterého je dosaženo zvýšením obloukového coporu, vede ke zvýšení obloukového napětí, v důsledku čehož m.á oblouková napěťo-proudová charakteristika obloukového výboje v tomto počátečním stádiu kladný gradient.

Avšak, pokud se v důsledku dalšího zvýšení obloukové3 ho proudu zvýší počet katodových skvrn, které se, jak již bylo uvedeno, pohybují nahodile po celém katodovém povrchu, zvýší se podstatně objem oblouku, což vede ke značnému snížení hustoty oblouku současně s odporem oblouku.

V důsledku tohoto snížení přechází oblouková napěťo-proudová charakteristika do části s negativním gradientem.

Avšak bylo zjištěno, že pokud stoupne hustota par za specifickou kritickou hodnotu, například kontinuálním zvýšením obloukového proudu a následným zvýšením odpařování katodového povrchu, přechází oblouková napěťo-proudová charakteristika opět do oblasti s kladným gradientem.

Dále se ukázalo, že přechodu napěto-proudové charakteristiky z oblasti s negativním gradientem do oblasti s pozitivním gradientem lze dosáhnout, v případě, kdy nebude objem obloukového výboje, nebo jeho průřezová plocha přesahovat skutečně kritickou hodnotu, což s sebou přináší relativně vysokou hustotu par v omezeném obloukovém objemu. Jinými slovy, tohoto přechodu od negativního k positivnímu gradientu napěťo-proudové charakteristiky bude dosaženo zvýšením obloukového proudu při udržení v podstatě konstantního obloukového průřezu nebo při jeho snížení.

Skutečnost, že působení oblouku na povrch, který má být upraven je v oblasti katodové skvrny konstantní a skutečnost, že se katodové skvrny pohybují na povrchu určenému k úpravě nahodile, musí vést ke zvyšování nerovnoměrnosti úpravy povrchu.

Pokus překonat tyto problémy, které vznikají v důsledku nahodilého pohybu katodových skvrn na povrchu katody je popsán v evropské patentové přihlášce 0 468

110 AI, která popisuje prostředky pro usměrnění pohybu katodových skvrn na povrchu katody do požadovaného směru . Avšak tato evropská patentová přihláška opakovaně zdůraz( ňuje, že uvedený oblouk, který je generován mezi anodou a katodovými skvrnami, má napěťo-proudovou charakteristiku s negativním gradientem, přičemž je zřejmé, že tyto negativní gradienty vznikají vzhledem ke skutečnosti, že způsob aplikace obloukového napětí mezi katodou a elektrodou je takový, že oblouk zaujímá maximální objem s odpovídajícím maximálním průměrem průřezu.

Nyní bylo zjištěno, že úprava katodového povrchu obloukovým výbojem, který má takový negativní gradient napěťo-proudových charakteristik s sebou přináší skutečně zřejmé nevýhody, mezi které patří i skutečnost, že uvedená úprava je časově náročná a neekonomická.

Vynález je na druhé straně založen na překvapivém zjištění, které spočívá v tom, že jestliže je povrch, který má být upraven, vystaven působení vakuového obloukového vývoje majícího kladný gradient napěťo-proudové charakteristiky a dostatečně vysoký obloukový proud (nejméně 50 ampérů), může být dosaženo zvýšené účinnosti povrchové úpravy povrchu tody.

'dstata vynálezu ' * ’ ^T ; \ ; ·.

Předmětem vynálezu je způsob povrchové úpravy kovového robku, spočívající v tom, že mezi hlavní exponovanou stí anody a po sobě následujícími omezenými plochami prvho povrchu uvedeného obrobku, působícího jako katoda, je vořen vakuový obloukový výboj s obloukovým proudem, který podstatě není nižší než 50 ampérů, a má kladný napěťo.udový gradient.

Způsob podle vynálezu umožní udržet uvedený oblouk dobu, po kterou je tc nutné, při neměnném režimu a užni v každé omezené oblasti Raccdcvéno oovrchu vytvořit dostatečné množství LS katodových skvrn. Vzhledem k jejich velikosti a pomalému pohybu jsou mnohem účinnější, co se týče rovnoměrné úpravy povrchu, například čištění, pokud je omezená oblast před následnou omezenou plochou exponována výbojem. Zajištěním toho, že je mezi omezenou oblastí a hlavní exponovanou částí anody generován uvedený, oblouk, se zabrání nežádoucímu roztavení anody (ke kterému by mohlo dojít, pokud by byl výboj koncentrován na malou plochu uvedené anody). Zavedením relativního pohybu mezi obrobkem a anodou a zajištěním minimálního rozestupu mezi anodou a omezenou plochou povrchu obrobku, mezi nimiž má být generován obloukový výboj, se zajistí postupná úprava omezených ploch obrobku, přičemž tento způsob zajistí rovnoměrnost při úpravě nebo čištění celého povrchu obrobku. Zajištění kladného napěťo-proudového gradientu obloukového výboje generovaného mezi anodou a vlastní omezenou plochou povrchu obrobku, které jsou od sebe minimálně odsazeny, se výhodně dosáhne tak, že každá omezená plocha, která je spojena v daném okamžiku s obloukovým výbojem, je spojena s nízkoodporovou oblastí uvedeného obrobku. To lze uskutečnit tak, že na druhý a protilehlý povrch obrobku se aplikuje obloukové napětí jedním nebo více kontakty, které vymezují vlastní povrchovou plochu, která je protilehlá vzhledem k vlastní omezené ploše povrchu obrobku a má v podstatě stejný průměr. Nebo lze oblast obrobku spojenou s vlastní omezenou plochou povrchu obrubku ochladit, což vede ke snížení odporu v této oblasti. Alternativním prostředkem, který zajistí generování obloukového výboje právě mezi vlastní omezenou povrchovou plochou katody a anodou, je elektromagnetické ozařování této oblasti, které způsobí ohřátí této oblasti, což má za následek určitý stupeň termoelektrické emise, která omezuje vybíjení oblouku tak, že dopadá na tuto povrchovou plochu.

Ještě dalším prostředkem, jak dosáhnout omezení obloukového výboje, je vložení elektricky izolovaného těla vedle vlastní omezené plochy, která je v elektrickém kontaktu s prvky uvedeného elektricky izolovaného těla.

Všemi těmito prostředky, které zajišťují, že oblouk probíhá výlučně mezi uvedenou vlastní omezenou plochou a anodou a že obloukové napěťo-proudové charakteristiky vykazují kladný gradient s obloukovým proudem větším než 50 ampérů, je dosaženo relativně vysoce koncentrovaného obloukového výboje v minimálním objemu a vytvoření množiny LS katodových skvrn na omezené povrchové ploše, které jsou zvláště účinné při rovnoměrné a ekonomické úpravě dané omezené povrchové oblasti.

Společně s LS katodovými skvrnami, které se budou koncentrovat přímo v omezené povrchové ploše, která je upravována, dochází také k tvorbě SF skvrn. Za účelem usměrnění pohybu SF- katodových skvrn do předem stanoveného směru, kterým je výhodně směr úpravy obrobku, je na obrobek aplikováno generující napětí přes jeden nebo více pomocných kontaktů uspořádaných za oblastí obloukového výboje vzhledem k danému směru. Skrze omezenou povrchovou plochu proudí výhodně 85% - 95% celkového obloukového proudu, přičemž zbytek obloukového proudu proudí skrze pomocné elektrody. Takže zatímco je omezená povrchová plocha účinně upravována LS katodovými skvrnami, za ní ležící oblast je vystavena působení SF skvrn. Tyto SF skvrny účinně provádí hrubou předběžnou povrchovou úpravu té plochy obrobku, která je mezi přesně stanovenou omezenou plochou a oblastí pomocných kontaktů, přičemž usnadňují následnou hlavní úpravu povrchu, jakmile dojde k relativnímu posunu obrobku vzhledem k anodě a omezenou povrchovou plochou se stane již předběžně ošetřená část povrchu.

