Przedmiotem wynalazku jest plazmotron lukowy pradu stalego przeznaczony zwlaszcza do wytwa¬ rzania pokryc ochronnych metoda natrysku plaz¬ mowego.Natryskiwanie plazmowe polega na nanoszeniu za pomoca plazmotronu plynnych czasteczek materia¬ lu na powierzchnie chroniona lub regenerowana.Dla osiagniecia tego celu, czasteczki materialu po¬ kryciowego w postaci drobnego proszku wprowa¬ dzane sa do poruszajacego sie z duza predkoscia strumienia plaamy wytworzonego w plazmotronie, gdzie ulegaja roztopieniu a nastepnie rozpedzone do predkosci kilkuset metrów na sekunde osiadaja- na podloze tworzac odpowiedniej grubosci warstwe* pokryciowa.Znane sa plazmotrony lukowe pradu stalego, sto¬ sowane w technice natryskiwania plazmowego, któ¬ re wyposazone sa w wolframowa katode i miedzia¬ na anode wykonana w ksztalcie dyszy. Elektrody te usytuowane sa w osi glównej plazmotronu w okreslonym odstepie od siebie w taki sposób, by zapewnic wyladowanie lukowe pradu stalego, sta¬ bilizowane wymiarem dyszy i przeplywem gazu zwykle obojetnego takiego jak argon, wodór, hel lub azot.Gaz stabilizujacy wyladowanie w plazmotronie, pod wplywem energii cieplnej zawartej w luku padu stalego, ogrzewa sie do wysokiej temperatury rzedu lO^K i zmienia w strumien plazmy wyply- M 10 15 20 25 wajacy na zewnatrz dyszy z predkoscia okolo 500 m/sek.Wysokie temperatury i erozyjne dzialanie luku na powierzchnie wewnetrzna dyszy oraz zewnetrz¬ na katody, sprzyjaja przedostawaniu sie materialu elektrod do strumienia plazmy i dalej do wytwa¬ rzanego pokrycia w postaci niewielkich wtracen miedzi i wolframu. Wtracenia te w wielu przypad¬ kach sa niekorzystne i powaznie obnizaja jakosc nanoszonych pokryc, a w przypadku wykonywania pokryc przedmiotów dla celów medycznych z re¬ guly dyskwalifikuja ten przedmiot.W celu wyeliminowania erozyjnego dzialania lu¬ ku, w znanych plazimotronach stosuje sie stabiliza¬ cje wyladowania albo za pomoca przeplywu gazu o orientacji osiowej, tj. takiej, kiedy gaz przeply¬ wa wzdluz katody i wciska sie pomiedzy we¬ wnetrzna scianke dyszy i obszar wyladowania albo za pomoca zawirowanego przeplywu gazu.Znane plazmotrony z przeplywem gazu o orien¬ tacji osiowej wyposazone sa w glówna komore ga¬ zowa otaczajaca katode, do której gaz doprowadza¬ ny jest ze wstepnej komory gazowej przez otwory w sciance dzielacej te komory ^prostopadle do jej powierzchni.Natomiast dalszy przeplyw gazu przez obszar wy¬ ladowania ma charakter przeplywu osiowego. Wy¬ stepuje tu niekorzystny rozklad predkosci wokól katody, co pociaga za soba przesuniecie wyladowa- 116 335 /%-ii6: ¦3.; nia lukowego z osi w kierunku scianki dyszy i w konsekwencji szkodliwa jej erozje. W wyniku ero¬ zji nastepuje deformacja ksztaltu dyszy oraz zanie¬ czyszczenie nanoszonej powloki materialem anody.Znane plazmotrony pracujace na zasadzie celowo 5 zawirowanego przeplywu gazu stabilizujacego, po¬ dobnie jak plazmotrony z osiowym przeplywem ga¬ zu, wyposazone sa równiez we wstepna komore ga¬ zowa oraz glówna komore gazowa usytuowana wo¬ kól katody. Róznica polega na tym, ze gaz ze 10 wstepnej komory gazowej przechodzi do komory glównej poprzez zawirowywacz, który powoduje wirowy przeplyw gazu wokól katody.Wirowy przeplyw gazu stabilizujacego ma ko¬ rzystny wplyw na osiowe rozlozenie wyladowania 15 lukowego w dyszy. Jednak ten sposób stabilizacji luku powoduje to, ze na wylocie z dyszy, strumien plazmy formuje sie w ksztalt stozka, co uniemozli¬ wia otrzymanie skoncentrowanego strumienia na¬ tryskiwanego proszku i w konsekwencji prowadzi m do duzych strat materialu natryskiwanego, zwla¬ szcza przy pokrywaniu powierzchni o malych wy¬ miarach. Ma to jeszcze inny ujemny efekt polega¬ jacy na nierównomiernym przetopieniu materialu proszkowego,na skutek wystepujacej róznicy tern- 25 peratur w obszarze utworzonego stozka, co prowa¬ dzi do uzyskania niejednorodnej powloki.Dodatkowym czynnikiem wplywajacym na stabi¬ lizacje wyladowania lukowego, obok stabilizacji gazem, jest otwór dyszy, której scianki w czasie 30 pracy plazmotronu narazone sa na przegrzanie przeplywajacym strumieniem plazmy. W zwiazku z tym winny byc one chlodzone intensywnym prze¬ plywem cieczy chlodzacej, co w znacznym stopniu ograniczone jest oporami wystepujacymi na drodze 35 przeplywu, zwlaszcza w rozwiazaniach z szerego¬ wym przeplywem cieczy chlodzacej.Plazmotron wedlug wynalazku, skladajacy sie z korpusu, anody wykonanej w ksztalcie dyszy oraz izolowanej katody, wokól której utworzona jest 40 glówna komora gazowa, zawiera pierscieniowa ko¬ more gazowa stalego cisnienia polaczona za pomo¬ ca pierscieniowej szczeliny ze wstepna komora ga¬ zowa zasilana gazem z przewodu zasilajacego, przy czym pierscieniowa komora stalego cisnienia pola¬ czona jest z glówna komora gazowa poprzecznymi otworami, rozmieszczonymi symetrycznie na obwo¬ dzie scianki wkladki przeplywowej otaczajacej glówna komore gazowa. Plazmoiron wyposazony jest ponadto w rozdzielacz cieczy chlodzacej, osa¬ dzony w kanale przeplywu cieczy znajdujacym sie w trzonie katody. Rozdzielacz dzieli strumien prze¬ plywajacej cieczy na strumien chlodzenia katody i strumien chlodzenia dyszy — anody. Na przeciw /rozdzielacza znajduje sie poprzeczny otwór prze¬ plywowy przechodzacy przez scianke tulei izolacyj¬ nej, przy czym os otworu przeplywowego jest pro¬ stopadla do plaszczyzny rozdzielacza.Strumien chlodzenia katody po oplynieciu scian¬ ki katody zawraca i laczy sie ze strumieniem chlo- w dzenia dyszy — anody w otworze przeplywowym znajdujacym sie w sciance tulei izolacyjnej, skad dalej ciecz plynie w kierunku dyszy — anody ka¬ nalem Wykonanym w korpusie.Wprowadzenie w obwód zasilania gazem, oprócz 95 4 glównej komory gazowej, dwóch dodatkowych ko¬ mór gazowych tj. wstepnej i stalego cisnienia, od¬ dzielonych pierscieniowa szczelina, umozliwia wy¬ równanie predkosci przeplywu gazu w otworach wkladki przeplywowej otaczajacej glówna komore gazowa. Wplywa to na utrzymywanie stalych pred¬ kosci gazu wokól katody ,a przez to równomierne rozlozenie wyladowania lukowego w otworze dy¬ szy — anody.W efekcie w otworze dyszy — anody uzykuje sie wyladowania symetryczne i rozdrobnione, co z ko¬ lei wplywa na znaczne zmniejszenie erozji we¬ wnetrznej powierzchni otworu dyszy — anody, a takze na zwiekszenie dlugosci i jednorodnosci , strugi na wylocie z plazmotronu w porównaniu do parametrów uzyskiwanych w znanych plaamofcro- nach z przeplywem osiowym badz zawirowanym.Dzieki zastosowaniu rozdzielacza cieczy chlodza¬ cej, mozliwy jest odwrotny przeplyw cieczy chlo¬ dzacej, tj. od anody do katody, co w wielu przy¬ padkach jest bardzo korzystne i poprawia efektyw¬ nosc chlodzenia dyszy — anody, przy czym w trak¬ cie przeplywu cieczy chlodzacej w kierunku od¬ wrotnym tj. od anody do katody, nie nastepuje wzrost oporów przeplywu w obszarze katody przy równoczesnym efektywnym chlodzeniu jej scianek.Wynalazek zostanie blizej objasniony na przy¬ kladzie wykonania przedstawionym na rysunku, na którym fig. I przedstawia plazmotron w przekroju wzdluznym przez kanaly przeplywu cieczy chlodza¬ cej, a fig. 2 — w przekroju wzdluznym przez kanal doplywu gazu.Podstawowym elementem plazmotronu jest kor¬ pus 1, w którym znajduja sie kanaly 2 przeplywu cieczy chlodzacej oraz kanal 20 doplywu gazu obo¬ jetnego.W