DOI: 10.17586/2226-1494-2017-17-6-1045-1051


УДК629.7.036:621.373

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОРРЕКТИРОВКИ ДИСБАЛАНСА СФЕРИЧЕСКОГО РОТОРА НА СТАДИИ НАПЫЛЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНОГО ПОКРЫТИЯ

Юльметова О. С., Туманова М. А., Щербак А. Г.


Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Юльметова О.С., Туманова М.А., Щербак А.Г. Исследование процесса корректировки дисбаланса сферического ротора на стадии напыления тонкопленочного покрытия // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2017. Т. 17. № 6. С. 1045–1051. doi: 10.17586/2226-1494-2017-17-6-1045-1051

Аннотация
Предложен метод корректировки дисбаланса ротора бескарданного электростатического гироскопа, основанный на управляемом распределении на поверхности бериллиевого ротора массы материала на стадии напыления покрытия нитрида титана методом катодно-ионной бомбардировки. Напыление осуществляется с использованием одного дугового источника из материала ВТ-1-00, расположенного в горизонтальной плоскости вакуумной камеры установки Булат-6, при давлении азота 1,2ˑ10–3 Па. Температура нагрева ротора при напылении составляет 300 С, при которой возможные искажения формы, благодаря высокой размерной стабильности бериллия, лежат в пределах допуска не более сотых долей микрометра. За время напыления 30 мин на сферической поверхности ротора диаметром 10 мм формируется покрытие нитрида титана толщиной порядка 1 мкм. Корректировку дисбаланса предложено осуществлять посредством формирования покрытия с образованием наружной сферической поверхности, центр которой смещен относительно геометрического центра ротора на заданную величину в сторону, противоположенную направлению вектора дисбаланса ротора. Требуемое смещение определяется кинематикой ротора в процессе напыления и обеспечивается разработанным устройством, имеющим три степени свободы: две вращательные – постоянное и циклическое вращение вокруг двух различных осей ротора, и возвратно-поступательное перемещение ротора относительно источника напыляемого материала вдоль оси потока этого материала. Разработанное устройство предполагает крепление сферического ротора в четырехигольчатый зажим. Выполнен расчет схемы фиксации ротора в этом зажиме, обеспечивающий размещение позиций контакта игольчатых упоров с ротором за пределами области растрового рисунка, формируемого в экваториальной зоне ротора в ходе следующей операции лазерной маркировки. Экспериментальные данные показали возможность изготовления реальных роторов с точностью корректировки дисбаланса до сотых долей микрометра.

Ключевые слова: гироскоп, ротор, ионно-плазменные технологии, дисбаланс, тонкопленочные покрытия, растровый рисунок

Список литературы
 1.      Ali R., Sebastiani M., Bemporad E. Influence of Ti–TiN multilayer PVD-coatings design on residual stresses and adhesion // Materials and Design. 2015. V.75. N 15. P. 47–56.doi: 10.1016/j.matdes.2015.03.007
2.      Bashir M.I., Shafiq M., Naeem M. et al. Enhanced surface properties of aluminum by PVD-TiN coating combined with cathodic cage plasma nitriding // Surface and Coatings Technology. 2017. V. 327. N 25. P. 59–65. doi: 10.1016/j.surfcoat.2017.08.015
3.      Egorov A.V., Landau B.E., Levin S.L., Romanenko S.G. Rotor motion in a strapdown electrostatic gyro onboard an orbiting spacecraft // Gyroscopy and Navigation. 2012. N 3. P. 144–151. doi: 10.1134/S2075108712020034
4.      Azar G.T.P., Yelkarasi C., Urgen M. The role of droplets on the cavitation erosion damage of TiN coatings produced with cathodic arc physical vapor deposition // Surface and Coatings Technology. 2017. V. 322. P. 211–217. doi: 10.1016/j.surfcoat.2017.05.050
5.      Leppäniemi J., Sippola P., Broas M. et al. Corrosion protection of steel with multilayer coatings: improving the sealing properties of physical vapor deposition CrN coatings with Al2O3/TiO2 atomic layer deposition nanolaminates // Thin Solid Films. 2017. V. 627. N 1. P. 59–68. doi: 10.1016/j.tsf.2017.02.050
6.      Peshekhonov V.G. Gyroscopic navigation systems: current status and prospects // Gyroscopy and Navigation. 2011. V. 2. N 3. P. 111–118. doi: 10.1134/S2075108711030096
7.      Vaz F., Ferreira J., Ribeiro E. et al. Influence of nitrogen content on the structural, mechanical and electrical properties of TiN thin films // Surface and Coating Technology. 2005. V. 191. N 2. P. 317–323. doi: 10.1016/j.surfcoat.2004.01.033
8.      Wang M., Ma G., Liu X., Dong C. Morphology and mechanical properties of TiN coatings prepared with different PVD methods // Rare Metal Materials and Engineering. 2016. V. 45. N 12. P. 3080–3084.
9.      Wang Y., Li Z., Wang H. et al. Effect of multilayered structure on properties of Ti/TiN coating // Rare Metal Materials and Engineering. 2017. V. 46. N 5. P. 1219–1224.
10.   Yulmetova O.S., Yulmetova R.R., Matyzhonok V.N. Research on the contrast of laser marks on precise surfaces of metal // Proceedings of SPIE. 2011. V. 7996. doi: 10.1117/12.886252.
11.   Федотов А.В., Агабеков Ю.А., Мачкин В.П. Многофункциональные нанокомпозитные покрытия // Наноиндустрия. 2008. № 1. С. 24–26.
12.   Фомичев А.М., Юльметова О.С., Беляев С.Н., Щербак А.Г.Устройство для напыления тонкопленочных покрытий на сферические роторы электростатического гироскопа. Патент РФ № 2555699. Бюл. 2015. № 5.
13.   Юльметова О.С., Туманова М.А., Щербак А.Г. Корректировка центра масс сферического ротора посредством варьирования конфигурации функционального покрытия // Материалы XXX Конференции памяти Н.Н. Острякова. 2016. С. 82–88.
14.   Юльметова О.С., Филиппов А.Ю., Ландау Б.Е., Беляев С.Н., Фомичев А.М., Леонова Г.Г., Щербак А.Г. Способ изготовления ротора электростатического гироскопа. Патент РФ № 2592748. Бюл. 2016. № 21.
15.   ЮльметоваО.С., Щербак А.Г., Вейко В.П. Перспективы использования ионно-плазменных и лучевых технологий при создании прецизионных узлов гироскопических приборов // Изв. Вузов. Приборостроение. 2017. № 1. С. 82–89. doi: 10.17586/0021-3454-2017-60-1-82-89
16.   Юрьев Ю.Н., Михневич К.С., Кривобоков В.П., Сиделёв Д.В., Киселева Д.В., Новиков В.А. Свойства пленок нитрида титана, полученных методом магнетронного распыления // Известия Самарского научного центра РАН. 2014. Т. 16. № 4. С. 672–676.
Информация 2001-2018 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика