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离子渗氮电源中的灭弧措施

作者:时间:2011-02-16来源:网络收藏

摘要:论述了渗氮中几种常用的灭弧方式,分别介绍了其工作原理,并对其灭弧性能作出了分析对比。
关键词:渗氮灭弧

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/179798.htm

1引言

渗氮是利用气体辉光放电原理,使氮离子轰击钢铁表面,使其加热,并使氮原子渗入工件表层的一种表面强化技术。在离子渗氮过程中,由于某种原因使辉光放电转变为弧光放电,这就会中止渗氮过程,严重时能熔烧工件表面,甚至损坏设备。渗氮件表面的清洗、烘烧等虽可减少弧光放电的次数,但在渗氮的初期阶段,仍不可避免地会有弧光放电发生,故离子渗氮电源必须带有灭弧,灭弧性能是离子渗氮设备的重要指标之一[1]。

2打弧信号的检测

正常的离子渗氮过程工作在辉光放电区,但当打弧时,全部电流集中在某一小面积上,引起此处电流密度增加,如果电弧是集中在某一点上,则表现为极间电压迅速下降,而电流急骤上升,电压下降至200V左右。根据打弧时发生的现象,打弧信号可由以下参数进行判断[2]:

(1)电流上限信号;

(2)电流上升微分信号di/dt;

(3)电压下限信号;

(4)电压下降微分信号dv/dt。

实验表明,电压的下降是迅速的,它超前于电流最大值到来的时间,此时间差约为1ms~1.5ms。通常多种检测方式同时采用。当发生转弧时,电压降低、电流上升的幅度均不大,电压微分与电流信号不易取出,一般用斯密特触发器取电压下限信号进行灭弧。

3几种常用灭弧方法的原理及特点

31串联大阻值电阻

在渗氮电源的阴阳极电路中串联大阻值电阻,当发生打弧时,电流猛增,在电阻上产生很大的电压降,从而使正负极间电压低于点燃电压,使电弧不能维持,同时也限制了电弧电流不至于过大。这对于中小功率是可行的,但是对于大功率设备在串联电阻上的功耗太大,所以大功率设备的灭弧不能只靠串联电阻[3]。为了减少在稳辉电阻上的功耗,将其改为可变的,即刚刚起辉时,打弧频繁,可串联大电阻,待辉光放电稳定后,将电阻减小,以得到较大的电流。即使这样,对额定电流超过10A的设备在生产中应用还有一定的困难。

32电流截止负反馈灭弧

严格说来,固定某一值的电流截止负反馈并不是灭弧,因为在大功率设备中,电流截止值往往在几十安培以上,这样大的电流已经足以维持稳定的电弧放电,而不会自动熄灭。当电流达到一定上限后,控制电路关闭触发脉冲并维持一定的时间,待弧源消除后,又重新开通。由于晶闸管触发后必须等电压换相时才能关断,因此在半周期内电流值可能达到很大,这种灭弧方法的灭弧时间约为10ms。由于一般电源都有一定的过载能力,故对保护电源是有效的,所以采用晶闸管电源时,这种限流方法是必不可少的。采用截止值随工作电流可调的方法,可使反应时间提前,并减少弧光放电电流。如果采用电流微分负反馈,对电流的变化进行超前控制,可明显地增强辉光放电的稳定性。

图1LC振荡灭弧电路

图2LC振荡灭弧波形


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关键词: 措施 电源 离子

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