автореферат диссертации по электронике, 05.27.07, диссертация на тему:Разработка ультразвуковой технологии и оборудования для изготовления прецизионных металлических лент, применяемых в электронной технике

БЕЛОРУССИИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И

РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

УДК: 621.378.002:621.9.048.6

«Для служебного пользования» Инв. № 33/591 Экз. № /

Колтовкч В2лерЕ!Й Александрович

РАЗРАБОТКА УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕЦИЗИОННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЛЕНТ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКЕ

Специальность: 05.27.07 - оборудование производства электронной технжи

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических илу к

Минск, 1998

Работа выполнена в Белорусском государственном университете ннфор матики и радиоэлектроники.

Научные руководители: - доктор технических наук,

профессор Тявловский М.Д. - кандидат технических наук, доцент Кундас С.П.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

академик Степаненко А.В. - кандидат технических наук

Довгялло А.Н.

Оппонирующая организация - Институт технической акустики HAH Белар)

си, г. Витебск.

Защита состоится 18 июня 1998 года в 15 часов на заседании совета п защите диссертаций Д.02.15.03 в Белорусском государственном университет информатики и радиоэлектроники по адресу: г. Минск, ул. Ш>ровки, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусского госуда| ствеиного университета информатики и радиоэлектроники.

Автореферат разослан " 15 п мая 1998г.

Ученый секретарь

совета по защите диссертаций

д.ф.-м.н., профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Металлические ленты с высокой точностью размеров из тугоплавких металлов и сплавов находят широкое применение в изделиях электронной техники. Наряду с высокими эксплуатационными свойствами эти материалы обладают и весьма низкой технологичностью, что значительно усложняет процесс получения ленты из них. Эта проблема особенно актуальна в процессах плющения проволок, при которых наблюдаются значительные неравномерности в напряженно-деформированном состоянии металла.

Одним из эффективных направлений решения указанных выше проблем является применение для изготовления лент способа горячего ультразвукового плющения в вакууме, разработанного в БГУИР. Однако проведенные к настоящему времени исследования этого процесса практически не касались вопросов точности лент, одного из основных параметров, характеризующих возможность их применения в изделиях электронной техники. Не проводились также и теоретические исследования вопросов точности, их взаимосвязи с другими характеристиками обработки.

Узким местом технологии ультразвукового плющения являются вопросы проектирования ультразвуковых колебательных систем, стабильность работы которых оказывает существенное влияние на точность лент и энергосиловые характеристики обработки, а также измерительных средств для контроля параметров ультразвукового плющения.

Поэтому исследование и разработка технологии и оборудования для изготовления прецизионных лент из тугоплавких металлов и сплавов является актуальной научной и практической задачей электронной техники, решение которой позволит повысить функциональные характеристики и надежность ответственных электронных приборов устройств связи (МГП, ЛОВ, ЛБВ и др.), а также изделий приборостроения и других отраслей промышленности.

Связь работы с круппымя программами, темами. Материалы диссертации послужили основой:

• НИР, включенных в план важнейших по Белорусской ССР на 11 пятилетку в области естественных и общественных наук, в соответствии с постановлением Совета Министров БССР от 31.10.80 г. № 375 и постановлением президиума АН БССР N229 от 05.12.80г.;

• НИР, выполненной по специальному постановлению правительства СССР N406 от 06.12.1984г.;

• НИР, включенной в координационный план научно-исследовательских работ АН СССР на 1986-1990 гг. по проблеме "Ультразвук";

• НИР, включенной в важнейшую республиканскую комплексную программу на 1986-1990гг. "Теоретические и технологические основы создания и обработки новых композиционных материалов, металлов и сплавов с особыми свойствами", утвержденную постановлением Президиума АН БССР №39 от 03.04.1986г.

Цель п задачи исследований. Основной целью данной работы является

разработка технологии и оборудован™ для ультразвукового плющения прецизионных металлических лент, на основе комплексного применения-современных методов компьютерного моделирования и экспериментальных исследований. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Теоретически и экспериментально исследовать процесс ультразвукового плющения для выявления всех факторов, влияющих на точность металлических лент, изготавливаемых ультразвуковым плющением.

2. Разработать математическую модель процесса плющения, учитывающую упругие свойства очага деформации и влияние усилий в очаге деформации на амплитуду ультразвуковых колебаний.

3. Разработать алгоритмы и программные средства для компьютерной реализации математической модели процесса ультразвукового плющения.

4. Аналитически и экспериментально исследовать влияние параметров ультразвукового плющения на точностные характеристики лент и определить требования к оборудованию и оснастке для обеспечения максимальной точности изготавливаемых лент.

5. Разработать конструкцию установки и специальные измерительные системы, обеспечивающие изготовление лент с повышенными точностными характеристиками, а также технологию изготовления прецизионных металлических лент для изделий электронной техники.

Объест и предмет исследования. Объектом и предметом исследований являются технологические процессы и оборудование для изготовления прецизионных металлических леит применяемых в электронной технике.

Методология и методы проведения исследования. Исследования проведены с широким применением методов компьютерного моделирования, а также экспериментальных методов измерения: силовых характеристик обработки (тензометрия), точности и шероховатости поверхности лент (оптические и контактные методы), динамических характеристик ультразвуковых колебательных систем - с помощью специально разработанного прибора с емкостным датчиком колебаний.

Научная новизна н значимость полученных результатов:

1. Дано дальнейшее развитие теории процесса плющения. Получено математическое описание кинематики и динамики ультразвукового плющения ленты с учетом упругих характеристик материала инструментов и деформируемой заготовки.

2. Дано дальнейшее развитие теории формоизменения исходной заготовки в процессе ультразвукового плющения. Получены аналитические выражения для расчета ширины получаемой ленты в зависимости от геометрических параметров обрабатывающих инструментов.

3. Усовершенствовано математическое описание работы стержневой колебательной системы с целью учета внутренних потерь и условий закрепления. На основе этого разработана математическая модель ультразвуковой колебательной системы произвольной формы.

4. Разработана математическая модель процесса ультразвукового плющения, учитывающая влияние силового воздействия, возникающего в процессе деформирования на работу ультразвуковой колебательной системы.

