Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Электрохимическое формообразование регулярных рельефов на деталях инструментальной оснастки

Диссертация: Электрохимическое формообразование регулярных рельефов на деталях инструментальной оснастки
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Обоснованы условия электрохимического формообразования регулярных рельефов на поверхностях формообразующих деталей технологической оснастки, заключающиеся в выборе схемы электрохимической обработки с защитной маской на аноде, технологических схем (формообразование подвижным катодом, по методу эквидистантного расположения электродов, сегментными катодами) и режимов обработки. Осуществлен… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Состояние вопроса. Методы и средства получения регулярных рельефов
    • 1. 1. Общая характеристика поверхностей с регулярным микро- и макрорельефами
    • 1. 2. Геометрические параметры регулярных рельефов
    • 1. 3. Виды текстур поверхностей. Систематизация и области их применения
    • 1. 4. Методы получения регулярных рельефов поверхностей
  • Выводы. Цель и задачи исследования
  • 2. Теоретическое исследование электрохимического формообразования регулярных микрорельефов
    • 2. 1. Анализ возможных технологических схем электрохимического формообразования регулярных рельефов
    • 2. 2. Математическое моделирование процесса электрохимического формообразования регулярных рельефов
      • 2. 2. 1. Условия проведения электрохимического процесса при неподвижных электродах
      • 2. 2. 2. Исследование технологической схемы электрохимического формообразования, регулярных рельефов с подвижными электродами (изоляция на катоде)
      • 2. 2. 3. Исследование схемы электрохимического формообразования регулярных рельефов с подвижными электродами (изоляция на аноде)
  • Выводы по главе
  • 3. Экспериментальные исследования формирования регулярных рельефов на опытных образцах технологической оснастки
    • 3. 1. Исследование процессов нанесения защитных рисунков (масок)
      • 3. 1. 1. Нанесение фоторезистивных масок .59 *
      • 3. 1. 2. Нанесение защитных рисунков (масок) с применением бумажного носителя
    • 3. 2. Исследование процессов электрохимического формообразования регулярных рельефов
      • 3. 2. 1. Влияние электрических характеристик на параметры регулярного рельефа при электрохимическом формообразовании
      • 3. 2. 2. Электрохимическое формообразование регулярных рельефов на деталях технологической оснастки
    • 3. 3. Технологические схемы электрохимического формообразования регулярных рельефов на деталях технологической оснастки
      • 3. 3. 1. Влияние характеристик электролита на параметры рельефа в процессе электрохимического формообразования
      • 3. 3. 2. Исследование влияния геометрических. параметров масок на параметры регулярных рельефов
    • 3. 4. Оценка точности формирования регулярных рельефов при размерной электрохимической обработке
    • 3. 5. Нанесение эксплуатационного слоя
  • Выводы по главе 3
  • 4. Разработка рекомендаций по практическому использованию электрохимического формообразования регулярных рельефов на деталях технологической оснастки
    • 4. 1. Характеристика элементов технологической оснастки
    • 4. 2. Технологический регламент формирования регулярных рельефов
  • Выводы по главе 4

Электрохимическое формообразование регулярных рельефов на деталях инструментальной оснастки (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В последнее время для нашей промышленности все более актуальной становится задача получения регулярных рельефов (РР) и регулярных микрорельефов (РМР) на поверхностях изделий из разнообразных материалов, различной формы и самого разнообразного назначения.

Ранее перед технологами стояла задача повышения качества, надежности и долговечности деталей машин, контактирующих друг с другом в различных средах (жидкой, газовой и др.) при различных условиях силового нагруже-ния [1]. Эта задача решалась за счет повышения качественных показателей поверхностного слоя и достижения традиционных рельефов поверхности.

В последнее время расширяется применение изделий из пластмасс, кож и других материалов, на поверхностях которых требуется формирование искусственных рельефов регулярного свойства. Расширяется область применения текстурированных пластиковых поверхностей.

В связи с этим возникла задача получения различных видов РР и РМР на рабочих поверхностях технологической оснастки (пресс-форм, литьевых форм) с целью имитации различных рельефов на поверхностях, получаемых в этой технологической оснастке пластмассовых изделий.

Исследования показали, что по сравнению с гладкими, полированными поверхностями со случайным рельефом текстурированные поверхности:

— более долговечны;

— имеют лучшие эксплуатационные качества (меньшая запыливаемость, формирование жировых пятен и т. п.);

— имитируют другие виды натуральных материалов (кожу, древесину, мазки краски и т. п.)

