книги из ГПНТБ / Александрова А.Т. Оборудование электровакуумного производства учеб. пособие

где Рв — наибольшая сила, необходимая для выталки­ вания изделия, кгс; б— величина сжатия массы, см; h — высота отпрессованного изделия.

Суммарная работа на прессование, выталкивание н перемещение загрузочного устройства определяется вы­ ражением

А — АПр+ Ав -Ь Ль-;

здесь Апр — работа прессования, определяемая по диа­ грамме прессования; Ак — работа, расходуемая при пе­ ремещении готового изделия и загрузки массы.

Расход энергии на привод пресса определяется по формуле

N — _-IÜL .

4 , 5 - 1 0 ‘ ѵ ) ’

где А — суммарная работа пресса; ц —к. п. д.; z — чис­ ло ударов пресса, мин; т — число одновременно рабо* тающих форм.

В качестве оборудования для прессования изделий из керамики используются прессы с кулачково-рычаж­ ным или гидравлическим приводом.

На автоматических прессах выполняются следующие операции: засыпка массы в пресс-форму, штампование изделия, выталкивание его из пресс-формы и подача на стол или какое-либо приемное устройство.

Кинематическая схема автомата для прессования керамических изделий показана на рис. 9-1.

От электродвигателя 1 через клиноременную пере­ дачу 2 движение передается на шкив 3, свободно сидя­ щий на валу 4. При включении коничёской фрикцион­ ной муфты 5 вал начинает вращаться, передавая движение через две пары шестерен 6 и 7 распредели­ тельному валу 8. На распределительном валу распола­ гаются три кулачка 9, 13, 15, управляющие автомати­ ческим циклом работы, и кулак 30, служащий для выключения при работе на одиночных ходах. От кула­ ка 9, имеющего два профиля, получает возвратно-посту­ пательное движение ползун, причем при движении вниз кулак давит на эксцентриковый диск 10, при движении

180

Рис. 9-1. Автомат прессования керамических изделий.

Кулак 13 через качающийся рычаг 14 передает движе­ ние механизму питания. От кулака 15 движение пере­ дается толкателю 16, рычагу 17 и нижнему пуансоно­ держателю 18.

Включение фрикционной муфты 5, сидящей на ва­ лу 4 на скользящей шпонке, производится поворотом вниз рукоятки /9 через рычаги 20 и 24 и тяги 21, 22 и 23. Одновременно шестерня 25, которая получает движение от тяги 23, имеющей реечный участок, пово­ рачивает ограждение 26. При отключении муфты 5 рукояткой 19 другой ее конус поджимается пружиной 27 к неподвижной тормозной колодке 28. При работе на одиночных ходах рукоятку 29 опускают, поэтому после каждого двойного хода кулак 30 через тягу 31, упор рукоятки 29, тягу 32, зубчатый сектор 33 и шестерню 34 отжимает рукоятку 19 вверх, в результате чего проис­ ходит отключение фрикционной муфты.

Нижний пуансонодержатель 18 имеет регулируемую гидроподушку, предназначенную для стабилизации уси­ лий прессования.

181

9-2. Формообразование керамических вакуумноплотных изделий методом горячего литья под давлением

Формообразование керамических изделий методом горячего литья под давлением осуществляется путем заполнения металлической формы жидкой керамической массой — шликером с выдержкой под давлением в тече­

в количестве 80—90% общей массы и органической связки (10—20%), тщательно перемешанных в специаль­ ных мешалках при температуре 80—90°С с вакуумиро­ ванием.

Органическая связка состоит из 92—93% парафина, 3—4% олеиновой кислоты и 3—4% пчелиного воска.

Вакуумирование необходимо для удаления воздуш­ ных пузырьков из массы шликера, наличие которых сни­ жает качество шликера. Особенно резко отражается наличие воздушных включений на пробивном напряже­ нии, поведении изделий из керамики в поле токов высокой частоты, а также на их вакуумной плотности.

Наличие воздушных пузырьков не только влияет на основные электрофизические свойства керамики, но и приводит к ухудшению качества поверхности готовых изделий.

Вакуумирование может быть осуществлено с по­ мощью специальных установок периодического действия,

вмельницах горячего смешивания или непосредственно

влитейной установке.

Воборудовании для горячего литья керамических изделий под давлением вакуумирование шликера и отливку его целесообразно выполнять в одном агрегате, например, по схеме, показанной на рис. 9-2.

Приготовление шликера и его вакуумирование вы­ полняются в пропеллерной мешалке 1, винт 2 которой приводится во вращение от отдельного привода.

Температура шликера поддерживается в заданных пределах термостатом 3 с электрообогревом. Вакууми­ рование шликера выполняется вакуумным механиче­ ским насосом 4, который через ловушку 5 подсоединя­ ется к герметически закрытой мешалке 1. Готовый шликер по обогреваемой трубке подается в напорный бачок 7 сжатым воздухом, который по трубе 6 подается в мешалку /. Температура шликера в бачке 7 и труб-

182

Р и с . 9 -2 . У ст а н о в к а д л я горя ч его л итья к ер а м и ч еск и х и зд ел и й п о д

д а в л ен и е м .

ке 8, питающей пресс-форму, также поддерживается термостатом с регулируемым электрообогревом. Сталь­ ная форма 10 прижимается к крышке напорного бачка поршнем при подаче сжатого воздуха, подаваемого в пневматический цилиндр 12. Заполнение формы кера­ мическим парафиновым шликером производится через отверстие в нижней части трубки 8 подачей сжатого воздуха в верхнюю часть бачка 7 через трубку 9.

Управление подачей сжатого воздуха на прижим формы 10 и подачей в нее шликера выполняется с по­ мощью золотникового распределительного устройства 11.

Наиболее существенными технологическими парамет­ рами при горячем литье являются температура шлике­ ра, рабочее давление при литье и продолжительность отливки.

9-3. Кинетика процесса шликерного литья

183

пиях т еп л о п ер ед а ч и си стем ы : ш л и ­

к ер — за к р и с т а л л и зо в а н н а я м а с с а —

ж е т бы ть о п р ед е л ен о п о ф о р м у л е

Фш^.ѴиздѴш |[</плП+ (/ш ^пл)Сш],

184

9-4. Термообработка керамических полуфабрикатов

Из отлитых деталей, имеющих в своем составе 10—12% орга­ нических пластификаторов, перед окончательным спеканием необ­ ходимо удалить введенную при литье связку. С этой целью прово­ дят предварительный обжиг деталей ів засыпке из какого-либо ад­ сорбирующего порошка. Чаще всего для этого используют обожжен­ ную окись алюминия. Максимальная температура удаления связки составляет около 1 ООО “С.

На рис. 9-4 приведена типовая кривая нагрева полуфабриката при удалении связки.

Эта кривая имеет четыре характерные зоны. В зоне I проис­ ходит разогрев полуфабриката до температуры 80—100 °С с вы­ держкой при этой температуре, достаточный для прогрева всей детали и начала удаления связки. В зоне II происходит удаление связки за счет миграции в жидком состоянии. Этот процесс преоб­

Термопластические свойства полуфабриката обусловливают воз­ можность его размягчения и деформации при быстром нагревании. В соответствии с этим общая продолжительность цикла удаления связки составляет 50—65 ч. Окончательный обжиг изделий является решающей операцией керамической технологии, так как именно на этом этапе завершаются физико-химические процессы образования керамического изделия. Даже незначительные отклонения в техно­ логических режимах, как, напри­ мер, повышение или понижение температуры, удлинение или со­ кращение времени обжига, могут значительно повлиять на структу­ ру керамического материала и естественно, па его свойства.

Для окончательного обжига

185

Ча с т ь ч е т в е р т а я

ОБОРУДОВАНИЕ ТЕХНОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ

Большое место в производстве электровакуумных приборов за­ нимает технохимическая технология, в основу которой положены химические и физико-химические методы обработки деталей и мате­ риалов.

К указанным технологическим процессам относятся химическая очистка, травление, полирование, нанесение различного рода покры­ тий на металлы и диэлектрики, изготовление газопоглотительных материалов и узлов и т. д.

Оборудование для выполнения широкого комплекса указанных технологических операций отличается значительным разнообразием и, как правило, является специализированным, учитывающим осо­ бенности электровакуумного производства и частные требования, предъявляемые к конкретным деталям и узлам.

Вэтом отношении наиболее характерным является оборудование для химических и электрохимических способов очистки, для нане­ сения покрытий методами осаждения, пульверизации, центрифугиро­ вания, катафореза, для изготовления газопоглотителей и др.

Наряду с этим в промышленности находит применение техно­ химическое оборудование общего назначения, в частности установки для нанесения гальванических покрытий на детали несложного про­ филя, установки для травления, электрополирования и др.

