Технология изготовления деталей РЭС из керамики

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И  АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ) 
 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по дисциплине 

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТА

ИЗДЕЛИЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ 

на тему

«Технология изготовления деталей РЭС из керамики». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Москва 2009

Содержание: 

1. Качество  поверхностей детали……………………………………………3
2. Физические и механические свойства керамик………………………….5
3. Этапы изготовления деталей из керамики…………………………….….6
1. Химический анализ и подготовка керамического сырья…………6
2. Тонкий помол и смешивание компонентов………………………..7
3. Сушка шликера………………………………………………………7
4. Формирование заготовок……………………………………………8
5. Механическая обработка необожженных заготовок……………...9
6. Сушка заготовок……………………………………………………..9
7. Обжиг………………………………………………………………...9
8. Глазурование………………………………………………………..10
4. Технологическая инструкция…………………………………………….11
5. Технологическая схема…………………………………………………...16
6. Список литературы……………………………………………………….17

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Качество  поверхностей детали. 
 

     В технологии деталей РЭС, говоря о  "качестве детали", преимущественно имеют в виду качество поверхности детали.

     Под качеством поверхности понимают физико-химическое и геометрическое состояние поверхностного слоя изделия (детали).

     Качество  поверхности определяют любые физико-химические и физико-механические свойства поверхности, а также ее микро - и макрогеометрия, т.е. отклонение истинной формы поверхности от номинальной.

     Геометрические  отклонения в зависимости от размеров разделяют на три группы: макронеровности, волнистость и шероховатость (микронеровности).

     Макронеровности – это единичные, не повторяющиеся  регулярно отклонения от номинальной формы. Например овальность, эллипсность, конусность, бочкообразность, вогнутость. Они характеризуются отношением Т1 / Н1≈1000. Причина их возникновения – погрешность обработки заготовок.

     Волнистость характеризуется совокупностью  периодически повторяющихся и близких по размерам чередующихся выступов и впадин. Возникает волнистость вследствие вибрации станка, приспособления, инструмента и заготовки; неравномерности процесса обработки; различного характера пластических деформаций и т.д. Для волнистости характерно отношение Т2 / Н2 ≈ 30 – 1000.

     Шероховатостью  называют микронеровности поверхности. Они характеризуются чередованием выступов и впадин с параметрами Т3 / Н3 ≈ 0 – 30. Шероховатость возникает из-за вибрации заготовки и инструмента, налипания частиц металла на обрабатывающий инструмент, от состояния и формы инструментов и др.

     Требования  к шероховатости поверхности  и параметры шероховатости устанавливает  ГОСТ 2789–73 "Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики".

     Шероховатость поверхности в соответствии с ГОСТ 2789–73 измеряется на участках базовой длины l и определяется следующими основными параметрами:

        Ra – среднее арифметическое отклонение профиля;

        Rz – высота неровностей профиля по десяти точкам;

        Rmax – наибольшая высота неровностей профиля;

        Sm – средний шаг неровностей профиля по средней линии;

        S – средний шаг неровности профиля по вершинам.

     Среднее арифметическое отклонение профиля  Ra определяется как средняя арифметическая высота неровностей на базовой длине l:

(1)

     С определенной степенью точности Ra можно найти делением суммы высот от точек профиля до средней линии m на число взятых высот без учета знаков:

. (2)

     Высота  неровности профиля по десяти точкам Rz определяется как среднее расстояние между пятью высшими точками выступов и пятью низшими точками впадин, отсчитанных от средней линии без учета знака:

. (3)

     Средняя линия m профиля есть базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение профиля до этой линии минимальное.

     Средняя линия имеет форму геометрического  профиля: для плоскости–прямая, для  шара – окружность и т.д.

     Параметр  Rz можно определять также от произвольной линии P, проведенной параллельно средней линии:

. (4)

     Параметр  Rmax представляет собой максимальную высоту неровностей профиля и равен расстоянию от линии выступов до линии впадин.

Ra, Rz, Rmax являются высотными параметрами.

     Шаговые параметры S и Sm характеризуют геометрическую форму профиля и определяются как среднее значение:

,(5)

. (6)

     Величина, форма и шаг микронеровностей зависят от методов изготовления, режимов техпроцесса и других факторов.

     Физико-механические характеристики поверхностного слоя в общем случае отличаются от аналогичных характеристик основного материала. К примеру, в литых заготовках это проявляется в различии кристаллического строения поверхностных и внутренних слоев. В механически обработанных деталях – в различной прочности, твердости и других характеристиках, обусловленных воздействием сил резания на материал поверхностного слоя.  