— расширяют область функциональных потребительских свойств;

— в ряде случаевобеспечивают улучшение пластических свойств или обеспечивают упрочнение поверхностей.

Наиболее широко в промышленности применяются механические и химические методы получения регулярных рельефов поверхностей.

Эти методы обладают целым рядом существенных недостатков, сдерживающих применение РР на деталях технологической оснастки.

В данной работе предлагаются новые технологические схемы и технология проектирования операции получения РР с помощью размерного электрохимического формообразования с разработкой некоторых элементов технологических схем на ЭВМ.

Целью настоящей работы является создание технологии и методов электрохимического формообразования регулярных рельефов на рабочих поверхностях деталей технологической оснастки.

Работа состоит из следующих основных частей:

— анализа методов и средств получения регулярных рельефов;

— теоретического исследования электрохимического формообразования регулярных рельефов;

— экспериментальных исследований формирования регулярных рельефов на опытных образцах технологической оснастки;

— разработки рекомендаций по практическому использованию электрохимического формообразования регулярных рельефов на деталях технологической оснастки.

Положениями, выносимыми на защиту, являются:

1) модель электрохимического формообразования РР при наличии защитных масок различной толщины на аноде или катоде (инструменте)-:

2) установленные закономерности влияния технологических параметров на геометрию регулярных рельефов;

3) результаты экспериментальных исследований влияния характеристик элементов формируемого рельефа (ширина пробельных участков, тип геометрического элемента рисунка рельефа) на точность формообразования;

4) технологический регламент получения РР на рабочих поверхностях.

Научная новизна заключается в обосновании условий получения регулярных рельефов с требуемой точностью с помощью электрохимического формообразования при рациональных параметрах защитных масок по толщине, размещению и типам применяемых материалов.

Практическая ценность работы заключается в экспериментальном определении технологических режимов электрохимического формообразования регулярных рельефов на материалах типа 4Х5МФС, Х12МФ, 5ХНВ и разработке на основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований технологических регламентов получения регулярных рельефов на рабочих поверхностях технологической оснастки.

Реализация работы заключается в разработке технологических процессов изготовления технологической оснастки (пресс-формы для литьевого метода прессования пластмасс) для изготовления детали: «Лоток» из. полистирола. Изготовлена партия деталей «Лоток» с поверхностями, имеющими регулярный рельеф.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Региональных конференциях «Современная электротехнология в промышленности центра России» (Тула, 1998, 1999, 2000), Всероссийской НТК «Современная электротехнология в промышленности России» (Тула, 2003 г.).

Основные результаты проведенных исследований отражены в 11 статьях в отраслевых журналах, известиях вуза, материалах Всероссийской и региональных конференций.;

Работа выполнена на кафедре «Физико-химические процессы и технологии» и лаборатории «Электрофизических и электрохимических методов обработки им. Ф. В: Седыкина» Тульского государственного университета.

Автор выражает благодарность научному руководителю д.т.н., профессору В. В. Любимову, профессору кафедры ФХПТ д.т.н. В. К. Сундукову, а также всем сотрудникам кафедры и лаборатории за помощь, поддержку, консультации и полезные замечания при выполнении диссертационной работы.

Общие выводы

1. На основе анализа возможных методов формообразования регулярных рельефов предложен метод электрохимического формообразования с предварительным нанесением защитных масок на поверхность детали с помощью де-кальпирования и фоторезистивных слоев.

2. Проведены теоретические исследования по выбору эффективных технологических схем формирования регулярных рельефов. С использованием уравнения Лапласа для потенциала электрического поля выполнены расчеты распределения плотностей тока в объеме МЭП. В результате этих исследований обоснована эффективность применения защитных масок на аноде-заготовке по сравнению с защитными масками на катоде-инструменте. Рекомендованы размеры защитных масок по толщине.

3. Теоретически выявлены возможные профили и глубины регулярных рельефов в зависимости от технологических параметров процесса формирования регулярных рельефов и плотности рисунка регулярного рельефа. Установлено, что уменьшение ширины пробельных участков до 0,1 мм приводит к уменьшению глубины регулярного рельефа в 1,2 раза по сравнению с пробельными участками большой ширины (более 0,5 мм).

4. Обоснованы условия электрохимического формообразования регулярных рельефов на поверхностях формообразующих деталей технологической оснастки, заключающиеся в выборе схемы электрохимической обработки с защитной маской на аноде, технологических схем (формообразование подвижным катодом, по методу эквидистантного расположения электродов, сегментными катодами) и режимов обработки.

