Разработка технологии нанесения покрытий на сетки мощных генераторных ламп методом ионно-плазменного напыления

Необходимые технологические параметры (температура деталей и рабочая температура, и прочие показатели) регулируются предустановленной системой контроля и управления. Все датчики, относящиеся к этой системе, связаны между собой единым микропроцессором. Безопасность работы обеспечивается также и специальными элементами транспортировки, с помощью которых осуществляется доставка деталей в камеру или вывод из неё. Установка изготовлена в категории климатического исполнения УХЛ 4.2 по ГОСТ 15 150–69 и предназначена для работы в помещениях, характерных незначительными избытками явного тепла (84 кДж/м3ч и менее), соответствующих.

СН245−71 для категории работ средней тяжести при атмосферном давлении (1000±40) гПа (750±30) мм.рт. ст. С питанием от трёхфазной 4-проводной сети переменного тока напряжением 380 В, частотой 50 Гц. Нормы качества электрической энергии должны соответствовать ГОСТ 13 109–67. Для работы установке необходима подача:

1) холодной водопроводной воды ГОСТ 2874–82 под давлением 0,3 МПа- 0,4 МПа (3,06 кгс/см2 — 4,08 кгс/см2) с температурой на входе 288 К±5 К (15 * С ± 5*С) и с расходом не менее 1,2 м3/ч;2) горячей водопроводной воды ГОСТ 2874–82 с температурой на входе 358 К ± 5 К (85* С ± 5* С) и с расходом не менее 0,8 м3/ч;3) сжатого воздуха кл. 5 ГОСТ 17 433–80 под давлением 0,5 МПа-0,6 МПа (5,1 кгс/см2 — 6,12 кгс/см2);4) азота жидкого технического первого сорта ГОСТ 9293–74 в сосудах криогенных типа АСД-16 ГОСТ 16 024–79;5) азота газообразного, высшего сорта ГОСТ 9293–74;6) аргона газообразного по ГОСТ 10 157–79;ток дуги 50−200 АУстановка параметров производственного процесса автоматизирована, что обеспечивает «защиту от дурака», повышая безопасность работы. Система управления обеспечивает следующие блокировки:

закрытие запорной арматуры вакуумной системы в случае прекращения подачи электроэнергии;

— невозможность открытия натекателя при откачке камеры;

— невозможность открытия затвора при давлении в камере выше 13,3 Па (10″ ' мм.рт. ст.);

— отключение и невозможность включения высокого и низкого напряжения на карусели, отключение и невозможность включения испарителей и источника ионного травления при закрытии затвора;

— отключение высокого напряжения от источника ионного травления и испарителей при уменьшении расходов охлаждающей воды через соответствующие магистрали ниже заданного уровня. Различные вспомогательные устройства установок вакуумного напыления, включающие в себя экраны, манипуляторы, заслонки, установленные внутри рабочей камеры, устройства очистки газов и прочие элементы также являются неотъемлемой частью оборудования, повышающей безопасность труда. 5.2 Микроклимат рабочего помещения.

Установка предназначена для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией, без искусственно регулируемых климатических условий при соблюдении ГОСТа 12.

1.005−88: Микроклимат определяется температурой, относительной влажностью воздуха и скоростью его движения. Согласно ГОСТ 12.

1.005−88 «Воздух рабочей зоны» нормирование параметров микроклимата производится в зависимости от времени года, категории работ по энергозатратам, избытка явного тепла. Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне помещения приведены в таблице 8. Характеристики помещения представлены в таблице 7Таблица 7. Характеристики помещения.

Ширина4мДлина10мВысота2.

5мПлощадь помещения40- Объем помещения100- Количество работающих1чел.- Объем на каждого работающего100Таблица 8. Нормы микроклимата. Период года.

Температура, Относительная влажность, %Скорость движения воздуха, м/cоптима-льнаядопустимая оптима-льная, не болеедопус-тимая, не болееоптимальная, не болеедопус-тимая, не болееверхняяграницанижняяграница.