przedniej czesci korpusu 1 umieszczony jest zespól anody skladajacy sie z metalowej dyszy — anody 3 i tulei osadczej 4, dokrecony nakretka 5 poprzez wkladke przeplywowa 6 do oporu 7 znaj¬ dujacego sie wewnatrz ikorpuisu 1. Katoda 8 pola¬ czona jest za pomoca zlacza gwintowanego z trzo¬ nem 9 tworzac jednolity zespól odizolowany elek¬ trycznie od korpusu 1 tuleja izolacyjna 10 umiesz¬ czona w tykiej czesci korpusu 1, przy czym kato¬ da 8 czesciowo jest wpuszczona w otwór dyszy — anody 3.Przeplyw igazu w plazmotronie odbywa sie po¬ przez kanal 20 do wstepnej komory gazowej 11 wy¬ konanej w ksztalcie pierscienia utworzonego przez zewnetrzna powierzchnie wkladki przeplywowej 6 i wewnetrzna powierzchnie korpusu 1. Ze wstepnej komory gazowej 11 gaz przeplywa pierscieniowa szczelina 12 do pierscieniowej komory gazowej 13 stalego cisnienia, skad poprzez otwory 14, syme¬ trycznie rozmieszcozne na obwodzie wkladki prze¬ plywowej 6, wpada do glównej komory gazowej 15, przy czym komora gazowa 13 stalego cisnienia ograniczona jest zewnetrzna powierzchnia wkladki przeplywowej 6 i wewnetrzna powierzchnia korpu¬ su 1.Przechodzac przez strefe wyladowania elektrycz¬ nego w przestrzeni miedzyelektrodowej, gaz pod wplywm wysokiej temperatury luku zamienia sie w strumien plazmy, który z duza predkoscia wyply- . V116335 6 wa poprzez otwór osiowy dyszy — anody 3 na ze- wntarz plazmotronu.Dla zapewnienia prawidlowego chlodzenia elek¬ trod, niezaleznie od kierunku przeplywu cieczy chlodzacej, w kanale 16 przeplywu cieczy chlodza¬ cej, wpadajacej do plazmotronu, znajduje sie roz¬ dzielacz 17 dzielacy strumien cieczy na dwie strugi, z których jedna plynie w kierunku katody 8 a dru¬ ga wpada do poprzecznego otworu znajdujacego sie w sciance tulei izolacyjnej 9 i plynie w kierunku dyszy — anody 3.Struga chlodzenia- katody 8 po odprowadzeniu ciepla ze scianki katody w wybraniu 19 zawraca i laczy sie po przeciwnej stronie rozdzielacza 17 ze struga chlodzenia dyszy — anody. Dalej plyna jed¬ nym strumieniem poprzez otwór przeplywowy 18 i kanal 2 w kierunku dyszy — anody 3.Zastrzezenie patentowe Plazmotron lukowy pradu stalego, zwlaszcza do wytwarzania powlok ochronnych, pracujacy na za¬ sadzie osiowego przeplywu gazu, zawierajacy kor¬ pus anode wykonana w ksztalcie dyszy oraz kato¬ de, wokól której utworzona jest glówna komora ga- 10 li 20 25 zowa ograniczona od zewnatrz scianka wkladki przeplywowej, a po zewnetrznej stronie scianki przeplywowej znajduje sie wstepna komora gazo¬ wa, do której doprowadzany jest gaz z przewodu zasilajacego, a ponadto elektrody plazmotronu chlo¬ dzone sa strumieniem przeplywajacej cieczy chlo¬ dzacej, znamienny tym, ze na drodze przeplywu ga¬ zu ze wstepnej komory gazowej (11) do glównej komory gazowej (15) znajduje sie pierscieniowa ko¬ mora gazowa (13) stalego cisnienia, przy czym wstepna komora gazowa (11) polaczona jest z pier¬ scieniowa komora gazowa (13) stalego cisnienia za pomoca pierscieniowej szczeliny (12), natomiast pierscieniowa komora gazowa (13) stalego cisnienia polaczona jest z glówna komora gazowa (15) otwo¬ rami (14) rozmieszczonymi symetrycznie na obwo¬ dzie wkladki przeplywowej (6) a ponadto w kanale (16) przeplywu cieczy chlodzacej znajduje sie w trzonie katody (9)^najduje sie rozdzielacz (17) dzie¬ lacy strumien cieczy chlodzacej na strumien chlo¬ dzenia katody (8) i strumien chlodzenia dyszy — andy (3), przy czym na przeciw -rozdzielacza (17) znajduje sie poprzeczny otwór przeplywowy (18) przechodzacy przez scianke tulei izolacyjnej (10), umozliwiajacy przeplyw cieczy chlodzacej od roz¬ dzielacza (17) do dyszy — anody (3).FIG. 1 FIG. 2 PL