Jestliže se popsané zpracování používá k předběžné úpravě obrobku, mohou být případně v tomto zařízení zařazeny dodatečné prostředky pro povlečení obrobku napařovacím způsobem. Pouzdro může zahrnovat napařovací elektrodu,pterou o

může být například elektroda zahřívaná pomocí odporu za účelem odpařování povlakového materiálu a jeho ukládání na povrchu obrobku, potom co byl předběžně vyčištěn výše popsaným způsobem. Nebo lze napařovací elektrodu ohřívat pomocí dalšího obloukového výboje.

Předmětem vynálezů ' je dále zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu.

Za účelem zajištění rovnoměrné distribuce obloukového výboje po celém exponovaném povrchu anody, byla navržena anoda tvořená vnějším a vnitřním tělem, přičemž vnitřní tělo má vyšší elektrickou vodivost než vnější tělo a obloukové napětí se aplikuje mezi obrobkem a vnitřním tělem, zatímco mezi vnějším tělem a omezenou povrchovou plochou obrobku je generován obloukový výboj. Generování obloukového výboje vede k zahřívání oblasti vnějšího těla spojené s tímto výbojem, čímž se zvyšuje její elektrický odpor a oblouk se automaticky přesouvá na relativně chladnější oblast vnějšího těla s nižším odporem. Tímto způsobem je tedy dosaženo rovnoměrné distribuce obloukového výboje po celém exponovaném povrchu vnějšího těla.

Anoda má výhodně prstencový tvar, jenž usnadňuje rovnoměrnou úpravu podlouhlého obrobku, který je veden skrze tuto anodu.

V případě úpravy plochých povrchů, je anoda výhodně tvořena vnějším a vnitřním v podstatě souosým válcovitým tělem v těsném elektrickém kontaktu, přičemž jsou zde zařazeny prostředky pro kontinuální nebo přerušovaný rotační posun anody.

(

Stručný popis obrázku

Pro lepší porozumění vynálezu a jeho praktického provedení byla popisná část doplněna doprovodnými obrázky, přičemž obr. 1 znázorňuje schematicky typ zařízení pro povrchovou úpravu kovového obrobku, u kterého je aplikováno základního pojetí podle vynálezu, obr. 2 znázorňuje schematicky použití vakuového obloukového výboje k postupnému čištění podlouhlého předmětu , obr. 3 znázorňuje schematicky aplikaci jednoho provedení obloukového výboje podle vynálezu, obr.4 znázorňuje schematicky aplikaci další formy obloukového výboje podle vynálezu, obr.5 znázorňuje aplikaci ještě další formy obloukového výboje podle vynálezu, obr.6 znázorňuje zvětšený průřez anodou použitou v zařízení obloukového výboje podle vynálezu, obr.7 znázorňuje schematicky část další formy anody spolu s pohybujícím se obrobkem podle vynálezu, obr.8 znázorňuje bokorys další formy anody pro použití u zařízení obloukového výboje podle vynálezu obr. 9 znázorňuje schéma dalšího provedení zařízení podle vynálezu pro úpravu podlouhlého pohybujícího se objektu, zvětšeném měřítku obr. 10a, 10b a 10c znázorňuje ve různé varianty detailu zařízení znázorněného na obr.9, obr.11 schematicky znázorňuje další formu zařízení podle vynálezu pro úpravu vnitřního povrchu podlouhlého válcového tělesa, obr.12 schematicky znázorňuje zařízení podle vynálezu pro čištění a opláštění předmětu, obr.13 znázorňuje další formu zařízení pro čištění a opláštění předmětu, používající v obou případech obloukové výboje, obr.14 schematicky znázorňuje působení 'na napařovací prvek při různých aplikacích obloukového výboje, a obr.15 schematicky znázorňuje zařízení podle vynálezu pro opláštění nepravidelně tvarovaného předmětu.

Nejprve co se týče obrázků 1 a 2, které schematicky znázorňují typ zařízení pro povrchovou úpravu kovového obrobku, u něhož je aplikována základní koncepce vynálezu.

Jak je zřejmé z obrázku 1 , zařízení zahrnuje kryt _1_ spojený prostřednictvím vhodného ventilu 2_ s vakuovým čerpadlem _3, pomocí kterého lze v pouzdru _1_ vytvořit vakuum. Pouzdro je dále vybaveno vstupním otvorem kterým se plyny zavádí do pouzdra a který je propojen prostřednictvím ventilu 5 se zdrojem (není znázorněn) plynů. Anoda _6 je uspořádána odsazené vedle katody ]_ (katoda schematicky znázorňuje obrobek, 1 opatřeny elektrickými tak že toto pouzdro napájecí zdroj 10 je ce 8, 9 a v paralele iterý ma být úpraven), přičemž obě jsou . vodiči 8 resp. 9, které prochází pouzdrem zůstává hermeticky utěsněno. Elektrický spojen přes spínač 1 1 , odpor 12 a vodipřes odpor 13 a spínač 14, ke spínací elektrodě 1 5, jejíž hrot je vložen mezi anodu _6 a katodu 2Pokud je pouzdro 2 vakuováno pomocí vakuového čerpadla 2 ^a jsou do něj zavedeny vhodné plyny vstupním otvorem 2 při vhodně nízkém tlaku, vede zavření spínačů 1 1 a 1 4 k tomu, že spínací elektroda T 5 zruší obloukový výboj mezi anodou 6_ a katodou J_, načež může být otevřen spínač 24.

Použitím působení obloukového výboje, který je generován mezi anodou ý a katodou (obrobkem) 7_, je účinně prováděna povrchová úprava uvedené katody, například odstraňování okují z této katody. Za účelem omezení obloukového výboje pouze na protilehlé povrchy anody a katody 2' jsou obě elektrody opatřeny vhodnými stínítky 6a resp. 2a.

Obrázek 2 schematicky znázorňuje použití vákuového obloukového výboje při postupném čištění podlouhlého předmětu 1 7, jakým je například trubka, drát nebo deska. V tomto případě, podlouhlý předmět 1 7 , který je veden utěsněné skrz? vakuované pouzdro 1 8, představuje účinnou katodu, přičemž souzdro je opatřeno ventilem regulovaným přívodním plyn· ým otvorem 19 a vakuovým odsávacím otvorem 20.

Anoda 21 je uspořádána nad podlouhlým obrobkem 22 ^a ' opatřena kondenzátorem 22 , který prochází utěsněné skrze pouzdro 1 8 , ^aby byl připojen ke kladnému poli napěťového zdroje (není znázorněn). Další konóenzátor 23 probíhá utěsněné skrze pouzdro 1 8 a jeho jeden konec je spřažen s negativním polem napěťového zdroje (není zobrazeno). Další kondenzátor. 2 3 vybíhá skrze hermeticky utěsněné pouzdro 18 a jeden jeho konec je spřažen se záporným pólem napěťového zdroje a druhý jeho konec je spojen s kontaktem 24, rý sprostředkuje elektrické spojení s předmětem ¹7 ,· ·~πζ uvedený kontakt umožňuje předmětu 17 relativní

1 pohyb. Uvedený předmět 17 je veden skrze vhodné stínítko 25, jehož úkolem je omezit rozpětí uvedeného obloukového výboje.