Новизна обоснованных и разработанных в диссертации научных и практических решений защищена 9 авторскими свидетельствами на изобретения. Практическая значимость полученных результатов состоит:

• в разработке новых высокоэффективных способов и оборудования для изготовления металлических лент, обеспечивающих экономию стратегически важных и дефицитных металлов и сплавов, снижение энергозатрат, в повышении экологической чистоты производства, производительности труда при одновременном увеличении качества изделий;

« в разработке алгоритмов и программных средств для комплексного моделирования процесса ультразвукового плющения, позволяющего экономить материальные, трудовые ресурсы и время при оптимизации существующих и разработке новых технологических процессов;

« в разработки новых проборов и методик для измерения амплитуды ультразвуковых колебаний источников ультразвука, что позволило решить проблему настройки и контроля технологических режимов ультразвукового оборудования.

» в установлении основных закономерностей н принципов построения технологического процесса ультразвукового плющения прецизионных лет-.

Результаты работы внедрены в производство на 3 предприятиях СНГ:

• на производственном объединении «Светлана» г. Санкт-Петербург - установка и технология изготовления лепт для конструктивных элементов МГП;

Ф в «НИИТеплоприбор» г. Санкг-Петербург - установка для изготовления лент из нихрома для специальных нагревателышх приборов; Ф в Научно-исследовательском институте материалов электронной техшжи -установка для изготовления микролепт из тугоплавких металлов для ЭВП специального назначения.

Разработанный прибор для измерения амплитуды ультразвуковых колебаний нашел применение на 8 предприятиях и учреждения Беларуси и стран СНГ.

Осповпые положения, пыпосямые па защиту: ® математическое описание процесса ультразвукового плющения, учитывающее упругие свойства очага деформации и распространение ультразвуковой волны в обрабатываемой заготовке, позволяющее проводить всесторонний анализ и аналитические исследования влияния параметроз плющения на точностные характеристики изготавливаемых лент;

• математическую модель стержневой колебательной системы установок ультразвукового плющения, учитывающую внутренние потери и условия за-

• крепления, а также влияние силового воздействия очага деформации на ее работу;

• алгоритмы и программные средства для комплексного моделирования процесса ультразвукового плющения, позволяющие проводить всесторонние компьютерные исследования процесса при минимальных затратах времени и материальных средств, с минимальными потерями дорогостоящих материалов;

• рекомендации по проектированию ультразвукового оборудования и технологических процессов изготовления металлических лент с повышенной точно-

стыо; принципы построения систем стабилизации толщины лент и амппшуды ультразвуковых колебаний в промышленных установках ультразвукового плющения, обеспечивающие требуемые для изделий электронной техники точностные характеристики лент.

Лычный вклад соискателя.

В совместных работах, связанных с разработкой новых способов и устройств для измерения амплитуды ультразвуковых колебаний, опубликованных в работах [I, 6, 7, 11, 14, 17] и нашедших отражение в изобретениях [25, 26], автору диссертации принадлежат основополагающие идеи, определяющие сущность изобретений.

В совместных работах, связанных с разработкой новых способов и устройств для изготовления плющеных лент, нашедцигх отражение в изобретениях [20-24, 28], автором диссертации предложены структурные и конструктивные решения, определяющие точность получаемых изделий.

В совместных работах [3-5, 9, 35, 36], посвященных теоретическим исследованиям и моделированию процесса ультразвукового плющения, автору диссертации принадлежат идеи, определяющие механизм протекания процесса, формоизменение исходной заготовки. Разработаны методы расчета энергосиловых параметров и кинематики ультразвукового плющения, модель колебательной системы ультразвуковых установок.

В совместных работах [8, 12, 13, 15, 19], посвящснных экспериментальным исследованиям процесса ультразвукового плющения, соискателем разработаны методики исследований, проведена обработка результатов и их анализ.

В совместных работах [2, 9, 10, 18, 29, 30-34], посвященных разработке способов и устройств для промышленного использования процесса ультразвукового плющения, автором проведен теоретический анализ формоизменения и геометрической точности получаемых лент, предложены конструктивные и технологические решения объектов внедрения, касающиеся ультразвуковых колебательных систем, средств измерения и автоматизации.

Апробация результатов диссертации.

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на 9 конференциях (14 докладов) в том числе на:

- 3-х Международных симпозиумах, семинарах и конференциях - 5 докладов:

1. Международный симпозиум "Прочность материалов и элементов конструкций при звуковых и ультразвуковых частотах нагружения" (Киев, ¡984);

2. 11 International Plansee Seminar (Австрия, 1985);

■ 3. Меадународная научно-техническая конференция "Ультразвук в технологии машиностроения - 91" (Архангельск, 1991);

- 4-х Всесоюзных НТК - 6 докладов:

1. ВНТК "Прочность и пластичность материалов в звуковом поле" (Алма-Ата, 1980);

2. ВНТК "Основные направления развития ультразвуковой техники а технологии на период 1981-1990 г." (Суздаль,1982);

3. Шестая всесоюзная научно-техническая конференция по ультразвуковым методам интенсификации технологических процессов" (Москва, 1987);

4. В НТК "Новое ультразвуковое технологическое оборудование и аппаратура, опыт их применения в промышленности" (Севастополь, 1991); - 2-х Республиканских научно-технических конференциях - 3 доклада;

1. Республиканская НТК "Проблемы конструирования и производства современной измерительной техники" (Минск, 1979).

2. Республиканская НТК "Пути совершенствования технологических процессов и оборудования в производстве современных изделий РЭ" (Минск, 1983).

Отдельные результаты диссертационной работы были представлены в экспонате Всесоюзной выставки "Ультразвуковая вибрационная техника и технология" (Москва,1987).

По материалам диссертации опубликовано 36 работ, в том числе: 5 статей, 5 тезисов докладов международных конференций, 6 - всесоюзных и 3 -республиканских НТК; 8 отчетов по HHP с государственной регистрацией, 9 авторских свидетельства на изобретения СССР.

Структура il объем работы. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, 5 глав и 2 приложений. Полный объем диссертации 159 стр., из которых 30 стр. занято иллюстрациями (70 илл.), 2 стр. - таблицами (2 табл.), 11 стр. - списком испЬльзовашгых источников (170 ист.); 10 стр. - приложениями.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

Введение содержит обоснование актуальности темы диссертации, общую характеристику состояния исследований.

В первой главе проведен анализ особенностей свойств и применения прецизионных металлически лент, применяемых в электронной технике, предъявляемых к ним требований, а также современные способы и оборудование для их изготовления. Показано, что основными причинами продольной разнотолщтгности лент, изготавливаемых по традиционной технологии плющения на многовалковых станах, являются биение валков, температурные ко-, лебания, что не позволяет изготавливать с их помощью высокоточные ленты из тугоплавких металлов и сплавов. Наиболее эффективным способом изготовления лент из тугоплавких металлов и сплавов для изделий электронной техники является горячее ультразвуковое плющение в вакууме.

