Разделы сайта

Читаемое

Обновления Nov-2017

Промышленность Ижоры -->  Керамические композиционные материалы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 [ 75 ] 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123

КИ под металлокорд на волочильных станах 22/200 со скоростью 400 м/ мин. Смазка - трехкомпонентная эмульсия. Волоки снимались по причинам: обрывы на проволоке; разработка волоки по диаметру; задиры на проволоке; сдирание покрытия на проволоке. После проверки контролером ОТК СПЦ-4 снятых волок диаметром не выше 0,152 мм и при условии плавной протяжки заданной проволоки в прямом и обратном направлении, волоки устанавливались повторно. По результатам испытаний установлено, что стойкость полтавских волок на 55 % ниже.

Следующим направлением применения разработанных алмазных поликристаллов является изготовление из них струеформирующих сопел и насадок, которые используются ддя газо- и жидкостноабразивной резки и обработки различных материалов (металлы, керамика, различные горные породы и пр.). Обработка изделий происходит за счет воздействия абразивных частиц (кварцевый песок), которые с большой скоростью подаются через сопло в газовой или жидкостной струе. С помощью подобных установок возможна резка различных материалов при заготовительных операциях, в особенности там, где огневая резка принципиально не применяется (резка органосодержащих композиционных материалов, например при утилизации военной техники), либо там, где нагрев разрезаемого материала нежелателен из-за возможных изменений в структуре или прочностных характеристиках; очистка внутренних поверхностей трубопроводов различных теплообменных систем от отложений, поскольку возможно использование длинномерных гибких питающих шлангов малого диаметра (катеторов); вероятность использования подобных устройств в двигателях коррекции орбиты в ракетной технике.

До последнего времени в качестве материалов для сопел и насадок использовали минералокерамику, корунд, сапфир или твердые сплавы. Эффективность использования установок с таким оснащением невысока, поскольку ресурс работы таких сопел и насадок низок. Например, стойкость сопла из корунда при давлении гидроструи 25 атм. и при расходе абразива (кварцевый песок) Юг/мин составляет менее 4 мин. Поэтому до последнего времени подобные установки имели весьма ограниченные области применения.

В настоящее время изготовление сопел и насадок проводится из нового типа алмазного поликристалла с уникальной стойкостью к абразивному износу, с применением технологии лазерной обработки, позволяющей получать изделия необходимой формы без снижения прочностных характеристик алмаза. Качество алмазных поликристаллов и их эксплуатационные характеристики определяются, в основном, следующи-

увеличивая ступенчато до величины, при которой происходит выкрашивание режущей кромки. Критерий качества алмазных резцов - величина ломающей подачи должна быть не менее 0,5 мм/об. Для резцов из качественных АСПК с прочной связкой она составила 0,8...1,0 мм/об, что свидетельствует о высокой прочности материала АСПК. Исследование износостойкости резцов выполняли при точении заготовок твердого сплава ВК-15. Режим резания: скорость резания 15...20 м/мин; подача 0,05...0,07 мм/об; глубина резания 0,2 мм. Продолжительность резания 5 мин, после чего измеряли износ резца по задней грани, являющийся показателем износостойкости. Время резания (5 мин) является достаточным для экспресс-Оценки качества резца и отражает полный ресурс стойкости резца. Средний износ резцов из АСПК, изготовленных при давлениях 8,0...9,0 ГПа с прочной связкой, составил 0,11мм (от 0,05...0,15), что находится на уровне пластин типа компакс . Полную работоспособность резцов АСПК определяют в соответствии с ТУ 2-037-98-84 при точении атюминиевого сплава АЛ43 ГОСТ 2685-75 при следующих режимах: скорость резания 500 м/мин, продольная подача 0,04 мм/об, глубина резания 0,3 мм. Критерий применимости резца - шероховатость обработанной поверхности должна быть не ниже < 0,63 мкм. Стойкость резца до переточки должна быть не менее 1100 км. Нужно отметить, что после переточки стойкость резца увеличивается при приближении вершины резца к надкатализаторной зоне.