Jak již bylo objasněno, generování vakuového obloukového výboje mezi anodou a katodou, které je prováděno bez zvláštní míry omezení obloukového výboje na omezené oblasti povrchu katody, má za následek vznik katodových skvrn na expandované ploše povrchu katody, které se pohybují po celém povrchu katody nahodilým způsobem, což má za následek nerovnoměrnou úpravu katodového povrchu. Dále jak již b/lo objasněno výše, tento obloukový výboj je charakteristický tím, že má obloukovou napěťo-proudovou charakteristiku s negativním gradientem.

Vynález je založen na základě zjištěné skutečnosti, že mnohem vyšší rovnoměrnosti úpravy lze dosáhnout, pokud má generovaný obloukový výboj napěťo-proudovou charakteristiku s kladným gradientem, pokud je obloukový proud větší než 5C ampérů a pokud je oblouk distribuován v podstatě rovnoměrně na exponovanou část uvedené anody.

Dále bylo zjištěno, že pro zajištění kladného gradientu obloukové napěťo-proudové charakteristiky je nezbytné omezit objem a v důsledku toho průřez obloukem současně se zvýšením proudu protékajícího obloukem (obloukového proudu) a tím i hustoty par v oblouku s následným zvýšením odporu. Toho js v souladu s vynálezem dosaženo, je-li oblouk generován v libovolném čase právě mezi hlavní exponovanou částí anody a omezenou plochou uvedeného obrobku. Dále, jak již bylo naznačeno, jedním způsobem, jak omezit oblouk právě na tuto o nezenou oblast, je vytvoření nízkoodporovýcn oblastí v uvedeném obrobku, které jsou propojeny s uvedenými omezenými oblastmi na povrchu obrobku.

Obrázky 3, 4 a 5 schematicky znázorňují vytvoření

2 nízkoodporových oblastí za účelem získání těchto omezených ploch. Podlouhlý obrobek 3 1 , který je veden skrze těsnění, jež je součástí vakuového pouzdra (není zobrazeno) zastupuje katodu a je uspořádán odsazené vedle anody 32. Uvedená anoda 32 je připojena ke kladnému pólu zdroje elektrického napětí (není zobrazen). Záporný pól zdroje elektrického napětí je vodivě připojen k obrobku 31 přes kondenzátor a vícebodový kontakt 34, například kruhový kontakt, který je spojen s povrchem obrobku 31 opačným vzhledem k povrchu exponovanému anodou. Oblast obrobku spolu s jeho povrchem definovaná vícebodovým kontaktem 34 je v podstatě nízkoodporová oblast (ve srovnání se zbývající částí obrobku) a tato oblast bude proto spojena s omezenou povrchovou plochou obrobku exponovanou anodou. Výhodně bude obloukový výboj generován mezi touto omezenou plochou a uvedenou anodou. Aby nedošlo k rozšiřování obloukového výboje nežádoucími směry, zajišťují izolační stínítka 3 5, 36 . Jak může být patrné, obloukový výboj, který je generován .mezi hlavní exponovanou částí anody a omezenou plochou s protilehle uspořádaným vícebodovým kontaktem 34 , má omezený průřez a je účinný v oblasti, která je nejkratší možnou spojnicí mezi anodou a obrobkem.

Takovým omezením obloukového výboje do omezené povrchové plochy se zvýší hustota par v obloukovém výboji. Bylo zjištěno, že v důsledku kladného gradientu napěťoproudové charakteristiky obloukového výboje se na omezené povrchové ploše vytvořila množina LS katodových skvrn, které přispívají k vyšší rovnoměrnosti úpravy omezené povrchové plochy, například co se týče čištění. Kontinuálním nebo přerušovaným posouváním obrobku 31 ve směru šípky vzhledem k fixované''anodě'32 a vícebodovému kontaktu 34., jsou omezené plochy postupně posouvány do oblasti, která je nejkratší spojnicí mezi těmito plochami a anodou a jsou vystaveny působení LS katodových skvrn, které se na nich vytváří. Tímto způsobem jsou po sobě jdoucí omezené povrchové

3 plochy obrobku úpravovány a uvedeny obrobek jako celek je rovnoměrně vystaven působení obloukového výboje. Směr úpravy obrobku je tedy opačný vzhledem ke směru posunu obrobku vůči uvedené anodě.

Je zřejmé, že se spolu s tvorbou LS katodových skvrn na omezených plochách je generováno také významné množství SF katodových skvrn a pokud nebudou provedeny žádné kroky, mohly by se tyto SF katodové skvrny, které mají tendenci se pohybovat ven z omezené povrchové oblasti, pohybovat nahodile po povrchu obrobku. K regulaci a usměrnění pohybu těchto SF katodových skvrn lze použít uspořádání znázorněná na obrázcích 4 a 5. Takže například, jak ukazuje obrázek 4, záporný pól zdroje napětí je připojen paralelně s vícebodovým kontaktem 34 ke kontaktu 37, který je uspořádán před vícebodovým kontaktem 34 vzhledem ke směru relativního posunu. Bylo zjištěno, že předností tohoto uspořádání je, že zatímco LS katodové skvrny účinně upravují omezenou povrchovou plochu, SF katodové skvrny se pohybují podél povrchu směrem ke kontaktu 37 a provádí tak předběžnou úpravu povrchu v oblasti mezi vícebodovým kontaktem 34 a kontaktem 37 . Tento způsob usnadňuje následnou úpravu této oblasti pomocí LS katodových skvrn, jestliže budou do oblasti obloukového výboje posunem obrobku postupně zaváděny po sobě jdoucí povrchové plochy, které jsou již předběžně upraveny.

Obrázek 5 znázorňuje další zdokonalení výše popsaného provedení, u něhož je k obrobku paralelně s vícebodovým kontaktem 34 a pomocným kontaktem 37 připojen další pomocný kontakt 38 a to ještě před pomocným kontaktem 37 uvažováno vzhledem ke směru relativního posunu obrobku, čímž je usměrněn i nejrychlejší'pohyb SF katodových skvím, do požadovaného předem stanoveného směru, a dochází tak, k předběžné úpravě povrchu ještě před hlavní úpravou, kterou provádí hlavní cast uvedeného obloukového výboje.

4

Takže v případě provedení znázorněných na obrázcích 3, 4 a 5 dochází jak k hrubé úpravě (například čištění) povrchu obrobku 31 pomocí usměrněných SF katodových skvrn, tak ke konečné úpravě pomocí LS katodových skvrn.

V praxi, se doporučuje, aby 85%~95% celkového obloukového proudu v libovolném okamžiku proudilo skrze vícebodový kontakt 3 4, který definuje omezenou povrchovou oblast, jež má být upravena, zatímco 5%-15% celkového proudu proudí skrze pomocné elektrody.

