Металлдарды кесумен деу кезінде плазмалы ыздыруды андай жадайда олданан орынды?
Плазмалы ыздыру ондырылары.Плазмалы ыздыруды физикалы негіздері.
алыпты жадайда газ нейтрал молекулалардан немесе атомдардан трады жне электр тоын ткізбейді. Сырты факторлар серінен газды иондалуы (электрленуі) ммкін. Элементар блікті (атом немесе молекула) иондалуы дегеніміз – бл нтижесінде блікте электр заряды пайда болатын немесе оны шамасы сетін процесс. Иодталан газ рамы те крделі болуы ммкін. Химиялы рамы те арапайым газ – азотты иондалуынан кейін оны рамында ртрлі сортты о иондар кездеседі (бір, екі жне одан да кп элементар зарядты; 3.8 сурет). Газды трі бойынша иондалу кезінде атомдар мен молекулалардан блінген электрондар, зіні озалысын жаластыра береді де, бос электрон кйінде немесе нейтраль бліктерімен бірігіп теріс иондара айналады.
Атомдалан иондардан баса молекулалы иондар жне нейтраль атомдар мен молекулалар да болуы ммкін. Егер иондалу процесі сатылы трде жретін болса, онда газды ортада ыздырылан атомдар мен молекулалар тзіледі, яни оларды заряды згермегенмен ішкі энергиясы жоарылайды.
Иондалан газ оны компоненттеріні (электрондар, иондар, нейтрал атомдар немесе молекулалар) тыыздыымен, яни клем бірлігіндегі (мселен, газды 1 м3) санымен сипатталады.
Кулонды кштер серінен болатын иондалан газды зарядталан бліктеріні зара серлесуі оларды сапалы ерекшеліктерін сипаттайды. Бл ерекшеліктер арапайым газа араанда айтарлытай боландытан оны затты тртінші кйі деп есептеу абылданан. 1923 жылы американды физиктер Лэнгмюр мен Тонкс солын немесе доалы разряд баынындаы газ жадайын сипаттау шін «плазма» терминін енгізді.
азіргі кездегі «плазма» ымы мынадай асиеттері бар жартылай немесе толы иондалан газдарды сипаттайды:
а) электрлік ріс серінен плазмада электрлік то пайда болады;
б) магнит рісінде плазма ерекше асиетті диамагнитті зат трінде болады;
в) плазма ерекше асиетті серпімді орта; онда ртрлі шуыл, тербеліс жне толындар жеіл оздырылады жне тез тарайды;
г) егер плазма компонеттері арасындаы зара сер энергиясы жылу энергиясымен салыстыранда аз болса, онда плазма идеал газ секілді асиетке ие болады.
Плазманы соы асиеті тмен тыыздытар мен жоары температураларда байалады. Сондытан плазмалар ысты (жоары температуралы) болып екіге блінеді.
Ысты плазмадаы бліктерді иондалу дрежесі бірге жуы, оларды температурасы 106 - 108 К райды. Ысты плазманы ткізгіштігі те жоары болады.
Суы плазма температурасы 103 - 105 К жне ол жартылай иондалан газ трінде болады. Суы плазманы электр ткізгіштігі ысты плазмамен салыстыранда едуір аз болады.
Квазинейтралды кй плазманы болуыны ажетті шарты болып табылады. Яни оны рамындаы бір табалы зарядтар млшері екінші табалы ззарядтар млшерінен те кп болмауы шарт. Оларды арасындаы айырмашылы те аз болуы керек, олай болмаан жадайда, те уатты электр рісі пайда болады.
Плазмалы жне электронды ыздыру ондырылары. Плазмалы электротермикалы ондырылар (ПЭТ) – бл нерксіптік электрлік ыздыру ондырылары. Олардаы негізгі актив компонент – тмен температуралы плазма болып табылады. нерксіптік ПЭТ-ларда е сенімді, рі арапайым стационар плазма генераторы ретінде кшті тоты электрлік разряд олданылады. Атмосфералы ысым ПЭТ – ларда доалы пішінді (электрлік доа) электрлік жеке разряд, ал вакуумды ПЭТ – ларда жалпа катодты кшті тоты разряд олданылады.
Атмосфералы ПЭТ-лара мыналар жатады:
- металды керамикалы тигельдерде балытуа арналан плазмалы доалы пештер (ПДП);
- металды су салындатыш кристаллизатор (металдан жасалан) балытуа арналан ПДП;
- шихталы трдегі плазмалы кенді алпына келтіргіш пештер (РВПП): олар ышылдардан металды алпына келтіруге арналан;
- нерксіптік доалы аырын аысты (струйный) плазматрондар; олар плазмалы технологиялы ондырылардаы газдарды ыздыруа арналан.
Вакуумды ПЭТ-ларды ішінде нерксіпте е кп тарааны – электронды-плазмалы пештер. Оларда ыздыру кзі ызметін ысты жалпа плазмалы катоды бар жеке кшті тоты вакуумды разряд атарады.
Плазмалы технологиялы жабдытарды німділігі те жоары, клемі кіші, металдарды деу сапасы жоары болады. йткені плазмалы ыздыру кезінде энергияны баытталуы мен концентрациясы жоары дрежеде болады.
ПЭТ – ларда электрлік разрядты плазмалы бааны ыздыруды актив зонасы болып табылады. Плазмалы ыздыру аидасы кшті токты разряд баыныны плазмасындаы энергияны тасымалдану процестеріні электронды-молекулярлы моделімен крсетуге болады (3.9 сурет).
ПЭТ-ларда плазма генераторлары ретінде плазматрондарды екі трі олданылады: аырын аысты (струйный) жне балытатын. Аырын аысты плазматрондар – бл ішкі доалы плазматрондар. Олар аымдаы газды ыздыруа арналан; бл газ технологиялы клемге осылады. Ал балытатын плазматрондарда доа технологиялы клемде орнатылан, ал разряд аноды ыздыру объектісі болып табылады.