Наиболее значительной потенциальной областью применения разработанных видов поликристаллов является их использование для изготовления волок, в том числе ддя замены натуральных алмазов. Еще одной потенциальной областью применения разработанных поликристаллов является изготовление проводок с диаметром отверстия 3...8 мм для волочильных проволочных станов и станов по изготовлению металлокор-да. Первые успешные испытания разработанных алмазных поликристаллов в волоках были проведены на ВСПКЗ (г. Волгоград). Параллельно испытывали волоки Полтавского завода алмазного инструмента из поликристаллов СВА15Бу и волоки производства ОАО Алмазинструмент (г. Рославль) из разработанных алмазных поликристаллов. Сравнительные испытания проходили в одинаковых производственных условиях ВСПКЗ (СПЦ-4) на участке мокрого волочения латунированной проволоки под металлокорд 0 0,148 мм. Все волоки были предъявлены в ИФЦ на входной контроль и прошли его положительно по параметрам (диаметр калибрующего отверстия и условия протяжки). Испытание опытных волок проводили в СПЦ-4 при волочении стальной латунированной проволо-







Рис. 6.14. Струеформирующие сопла различных типов:

о - с вертикальным каналом; б - с наклонным; в - со щелевым; г - многоканальные

позволяет получать изделия с гарантированным уровнем эксплуатационных свойств. Номенклатура производимых сопел может быть расширена за счет увеличения чистоты канала сопла посредством применения традиционных и лазерного методов полировки и увеличения диаметра канала при использовании поликристаллов большего размера. Некоторые типы изготавливаемых сопел представлены на рис. 6.14.

В настоящее время алмазные формообразующие сопла и насадки нигде в мире, за исключением МИСиС, не производятся. Соотношение цен с зарубежными аналогами из других материалов позволяет прогнозировать высокую эффективность производства сопел и насадок для импортозамещения и для производства на экспорт. Так сапфировое сопло в корпусе германской фирмы ESAB стоит =в 3 раза больше, чем аналогичное сопло нашего производства. При этом стойкость алмазного сопла на порядок выше. Минералокерамическая насадка японской фирмы Nippon стоит $220, а себестоимость нашей насадки из сверхтвердого материала - $380, при этом ее стойкость в аналогичных условиях в 12-15 раз выше. Доработка технологии лазерной обработки алмазных поликристаллов, шлифовки и полировки канала, методики неразрушающего контроля качества алмазных поликристаллов позволит удовлетворить зарубежных потребителей по качеству обработки канала и по стабильности эксплуатационных свойств.

Новые особенности в лазерной технологии при изготовлении канала сопел и насадок состоят в компьютерном управлении параметрами лазерного луча и движением трехкоординатного столика с заготовкой. Эта технология позволяет в 2-3 раза сократить машинное время обработки канала, получать сопла со сложной конфигурацией отверстия, улучшить параметры шероховатости внутренней поверхности канала после лазерной обработки до = 2,5-0,63, уменьшить разбег лазерного луча (толщина реза) до 0,1 мм на глубине 3 мм.

Описание конкретных показателей параметров и характеристик объекта разработки

Параметры лазерной обработки сопел: время изготовления канала сопла - не более 7 мин; шероховатость поверхности канала = = 2,5...0,63. Эксплуатационные характеристики сопел: стойкость не менее 4ч при давлении гидроструи 25 атм. при расходе абразива Юг/мин. Результаты этого этапа работы можно обобщить следующим образом: - Повышение прочностных свойств алмазных поликристаллов приводит не только к существенному повышению эксплуатационных харак-

МИ параметрами: твердостью; абразивной способностью; размером поликристалла; размером зерна в структуре поликристалла. Для сплошного контроля качества алмазных поликристаллов применяется специальная методика, позволяющая контролировать степень перехода графит-алмаз в поликристаллах, наличие пор, трещин и крупных метшиических включений. Наряду с высоким качеством исходного сырья, эта методика



теристик изготовленных из них инструментов, но и к расширению их номенклатуры.