Obrázek δ znázorňuje způsob konstrukce anody 32. Uvedená anoda zahrnuje vnější tělo 39, v němž je zapouzdřeno vnitřní tělo 40. Anoda 3 2 je obklopena, mimo její čelní části, stínítkam 4 1 , skrze které je izolačně veden anodový kontakt 42 , který má být připojen ke kladnému pólu napěťového zdroje. Zatímco je vnitřní těleso 40 tvořeno vysoce vodivým materiálem , například mědí, je vnější tělo 3 9 tvořeno žárovzdorným materiálem s relativně nízkou vodivostí, například nerezavějící ocelí nebo inkonelem. U takto konstruované anody, se část povrchu hlavního těla 39 vlivem působení obloukového výboje ohřívá, v důsledku čehož se zvyšuje její elektrický odpor a oblouk se automaticky posune na další část povrchu anody, která zůstala chladnější a tudíž představuje nizkoodporovou dráhu k uvedenému vnitřnímu těla 4 0 . Tento postup pokračuje, a vede ke kontinuálně rovnoměrné distribuci obloukového výboje na exponovaný povrch anody, čímž se snižuje pravděpodobnost tavení anody, což přispívá k její relativně dlouhé trvanlivosti. Ve vnitřním těle 40 je proveden průchozí otvor pro vedení

chladící •	kapaliny, která chladí tyto části	vnějšího	těla 39.
U	provedení znázorněném na obrázku	7, m pr	s t e n c 0 v á
anoda 43	umístěna uvnitř kruhového stín	11 k a 4 4,	přičemž
podlouhlý	obrobek 31 30 posuvně veden	s k r z e o r	stencové
síto 44	a prstencovou anodu 43. Pokud	s e b u d e	obrobek

5 otáčet okolo své podélné osy a současně se bude posouvat axiálně uvedenou anodou 4 3 , budou upravené omezené povrchov plochy opisovat účinnou spirálovou dráhu okolo obrobku 31 , čímž je dosaženo účinné povrchové úpravy celého obrobku 31.

Právě uvedený příklad je jedním z příkladů, u nichž jsou omezené povrchové plochy generovány v podstatě ve směru kolmém ke směru posunu obrobku 31 jako celku.

Obrobek 31 je dále opatřen stínítkem 4 5 ve tvaru objímky určeným k vymezení oblastí uvedeného obrobku, mezi nimiž a anodou může probíhat obloukový výboj. Kromě toho, ;ak si lze všimnout, stínítko 45 je opatřeno úzkými podlouhlými drážkami 46 , které umožňují SF katodovým skvrnám prostupovat těmito drážkami na část obrobku nacházející se před oblastí působení obloukového výboje uvažováno vzhledem ke směru relativního posunu obrobku tak, aby pomáhaly při jeho úpravě.

Tyto drážky 4 6 vybíhají z předního konce stínítka 4 5 (to je konec přilehlý k anodě 4 3) a končí ve střední části objímkového stínítka 4 5 . SF katodové skvrny vstupují do drážek 4 6 a jsou v nich účinně zachycovány. Pokud je nyní stínítkem 45 otáčeno oko-lo jeho podélné osy vzhledem k obrobku 3 1 , ^a současně je obrobek posouván souose s anodou 43 , budou zachycené SF katodové skvrny opisovat účinnou spirálovou dráhu okolo obrobku, a zajišťovat tak účinnou předběžnou úpravu celého obrobku 31.

Alternativně, v případě, kdy je upravovaným obrobkem například deska, může být použito ploché, elektricky izolované stínítko, které zahrnuje drážky podobné drážkám popsaným v souvislosti s výše uvedeným objímkovým tvarem stínírxa. '7 tomto případě, je stínítko posunováno kolmo k relativnímu posunu obrobku a SF katodové skvrny zachycené v uvedených drážkách upravují povrch obrobku, pokud se posunují kolmo k tomuto relativnímu směru pohybu. Následkem toho dochází k účinné (rovnoměrné) předběžné povrchové úpravě uvedeného obrobku 31 .

U provedení znázorněném na obrázku 3, navrženém speciálně pro použití při úpravě podélné desky, je použita válcová anoda 4 7 . Uvedená anoda 4 7 zahrnuje vnější válcový člen 4 9 vyrobený z materiálu s velmi nízkým odporem. Anoda 4 9 je otočná (buď kontinuálně nebo přerušovaně) okolo středové osy, kterou může proudit chladící kapalina a která dále slouží jako elektrický kondenzátor, pomocí něhož a vodivého kartáče 5 1 , může být anoda připojena ke zdroji napětí (není znázorněn). Uvedená anoda 4 7 je dále opatřena obklopujícími stínítky 52, jejichž úkolem je omezovat rozpětí obloukového výboje.

Skrze stínítko 52 prochází stírací tyč 53 mající pohoné prostředky 5 4 , jejímž úkolem je stírat z povrchu anody na něm akumulované napařováním nebo jiným způsobem uložené materiálv.

Zatímco u již popsaného provedení, jsou nízkoodporove oblasti spojené s omezenými povrchovými plochami generovány vícebodovým spojením s uvedeným obrobkem, u jiného provedení mohou být vytvořeny například ochlazením jednotlivých oblastí spojených s omezenými povrchy, které vede ke snížení jejich elektrického odporu.

Alternativním způsobem generování omezených povrchových ploch, mezi nimiž a anodou se koncentruje obloukový výboj, je ozařování těchto ploch vhodným elektromagnetickým zářením, například laserovým zářením. V důsledku ohřívání těchto oblastí vlivem záření dochází k určitému stupni odpařovaní a následné ionizaci, která vytváří vhodné podmínky pro koncentrování obloukového vvboie právě mezi těmito plochami a anodou. Je však třeba uvést, celit ohřátí oblasti obrobku sousedící s ze poKud se ma těmito plochami

7 zahřátými ozařováním, měla by být tato sousední oblast dodatečně chlazena.

Ještě dalším způsobem jak zajistit omezení obloukového výboje na omezenou povrchovou plochu je vytvoření jemných \ zářezů na povrchu obrobku před úpravou obloukem nebo v jejím průběhu, přičemž přítomnost těchto zářezů slouží k omezení pohybu LS katodových skvrn. Tyto zářezy mohou být tvořeny z počátku podél délky uvedeného obrobku za účelem vedení SF katcdových skvrn a kolmo k délce obrrobku za účelem koncentrování LS katodových skvrn.

Alternativním nebo doplňkovým způsobem, který zajišťuje omezení obloukového výboje na oblast mezi omezenou povrchovou plochou a anodou je umístění elektricky izolovaného těla majícího zuby, které se dostávají postupně do elektrického kontaktu s omezenou plochou, která sousedí s omezenou povrchovou plochou. Okamžitý kontakt těchto zubů s omezenou plocnou obrobku a pohyb obrobku vzhledem k těmto zubům dává vzniknout určitému stupni jiskření, které, na druhé straně, vede k omezení obloukového výboje na omezenou povrchovou plochu, na níž dochází k jiskření.

Kromě toho jsou uvedené zuby účinné i při zachycování katodových skvrn.

Použití elektricky izolovaného těla je schematicky znázorněno na obrázku 9. Jak je patrné z tohoto obrázku, je pcdélný předmět 57 , jakým je například drát, vystaven působení vakuového obloukového výboje, za účelem čištění. Za t ímto účelem se předmět 57 , zatímco je v kontaktu s množinou vodivých válečků 5 8 , které jsou zase připojeny k zafornému pólu napěťového zdroje, podélně posouvá. Předmět 5 7 · před vstupem do prstencové anody 6_0, která je zase připojena ke kladnému pólu napěťového zdroje, prochází skrze drážkované otočné válcové stínítko 5 9 . Anoda 6 0 je opatřena válcovým stínítkem 6¹ , jehož úkolem je zabránit generování

8 obloukového výboje v nežádoucích oblastech obrobku 57 a anody 6 0 .

Vedle uvedeného obrobku 57 a v těsné blízkosti anody 60 je uspořádáno izolované tělo 62, z něhož vybíhají elektricky vodivé zuby 63, které jsou v elektrickém kontaktu s předmětem 57.

Za provozu, kontakt mezi zuby 63 a pohybujícím se předmětem 57 zachycuje katodové skvrny a způsobuje jiskření, přičemž tato jiskřící oblast se stává omezenou povrchovou plochou, mezi níž a anodou 60 prochází relativně omezený obloukový výboj. Současné dosedání zubů 63 na povrch předmětu 57 a kontinuální posun uvedeného předmětu 57 vyvolávají mechanický čistící účinek, který účinně doplňuje čistící účinek obloukového výboje.