Проанализированы теоретические и экспериментальные исследования процесса ультразвукового плющения. Показано, что в проведенных работах не выявлены закономерности и факторы, влияющие на точностные характеристики лент. Теоретические исследования чаще всего проведены с большим количеством допущений и упрощений реального процесса и поэтому пя практическое применение не всегда дает приемлемые требуемые результаты. Существующие установки для ультразвукового плющения разработаны без учета требований, направленных на достижение максимальной точности.

На основании анализа состояния исследований сформулирована цель и задачи исследований, которые представлены в разделе «Общая характеристика: работы».

"Вторая глава посвящена теоретическому исследованию процесса ультразвукового плющения и разработке его физико-математической модели.

Анализ формоизменения исходной заготовки при ультразвуковом плющении проводился на основании принципа радиальных течений. При этом соотношение между уширснием и вытяжкой ленты определяется соотношением длины и ширины контактной площадки. Для учета особенностей процесса ультразвуковой ковки введено понятие эффективной длины контакта. Обработка полученных экспериментальных данных уширения лент при УЗ ковке показала, что между эффективной /э и реальной длиной контакта существуег соответствие:

0)

где с1 - диаметр исходной проволоки.

С учетом этого соотношения получены выражения для расчета ширины контакта и ширины ленты при плющешш заготовок в виде круглой проволоки и прямоугольной ленты бойками с произвольным углом захода н шириной калибрующей площадки.

При плющении круглой проволоки ширина контакта определяется по формуле:

Ь = Л

1 — агсзт(1 -£•)+-(!- г) ¡2е-~ег л л

+ / 2е~ег

1 + --(1-£Й а

(2)

л

где е - степень обжатия.

Ширина ленты найдена из предположения постоянства кривизны ее боковой поверхности

В = Ь + \-ile-E2).

Сопоставление результатов расчета по формулам (2) и (3) с экспериментальными данными (см. рис.1) подтверждает обоснованность принятых предположений и пригодность полученных выражений для расчета ширины ленты в широком диапазоне геометрических параметров бойков.

Анализ упругих характеристик очага деформации показал, что основной вклад в общую величину упругой деформации вносит упругая деформация инструментов. Она в

(3)

р

Т £ у

1—Зи и®

20

40

60 80

100

Рис.1. Расчетная (—) и экспериментальная (о) зависимость коэффициента уширения от степени обжатия

свою очередь складывается из прогиба поверхностей и объемной деформации инструментов. Величина прогиба поверхностей определяется распределением контактных напряжений. Для оценки прогиба применена модель инструмента в виде упругого полупространства. Установлено, что объемная деформация инструментов не зависит от закона распределения контактных напряжений по поверхности и определяется только силой давления заготовки, поэтому для ее расчета применена модель на основе объемной жесткости инструмента. Величина объемной жесткости может быть определена экспериментально.

На основании экспериментальных данных для некоторых вариантов конструкции бойков определена величина их объемной жесткости. Установлено, что жесткость бойков в значительной степени зависит от размеров твердосплавной вставки и способа ее крепления.

На рис.2 показано сравнение расчетных и экспериментальных значений величины упругой деформации и силы осадки при ультразвуковом плющении.

При анализе кинематики процесса ультразпуковой ковки для описания силового контактного взаимодействия бойков с лентой принята упруго-пластическая модель. В соотг.етствии с принятой характеристикой сила плющения, равная вертикальной составляющей силы давления, может быть описана выражением:

2300

2000

1500

1000

БСО

0 20 40 30 80 100

Рис.2. Зависимость упругой деформации и силы осадки от степени обжатия проволоки.

РМ =

0, при и < 0;

Р0 —, при0<и<<5; 5

Р0, прим>£;

(4)

где и - расстояние между поверхностью бойка и недеформированной поверхностью заготовки; Р0 - сила осадки заготовки; <5- величина упругой деформации.

Анализ сил, действующих на участок Ленты в очаге деформации, показал, что движение ленты происходит прерывисто. В каждом элементарном цикле ковки в момент обжатия лента стопорится в очаге деформации и Продолжает свое движение после снятия нагрузки. Учитывая высокую частоту силовых импульсов, закон движения ленты находился с учетом конечной скорости распространения продольной ультразвуковой волны в проволоке и лейте.

Для полубесконечного стержня, каким можно считать участок ленты по одну сторону от очага деформации, сила Р, приложенная к торцу, и скорость движения этого сечения связаны соотношением:

CP ES

где с - -¡E/p - скорость распространения упругой волны в стержне; Е- модуль продольной упругости; р- плотность материала; S - площадь сечения.

В результате проведенного анализа выделено шесть фаз элементарного цикла ковки:

• I фаза (от tj до(})~ упругая разгрузка неподвижной ленты,

• II фаза (от /г до /3) - упругая разгрузка со скольжением ленты.

• III фаза (от tj до (4)- раздельное движение бойков и ленты (контакт отсутствует).

• IV фаза (от t4 до ts) - упругое сжатие со скольжением лепты, о V фаза (от /5 до ) - упругое сжатие неподвижной ленты.

• VI фаза (от t6 до ¡¡+Т) - пластическая осадка (ковка ленты).

Исходя из принятой характеристики силового взаимодействия (4), с учетом распространения ультразвуковой волны в ленте (5) и синусоидального закона колебательного движения бойков получены уравнения, связывающие длительность фаз плющения, кинематические и силовые параметры процесса.

Найденные законы изменена скорости участка ленты в очаге деформации и силы плющения на протяжении периода колебаний бойков описываются выражениеми:

v(0 =

Се"" +-

2tg a

AcoR Л sine*-«собой

при0£t<.t2,ts <>1йТ , npnij ¿t <.ts

при fj £ t й t4

(6)

p,{th

>0.

ph-~s icos(wtx)-cos(wt))

приО</</,,t6 <t<T; при/, </</2;

A.L нри/j </<f3, t4 <(<t5; (7)

^(l(cosfcal J-cos(coi))j

при/5 </<<6;

< о /

0, при/3<(<14.