Холод-ный21−23 242 040;60750,1<=0,2Теплый22−24 282 140−6060 при (С)0,20,1−0,3Проведенные исследования показывают, что высокая температура в сочетании с высокой влажностью воздуха оказывают большое влияние на работоспособность оператора установки, отсюда резко увеличивается время сенсомоторных реакций, нарушается координация движений, увеличивается количество ошибок. Высокая температура отрицательно сказывается и на ряде психологических функций человека. Уменьшается объем запоминаемой информации, резко снижается способность к ассоциациям, ухудшается протекание ассоциативных и счетных операций, понижается внимание. Относительная влажность в пределах 40 — 60% мало сказывается на состоянии человека. При влажности 99 — 100% практически выключается регулирующий механизм потоотделения и быстро наступает перегревание. Для поддержания необходимой температуры и влажности помещение оснащено системами отопления и кондиционирования, обеспечивающими постоянный и равномерный нагрев, а также циркуляцию воздуха. 5.

2.1 Расчет системы вентиляции.

Все работы происходят в вакуумной камере над изделиями изметаллов и сплавов на различной основе, при этом рабочее давление вкамере составляет 2. .. 5 10−3Па, длительность откачки до рабочегодавления 60 мин. Предельно допустимые концентрации в воздухе рабочей зоны для цирконияZr, регламентируемые ГОСТ 12.1005−88(Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны).

составляет 6 мг/м3, классопасности 3. Поскольку процесс напыления проводится в вакуумнойкамере, где давление ниже атмосферного, то попадание частиц рабочего материала ввоздух рабочей зоны даже при разгерметизации установки невозможно. Крометого, откачка производится форвакуумным насосом, следовательно, пары ичастицы рабочего материала не могут попасть в помещение и наработающий персонал. Толщина стенок камеры и стекол обеспечиваютзащиту от попадания паров, испаряемого материала, на обслуживающийперсонал. Поэтому можно сделать вывод, что вакуумная технологиянанесения покрытий безопасна для окружающей среды в отношении загрязнения воздуха. Следовательно, поскольку в помещении отсутствует выделение вредных веществ и влаги, целесообразно применить общеобменную систему вентиляции. Объем помещения составляет V=A*B*C=10*4*2.5=100 В помещениях с объемом на одного работающего менее 20 следует проектировать подачу наружного воздуха в количестве, не менее 30 на каждого работающего, а в помещениях с объемом на каждого работающего более 20- не менее 20 на каждого работающего. В помещениях с объемом на каждого работающего более 40 при наличии окон и при отсутствии выделения вредных веществ допускается предусматривать периодически действующую естественную вентиляцию (открывание створок переплетов окон). В помещениях без естественной вентиляции объем наружного воздуха должен составлять не менее 60 на одного работающего. В нашем случае, объем воздуха приходящегося на одного человека равен 100и значит, допускается предусматривать периодически действующую естественную вентиляцию (открывание створок переплетов окон).

5.2. 2Освещение производственного помещения.

Как безопасность жизнедеятельности так и эффективность выполнения оператором производственных задач на рабочем месте в значительной степени зависит от достаточности освещения. Для этого характеристики освещения в рабочем помещении должны быть такими, при которых снижается зрительное и общее утомление человека и напряженность его труда. Для этого оцениваются такие параметры, как достаточность и равномерность освещенности, постоянство её во времени суток, отсутствие слепимости на освещаемых поверхностях и др. Все работы с установкой проводятся в помещении, это обусловливает необходимость использовать как естественное освещение, так и искусственное. Искусственное освещение осуществлялось с использованием люминесцентных ламп, имеющими по сравнению с лампами накаливания следующие преимущества: по спектральному составу они ближе к естественному дневному освещению, обладают более высоким КПД, повышенной светоотдачей и большим сроком службы. Поэтому система освещения — общие люминесцентные светильники с уровнем освещенности 200 лк. Все используемые приборы имеют газоразрядные индикаторы с размерами цифр 10−20 мм. Требования по освещенности удовлетворяют (п. 7 СНиП 23−05−95.)5.

2.3. Требования к шуму.

Согласно Сан.

ПиН2.

2.4. 3359−16на рабочих местах при широкополосном шуме устанавливаются допустимые уровни звукового давления. Допустимые уровни звукового давления для данного вида трудовой деятельности приведены в таблице 9. Защита от шума достигается разработкой шумобезопасной техники, применением средств и методов коллективной защиты, применением средств индивидуальной защиты. Таблица 9. Допустимые уровни звукового воздействия. Среднегеометрические частоты октавных полос, ГцЭквивалентные уровни звука, ДбА31,5 631 252 505 001 000 466 582 077 440.

Уровни звукового давления, Дб86 716 154 494 542 397 440.

Основными источниками шума являются электроустановки, находящиеся в лаборатории. Характеристикой непостоянного шума на рабочем месте является определенный эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА. Уровень звука в помещении, для проведения экспериментальных работ, удовлетворяет требования (ГОСТ 12.

1.003−83*) не превышает 50 дБА. Поэтому дополнительных требований по ограничению шума нет. Допустимые нормы вибрации на всех рабочих местах согласно.

СанПиН2.

2.4. 3359−16приведены в таблице 10. Таблица 10. Нормы вибрации. Среднегеометрические частоты октавных полос, ГцДопустимые значения оси X, Yпо виброускорениюпо виброскоростимс-2дБмс-1дБ25,3×10 254,5×107 945,3×10 252,2×107 385,3×10 251,1×1 067 161,0×10 311,1×106 731,52,1×10 371,1×1 067 634,2×10 431,1×1067.

Корректированные значения и их уровни9,3×10 302,0×10 725.

2.4. Работа с жидким азотом.

В работе используется жидкий азот, находящийся в сосуде Дьюара. Требования по безопасности работы с жидким азотом удовлетворяют (ГОСТу 12.

1.005−88). Рассмотрим основные положения, касающиеся использования жидкого азота. Содержание азота в атмосферном воздухе около 77%, поэтому в (ГОСТе 12.

1.005−88) речь о ПДК азота не идет. ПДК азота 0,4 мг/м3, класс опасности 3. В сутки испаряется до 1 кг жидкого азота, что соответствует 0,8 м3газообразного азота, и это количество не может существенно повлиять на содержание азота в воздухе. Следовательно, жидкий азот не ухудшает воздух рабочей зоны. Температура кипения жидкого азота составляет -196°С, поэтому попадание жидкого азота на кожу и слизистую оболочку представляет опасность обморожения ткани. С целью предотвращения травмы используются следующие меры предосторожности:

Для работы используются проверенные сосуды Дьюара установленного образца, без признаков неисправности и обморожения корпуса, что исключает возможность получения травмы при прикосновении к сосуду. Сосуд переносится двумя лицами за ручки сбоку сосуда, не допускается переполнение сосуда и возможность разбрызгивания жидкого азота, что снижает возможность получения травм при транспортировке сосуда. Не допускается плотное закупоривание сосуда Дьюара, что исключает возможность взрыва сосуда Дьюара. Во время работы сосуд Дьюара находится в одном месте, не транспортируется, нет необходимости переливания жидкого азота, а какие либо иные емкости, так как для периодического наполнения азотной ловушки сосуд Дьюара полностью подходит.

5.3. Электромагнитное излучение.

Нормы по электромагнитному излучению входят в стандарт Сан.

ПиН2.

2.4. 3359−16. В таблице 11 приведены наиболее важные параметры. Таблица 11. Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений.

Наименование параметра.

Допустимые значения.

Напряженность электромагнитного поля на расстоянии 50 см вокруг ВДТ по электрической составляющей должна быть не более:

в диапазоне частот 5Гц — 2 кГцв диапазоне частот 2 — 400 кГц25 В/м2,5 В/мПлотность магнитного потока должна быть не более:

в диапазоне частот 5Гц — 2 кГцв диапазоне частот 2 — 400 кГц250 нТл25 нТлПоверхностный электростатический потенциал не должен превышать 500 ВНапряженность электромагнитного поля по электрической составляющей 10 В/мНапряженность электромагнитного поля по магнитной составляющей 0,3 А/мНапряженность электростатического поля не должна превышать для взрослого пользователя20 кВ/м5.

4.Обеспечение электрической безопасности.Т.к. использование оборудования является источником опасности поражения электрическим током, то необходимо определить технические мероприятия и средства, обеспечивающие защиту пользователя от опасности воздействия электричества. Напряжение прикосновения и токи, протекающие через человека, нормируются согласно ГОСТ 12.

1.038 — 88 «ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений и токов». Эти нормы соответствуют прохождению тока через тело человека по пути рука-рука или рука-ноги.Стандарт предусматривает нормы для электроустановок при нормальном рабочем (неаварийном) режиме их работы (таблица 12), а так же при аварийном режиме (таблица 13) электроустановок. Таблица 12. Предельно допустимые уровни при нормальном рабочем режиме.

Род тока.

Наибольшее допустимое значениеUпр, ВIч, мАT, мин.

Переменный, 50 Гц20,310 в сутки.

Таблица 13. Предельно допустимые уровни при аварийном режиме.

Род тока.

Нормируемая величина.

Продолжительность воздействия t, с0,20,40,81,0Более 1,0Переменный 50 ГцUпр, В25 012 565 5036Iч, мА25 012 565 506.

Согласно ГОСТ 12.

1.030 — 81 сопротивление изоляции электрических цепей электронных цифровых вычислительных машин общего назначения должно быть не менее значений указанных в таблице 14. Таблица 14. Сопротивление изоляции МОмКлиматические условия.

Напряжение сети 0,1−0,5 кВНормальные20Сопротивление изоляции силовой и осветительной сети напряжением до 1000 В на участке между двумя смежными предохранителями или между любым проводом и землей, а также между двумя любыми проводами должно быть не менее 0,5 МОм. Для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции каждая ПЭВМ должна быть подключена к общему заземлению, предусмотренному в данном здании.

5.5. Обеспечение пожарной безопасности.

Пожарная безопасность установки (ГОСТ 12.

2.007.

0−75*, ГОСТ 12.

1.004−96) обеспечивается как в нормальном, так и в аварийном режимеработы. Помещение, в котором проводятся эксперименты, по пожарной ивзрывной опасности относится к низшей категории Д: негорючие веществаи материалы в холодном состоянии. Основным источникомпожароопасности являются электрические приборы. Источниками зажигания могут быть:

перегрев токоведущих частей, — большие переходные сопротивления в электрическихсоединениях, — электрическая дуга, — искрение в коммутационной аппаратуре. Согласно (ПУЭ, п. 1.4) для защиты от коротких замыканий ивозможности вследствие этого возгорания внутренних частей приборов, все приборы имеют в цепях питания плавкие предохранители. В случаевозгорания все приборы могут быть обеспечены общим рубильником, который находится в легкодоступном месте. Помещение оснащено средствами пожаротушения: углекислотными огнетушителями, асбестовым полотном. Установка относится к классу электрооборудования до 1000 В (ПУЭ.п.

1.1.

3.).Для питания установки используется:

напряжение — 380 В с частотой — 50 Гц;

— четырех проводная линия с нулевым проводом;

— максимальная потребляемая мощность в установившемсярежиме 20кВт. Для избежания случайного прикосновения к токоведущим частям все устройства находятся в защитных корпусах. В электроустановках до 1 кВ с глухо-заземленной нейтралью должно быть выполнено зануление. Применение в таких электроустановках корпусов электроприемниковбезихзануления не допускается (ПУЭ, п. 1.