Втехнологию производства электровакуумных приборов с каж­ дым годом все более и более внедряются новые методы обработки ультразвуком, электронным лучом, импульсами электрического тока, плазмой, лучом лазера, которые объединяются под общим назва­ нием электрофизических методов.

Эти методы обладают исключительной технологической гиб­ костью, легко поддаются механизации и автоматизации, в том числе управлению от электронных вычислительных машин.

Внедрение электрофизических методов обработки в производ­ ственную практику электронной промышленности и создание на их основе качественно нового технологического оборудования, представ­

187

ленного в этой части книги, определило собой значительный прогресс в области электронного приборостроения и позволило решить ряд сложных технологических задач, связанных с освоением новых типов приборов и интенсификацией технологических процессов.

Глава десятая

ТЕХНОХИМИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

10-1. Оборудование для химических методов очистки

Все химические методы очистки деталей можно раз­ делить на две основные группы.

1. Методы, основанные на применении нейтральных растворителей (например, бензина, трихлорэтилена, во­ ды), которые не разрушают молекул загрязнений, а бла­ годаря сорбционной активности вытесняют их с поверх­ ности в раствор.

2. Методы, основанные на применении химически активных жидкостей (кислот и щелочей) и электроли­ тических процессов, которые разрушают молекулы за­ грязнений и одновременно воздействуют на материал самой детали.

Физико-химический процесс .взаимодействия промывочных жид­ костей с различными загрязнениями деталей, обусловливающий эф­ фект очистки, весьма сложен. Молекулы моющих жидкостей и молекулы загрязнений при взаимодействии могут образовывать сложные и прочные комплексы мицеллы (гигантские молекулы, раз-

О

мером 30—50 А), состоящие из целого плотно упакованного «роя» нескольких десятков отдельных молекул. Взаимодействуя друг с дру­ гом и с молекулами как моющих, так и загрязняющих веществ, мицеллы непрерывно перестраиваются, изменяя свои іразмеры и структуру, что влияет на скорость их диффузии в жидкости.

Для удаления молекул загрязнений, адсорбированных на дета­ лях, необходимо преодолеть соответствующие им энергии связи. Из теории сорбционных явлений известно, что адсорбированные молекулы імогут быть связаны с поверхностью адсорбента в течение определенного времени, а затем они отрываются от поверхности. Элементарный физический механизм удаления поверхностных за­ грязнений с поверхностей иллюстрируется рис. 10-1. В начальный период процесса очистки загрязненная деталь покрыта одним слоем молекул загрязнений (рис. 10-1,а). Благодаря ослаблению связи этих молекул с поверхностью часть их переходит в тонкий припо­ верхностный слой моющей жидкости, а на их место сорбируются молекулы этой жидкости (рис. 10-1,6). Дальнейшее поведение моле­ кул загрязнений в жидкости целиком определяется процессами диф­ фузии.

188

Молекулы Молёкулы

Рис. 10-1. Схема физического процесса удаления поверхностных загрязнений.

Эйнштейном выведена следующая формула, устанавливающая связь между коэффициентом диффузии Д вязкостью жидкости tj и радиусом частиц г:

kT

®6щг ’

где k — постоянная Больцмана; Т — температура, °К.

В процессе взаимной диффузии и образования .мицелл вязкость жидкости увеличивается, сдерживая эффективность процесса. При этом .молекулы загрязнений снова могут приблизиться к очищаемой поверхности (рис. 10-1,в).

Эффективность удаления молекул загрязнений с поверхности значительно повышается при добавлении к .моющим жидкостям так называемых .поверхностно-активных веществ.

На кинетику удаления загрязнений из пограничного слоя жид­ кости положительно влияют электролитические процессы.

Выбор .метода и оборудования для очистки поверхностей дета­ лей зависит от вида загрязнений и геометрической формы деталей.

Удаление органических загрязнений достигается обезжириванием, травлением кислотами, травлением щелочами, электролитической очи­ сткой. В случае .очистки деталей сложной формы с каналами и отверстиями малых сечений и значительной их протяженности ис­ пользуются различные методы интенсификации процессов: подогрев, осуществление пронеоса «в струе жидкости, применение ультразвука.

Одним из наиболее распространенных методов удаления орга­ нических .растворителей является обезжиривание. В качестве обез­ жиривающих растворителей ,в производстве электронных приборов используются трихлорэтилен, бензин, четыреххлористый углерод, ди­ хлорэтан, хлорэтилен, фреон и др.

В отечественной промышленности используют главным образом трихлорэтилен и бензин. Хлороргаиические растворители склонны

189