гя«. р 2. р -ор ,„/„+/?)• РЛ где К = — ---------, g = -- г----;; гИтш- гг0 щ(а+р), п - ——

б Ь(Ьл+г>„) ГНтт

тельная величина натяжения ленты; - скорость скольжения ленты в фазе осадки; С - константа, определяемая из начальных условий на границе соответствующего интервала времени; А - суммарная амплитуда колебаний бойков; со-круговая частота колебаний; а - угол захода деформирующей поверхности бой-

- относи-

ка; 5- упругая деформация; Рг сила осадки; /7- угол трения; р, Е- плотность и модуль продольной упругости ленты; 8Л и - соответственно площадь сечения ленты и проволоки.

Длительность каждой фазы процесса не может быть выражена в элементарных функциях, поэтому для моделирования применены численные методы и разработан алгоритм, согласно которому определяются длительность каждой фазы элементарного цикла деформирования, кинематические и силовые параметры всего процесса ультразвукового плющения.

Результаты моделирования кинематических и динамических характеристик плющения показаны на рис.3.

Установлено, что основной ключевой параметр процесса плющения - это соотношение амплитуды ультразвуковых колебаний и величины упругой деформации. Если размах колебаний оказывается меньше величины суммарной упругой деформации, то процесс плющения переходит из режима ковки в режим волочения, что вызывает резкое увеличение енлопых параметров обработки и ухудшает качество изготавливаемых лент. На границе перехода сила плющения равна половине силы осадки, а упругая деформация равна удвоенной амплитуде колебаний. Эта закономерность позволяет определять упругую деформацию и силу осадки в процессе плющения.

Проведен теоретический анализ работы ультразвуковой колебательной системы установок плющения в условиях силового воздействия. Установлено, что силовое воздействие на колебательную систему приводит к повышению резонансной частоты и уменьшению резонансной амплитуды колебаний. Для расчета амплитуды установившихся колебаний в процессе плющения необходим один обобщенный параметр колебательной системы - динамическая жесткость.

Для расчета динамической жесткости колебательных систем сложной формы применен метод прогонки. Для учета потерь на внутреннее трение в колебательной системе использована модель вязкоупругого поведения Фойхта-Кельвина. В результате получено выражение для матрицы перехода;

1 0.0 0.0 0.4 0.2 0

ЬТо I

б

---4/!

(| 3

2 х1?5--— А

"-.V м -

б)

Рис.3. Расчетная диаграмма распределения фаз (а), зависимость усилий плющения Рт и протягивания Рн (б) от

. амплитуды колебаний.

ми

совЯ; -—-зт Л со'т

---втЯ; собЯ

(8)

2 СО2 р

где л =а£; а = --------.; р Е- плотность и модуль продольной упругости

£(1 + ]т])

волновода; коэффициент внутреннего трения; т = р1Я - масса переходного участка.

На этой основе разработана обобщенная численная модель колебательной системы. Разработан алгоритм комплексного моделирования процесса ультразвукового плющения, с применением которого возможен расчет кинематических и силовых параметров обработки, режимов работы ультразвуковой колебательной системы, геометрических характеристик изготавливаемых лент. Сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными свидетельствует об адекватности разработанных моделей реальному процессу, что позволяет на их основе осуществлять оптимизацию конструктивных решений и технологических параметров процесса ультразвукового плющения лент различных типоразмеров для изделий электронной техники.

В третьей главе приведено описание разработанного экспериментального оборудования, особенностью которого является возможность изготовления прецизионных металлических лент и исследования влияния режимов ультразвукового плющения на точностные характеристик» лент. Для этих целей установка оснащена дифференциальным измерителя зазора между инструментами и механизмом его точной регулировки, измерителем толщины получаемой ленты, расположенным непосредственно на выходе из узла плющения, погрешность измерения которого не превышает 0,1 мкм.

Разработай новый прибор для измерения основного параметра процесса ультразвукового плющения - амплитуды ультразвуковых колебаний, конструкция которого защищена авторскими свидетельствами на изобретения. Принцип работы прибора основан на использовании емкостных датчиков и повышении точности измерений за счет устранения влияния величины зазора между измерительным электродом и ультразвуковыми инструментами на показания прибора. Это достигается путем компенсации нелинейности передаточной характеристики датчика при помощи функционального преобразователя.

Для комплексного контроля величины статического и динамического зазора между ультразвуковыми инструментами, существенно влияющего на толщину изготавливаемой ленты, разработан двухканальный дифференциальны!1 измеритель перемещений и вибраций с емкостными датчиками, который позволяет измерять зазор между бойками и амплитуду ультразвуковых колебаний < погрешностью не более 1 мкм.

Разработана методика исследования точностных параметров лент в про цессе ультразвукового плющения, которая базируется на комплексном приме нении расчетных и экспериментальных методов определения зазора между де

формирующими инструментами, максимального усилия плющения, величины упругой деформации.

Для практической реализации математической модели ультразвукового плющения с применением технологии объектно-ориентированного программирования разработан программный комплекс, который позволяет проводить моделирование всех стадий процесса ультразвукового плющения с учетом динамических характеристик ультразвуковой колебательной системы, температурной зависимости свойств материалов с графической визуализацией результатов моделирования.

В четвертой главе рассмотрены результаты компьютерных и экспериментальных исследований основных закономерностей ультразвукового плющения, определяющих точностные характеристики лепт.

Установлено, что основной причиной нестабильности зазора между бойками, определяющего в значительной степени точность лент, является разогрев акустических систем под действием ультразвука (рис.4). Более предпочтительным с точки зрения повышения стабильности зазора является использование акустических систем с высокими рабочими частотами при жестком закреплении. Для обеспечения требуемой точности ленты необходимо использовать систему автоматической стабилизации толщины ленты.

Амплитуда ультразвуковых колебаний бойков в первую очередь зависит от параметров выходного напряжения генератора. При изменешш напряжения в питающей сети изменяется величина выходного напряжения ультразвукового генератора, что приводит к нестабильности амплитуды колебаний.

У некоторых генераторов обнаружена пульсация амплитуды с частотой питающей сети (рис.5), которая приводит к формированию Рис- 4- Изменение толщины ленты в про-характерной насечки па новерхно- цессе плющения. 1 - без предварительности плющеной лепты. го прогрева акустических систем; 2 - по-

Наиболее существенное еле предварительного прогрева; 3 - то же влияние на амплитуду оказывает при холодном плющении,

нестабильность собственной резонансной частоты преобразователя, вызванная его прогревом.