     Качество  поверхностей деталей имеет важное значение в решении общей проблемы повышения качества и надежности изделий в целом. Это обусловлено тем, что в процессе эксплуатации именно поверхностный слой в первую очередь подвергается внешним воздействиям: в нем начинаются механическое и коррозионное разрушения, зарождаются усталостные трещины, происходит износ трущихся поверхностей.

     Характеристики  поверхности во многом определяют качество и долговечность контактов, электрическую прочность межэлектродных промежутков, надежность герметизации и др.

     Следовательно, обеспечение и надежный контроль выполнения технических требований к качеству поверхностей деталей, также как и к их точности, должны являться основными исходными пунктами при разработке любого варианта технологического процесса.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Физические  и механические свойства керамик. 

     "Keramos" – значит обожженный материал. Керамики можно определить как неорганические вещества с ионной и ковалентной межатомной связью. Это слово происходит от наименования района древних Афин - "Сerami", где гончары производили свои товары. К традиционным керамикам относят как изделия керамической промышленности – глиняную посуду, фарфор, фаянс, черепицу и кирпичи, так и сырьё для их производства. Главным сырьём служит обыкновенная глина, состоящая из небольших кристаллов гидратированных алюмосиликатов, т.е. соединений, содержащих в различных пропорциях Al₂O₃, SiO₂ и H₂O. После формовки посредством пластической деформации керамические изделия обжигаются при высокой температуре для того, чтобы удалить воду и обеспечить условия для протекания различных реакций. Микроструктура готовых изделий состоит из кристаллов тугоплавких компонентов, заключенных в стеклообразную (некристаллическую) матрицу. Сам материал представляет собой сложную гетерогенную неравновесную систему, которая с трудом поддаётся контролю. В производстве керамики до сих пор искусство и опыт играют важную роль. Специалисты по физике твёрдого тела только приступили к объяснению свойств керамик, исходя из свойств отдельных фаз.

     В настоящее время термин "керамика" приобрёл более широкое значение. Кроме традиционных материалов, изготавливаемых из естественной глины, этим термином обозначают новые керамики, например, очень чистые и плотные простые оксиды, карбиды, нитриды, графит, керметы (керамики в металлической матрице), стёкла (аморфные оксиды) и стеклокерамики, бетон (в ряде случаев такие материалы, как бетон и стекло, не относят к керамикам, так как эти вещества не подвергаются высокотемпературному обжигу и в них, следовательно, не протекают необратимые реакции, характерные для других перечисленных групп материалов).

     Физические  и механические свойства керамик  определяются характером химической связи  и кристаллической структурой. Керамики характеризуются высокой твёрдостью, жёсткостью, относительно высоким пределом прочности на сжатие и недостатком  пластичности. Химические связи в керамиках весьма прочны, поэтому керамики характеризуются также высокими температурами плавления и химической устойчивостью.

     Отсутствие  свободных электронов служит причиной того, что керамики, как правило, плохо проводят электричество и  тепло. Поэтому керамики широко используются в электротехнике как диэлектрики. В некоторых керамиках взаимодействие, существующее между диполями, ведёт к спонтанной ориентации диполей и явлению сегнетоэлектричества. Подобное взаимодействие между магнитными диполями, существование которых связано со спином электронов, ведёт к ферримагнетизму целого класса керамик (ферритов). Наличие примесей в ряде керамик приводит к возникновению в так называемой "запрещённой зоне" дополнительных энергетических уровней и примесной полупроводимости. Такие керамики могут также поглощать падающее на них излучение, а затем вновь испускать его в виде когерентного пучка. Такие материалы являются активными элементами лазеров и мазеров.

     Потребности вакуумной техники в керамике связаны, в первую очередь, с их высокими диэлектрическими качествами, высокой химической стойкостью (в том числе и при высоких температурах) и высокой температуростойкостью. Кроме того, желательно чтобы технология изготовления изделий из керамических материалов была гибкой, то есть позволяла бы регулировать как свойства самого материала, так и быть доступной для изготовления керамических деталей разнообразных форм, включая возможность изготовления тонкостенных конструкций, резьбовых элементов, обеспечивать соединения с металлами.

Этапы технологии изготовления деталей из керамики. 

     Основными этапами технологии изготовления деталей из керамики являются:

– химический анализ и подготовка исходного керамического  сырья;

– тонкий помол и смешивание компонентов;

- сушка шликера;

– формование заготовки изделия;

– механическая обработка необожженных заготовок;

– сушка  заготовок;

– обжиг (предварительный и окончательный);

– глазурование;

     После обжига в ряде случаев приходится применять механическую обработку. При изготовлении ряда керамических деталей некоторый из этих этапов могут отсутствовать или находиться в другой последовательности.  
 

Химический  анализ и подготовка керамического сырья.