Při realizaci výše popsaného způsobu, zatímco působení zubů 63 na povrch předmětu 57 slouží k vymezení omezené povrchové plochy, mezi níž a anodou se koncentruje hlavní obloukový výboj, má značný počet SF katodových skvrn tendenci pohybovat se ve směru válečků 58. Pokud se bude rychlost posunu předmětu 57 v podstatě schodovat se střední rychlostí posunu těchto katodových skvrn v opačném směru, zůstane převážná většina LS katodových skvrn v podstatě stacionární, přičemž ty SF katodové skvrny, které se přesto pohybují ve směru válečků 58 provádějí předběžnou čistící úpravu uvedeného předmětu .

Střední rychlost pohybu katodových skvrn V pro předmět mající stejnoměrnou tloušťku okují, může být dána vztahem 'V = V . e^_k kde

V znamená konstantu pro upravovaný materiál (t.j. pro ocel V =10 cm/s) ^L o k znamená empirický koeficient = 0,44 t znamená tloušťku okují v jam.

9

Obrázek 10 znázorňuje tři alternativní provedení izolovaného těla. Jak je zřejmé z obrázku 10a, izolované tělo zahrnuje izolovaný držák 62 a sadu ploše zakončených zubů 63a. ϋ provedení 10b jsou zuby 63b zašpičatělé. A konečně u provedení 10c je použito držadlo 62 s pouzdry 65, do nichž zapadají vyjmutelné zuby 66, které jsou pomocí pružiny 67 tlačeny do kontaktu s předmětem, který má být upraven. Pokud je to žádoucí, lze zuby u tohoto provedení snadno nahradit jinými.

Zuby mohou být tvořeny bud’ elektricky vodivým materiálem nebo materiálem izolačním, kterému může vodivost dodat na něm uložený elektricky vodivý materiál. Výhodně jsou od sebe zuby odsazeny na určitou vzdálenost (0,5 až 5 mm), tak, aby zachycovaly LS katodové skvrny a tím omezovaly uvedený oblouk.

podrobněji mechanické

Pokud jsou zuby navrženy v podstatě, za účelem omezení cblouku a/nebo čištění povrchu, mohou být vyrobeny z jakéhokoliv vhodného elektricky vodivého relativně tvrdého materiálu. Pokud jsou však zuby navrženy (jak bude dále objasněno) za účelem omezení oblouku a/nebo úpravy povlékaných povrchů, potom mohou být prvky vyrobeny z měkčího materiálu, například z povlakového materiálu nebo z materiálu obrobku. Materiály určené pro výroba zubů mohou být zvoleny vzhledem k úpravě, která má být provedena.

Uvedené zuby lze použít k tvorbě zářezů kolmých ke směru úpravy předmětu, kromě toho, že vykonávají další jim příslušející funkce. Tyto zářezy jsou určeny pro koncentrování LS katodových skvrn.

Obrázek 11 znázorňuje alternativní provedení pro koncentrování LS katodových skvrn v omezených povrchových ploché.ch a pro regulaci pohybu SS katodových skvrn. U

tohoto provedení má být upraven vnitřní povrch podlouhlého válcového předmětu, jakým je například trubka, za účelem vyčištění tohoto povrchu obloukovým výbojem generovaným ve vakuu mezi anodou 7 2 a vnitřním povrchem předmětu 71 . ϋ tohoto provedení je předmět 71 na obou koncích hermeticky utěsněn pomocí vhodnýclf těsnění 7 3, 74. Vzduch z předmětu je vhodně odsáván až do vytvoření vákua uvnitř tohoto předmětu 7 1 . Skrze těsnění 7 3, ZA jsou vedeny plynový výstupní otvor 76 resp. plynový vstupní otvor 75.

Anoda 72 je spojena prostřednictvím prostředku 77 s kJ iým pólem napěťového zdroje, přičemž uvedený prostředek dále slouží k posouvání anody 72 axiálně předmětem 71 . dobrém elektrickém kontaktu s vnějším povrchem předmětu 71 je množina kontaktů, které jsou provedeny tak, aby mohly být připojeny k zápornému pólu napěťového zdroje. Kontakty 78 jsou uspořádány s možností posunu okolo vnějšího povrchu předmětu 71 tak, aby mohly opisovat v podstatě spirálovou dráhu od jednoho konce uvedeného předmětu sousedícího s těsnícím prostředkem 74 k opačnému konci předmětu 7 i · ^: lehlému k těsnícímu prostředku 7 3 . Posun kontaktů

JJ rováděn synchronně s axiálním posunem anody 72.

Při nízkém tlaku plynu, 'který je v celém válcovém P u konstantní (tedy pokud mezi vstupním otvorem stopním otvorem 76 neproudí žádný plyn), koncentruje £ sukový výboj 7 9a mezi anodu 72 a omezenou povrchovou i, uspořádanou protilehle ke kontaktům 7 8 . ^Za těchto k, se budou SF katodové skvrny pohybovat bohužel n řádaně po zbývající části povrchu válcového tělesa ^s loto důvodu nebudou přispívat k jakékoliv předběžné ; ' ·vé úpravě uvedeného předmětu. Avšak pokud je ve mm předmětu vytvořen tlakový spád a tudíž kontinuálně tímto předmětem od jeho vstupního otvoru 75 k výstupvoru 7 6 plyn, jehož tlak se od vstupního otvoru tupnímu otvoru 76 plynule snižuje, potom vznikne

O..21 úzká část 79b uvedeného výboje, ve které se pohybují SF katodové skvrny v předem stanoveném směru, a umožňují tak předběžnou úpravu povrchu předmětu. Tato předběžná úprava usnadňuje následnou úplnou úpravu prováděnou hlavní částí výboje, která je koncentrována mezi tyto předběžně upravené plochy a anodu 72.

Zatímco již podrobně popsaná provedení regulovala pohyb SF katodových skvrn ve směru úpravy povrchu, lze, jak již bylo naznačeno, regulovat pohyb těchto skvrn i v postatě kolmo k danému směru úpravy.

Maximální rozměr (uvažováno ve směru kolmém ke směru úpravy) libovolné upravené zóny (což je oblast účinných katodových skvrn) může být 5 až 250 mm pro jeden oblouk. Pokud je předmět současně upravován množinou oblouků, měl by ležet celkový součet těchto maximálních rozměrů v rozmezí, které je součtem jednotlivých rozmezí pro jednotlivé oblouky.

V případě, že je výše popsané zařízení použito k čištění povrchu obrobku, čímž se rozumí odstraňování okují z tohoto obrobku, je tlak plynu ve vakuové kcm.ože zvolen vzhledem k tloušťce okují, které mají být odstraněny. Takže například pro tloušťku okují menší než 1 pm je používán maximální tlak plynu asi 100 Pa, pro tloušťku okují mezi 1 až 5 pm je používán maximální tlak asi 5 Pa, a pro tloušťku okují větší než 5 pm je používán maximální tlak asi 5 x 10 ¹ Pa.

Tyto tlaky 'se mohou týkat buď zbývajícího vzduchu neoo jakéhokoliv vhodného plynu.

Jak již bylo naznačeno, způsob a zařízení podle vynalezu mohou být přímo využity ve spojení s povlékáním kovového obrobku napařovacím způsobem. Nyní bude popsána právě tato aplikace zařízení a způsobu podle vynálezu s přihlédnutím na přiložené obrázky 12 až 15.

Jak je zřejmé z obrázku 12, pouzdro 81 je připojeno k vakuovému čerpadlu 82, čímž se zajistí vytvoření vákua v uvedeném pouzdře 8 1 . Cely povrch podlouhlého předmětu 83, který má být vyčištěn a povlečen, je nesen pomocí prostředku, který není znázorněn, uvnitř uvedeného pouzdra 81 a je opatřen prostředkem (není znázorněn), který může tento předmět posouvat podél jeho podélné osy a otáčet jím okolo této osy. Podélný předmět 83 je souosý se středovým vrtáním prstencové anody 84 opatřené vhodným stínítkem 85. Uvedený předmět 83, který zde zastupuje činnou katodu, je elektricky připojen prostřednictvím kontaktu 86 k zápornému pólu napěťového zdroje 88. Kladný pól napěťového zdroje 88 je na jedné straně připojen přes odpor 89 k anodě 84 a na druhé straně paralelně přes odpor 91 k pomocné spouštěcí elektrodě 92. Vedle předmětu 83 se nachází izolované těleso 9 3 , v němž je umístěna výměnná jednotka 94, z níž vybíhají vodivé zuby 95 . Těleso je spojeno s pohoným prostředkem 9 6 , pomocí něhož se může posouvat podél povrchu uvedeného předmětu 83. '

Uvnitř pouzdra 81 je umístěn zdroj 97 elektromagnetického záření, například laserový zdroj, nasměrovaný směrem k předmětu 83 , z něhož může na omezenou povrchovou plochu předmětu 83 sousedící s anodou 84 dopadat svazek paprsků elektromagnetického záření.

Uvnitř uvedeného pouzdra 81 se dále nachází, směrově pod uvedeným předmětem 83,výparnik 9 8 připojený k napěťovému zdroji 9 9 přes vypínač· 10 0, přičemž na uvedeném váoarníku 9_8 ~e uložen odpařitelný prvek 101 zastoupený materiálem, který má být odpařen a který má vytvořit povlak na uvedeném předmětu 8 3 . Po uzavření vypínače 100 dochází, v důsledku ohřívání výparníku 98 k odpařování prvku 10 1.

Za provozu je předmět 83 posouván podél jeho podélné osy do blízkosti anody 8 4 a jeho omezená povrchová plocha je ozařována radiačním zdrojem 97 , čímž dochází k jejímu ohřívání a k jejímu omezenému naparování a/nebo thermoelektrické emisi z této plochy. Naparovaná vrstva se vlivem záření ionizuje. Generování iontů v oblastí omezené povrchové plochy a/nebo termoelektrická emise, vytvářejí podmínky výhodné pro generování obloukového výboje. Použití elektromagnetického záření k tomuto účelu je proto nezbytné pouze v počátečním stádiu generování obloukového výboje. Oblouk je udržován v omezené povrchové oblasti a v následných omezených povrchových plochách na základě skutečnosti, že vodivé zuby izolujícího tělěsa jsou v kontaktu s těmito plochami, čímž zajišťují kontinuální nasměrování obloukového výboje na relevantní omezené plochy.

Podlouhlý př že je podél celé oeloukového výboje, omezené povrchové obloukovým výbojem edmět 8 3 může být potom čištěn tak, své délky a obvodu vystaven působení který postupně upraví po sobě jdoucí plochy uvedeného předmětu 8 3. Čištění může být doplněno mechanickým čištěním pomocí zubů 95 . Lze si představit, že jako v již popsaných piípadech, je hlavní úprava prováděna obloukovým výbojem působícím na po sobě jdoucí omezené povrchové plochy a to na základě působení LS katodových skvrn v těchto plochách. Pomocná předběžná úprava je prováděna na základě skutečnosti, že SF katodové skvrny jsou nasměrovány ke kontaktu 8 6 , čímž je dosaženo předběžného čištění, které je následně dokončeno díky hlavnímu obloukovému výboji.

Poskytnutí ‘pomocného mechanického čistem důležité vzhledem k následujícím okolnostem, katodových skvrn směrem ke kontaktu 8 6 se vytv úl Z V 1 á Š t ě Pohybem SF áří codélná cist a dráha m

SUKU, která j e

Sil 'nauelná se středn:

šířkou SF katodových skvrn a leží v rozmezí od 0,3 do 1 mm. Na hranicích těchto drah tvoří okuje nebo jiné nečistoty zvýšené hřbety, přičemž existence těchto hřbetů brání účinnému následnému čištění pomocí Vzhledem k této skutečnosti, může LS katodových skvrn k nežádoucímu drah, míst na povrchu předmětu, které byly již vyčištěny SF katodovými skvrnami. Avšak pokud se tyto oblasti, které již byly vystaveny předběžnému čištění působením SF katodových skvrn, podrobí následně mechanickému čištění pomocí zubů, které mohou snadno uvedené hřbebeny .odstranit, potom je následné čištění pomocí LS co se týče rovnoměrnosti čištěni, aniž by zde nebezpečí přílišného tavení.

LS katodových skvrn, docházet po průchodu nerovnoměrnému tavení katodových skvrn účinné, vznikalo

Kromě toho, tím, že jsou od sebe jednotlivé zuby 95 izolovaného tělesa 9 3 odsazeny asi o 0,5 až 5 mm, mohou tyto zuby sloužit k zachycování katodových skvrn, což vede ke zlepšení elektrického čištění povrchu uvedeného předmětu.

Po dokončení čištění předmětu 8 3 , lze na tomto předmětu 83 provést další tepelné úpravy pomocí stejného obloukového výboje, přičemž tyto tepelné úpravy mají za následek zpevnění povrchu předmětu 83 a regulování jeho povrchových vlastností.

s t pře vyp 1 0 o u , je mo z

Současně s tepelnou úpravou povrchu 83 nebo střídavě o úpravou předmětu 83 lze provádět potahování tohoto tu 8 3 odporovým ohříváním výparníku 98 (uzavřením če 100), v důsledku čehož dochází k odpařování prvku ukládání takto vzniklých par na povrch předmětu ?rý se otáčí kolem své podélné esy. V případě, že alná úprava prováděna současně s napařc-vaním, je Lskat vysoce kvalitní povlakovou vrstvu, vyznačující nou přilnavostí ke kovovému povrchu předmětu.

Potahování předmětu 83 lze provádět současně nebo střídavě s mechanickou úpravou povlaku pomocí vhodných zubů. Za tímto účelem mohou být zuby vyrobeny buď ze stejného materiálu jako povlak nebo ze stejného materiálu jako předmět, který má být povlečen.

Lze si odvodit, že uložení relativně tenkých povlakových vrstev na předmět 83 výše popsaným způsobem, tedy tepelná úprava a uložení prvních povlaků, po němž následuje další tepelná úprava a ukládání povlaků, může být opakováno až do dosažení požadované tloušťky povlaku.

V průběhu tepelné úpravy předmětu je důležité zajistit, aby předmět nedosáhl teploty vyšší než je jeho teplota žíhání a proto může být předmět spojen s termoelektrickým článkem, který může být použit k regulaci stupně zahřívání. Kromě toho, v průběhu povlékání uvedeného předmětu lze aplikování povleku regulovat, v případě potřeby, vložením odstranitelného stínítka mezi uvedený výparník a předmět.

