CC BY
42
УДК 621.396
О.П. Кузнецов*, М.М. Куниевский*, Б.В. Поллер**, В.А. Косинов*, О.В. Косинов*, В.А. Васильев**
Группа предприятий «Профиль»*, ЗАО «СКБ»**, Новосибирск
ОПЫТ РАЗРАБОТКИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ КОМПЬЮТЕРИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МАГНЕТРОННОЙ УСТАНОВКОЙ НАПЫЛЕНИЯ НА СТЕКЛА ДЛЯ СТЕКЛОПАКЕТОВ
Группа предприятий «Профиль» имеет большой опыт по разработке технологии и выпуску стекол с теплоотражающими покрытиями (ТОП) для стеклопакетов. Первоначальная технология была в середине 90-х годов заимствована в Германии. Для увеличения устойчивости ТОП было принято решение об использовании пленок на стекле на основе окислов титана, обладающих высокой стойкостью.
В процессе разработки технологии получения покрытий на основе окислов титана был проведен глубокий анализ существующих схем источников питания магнетронов, который опирался на патентный поиск, открытые публикации и собственные исследования [1]. Были рассмотрены более 10 схем и испытанов процессе исследований 6 схем.
В качестве источников питания (ИП) магнетронов обычно используются источники постоянного тока. Традиционно использовались тиристорные управляемые выпрямители в режиме стабилизации тока с напряжением холостого хода от 0 до 750 В и током 0-40 А. В качестве стабилизирующего элемента применялся балластный реостат.
Главный недостаток традиционных ИП: высокая энергия в дуге при возникновении пробоя из-за невозможности прервать питание на магнетроне до момента перехода синусоидального напряжения сети через 0, и как следствие, ухудшение параметров покрытий, низкий КПД.
При разработке ИП, учитывая опыт эксплуатации промышленных магнетронов, была выбрана современная концепция ИП постоянного тока на основе транзисторного коммутатора. К сожалению, отсутствие достоверной информации об оптимальных параметрах ИП для питания магнетронов: оптимальная частота коммутатора, напряжение холостого хода, рабочие токи, привело к дополнительным изысканиям. Например, параметры частоты по разным сведениям варьируются от 4 кгц до 40 кгц, напряжение от 460 В до 3000 В, токи от 25 А до 300 А. Создание такого универсального источника питания сопряжено с высокими финансовыми затратами.
В соответствие с техническим заданием ЗАО «СКБ» был спроектирован и изготовлен компьютеризованный ИП магнетрона на основе IGBT модулей на напряжение 1200 В и токи до 200 А.
Частота следования импульсов задаётся в пределах 2-40 кгц, с интервалом в 1 Гц. Задаётся также: ток стабилизации с точностью 0.1 А. Выполняется автоматическая дугозащита, защита от перегрева модулей. Применяется защита от перенапряжения модулей и от короткого замыкания. Управление транзисторными ключами осуществляется контроллером, имеющим связь с компьютером.
Все органы оперативного управления и индикаторы контроля реализованы программно и отображаются на мониторе. Форма тока контролировалась на цифровом осциллографе.
В процессе проведения экспериментальных работ с титановыми мишенями, были определены физические параметры магнетронного разряда для различных конструкций магнетронов. Были предложены механизмы магнетронного распыления титана и выбраны оптимальные значения состава газовой смеси, рабочего давления, частоты, токов и напряжений. Понимание процессов испарения и конденсации позволило получить покрытия на основе окиси титана с высокими потребительскими свойствами. Опыт эксплуатации высокочастотного источника питания магнетрона показал высокую надёжность, эргономичность, а также возможность оперативно вносить изменения в алгоритм его работы. В дальнейшем компьютеризированный ИП магнетронов планируется органично вписать в систему автоматизированного управления установкой.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Патент № 2109083 Российская Федерация. Способ плазменно-дугового нанесения покрытий в вакууме / В.А. Косинов, О.В. Косинов. - Опубл. 31.01.97.
© О.П. Кузнецов, М.М. Куниевский, Б.В. Поллер, В.А. Косинов, О.В. Косинов, В.А.
Васильев, 2007