7.9.). То есть для защиты человека от поражения электрическим током, при замыкании на корпус все устройства с металлическими корпусами имеют элемент зануления. Основными причинами пожара от электроустановок являются короткое замыкание, перегрузка, большое переходное сопротивление, искрение и электрическая дуга. Эффективным средством защиты электрооборудования от токов перегрузки и короткого замыкания является использование плавких предохранителей или автоматов защиты. К наиболее простым и дешевым средствам защиты относятся плавкие предохранители, которые в сетях до 1000 В считаются основным видом защиты. Предохранители и плавкие вставки характеризуются следующими параметрами:

номинальным напряжением предохранителя, при котором он длительно может работать;

номинальным током плавкой вставки, который вставка выдерживает неограниченно долгое время;

номинальным током предохранителя, равным наибольшему номинальному току плавкой вставки, которая может быть установлена в данный предохранитель;

минимальным испытательным током плавкой вставки, при которой вставка перегорает за время менее 1ч. Номинальный ток плавкой вставки Iвст следует выбирать минимальным исходя из следующего условия: Iвст = K*Iнагр, (1)где К — коэффициент запаса;Iнагр- максимальный ток нагрузки. Для нашего помещения рассчитанного на одно рабочее место, оснащенное ПЭВМ примем мощность равную 400 Вт. Возьмем К=1,1 и получим из (1) Iвст= 2 А. Исходя из этого, в помещении должен быть установлен один из следующих типов предохранителей: ПН-50−4, ПК-45−4, ПК-55−4.Для предотвращения возгорания из-за короткого замыкания внутренних схем ПЭВМ, в источник питания компьютера устанавливается плавкий предохранитель. Для локализации и ликвидации небольших загораний, а также пожаров в их начальной стадии развития данное помещение необходимо оборудовать пенным (ОХВП-10), воздушно-пенным (ОВП-100) или углекислотным (ОУ-2, ОУ-5) огнетушителем. Для своевременного извещения о пожаре в помещении необходимо разместить тепловой пожарный извещатель (ИП-104−1, ИП-105−2, LGC-038).Для обеспечения безопасности человека во время работы на вакуумной установке необходимо знание и выполнение правил техники безопасности, знание требований, предъявляемых к безопасным условиям труда на рабочем месте. К работе на установке допускаются лица, изучившие настоящее описание и инструкцию по эксплуатации, инструкцию по технике безопасности при работе на данном оборудовании, а также прошедшие местный инструктаж по безопасности труда. Установку может обслуживать один оператор, имеющий квалификационную группу по технике безопасности не ниже третьей. Перед эксплуатацией установку подключить к цеховому контуру заземления, для чего соединить болты заземления всех составных частей установки с цеховым контуром заземления голым медным проводом с сечением не менее 10 мм². Регламентные работы, осмотры и ремонт механизмов производить только после отсоединения сетевого жгута установки от сети питания. Запрещается во время работы отключать кабели, соединяющие между собой отдельные составные части установки. Запрещается работа на установке при снятых обшивках и кожухах, выдвинутых блоках, открытых дверях составных частей установки. При необходимости доступа к элементам источника высокого напряжения (источника питания ионной очистки БП-94), расположенного в верхней части нижней половины стойки питания и управления, следует отключить установку от питающей сети и снять при помощи специального разрядника остаточные статические заряды с выходных конденсаторов БП-94.Запрещается пользоваться огнём при работе по обезжириванию и чистке установки и инструмента бензином и спиртом. Запас бензина и спирта, предназначенного для промывки и чистки установки, не должен превышать потребности для проведения этих работ. Сосуды под спирт и бензин должны быть небьющимися, с герметически закрывающимися крышками. Снятие, осмотр и ремонт нагревателя паромасляного насоса производить только после отключения установки от сети питания. Заливку жидкого азота в сосуд Дьюара АСД-16 производить осторожно, не допуская разбрызгивания жидкого азота и попадания капель на незащищённые части тела. Работы с кристаллом КРС-5У-ИК-1 выполнять в резиновых перчатках. По окончании работ вымыть руки с мылом. Список использованной литературы.