Zatímco u výše popsaného provedení (znázorněného na obrázku 12) probíhá napařcvání důsledku zahřívání výparníku 9 8 elektrickým odporem, u dalšího podle vynálezu napařování výsledkem působení obloukového výboje na napařovací prvek. Takové je schematicky znázorněno na obr. 13.

provedení vakuového provedení

Jak je zřejmé z tohoto obrázku, předmět 10 5 je přípcjen k napěťovému zdroji (není znázorněn). Pravostranný konec předmětu 1 0 5 je zapouzdřen ve stínítku 106, které slouží k omezení elektrického výboje, je opatřeno drážkami (nejsou zobrazeny). Krorně zařazení anody 107, mezi níž a předmětem 10 5 je vytvořen obloukový výboj za účelem čištění je u tohoto crovedenc zavedena další prstencová anoda ý 08 , o míst e néh o a to do polohy vedle napařovacího prvku 109 uvnitř výparníku 110, jenž je opatřen elektrickým vneenzatorem 111 připojením k zápornému pólu napěťového .i,·.·/.>< ··..< .LjA.-C-o.

zdroje 112, přičemž kladný pol tohoto napěťového zdroje je připojen k uvedené anodě 108. U tohoto způsobu zastupuje napařovací prvek 109 katodu a v případě iniciování výboje (v prvé řadě pomocí přídavné spouštěcí elektrody 113) mezi anodou 108 a omezenou povrchovou plochou napařovacího prvku 109, uspořádanou protilehle vzhledem ke kondenzátoru 111, dochází k napalování a následnému povlékání uvedeného předmětu 105.

Výhody způsobu naparování pomocí obloukového výboje, který působí na omezenou povrchovou plochu napařovacího prvku 109 jsou znázorněny na obrázku 1 4. Tedy co se týče obrázku 14a, na napařovací prvek 109 je aplikováno záporné napětí prostřednictvím páru vodičů 115, které kontaktují spodní konce prvku 10 9 a je vidět, že naparování se děje nestejnoměrně v důsledku katodových skvrn na napařovacím povrchu, které se pohybují k odpovídajícím horním koncům. V případě, jaký nastane v situaci znázorněné na obrázků 14b je záporný pol napěťového zdroje propojen s napařovacím prvkem 10 9 prostřednictvím úzkého středově umístěného kontaktu 116, dochází k podobně nežádoucí formě naparování. Avšak, v případě, že je záporné napětí přiváděno na základnu napařovacího prvku 109 prostřednictvím kruhového kontaktu 1 17 (jak je znázorněno na obrázku 14c), který definuje omezenou povrchovou plochu, vede získání odpovídající omezené povrchové plochy na horní části napařovacího prvku 109 k relativně rovnoměrnému naparování.

Zatímco u výše popsaných provedení úpravy povrchu kovového předmětu sloužícího jako katoda byla s úspěchem používána jedna anoda, je možné ve vhodných případech zvýšit účinnost úpravy . zavedením množiny anod majících společný nebo oddělený energetický zdroj. Tímto způsobem je předmět upravován množinou obloukových výbojů.

Obrázek 15 znázorňuje povlékání nepravidelně tvaro27 váného předmětu 120, například rohatky, napařovacím způsobem < tomuto účelu jsou pod předmět 120 umístěny dva výparníky 121, 122, tak, že jsou nasměrovány směrem k předmětu 120 pod určitým úhlem vzájemně protilehlých směrech tak, že se jejich účinná pole překrývají a povlékají předmět 12 0 v protilehlých směrech. Tímto způsobem je zajišťováno rovnoměrné povlékání předmětu 120 i přes jeho nepravidelný tvar.

Je zřejmé, že u všech provedení podle vynálezu j ;ou obloukové výboje po dobu, po kterou je to nezbytné, udržovány při stálém režimu.

PAT

-Ι-

---	—. ~
“0	1-	-v
2.'	>
1-'	CO	S	C*
	—1		73
	77*	C.7	'-v
	o	Cl.	Λ- Q
\|	1 -h	2

ο

Claims

N A R 0 K Y c

o czx cc

Způsob povrchové úpravy kovového obrobku, v y z že se mezi hlavní exponovanou částí

1 .

načený tím anody (32) a po sobě jdoucími omezenými plochami prvního povrchu uvedeného obrobku (31) působícího jako katoda generuje vakuový obloukový výboj, mající obloukový proud, který není v podstatě menší než 50 ampérů, a kladný napěťoproudový gradient.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že po sobě jdoucí omezené plochy jsou spojeny s odpovídajícími po sobě jdoucími nízkoodporovými oblastmi obrobku (31 ) .

Způsob podle nároku 2, v y z n a č e n ý tím že napětí generující oblouk se aplikuje mezi ivedenou anodu (32) ho obrobku a části druhého, protilehlého povrchu uvedené31) prostřednictvím jednoho nebo více kontaktů (37,38), které definují každou z uvedených povrchových částí, přičemž uvedené části jsou protilehlé k odpovídajícím omezeným plochám a jsou v podstatě koextenzní s uvedenými omezenými plochami.
4. Způsob podlé nároku 2, vyznačený tím, že oblasti uvedeného obrobku (31), spojené s odpovídajícími omezenými oblastmi, jsou postupně ochlazovány tak, že vytvářejí uvedené nízkoodDorové oblasti.

II
5. Způsob podle některého z předcházejících nároku, vyznačeny t í m , že každá z uvedených omezených ploch uvedeného obrobku (83) je postupně elektromagneticky ozařována, čímž dochází k postupnému ohřívání uvedených ploch.
6. Způsob podle některého z předcházejících nároků, v y z n a č e n ý t í m , že vedle po sobě jdoucích omezených ploch je uspořádáno elektricky izolované tělo (62) mající zuby (63), které se dostávají postupně do kontaktu s uvedenými omezenými plochami.
7. Způsob podle nároku 6, vyznačený tím, že relativní pohyb uvedených zubů (63) vzhledem k uvedenému obrobku (57) zajišťuje mechanickou úpravu uvedených omezených povrchových ploch.
8. Způsob podle nároku 3, v yz n a č e n ý t í m , že se mezi uvedeným obrobkem (31) a uvedenou anodou (32) provádí v daném směru relativní pohyb, přičemž uvedené oblouk generující napětí se aplikuje na uvedenou anodu (32) a uvedený druhý povrch prostřednictvím jednoho nebo dvou pomocných kontakty (37, 38) uspořádaných před uvedenou anodou v daném směru relativního posunu uvedeného obrobku vzhledem k anodě.
9. Způsob podle nároku 3, v y znače n ý t í m , ze mezi uvedeným obrobkem (31) a uvedenou anodou (32) se provádí v daném směru relativní pohyb, přičemž uvedený obloukový výboj je postupně generován mezi anodou (32) a po sobě jdoucí množinou omezených ploch., umístěných pricr.s k danému směru relativního posunu.

III
10. Způsob podle nároku 9,vyznačené tím, že uvedené oblouk generující napětí se aplikuje na uvedenou anodu (32) a uvedený druhý povrch prostřednictvím jednoho nebo více pomocných kontaktů (37, 38) s možností posunu ve směrech kolmých k danému směru relativního posunu.
1 1 . Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že mezi uvedeným obrobkem (31) a uvedenou anodou (32) dochází k relativnímu pohybu, majícímu rychlost v podstatě shodnou se střední rychlostí pohybu katodových skvrn, tvořených na uvedeném povrchu, a v opačném směru vzhledem k směru pohybu uvedených katodových skvrn.
12. Způsob podle nároku 1,vyznačený tím, že dále zahrnuje tvoření zářezů na uvedeném obrobku, vedených v podstatě kolmo k uvedenému směru relativního posunu uvedeného obrobku vzhledem k uvedené anodě.
13. Způsob podle nároku 12, vy z na č e n ý t í rn , že zahrnuje tvoření dalších zářezů na uvedeném obrobku vedených v podstatě v uvedeném směru relativního posunu.
14. Způsob podle nároku 1,vyznačený tím, že mezi uvedeným obrobkem (31) a uvedenou anodou (32) dochází k relativnímu posuvnému pohybu v daném směru, přičemž uvedené omezené plochy se nacházejí před uvedenou anodou, uvažováno v uvedeném směru relativního posunu.
15. Způsob podle nároku 14, v y z n a č e n ý t í m , ze katodové skvrny jsou zachycovány v oblastech před uvedenými omezenými plochami, uvažováno v daném směru relativního