Кроме условий возбуждения на вел1гчииу амплитуды существенное влияние оказывают условия нагружения. При наличии силового воздействия обрабатываемой заготовки повышается резонансная частота системы и уменьшается резонансная амплитуда (рис.6). Одновременно искажается и вид кривой - она становится асимметричной. При некоторой величине силы плющения на амплитудно-частотной характеристике системы появляется участок, характеризующийся двумя. устойчивыми состояниями. Дальнейшее увеличение силы

плющения приводит к срыву колебаний. Амплитуда при этом скачком уменьшается до весьма малой величины.

На основе сопоставление фа-зо-частотных и амплитудно-частотных характеристик полученных при одной и той же нагрузке установлено, что в резонансе фазовый сдвиг между выходным напряжением генератора и колебаниями бойка практически равен нулю. Отклонение от резонанса в ту или другую сторону вызывает появление фазового сдвига, отличного от нуля, что позволяет создать авторезонансную колебательную систему. Для этого на вход усилителя мощности, нагрузкой которого является ультразвуковой преобразователь, подается

а)

- -. . . -'41

„л

б)

Рис.5.0сциллограммы ультразвуковых колебаний преобразователей при различном уровне выходного напряжения

а) - питание от генератора УЗДН-1;

б) - питание от генератора УЗГ2-4М

сигнал обратной связи с датчика колебаний. При этом в системе возникают колебания на той частоте, на которой суммарный фазовый сдвиг равен нулю, т. е. на резонансной частоте системы.

Кроме всех внешних факторов на устойчивость колебательной системы непосредственное влияние оказывает ее конструкция. При прочих равных условиях более длинные системы больше подвержены воздействию внешней нагрузки и значительно более критичны к условиям их закрепления. При этом существенное влияние па устойчивость оказывает не только жесткость, но и место закрепления. При расположении крепежного фланца в узловой плоскости, ближайшей к рабочему торцу (что является оптимальным для стабильности зазора между бойками), устойчивость колебательной системы оказывается наихудшей. В целом полученные результаты показывают, что устойчивость колебательной системы может формироваться на этапе ее проектирования.

Установлено, что прямолинейность получаемой ленты зависит от точности изготовления и установки инструментов. Перекос калибрующих поверхностей двух инструментов в поперечной плоскости приводит к формированию са-бельности ленты. Наибольшее влияние перекоса инструментов проявляется при плющении лент с большим коэффициентом формы.

Показано, что причиной экспериментально наблюдаемого явления вибрации ленты в поперечном направлении и сопутствующего формирования ее волнистости являются поперечные изгибные колебания волноводов. Самым эффективным с точки зрения уменьшения поперечных колебаний и повышения прямолинейности ленты является процесс плющения, в котором один боек является активным, а другой установлен на нерезонансном отражателе. В этом случае во время контакта бойков с лентой возможные малейшие поперечные колебания активного бойка будут гаситься отражателем. Решением этой про-

блемы для двухстороннего ультразвукового плющения является применение колебательных систем, у которых резонансная частота из-гибных колебаний выступающей части волновода значительно отличается от рабочей частоты продольных колебаний.

Наибольшее влияние на силовые параметры ультразвукового плющения оказывает соотношение размаха колебаний и величины упругой деформации. Сложность обеспечения большой степени обжатия во многих случаях (особенно при плющении проволок относительно больших диаметров) связана с переходом процесса плющения из режима ковки в режим волочения из-за возрастания упругой деформации инструментов при увеличении степени обжатия. Для обеспечения оптимального режима ультразвукового деформирования необходимо обеспечить амплитуду частотные (б) характеристики колебатель-колебаний в пределах 0,6-0,8 от ве- ной системы под нагрузкой. 1 - Рю=0; 2 -личины упругой деформации, при Р„,=100Н; 3 - Р^,=200Н; 4 - Р^ЗООН. этом размах колебаний составит

1,2-1,6 величины упругой деформации. Причем, в ряде случаев для увеличеши размаха колебаний не требуется увеличивать мощность ультразвуковых преобразователей, достаточно использования концентраторов. Сила давления на инструмент в оптимальном режиме составляет 0,35-0,45 от величины силы давления при статической осадке.

Сила протягивания проволоки при ультразвуковом плющении в оптимальном режиме составляет 5-10% предела прочности проволоки и оказывается меньше оптимальной величины, требуемой для стабилизации движения ленты. Для обеспечения требуемого натяжения к заднему концу проволоки необходимо дополнительно прикладывать усилие противонатяжения величиной 10-20% предела прочности.

Проведенные исследования показали, что по сравнению с традиционными способами плющения процесс ультразвукового плющения отличается возможностями обеспечения высокой геометрической точности получаемых лент. Для лент микронных сечений обеспечивается продольная разнотолщишюсть не более 1мкм.

В пятой главе приведены результаты практического применения результатов диссертационной работы.

а)

б)

Рис.6. Амплитудно-частотные (а) и фазо-

Для обеспечения высокой точности изготавливаемых лент разработаны и применены в конструкциях опытно-промышленных установок ультразвукового плющения оригинальные системы стабилизации амплитуды ультразвуковых колебаний и толщины изготавливаемой ленты.

Результаты испытания систе-

12 10 8 6 4 2 0

мы стабилизации ультразвуковым

100

200

300

400

Рис.7. Нагрузочные характеристики колебательной системы. 1 - без стабилизации; 2 - авторезонансное возбуждение; 3 - стабилизация на уровне 7мкм; 4 -5мкм.

амплитуды с генератором УЗДН-1 доказывают эффективность применения разработанной системы (рис.7). При изменении усилия плющения от 0 до 400Н обеспечивается нестабильность амплитуды не более 0,1 мкм. Без применения этой системы максимальное усилие плющения не превышает 150Н, причем амплитуда колебаний при такой нагрузке уменьшается в 5 раз (с 10 до 2мкм).

Эффективность работы системы автоматического регулирования иллюстрируется экспериментальными диаграммами продольной разнотолщиности ленты. На рис.8 приведены результаты экспериментальной проверки точности толщины ленты, полученной на опытно-промышленной ус: таиовке "Мустанг".

На основании проведенных исследований разработаны рекомендации по проектированию ультразвукового оборудования для изготовления прецизионных лент, удовлетворяющих требованиям ТУ электронной техники, учитывающие, как особенности конструктивной реализации установок, так и режимы процесса плющения.

Описаны конструкции разработанных опытно-промышленных установок ультразвукового плющения лент для изделий электронной техники, которые внедрены в производство на ряде предприятий стран СНГ.

Разработанный в результате диссертационной работы прибор для измерения амплитуды ультразвуковых колебаний нашел применение на 8 предприятиях и научных учреждениях Беларуси и стран СНГ.