5. Экспериментально исследовано влияние типовых элементов регулярных рельефов на формирование профилей рельефов. Исследованы тестовые защитные маски со штрихами, плоскопараллельными пазами, пазами с трапециевидным профилем и пазами с радиусными участками и точками различного диаметра. Установлено, что точность копирования тестовой защитной маски различными типами элементов регулярных рельефов наиболее существенно зависит от времени обработки и в среднем составляет от 0,02 до 0,45 мм или 8 -70% от размера геометрического элемента рельефа. Причем погрешность обработки имеет большую величину для малых элементов РР (около 0,1мм).

6. Осуществлен экспериментальный выбор типа электролита для качественного формирования регулярных рельефов на инструментальных материалах марок 4Х5МФС, 5ХНВ, Х12МФ. Установлено, что наилучшие результаты по качеству рисунков в сочетании с приемлемой производительностью достигнуты при использовании комплексных электролитов 10%КС1 + 10%NaN03- 10% NaCl +10% NaN03 и электролита 10% NaCl.

7. Создано лабораторное оборудование, предложен технологический регламент и обоснованы рациональные условия получения регулярных рельефов электрохимическим способом: j= 1,0. 1,5 А/см2;

Т=20.22±2°С

S=5.10mmэлектролиты: 10% NaCl- 10% NaCl + 10% NaN03;

10% КС1 + 10% NaN03- to6Pi= 5 мин для рельефов глубиной до 0,1 ммto6P2= 15 мин для рельефов глубиной до 0,3 мм.

Предложен банк типовых регулярных рельефов.

8. Разработана технологическая оснастка для литьевого прессования пластмассовой детали «Лоток» из сополимера АВС-2020 с рабочими поверхностями, имеющими рельеф типа «кожа». Изготовлена партия деталей «Лоток» с регулярным рельефом эксплуатационных поверхностей.