IV posunu .
16. Způsob podle nároku 15, vyznačený tím, že mezi uvedeným obrobkem a- uvedenými zachycenými katodovými

skvrnami dochází k relativnímu pohybu ve směru v pods- tatě kolmém k danému směru relat ivního posunu. 17. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že. uvedenou úpravou je čištění

povrchu obrobku.
18. Způsob podle nároku 1, vyznačený dále zahrnuje naparování povlakového materiálu uvedený povrch.

tím, že (109) na
19. Způsob podle nároku 18, v y z n a č e dále zahrnuje tepelnou úpravu uvedeného uvedeného obloukového výboje současně nebo n ý t í m , že povrchu pomocí periodicky s uvedením nacařiváním ocvlakového mateři;
20. Zařízení pro povrchovou úpravu kovového obrobku zahrnující pouzdro (1), prostředky (3) pro generování vakua v uvedeném pouzdře řízené zavádění plynu do (1), první prostředek (5) pro uvedeného pouzdra ( 1 ) , alespoň ?dnu anodu (7), druhý prostředek pro posuvné uchycení uvedeného obrobku (6) zastupujícího katodu pouzdře ( i ) a r r č íi ρr o s ore o eκ ( i 0 , 15,>

(6) v uvedenem z r o a ρ 11 k ováni oblouk generujícího napětí mezi anodu (7) a uvedenou katodu (6), v y znač e n ý t í m , že je opatřeno čtvrtým prostředkem (34, Gz; pro omezení uvedeného· obloukového ν· výboje pouze na po sobě jdoucí omezené plochy prvního povrchu uvedeného obrobku (6), pátý prostředek pro zajištění v podstatě rovnoměrné distribuce oblouku na uvedenou anodu (7), a šestý prostředek, zajišťující relativní posun mezi uvedeným obrobkem (6.) a uvedenou anodou (7) v daném směru relativního posunu.
21. Zařízení podle nároku 20, vyznačené tím, že čtvrtý prostředek (34) je proveden tak, že z uvedených omezených ploch činí zóny s nízkým odporem.
22. Zařízení podle nároku 21,vyznačené tím, že čtvrtý prostředek zahrnuje jeden nebo více kontaktů (34), aplikovaných na druhý a opačný povrch uvedeného obrobku

tak, že definují povrchové části druhého povrchu, které leží protilehle k uvedeným omezeným plochá m a které jsou koextenzní s těmito plochami. 23 . Zařízení podle nároku 21 , v y z n a č e n é t í m ,

e čtvrtý prostředek zahrnuje chladící prostředek pro ostupné chlazení oblastí uvedeného obrobku, čímž vytváří vedené omezené plochy.

^4. Zařízení podle nároku 20, vyznačené tím, že uvedený čtvrtý prostředek zahrnuje elektricky izolované ělo (62) s prvky (63), které jsou postupně elektricky řipojeny k uvedeným omezeným plochám.

Zařízení podle některého z předcházejících provedení, / z na č e n é t í m , že je dále opatřeno alespoň ním pomocným kontaktem (37,38), který je elektricky

VI spojen s druhým povrchem v polohách nacházejících se před uvedenou anodou vzhledem kdanému směru relativního posunu obrobku.
27. Zařízení podle nároku 20,vyznačené tím, že je dále vybaveno sedmým prostředkem pro zajištění v podstatě rovnoměrné předběžné úpravy uvedeného obrobku.
28. Zařízení podle nároku 27,vyznačené tím, že uvedený sedmý prostředek je disponován pro zadržení a posun katodových skvrn kolmo k uvedenému relativnímu pohybu obloukového výboje vzhledem k obrobku.
29. Zařízení podle nároku 28, vyznačené tím, že uvedený sedmý prostředek zahrnuje elektricky izolované srínítko (35, 45) umístěné vedle povrchu, který má být upraven, takovým způsobem, že částečně tento povrch zakrývá a je posouváno kolmo «-k. danému směru, přičemž uvedené stínítko má ne svém vnitřním povrchu množinu úzkých podlouhlých zlábků (46) končících v blízkosti odlehlého konce, vzhledem k obloukovému výboji.
30. Zařízení podle některého z předcházejících nároků, vyznačené tím, že dále zahrnuje napařovací elektrodu (101, 109) uspořádanou vedle uvedeného obrobku, a osmý prostředek (99, 108) pro ohřívání uvedené napařovací elektrody (101, 109), za účelem zvýšení jejího odpařování.
31. Zařízení podle nároku 30, v y z n a č e n é t í m , ze uvedený osmý prostředek zahrnuje elektrický odporový topVII ný prostředek (99).
32. Zařízení podle nároku 30, vyznačené tím, že uvedený osmý prostředek zahrnuje další obloukový prostředek (108) využívající uvedenou napařovací elektrodu (109) jako pomocnou katodu a opatřený alespoň jednou pomocnou anodou (108).
33. Zařízení podle některého z předcházejících nároků, vyznačené tím, že pátý prostředek zahrnuje anodu (32, 47) tvořenou vnějším tělem (39 , 48 ) a vnitřním tělem (40, 49) v těsném elektrickém kontaktu, přičemž uvedené vnitřní tělo (40, 49) má vyšší elektrickou vodivost než uvedené vnější tělo (39, 48), prostředky pro aplikaci uvedeného obloukového napětí mezi uvedený obrobek a uvedené vnitřní tělo (40, 49), přičemž uvedený obloukový výboj je generován mezi uvedeným vnějším tělem (39, 48) a omezenou plochou uvedeného obrobku.
34. Zařízení podle nároku 30, v yznačené tím, že uvedené vnější tělo (48) a vnitřní tělo (49) jsou v podstatě souosé a válcovité a že zahrnuje prostředek pro zajištění plynulého nebo přerušovaného posunu anody (47).
35. Zařízení podle nároku 33, v yznačené tím, že je dále opatřen stíracím prostředkem (53, 54) uzpůsobený

tak, že se dotýká vně-jšího povrchu uvedeného vnějšího těla (48) ža účelem- 'stírání materiálu z uvedeného vně j š ího těla (48) , na kterém byl uvedený materiál uložen..

Zařízení pro úpravu vnitřního povrchu válcovitého

V.

- :νιι·ι kovového obrobku, vyznačené t í m , že zahrnuje prostředky pro vytvoření vakua v uvedeném obrobku (71), anodu (72) posuvně uspořádané v uvedeném obrobku (71) podél jeho délky, elektrické kontakty (78), které jsou spojené s vnějším povrchem uvedeného obrobku (71) s možností posunu vzhledem k uvedenému obrobku (71) synchroně s uvedenou anodou (72), a prostředky (75, 76) k vedení plynu skrze uvedený obrobek (71) ve směru posunu uvedené anody (72), za účelem vytvoření tlakového gradientu plynu v uvedeném směru.
37. Způsob pro úpravu vnitřního povrchu válcového kovového předmětu (71), vyznačený tím, že zahrnuje vytvoření vakua v uvedeném předmětu (71), posun anody (72) uvedeným předmětem (71) v předem určeném směru, posun katodových kontaktů (78) spojených s uvedeným předmětem (71) synchroně s posunem uvedené anody (72), a vedení plynového proudu uvedeným předmětem (71) ve směru uvedeného posunu, za účelem vytvoření tlakového spádu plynu v uvedeném směru.