6 4 2 0 -2

-1-гНТ-умкм

...... V V««"

1(М)

40

80 120 160 200

Рис.8. Распределение отклонения толщины ленты по длине при плющении в режиме автоматического регулирования толщины (материал - МК, сечение 0,1x0,Змм).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Установлены основные особенности формоизменения исходной заготовки при ультразвуковом плющении. Наибольшее влияние на характер формоизменения металла проволоки при ультразвуковом плющении оказывает форма рабочей части инструментов (угол захода бойков, ширина калибрующей площадки). Получены аналитические выражения для расчета ширины ленты. Уменьшите вытяжки металла достигается при увеличении ширины калибрующей площадки и уменьшении угла захода [4,29,30].

2. На основе анализа упругих характеристик очага деформации показано, что основной вклад в общую величину упругой деформации вносит упругая деформация инструментов. Она в свою очередь складывается из прогиба рабочих поверхностей бойков и их объемной деформации. Величина прогиба определяется распределением контактных напряжений по поверхности бойка. Для ее оценки использована модель инструмента в виде упругого полупространства. Объемная деформация бойка не зависит от закона распределения контактных напряжений по поверхности и определяется только силой давления заготовки. В целом величина упругой деформации при ультразвуковом плющении оказывается соизмеримой с амплитудой колебаний бойков [35,36].

3. С учетом упругих свойств очага деформации и распространения продольной ультразвуковой волны в обрабатываемой заготовке разработана модель кинематики и динамики процесса ультразвукового плющения. Такой подход позволил выделить шесть различных фаз элементарного цикла ультразвукового плющения:

» I фаза - упругая разгрузка неподвижной ленты; в II фаза - упругая разгрузка со скольжением ленты;

• III фаза - раздельное движение бойков и ленты (контакт отсутствует);

• IV фаза - упругое сжатие со скольжением ленты;

• V фаза - упругое сжатие неподвижной ленты; « VI фаза - пластическая осадка (ковка ленты).

Установлено, что основной параметр процесса плющения - это соотношение амплитуды ультразвуковых колебаний и величины упругой деформации. Если размах колебаний оказывается меньше величины упругой деформации, то процесс плющения переходит из режима ковки в режим волочения. На границе перехода сила плющения равна половине силы осадки, а упругая деформация равна удвоенной амплитуде колебаний. Для обеспечения оптимального режима ультразвукового деформирования необходимо обеспечить амшплуду колебаний в пределах 0,6-0,8 от величины суммарной упругой деформации, при этом размах колебаний составит 1,2-1,6 величины упругой деформации [3,35, 36].

4. Установлено, что силовое воздействие очага деформации на колебательную систему приводит к повышению резонансной частоты и уменьшению амплитуды колебаний. Для расчета' амплитуды установившихся колебаний разработана численная модель ультразвуковой колебательной системы установки плющения в условиях силового воздействия [5].

Разработан алгоритм комплексного моделирования процесса ультразвукового плющения, с применением которого возможен расчет кинематических и силовых параметров обработки, режимов работы ультразвуковой колебательной системы, геометрических характеристик изготавливаемых лент, что позволяет осуществлять оптимизацию конструктивных решений и технологических параметров процесса ультразвукового плющения лент различных типоразмеров для изделий электронной техники [35,36].

5. В результате экспериментальных и аналитических исследований установлено, что основной причиной нестабильности зазора между бойками, определяющего точность лент, является разогрев акустических систем под действием ультразвука и нагретой проволоки, а также нестабильность амплитуды ультразвуковых колебаний деформирующих инструментов. Установлены факторы оказывающие влияние на амплитуду ультразвуковых колебаний, к которым относится изменение напряжения в питающей сети, стабильность частоты задающего генератора, нестабильность собственной резонансной частоты преобразователя, вызванная его прогревом и в наибольшей степени механические нагрузки на колебательную систему в процессе деформирования. Для стабилизации амплитуды предложен способ создания аптсрезонансной колебательной системы [16, 18].

Установлены также конструктивные параметры, влияющие на точность лент: точность изготовления и установки инструментов; поперечные изгибные колебания волноводов. Предложены меры подавления паразитных изгибных колебаний. Для двухстороннего подвода ультразвуковых колебаний к очагу деформации самым эффективным является применение колебательных систем, у которых резонансная частота изгибных колебаний выступающей части волновода значительно отличается от рабочей частоты продольных колебаний [15, 35].

6. На основании проведенных исследований разработаны рекомендации по проектированию ультразвукового оборудования для изготовления прецизионных лент, удовлетворяющих требованиям ТУ электронной техники, а также опытно-промышленные установки и необходимое технологическое оснащение:

• прибор для измерения амплитуды ультразвуковых колебаний, конструкция которого защищена двумя авторскими свидетельствами на изобретение [25,26];

• система стабилизации амплитуды ультразвуковых колебаний для установок ультразвукового плющения;

• система стабилизации толщины получаемой ленты.

Установки внедрены в производство на ПО "Светлана" г. Санкт-Петербург, Научно-исследовательском институте материалов электронной техники, г. Калуга. Применение разработанного оборудования для изготовления лент, применяемых в электронных приборах, позволяет повысить выход годной продукции и качество за счет повышения геометрической точности размеров лент, снижения содержания в них внутренних и поверхностных дефектов [31, 34].

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

Статьи, брошюры

1. Тявловский М.Д., Кундас С.П., Колтовнч В.А. Прибор для измерения амплитуды ультразвуковых колебаний: Информ. листок. N82-89. Сер. 47-55. / БелНИИНТИ. - Минск, - 1982. - 4 с.

2. Автоматизированная установка для производства лет из проволок / М.Д.Тявловский, В.А.Колтович, С.П.Кундас и др. // Механизация и автоматизация производства. - 1984. - №11. - С. 4-5.

3. Колтович В.А, Тявловский М.Д. Исследование кинематики процесса двухсторонней ультразвуковой микроковки металлических проволок в ленты. // Вести АН Беларуси. Сер. физ.-техн. наук. - 1994. - №2. -С. 99-107.

4. Колтович В.А, Тявловский М.Д. Процесс формоизменения заготовки при двухсторонней ультразвуковой микроковке проволок в ленты. // Вести AFI Беларуси. Сер. физ.-техн. наук. - 1995. - №1. - С. 35-38.

5. Колтович В.А., Кундас С.П., Тявловский М.Д. Модель колебательной системы ультразвуковых технологических установок. // Известия Белорусской инженерной академии. -1997. - № 1(3)/3. - С. 170-175.

Тезисы докладов

6. Тявловский М.Д., Кундас С.П., Колтович В.А. Устройство для бесконтактного измерения амплитуды ультразвуковых колебаний // Проблемы конструирования и производства современной измерительной техники: Тез. докладов науч.- техн. конф. Часть I. / БелНИИНТИ. - Минск, - 1979. - С. 46-47.

7. Тявловский М.Д., Кундас С.П., Колтович В.А. Измерение амплитуды ультразвуковых колебаний обрабатывающих инструментов при горячем ультразвуковом плющении в вакууме // Прочность и пластичность материалов в ультразвуковом поле: Сб. тез. докладов Ш Всесоюзн. научн.-техн. конф. - Алма-Ата, -1980. - С.149-150.

8. Перспективы горячего ультразвукового плющения в вакууме проволок из тугоплавких металлов и сплавов / Тявловский М.Д., Кундас С.П., Колтович В.А. и др. // Основные направления развития ультразвуковой техники и технологии на период 1981-1990 гг: Тез. докладов Всесоюзной конф. / АН СССР. -М., 1982.-С.28.

9. Тявловский М.Д., Колтович В.А. Анализ методов повышения геометрической точности лент при горячем ультразвуковом плющении. // Пути совершенствования технологических процессов и оборудования в производстве современных изделий РЭ: Сб. тезисов докладов республиканской науч.-техн. конф. - Минск, 1983. - С.58.

10.Тявловский М.Д., Сятковский Г.В., Колтович В.А. Полуавтоматическая установка для получения лент Т-образного профиля из тугоплавких металлов и сплавов, И Пути совершенствования технологических процессов и оборудования в производстве современных изделий РЭ: Сб. тезисов докладов республиканской науч.-техн. конф. - Минск, 1983.-С.111.

11.Прибор для измерения амплитуды ультразвуковых колебаний в процессе испытания металлов / М.Д.Тявловский, В.А.Колтович, С.П.Кундас, и др. // Прочность материалов и элементов конструкций при звуковых и ультразву-

косых частотах нагружсния: Тез. докладов Международного симпозиума.- Киев,- 1984.- с.164-165.

12.Investigation of the Physical Properties mechanical Properties and Structures of Flat Wires Produced from Refractory Metals and Alloys by Vacuum Hot Ultrasonic Flattening Method / S.P.Kundas, MJD.Tyavlovsky, V.A.Koltovich, V.V.Bogenkov, G.V.Syatkovsky, M.N.Los and N.V.Vyshinsky: Proceedings of the 11 Plansee Seminar 85,V.l. -Reutte: Austria.- 1985.-P.15-25.

13.Тявловский М.Д., Колтович B.A. Стабильность амплитуды колебаний бойков в процессе ультразвукового плющения проволоки // Сб. тезисов докладов 6-й Всесоюзной науч.- техн. конф. по ультразвуковым методам интенсификации технологических процессов. / МИСиС. - М., - 1987. - С. 136-137. (ДСП).

14.Колтович В.А., Тявловский М.Д., Кундас С.П. Дифференциальный бесконтактный измеритель перемещении и вибрации // Сб. тезисов докладов 6-й Всесоюзной науч.- техн. конф. по ультразвуковым методам шггенсификации технологических процессов / МИСиС. - М., 1987. - С. 252-253. (ДСП).

15.Применение ультразвука в технологии изготовления периодического профиля из проволоки. / М.Д.Тявловский, В.А.Колтович, С.П.Кундас, Г.В.Сятковский. // Ультразвук в технологии машиностроения - 91: Сб. тез. докл. Междун. науч.-техн. конф. - Архангельск, 1991. - С. 159-160.

16.Колтович В.А. Анализ устойчивости ультразвуковых колебательных систем в процессах обработки металлов давлением. // Ультразвук в технологии машиностроения - 91: Сб. тез. докл. Междун. науч.-техн. конф. - Архангельск, 1991.-С. 97-98.

17.Колтович В.А., Кундас С.П. Ультразвуковой виброметр. // Ультразвук в технологии машиностроения - 91: Сб. тез. докл. Междун. науч.-техн. конф. -Архангельск, 1991.-С. 135-136.

18.Колтович В.А., Тявловский М.Д., Кундас С.П. Стабилизация амплитуды ультразвуковых колебаний // Новое ультразвуковое технологическое оборудование и аппаратура, опыт их применения в промышленности: Тезисы докладов всесоюзной науч.-техн. конф. (г.Севастополь, сентябрь 1991г.). - М.: ЦНТИ 1991.-С. 13-16.

1?. Кундас С.П., Колтович В.А., Сятковский Г.В. Применение ультразвука в технологии изготовления контакт-деталей герконов // Новое ультразвуковое технологическое оборудование и аппаратура, опыт их применения в про' мышленности: Тезисы докладов всесоюзной науч.-техн. конф. (г.Севастополь сентябрь 1991г.).-М.: ЦНТИ, 1991. - С. 119-121.

Авторские свидетельства

20.A.C. 1103589 СССР, МКИ С 22 F 1/18. Способ обработки тугоплавкие металлов / М.Д.Тявловский, С.П.Кундас, Г.В.Сятковский, В.В.Боженков В.А.Колтович - № 3522290/22-02; Заявл. 14.12.82; Не публ., Гос. регистр 15.03.84.

21.А.С. 1123785 СССР, МКИ В 21 F 21/00. Устройство для получени профилированной ленты из проволоки / М.Д.Тявловский, С.П.Кундас Г.В.Сятковский, В.В.Боженков, В.А.Колтович - № 3568722/22-12; Заявл 30.03.83; Опубл. 15.11.84. Бюл. №42 // Открытия. Изобретения. - 1984,- №12.

22.А.с. 1131582 СССР, МКИ В 21 ]• 21/00; В21Н8/00. Способ изготовления периодических профилей / М.Д.Тяпловский, С.П.Кундас, Г'.В.Сятковский, В.В.Боженков, В.А.Колтович- № 3504713/25-12; Заявл. 21.10.82; Опубл.

30.12.84. Бюл. №48 // Открытия. Изобретения. - 1984.- №48.

23.А.с. 1163951 СССР МКИ В 21 Р 21/00. Способ изготовления профилированной ленты из проволоки / М.Д.Тявловский, С.П.Кундас, Г.В.Сятковский , В.В.Боженков, В.А.Колтович - N 3688469/25-12; Заявл. 13.01.84; Опубл.