- Разработка новых и улучшение имеющихся технологических процессов изготовления алмазного инструмента имеют важное значение для повышения конкурентоспособности разработанных алмазных поликристаллов.

6.4. ВЫРАЩИВАНИЕ КРУПНЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ АЛМАЗА

Использование алмазов в наукоемких технологиях

К наукоемким применениям алмазов относятся те направления, которые ориентированы на научно-технический прогресс в области микроэлектроники, оптоэлектроники, сенсоэлектроники, лазерной и радиационной техники, определяюших базовый уровень развития новых технологий XXI века.

Интенсивно развивающиеся современные высокие технологии, такие, как высокоскоростная и высокотемпературная электроника, требуют материалов с предельными оптическими, теплофизическими, механическими, электрическими и радиационными свойствами, которые в совокупности присущи только одному материалу - алмазу. Это делает его незаменимым ключевым компонентом во многих перспективных областях науки и техники, в первую очередь, в средствах связи и обработки информации, а также в приборостроении, медицине и экологии, определяющих промышленный потенциал и технический уровень развитых стран.

В частности, целью внедрения алмаза в электронику (где его преимущества перед другими известными материалами неоспоримы) является перевод электроники с кремниевой на алмазную тягу путем создания высокотемпературных, сверхмощных, высокочастотных полупроводниковых приборов с высоким уровнем интеграции алмазных микросхем, в том числе нового поколения оптоэлектронных приборов - быстродействующих коммутаторов, генераторов мощных импульсов, устройств оптической памяти, оптоэлектронных разрядников и т. д. В настоящее время можно вьщелить следующие приоритетные направления использования алмазов в перспективных наукоемких технологиях:

- высокоэффективные теплоотводы для интегральных схем, лазерных диодов и других структур микроэлектроники, позволяющие существенно расширить рабочий диапазон температур элементов традиционной

электроники на основе кремния, увеличить их мощность, степень интеграции и надежности, а также уменьшить габариты создаваемых приборов и перейти к принципиально новым технологиям электроники, например, к трехмерным модулям, повышающим быстродействие ЭВМ новых поколений. Применение алмазных теплоотводов основано на рекордно высокой теплопроводности алмаза (в 4-5 раз выше меди и других известных материалов);

- детекторы и дозиметры рентгеновского и ядерного излучения для биологии, медицины и ядерной техники, способные работать на фоне мощного радиационного поля в широком интервале энергий и дозы излучений, что недостижимо для других видов материалов. Применение алмазных детекторов и дозиметров основано на исключительно высокой радиационной стойкости и сверхвысоких счетных характеристиках алмаза;

- оптические окна и подложки для полупроводниковой техники. В этих алмазных изделиях используется высокая прозрачность малоазотных алмазов в УФ, видимом и ИК диапазонах, а также наивысшие из всех оптических материалов лучевая прочность, теплопроводность и радиационная стойкость, позволяющие использовать алмазы в качестве окон и зеркал для мощных лазеров, приборов ночного видения и др., в том числе для работы в агрессивных средах и радиационных полях, а также в области сверхвысоких давлений. Алмазные наковальни в аппаратах сверхвысокого давления уже в настоящее время позволяют производить эксперименты с различными веществами в мегабарном диапазоне давлений. Сверхвысокотвердые вещества (СТВ), синтезированные на основе фуллеренового сырья, позволяют расширить диапазон исследований и применений СТВ в этих и других областях, в том числе обработки природных алмазов и создания новых классов материалов вообще;

- активные элементы УФ-оптоэлектроники и сенсорики. Эти алмазные изделия являются наиболее перспективными в коммерческом отношении. Используются в области бытовой и промышленной электроники в виде широкой номенклатуры приборов массового применения.

Во всех подобных устройствах и приборах нужны алмазы с полупроводниковыми свойствами, которые могут быть получены путем дозированного легирования (например бором). Подобные кристаллы не должны быть зональными и секториальными. Одним из ключевых этапов продвижения в этом направлении является снижение концентрации азота в синтетических алмазах, попадающего в решетку алмаза в процессе роста кристалла.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 [ 75 ] 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123

© 2003 - 2017 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка