ОСОБЛИВОСТІ алмазної обробки КЕРАМІКИ
Основним видом механічної обробки кераміки, що володіє високою твердістю і крихкістю, є алмазне шліфування, а при високих вимогах до якості поверхні - доведення алмазними пастами. Перевага алмазного інструменту - його висока твердість і гострота зерен. Виготовляються на металевих корпусах алмазні кола дозволяють технічно простіше здійснювати швидкісне шліфування.
Малюнок 1 Мікрофотографія поверхні кераміки: а-після попереднього шліфування;
б - після чистового шліфування
Шліфування як процес взаємного руйнування і зносу контактуючих поверхонь протікає у вигляді сколювання, стирання і виривання частинок кераміки, алмазних зерен зв'язки. Шліфування поверхню кераміки (рис. 1) являє собою поєднання мікроскопічних западин і виступів (рис. 1, а), окремих подряпин-рисок, що утворюють на поверхні, сітку (1, б).
Можливі такі схеми руйнування крихкого матеріалу. Виступи на поверхні шліфується заготовки стискаються і роздавлюються зернами інструменту. Якщо ці виступи в матеріалі розглядати як балки, забиті одним кінцем, то вони в процесі шліфування згинаються зернами інструменту і руйнуються. Передбачається при цьому, що зовнішня енергія витрачається на пружні деформації виступів і їх підстав. В роботі розглянуто механізм руйнування корундовою кераміки 22ХС при плоскому шліфуванні периферією круга. Характер руйнування різний на окремих етапах шліфування. Так, при чорновому алмазному шліфуванні має місце крихке руйнування поверхневого шару. За допомогою електронного мікроскопа з реплік, знятим зі шліфованої поверхні, встановлено наявність на ній виколовши, тріщин. Їх утворення в оброблюваному матеріалі сприяє концентратори або зародки тріщин. Ними можуть служити пори, різні включення в матеріалі, межі зерен або блоків.
При напівчистове шліфуванні спостерігається квазікрихкого відрив і межзеренное роз'єднання, що характеризуються на ступенях відколу язичками і гребенями, а також ямками після злиття мікропорожнеч. При чистовому шліфуванні помітні сліди пластичної деформації на ділянках стеклофази кераміки, на зернах корунду. Безсумнівна вплив на характер руйнування поверхні, що шліфується надає охолодження. Так, при переривчастому охолодженні або без подачі рідини в зону різання виникають великі тріщини на оброблюваної поверхні. Крім того, знижується ріжуча здатність круга внаслідок налипання частинок кераміки на зв'язку круга.
Механізм руйнування можна простежити при шліфуванні корундовою кераміки алмазним зерном (з кутом при його вершині 110 °), закріпленим на диску діаметром 127 мм. Окружна швидкість обертання диска - 6,7-28 м / с. Встановлено, що вертикальна сила Ру, при впровадженні алмазного зерна в кераміку викликає розколювання зерен, і чим більше її значення, тим більше розколотих -зерен в шліфованих матеріалі. Тангенціальна сила Рz викликає відламування, подрібнення, стирання частки винос їх із зони шліфування. Можливі, таким чином, два процеси крихкого руйнування матеріалу:
1) розколювання зерен шліфується кераміки під дією сили Ру.
2) відрив зерен, блоків зерен і стирання матеріалу під дією сили Рz.
Домінуюче дію кожного з них залежить від геометрії алмазного зерна, фізико-механічних властивостей матеріалу, режимів шліфування. Подібне явище руйнування спостерігається при вимірюванні мікротвердості кераміки. При великих навантаженнях на алмазну піраміду виходять відбитки з тріщинами і сколами країв, а при малих - вони відсутні. Силове, температурний вплив відчувають і алмазні зерна кіл. Механізм зносу алмазного зерна в процесі шліфування кераміки найбільш повно може бути виявлений при різанні і дряпанні одиничним зерном. Процес моделювався на спеціальній установці різними алмазними зернами, карбованого в оправлення. Дряпання кераміки зерном вироблялося при навантаженні 60 г і швидкості 42 м / с, після чого на біологічному мікроскопі фіксувався його контур.