Показать весь текст

Список литературы

  1. ГОСТ 24 773–81. Поверхности с регулярным микрорельефом. Классификация, параметры и характеристики.
  2. Ю.Г. Эксплуатационные свойства деталей с регулярным микрорельефом. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-е, 1982. — 248с.
  3. Производство печатных плат для суперкомпьютеров в России. Nachbarn im Osten Was tut sich in den GUS-Staaten? // Galvanotechnik. — 1996. -№ 3. — 975.
  4. Dukovich J.O. Current Distribution and Shape Change in Electrodeposition of Thing Films for Microelectronic Fabrication // Advances in Electrochemical Sciens and Engineering, v.3, VCH, Weinheim, 1993, p. l 17−161.^
  5. Конструкторско-технологические основы проектирования полосковых микросхем. / И. П- Бушминский, А. Г. Гудков, В. Ф. Дергачев и др.- Под ред. И. П. Бушминского. М.: Радио и связь, 1987. — 272с.
  6. И.В. Импульсное электролитическое формование микрорельефов // Дисс. канд. техн. наук. Тула, 1999. — 170с.
  7. ГОСТ 2789–73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики.
  8. B.C. Технология и оборудование электрофизических и электрохимических методов обработки материалов. Киев: Вища шк. 1983. — 176.
  9. Электроимпульсная обработка металлов / АЛ. Лившиц, А.Т. Кра-вец, И. С. Рогачев, А. Б. Сосенко. М.: Машиностроение, 1967. — 295с.
  10. .Н., Мельфер Р. Р. Физические основы электроэрозионной обработки. М.: Машиностроение, 1977. — 43с.
  11. Д.Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов: Справочник 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1982. -400с.
  12. Применение лазеров / под ред. М. Росса. М.: Мир, 1974. — 445с.
  13. В.М. Обработка деталей лучом лазера. М.: Машинот-сроение, 1969.-220с.
  14. Справочник по лазерам / Под ред. A.M. Прохорова. М.: Советское радио, 1978. т. 1, т.2.
  15. Электроразрядная обработка материалов / Левинсон Е. М., Лев B.C., Гуткин В. Г., Лившиц А. Л., Юткин Л. А. Л.: Машиностроение, 1971. -256.
  16. Ф.В. Размерная электрохимическая обработка: деталей машин.-М., 1976.
  17. В.Н., Камалов B.C. Физико-химические методы обработки. М.: Машиностроение, 1973. — 346с.
  18. Ю.Н. и др. Основы повышения точности электрохимического формообразования. Кишинев, Штиница, 1977. — 153с.
  19. И.И., Алексеев Г. А., Водяницкий О. А. и др. Электрохимическая обработка металлов. М., 1969. — 208с.
  20. Де Барр А. Е., Оливер Д. А. Электрохимическая обработка (пер. с англ.). М., 1973. — 184с.
  21. В.А. и др. Электрохимическая размерная обработка деталей сложной формы. М.: Машиностроение, 1969. — 198с.
  22. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки // Г. Л. Амитан, И. А. Байсупов, Ю. М. Барон и др.- под общей ред. В .А. Волосатова. Л.: Машинотсроение. Ленингр. отд-ние, 1988. — 719с.
  23. Размерная электрохимическая обработка металлов: Учеб пособие для студентов вузов / Б. А. Артамонов, А. Л. Винницкий, Ю. С. Волков, А.В. Глазков- Под ред. А. В. Глазкова. М.: Высш. школа, 1978. — 336с.
  24. А. А. Станкеева И.Н. Новые методы маркирования деталей. Тула, Приокское кн. изд., 1964. 36 с.
  25. E.JI., Красиков В. Ф. Маркирование изделий в радио-и электронной промышленности. М., Энергия, 1974. -184 с.
  26. В.П. и др. Электрохимическое маркирование деталей / В. П. Смоленцев, Г. П. Смоленцев, З. Б. Садыков. М.: Машиностроение, 1983. -72 с.
  27. В.Н. Технология физико-химических методов обработки. М.: Машиностроение, 1985. — 264 с.
  28. Способы получения графических изображений на промышленных изделиях. Методические рекомендации / ВНИИТЭ- Т. А. Печкова и др. М., 1980.-64 с.
  29. З.Б. Регулирование процесса электрохимической обработки неподвижными электродами. В кн.: Размерная ЭХО деталей машин., Тула, 1975, ч. 2, с. 23−25.
  30. Ю.С., Лившиц А. Л. Введение в теорию размерного формообразования электрофизико-химическими методами. Киев, 1978.
  31. В.В. Электрохимическое формообразование. Казань, 1984.
  32. Высокоскоростное электрохимическое формообразование / А. Д. Давыдов, Е. Козак. М.: Наука, 1990. — 272 с.
  33. А.Л., Шустер В. Г. и др. О решении плоской стационарной задачи ЭХО металлов (задача Коши для уравнения Лапласа). Электронная обработка материалов, 1969, № 3, с. 21' — 27.
  34. М. Datta, D. Landolt. Fundamental aspects and applications of electrochemical fabrication // Electrochimica Acta 45 (2000) 2535−2558.
  35. D. Landolt, P.-F. Chauvy, O.Zinger. Electrochemical micromachining, polishing and surface structuring of metals: fundamental aspects and new developments // Electrochimica Acta 48 (2003) 3185−3201.
  36. А.И., Кологлу О. Ю., Ющенко С. П. Моделирование эволюции формы полости в тонком слое металла при электрохимической микрообработке частично-изолированной поверхности / Электрохимия, 1999, т.35, № 6. —с. 724−729.
  37. А.И., Мустянэ А. Н. Электрохимическое формообразование в условиях частичной изоляции анодной поверхности. Скорость растворения в области границы с изоляцией / Электрохимия, 1994, т.30, № 4. с. 483−489.