Современныетехнологическиепроцессывпроизводствемощныхгенераторныхламп/В.Т.Барченко, А. А. Лисенков, В. С. Прилуцкийидр.;подред.Ю. А. Быстрова.СПб.:Изд-во.

СПбГЭТУ"ЛЭТИ", 2009.

213с.Кудинцева.

Г. А.Термоэлектронныекатоды.Л.:Энергия, 1968.

Никонов.

Б.П.Оксидныйкатод.М.:Энергия, 1972.

Прилуцкий.

В.С.Вольфрамовыйторированныйкарбидированныйкатод.Лисенков.

А.А., Ветров.

Н.З.Вакуумныедуговыеисточникиплазмы.СПб.:Энергоатомиздат, 2000.

5.Лисенков.

А.А., Фролов.

В.Я.Вакуумно-дуговыеустройства:

Учеб.

посо-бие/СПбГПУ.СПб., 2008.

Карнашев А.П., Шануренко А. К. Тепловые процессы в мощных электрон-ных приборах с электростатическим управлением. [ Текст] / А. П. Карнашев, А. К. Шануренко // СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ». — 2003. С.

57Царев Б. М. Расчет и конструирование электронных ламп [Текст] / Б.М. Ца-рев // Москва-Ленинград: Госэнергоиздат. — 1961. — С. 672Ветров Н.

З., Барченко В. Т., Лисенков А. А. Технологические вакуумно-дуговые источники плазмы /СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2012.

243 с. Галль Н. Р., Рутьков Е. В., Тонтегоде А. Я. Диффузия углерода между объемом и поверхностью (100) молибдена // ЖТФ.

2002. Т. 72, вып. 4. С. 113−119.BystrovYu. A., V.

etrov N. Z., L isenkov A. A. BarrierLayerofanAnti-EmissionCoating // TechnicalPhysicsLetters .

2010. V ol. 36. N o 6. С.

570−573.Быстров Ю. А., Ветров Н. З., Лисенков А. А. и др. Способ получения интерметаллического антиэмиссионног о покрытия. П, а тент Р Ф No 2 261 940. С23С28/00, С23С14/24, C23C14/58, H01J1/48, Н01J19/30 No2004114090, заявл. 30.

04.2004. Б. И. No 28. 2005.

Лисенков А. А., Ветров Н. З., Радциг Н. М. Применение углеродосодержащих покрытий в производстве генераторных ламп. Вакуумная техника и технология.

2001. Т. 11. No 4. С. 167−170.Пат. 2 261 940.

Российская Федерация, МКИ7 С23 С 28/00. Способ получения интерметаллического антиэмиссионного покрытия. [ Текст] / Быстров Ю. А., Ветров Н. З., Лисенков А. А. — №.

2 004 114 090, заявл. 30.

04.2004. Б.И. № 28, 2005.

Быстров Ю. А. Антиэмиссионные покрытия сеточных электродов генера-торных ламп. [Текст] / Ю. А. Быстров, Н.З. Вeтров, А.А. Лисeнков // Петербургский журнал электроники. № 2 (23). — 2000. — С.18−23Пожарная безопасность в авиаприборостроении: Учеб.

пособие/ В. И Евдокимов, В. И. Козаченко, Б. Ю. Кольцов и др. ЛИАП. Л, 1987. 51сПавлов С. П., Губонина 3. И.

Охрана труда в приборостроении. М.: Высш. шк., 1986. 215с. ГОСТ-14 254.

Степени защиты, обеспечиваемые оболочками. Изд-во стандартинформ, 2016ГОСТ-21 130.

Изделия электротехнические. Зажимы заземляющие и знаки заземления. Конструкция и размеры. Изд-во стандартов, 2003.

Установка нанесения упрочняющих покрытий УВНИПА-1−001: Техническое описание и инструкция по эксплуатации 3.

279.

070 ТО. — АО «Кварц», г. Калининград, Россия, 1996.

Установка нанесения упрочняющих покрытий УВНИПА-1−001: Формуляр 3.

279.

070 ФО.