На малюнку 2, а показані профілі зношеного зерна з природного алмазу після кожного досвіду при шліфуванні титановмістних кераміки. Знос зерна тут більшою мірою кримінальна сколювання окремих його мікрообьемов. У мікроскоп на вершині зношеного зерна видно сліди абразивного зносу.
Малюнок 2 Знос одиничного алмазного зерна при шліфуванні кераміки (× 200):
а - зерно з природного алмазу, кераміка титановмістних, σі = 1ТОВ кгс / см2
Вимоги до якості виробів із КЕРАМІКИ
Вимоги до точності виготовлення виробів з кераміки можуть бути показані на кількох прикладах (рис. 3). Підкладки для інтегральних тонкоплівкових схем (рис. 3, б) і мікроплати до етажерочних модулів (рис. 3, в) являють собою плоскі деталі, до яких пред'являються високі вимоги по точності лінійного розміру (ГОСТ 10338-63) і площинності (ГОСТ 7713- 62). Товщина повинна знаходитися в межах допуску (± 0,01-0,05 мм), а неплощинність після доведення не повинна перевищувати 0,001 мм на довжині підкладки близько 60 мм. Як правило, ці деталі виготовляються з корундовою кераміки (22ХС, поликор, ультрафарфору). Так, деталі з 22ХС по своїй конфігурації можуть бути у вигляді пластин розмірами від 1 × 10 до 20 × 30 мм, дисків діаметрами в діапазоні 5-150 мм, кілець-від 30 до 150 мм
За товщиною коливання розмірів від 0,5 до 10 мм. Клас точності розмірів деталей з етрi кераміки 1-5. З поликор виготовляють деталі у вигляді пластин розмірами 20 ÷ 25-60 ÷ 75 мм при товщині від 0,5 до 1,5 мм, з розмірами 1-3-го класу точності. Деталі підлаштування конденсаторів (рис. 3, а) виконуються у вигляді склеєного пакета з двох плоскошліфованних заготовок: підстави з форстеритовие кераміки і пластини з титановмістних кераміки. Після шліфування в блоці допуск на товщину пластини не повинен перевищувати ± 0,01 мм. Для того щоб витримати таку точність блоку, які не бходімо мати вихідні деталі, зокрема пластину, плоскопараллельнимі в межах 0,005 мкм і з різнотовщинністю в партії 0,01.
Зазначені вимоги необхідні для якісного функціонування виробів за електричними параметрами в радіоелектронної техніки. Зокрема, товщина пластини і її неплощинність визначають досягнення в підлаштування конденсаторах заданої ємності і стабільності конденсатора.
Малюнок 3 Приклади керамічних виробів:
а - ротори підлаштування конденсаторів; б - підкладки мікросхем;
в - мікроплатамікромодулей; г - підстава резисторів МЛТ
Встановлено, що при запалюванні від електричних розрядів розмикання вибухових углеводородовоздушних сумішей алканових ряду, (при небезпечних концентраціях). Мінімальні воспламеняющие струми обернено пропорційні квадратним коріння з питомих (або молекулярних) ваг цих вуглеводнів (або їх сумішей) при незмінних значеннях індуктивності ланцюга і напруги джерела тока.Требованія до шорсткості обробленої поверхні і станом поверхневого шару кераміки змінюються в залежності від стадії обробки.
1. Ваксер Д.Б. Іванов В.А. Микитка В.Б. Алмазна обробка технічної кераміки. Л. Машинобудування, 1976, 160с.
2. Видрік Г.А. Костюков Н.С. Фізико-хімічні основи виробництва та експлуатації електрокераміки. М. Енергія, 1971. 328 с.
3. Балкевіч В.Л. Технічна кераміка. М. Стройиздат, 1968. 230 с.
4. Богородицький Н.П. Пасніков В.В. Радіокераміка. М. Госенергіздат, 1963. 254 с.
5. Болонова Є.В. Силове і швидкісне шліфування. - В кн. Різання металів. Верстати і інструмент. М. НІІмаш, 1970, с.66-110.