  38. В.В., Садыков З. Б., Хайрутдинов P.M., Шишкина Т. В. Исследование электрохимической обработки поверхности с нанесенным фоторе9зистом / Электронная обработка материалов, 1984, № 1. с. 10−14.
  39. А.Х., Клоков В. В., Филатов Е. И. Методы расчета электрического формообразования. Казань, Изд-во Каз. университета, 1990. — 385с.
  40. Н.П., Поддубный Н. П., Маслий А. И. Основы теории расчета и моделирования электрических полей в электролитах. — Новосибирск, 1972.
  41. Р.И. Размерная электрохимическая обработка поверхностей неподвижным электродом-инструментом с применением трафаретов. В кн.: Размерная ЭХО деталей машин. Тула, 1975, ч. 2, с. 23 — 25
  42. П., Батгерфилд Р. Методы граничных элементов в прикладных науках. М.: Мир, 1984. — 494 с.
  43. К., Теллес Ж., Вроубел JI. Методы граничных элементов. -М.: Мир, 1987.-524 с.
  44. А.Д., Козак Е. Высокоскоростное электрохимическое формообразование. М.: Наука, 1990. 272 с.
  45. А.И., Мустяцэ А. Н. Электрохимическое формообразование в условиях частичной изоляции анодной поверхности. Скорость растворения в области границы с изоляцией // Электрохимия. 1994. — Т. 30, N 4. — С. 483 489.
  46. А.Х., Клоков В. В., Филатов Е. И. Методы расчета электрохимического формообразования. Казань: КГУ, 1990. — 386 с.
  47. В.В. Электрохимическое формообразование. Казань: Изд-во Казан, ун-та, 1984. 80 с.
  48. А.А., Гулин А. В. Численные методы. М.: Наука, 1989. -432 с.
  49. Ф.В. Размерная электрохимическая обработка деталей машин. М.: Машиностроение, 1976. 302 с.
  50. Datta М. Microfabrication by Electrochemical Metal Removal // IBM Journal of Research & Development. 1998. — v. 42, N 5.
  51. Deconinck J. Current Distributions and Electrode Shape Changes in Electrochemical Systems // Lecture Notes in Engineering, v.75, Springer-Verlag: Berlin, 1992. 281 p.
  52. McGeough J.A. Principles of Electrochemical Machining. London: Chapman and Hall, 1974. — 255 p.
  53. А.Д. и др. О влиянии электродных процессов на точность электрохимической размерной обработки. «Электрохимия», 1972, т. УШ, вып. 10.
  54. West А.С., Madore С., Matlosz М.- Landolt D. Shape Changes during Through-Mask Electrochemical Micromachining of Thin Metal Films // Journal of the Electrochemical Society. -1992. v. 139, N 2. — P. 499−506.
  55. В.М. Математическое моделирование электрохимического формообразования сложных поверхностей // Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов. Тула: ТулГУ, 1997. — С. 44−55.
  56. А.П. Распределение тока на некоторых типах профилей //Электрохимия.-1985.- Т.21,N9.-С. 1180−1184. .
  57. Дж. Электрохимические системы. М.: Мир, 1977.- 463 с.
  58. П.С. Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении. М.: Машиностроение, 1979. — 276с.
  59. Я.В., Дасоян М. А. Технология электрохимических покрытий. JL: Машиностроение, 1972. — 464.
  60. Н.И., Казанков Ю. В., Любартович В. А. Расчет и конструирование оборудования для производства и переработки полимерных материалов: Учеб. для вузов. — М.: Химия, 1986. 488с.
  61. В.Г. основы технологии переработки пластических масс: Учебное пособие для вузов. Л.: Химия, 1983. — 304с.
  62. В.И., Корсаков В. Д. Технологическая подготовка процессов формования изделий из пластмасс. Л.: Политехника, 1991. — 352с.
  63. А.А., Котов Е. П., Явич Э. Р. Многослойные печатные платы / Под ред. Е. П. Котова. Изд. 2-е, перераб. и доп. («Библиотека радиоконструктора»). М.: «Сов. радио», 1977. — 248с.
  64. Конструирование и технология печатных плат. М.: Высшая школа, 1973.-213с.
  65. Тенденции развития технологии производства печатных плат / Боб-ринец А.Н. и др. Реферативный обзор за 1970−1984гт. Москва: ЦНИИИТЭИ, 1985.-46с.
  66. А.А. и др. Химические процессы в технологии изготовления печатных плат / М.: Радио и связь, 1981.
  67. В.Ф. Технология миниатюрных изделий. — М.: «Машиностроение», 1976.-327сС
  68. В.В. Исследование вопросов повышения точности электрохимического формообразования на малых межэлектродных зазорах. -Автореферат диссертации к.т.н. Тула, 1973.- 21с.
  69. В.Н. Моделирование процесса электрохимического формирования искусственной шероховатости // Известия Тульского государственного университета. Тула: ТулГУ, 2001.- с.68−77.
  70. Л.Б. «Технологические основы повышения точности размерной электрохимической обработки» Автореферат диссертации д.т.н., Тула, 1975.-394с.
  71. В.В., Базаров Т. Е. Литографические процессы — сер. Технология полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники М.: Высш. шк., 1990. — 128с.
  72. С.И. Декоративная обработка изделий из пластмасс. Л.- Химия, 1978. -120с.
  73. А.П., Швецов Ю. М., Горячев И. А. Справочник по проектированию оснастки для переработки пластмасс. — М.: Машиностроение, 1986. -400с.
  74. В.И. Технологическая подготовка производства пластмассовых изделий. — Л.: Машиностроение, 1976. — 272с.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!