30.06.85. Бюл. №24 // Открытия. Изобретения. - 1985.- №24.

24.А.с. 1349079 СССР МКИ В 21 Р 21/00. Устройство для получения ленты из проволоки / Тявловский М.Д., Кундас С.П., Сятковский Г.В., Боженков

B.В., Колтович В.А., Лось М.Н., Степанов В.Д., Сергеев Ю.С., Семенов Р.Л., Крюков А.В., Баткоз Г.С., Кудрявцев Л.В. - № 3781858/28-12; Заявл. 20.08.84; Не публ., Гос. регистр. 01.07.87.

25.А.с. 1428938 СССР в 01 Н 11/00. Ультразвуковой виброметр / Тявловский М.Д., Колтович В.А., Кундас С.П., Машков В.В., Абрамов А.В., Чуркин Д.В.- № 3854244/25-28; Заявл. 23.11.84; Опубл. 07.10.88. Бюл. №37 //Открытия. Изобретения. - 1988.- №37.

26.А.С. 1428939 СССР МКИ в 01 Н 11/06. Ультразвуковой виброметр / Тявловский М.Д., Колтович В.А., Кундас СЛ., Сятковский Г.В.- № 3759854/2428; Заявл. 26.06.84; Опубл. 07.10.88. Бюл. №37 //"Открытия. Изобретения. -1988,-№37.

27-А.с. 1529056 СССР МКИ в 01 К 13/06. Устройство для измерения температуры металлических объектов в вакууме / М.Д.Тявловский, С.П.Кундас, Г.В.Сятковский, В.А.Колтович, Р.Л.Семенов, Л.А.Козлов (СССР) - № 4087783/24-10; Заявлено 14.07.86; Опуб.15.12.89. Бюл. №46 // Открытия. Изобретения. -1989,- №46.

28.А.с. 1779451 СССР МКИ В 21 р 21/00. Способ изготовления изделий с периодическим профилем / М.Д.Тявловский, Г.В.Сятковский, В.А.Колтовнч,

C.П.Кундас, В.П.Суворов (СССР) - №4915964/25-12; Заявлено 04.03.91; 0пуб.07.12.92. Бюл. №45 // Открытия. Изобретения. - 1992.- №45.

Отчеты о НИР

29.Разработка и исследование технологического процесса получения микролент из вольфрама: Отчет о НИР х/д 62-78. / МРТИ; Рук. темы М.Д.Тявловский. - № ГР 78021834. - Минск, 1979. - 98с.

30.Разработка и исследование техпроцесса ультразвукового плющения вольфрамовых проволок в вакууме: Отчет о НИР х/д 74-79. / МРТИ; Рук. темы М.Д.Тявловский. - № ГР 79045631, - Минск, 1981. -111с.

31 .Разработка техпроцесса получения способом горячего ультразвукового мнкропластического деформирования в вакууме лент из молибдена размеров 0.4x1.2 мм и сплава ВР-20, размером 0.2x0.4 мм, применяемых в мощных генераторных приборах: Отчет о НИР х/д 21-81. / МРТИ; Рук. темы М.Д.Тявловский. - № ГР 8.1055709. - Минск, 1982. - 82с.

32.Разработать способ получения лент Т-образного профиля из сплава 80НМВ и ультразвуковую установку для его реализации: Отчет о НИР х/д 1083. / МРТИ; Рук. темы М.Д.Тявловский. - № ГР 01830036788,- Минск.- 1983.-62с.

33.Разработать способы ультразвукового микропластического деформирования металлов, применяемых в радиоэлектронике, электровакуумной технике и различных приборах: Отчет по НИР ГБ-82-А.1. / МРТИ; Рук. темы М.Д.Тявловский. -К» ГР 01822026123. - Минск, 1986.- 81с. (ДСП)

34.Разработать и внедрить в серийное производство технологические процессы получения лент Т-образного профиля из сплава "Хастеллой" (80НМВ) и плоских лент из молибдена марки МЧ, МК и сплава ВР-20, применяемых в МГП на основе способа горячего ультразвукового плющения в вакууме: Отчет по НИР х/д 28-84. / МРТИ; Рук. темы М.Д.Тявловский. - № п> 01840003855.- Минск, 1987.- 119с.

35.Разработать научные основы новых высокоэффективных ультразвуковых технологических процессов производства высококачественных компонентов радиоэлектронной аппаратуры и приборов: Отчет о НИР ГБЦ89-3005. / МРТИ; Рук. темы М.Д.Тявловский. - № IT 01890042174.- Минск, 1991.- 306с.

36.Разработать теоретические и технологические основы создания новых высокоэффективных технологических процессов и оборудования, используемых в радиоэлектронике: Отчет о НИР. / МРТИ; Рук. темы Тявловский М.Д. -№ГР 01860008072, Инв№ 02910039933.-Минск, 1991.- 115с.

21

РЭЗЮМЕ

Калтотч Валерий Аляксандрав1ч Распрацоука ультрагукавай тэхналогп1 абсталявання для вырабу прэшлзшных стужак, прымяняемых у электроштай тэхшцы.

ПРЭЦЫ31ЙНАЯ СТУЖКА, ТУГЛПЛАУЮЯ МЕТАЛЫ, УЛЬТРАГУКАВАЕ 1ШТОШЧЭННЕ, КОМПЛЕКСНАЯ МАДЭЛЬ, Х1СТАЛБНАЯ С1СТЭМА, ПАВЕЛ1ЧЭННЕ ДАКЛ А ДНАСЦ1, ПРАМЫСЛОВАЕ АБСТАЛЯВАННЕ.

Аб'ектам доследау з'яуляюцца тэхналапчпыя працэсы 1 абсталяванне для вырабу прэцьшйных метал1чных стужак, што прымяияюцца у электроннай

гэхшцы.

Мэта працы - распрацоука тэхналогп 1 абсталявання для ультрагукавага плюшчэння прэцьшйных метагпчных стужак на аснове комплексная выкарыстання сучасных метадау камп'ютэрнага мадэлявання 1 эксперыментальных доследау (тэнзаметрыя, адмыслова распрацаваны в1браметр, аптычныя 1 кантактныя метады вымярэння дакладнасц'11 шурпагасц! стужак).

Распрацаваны матэматычныя мадэ;п кшематык» 1 дынамш ультрагукавага шношчэння з ул'нсам прушх характарыстык ачагу дэфармацьн, мадэль ультрагукавай хктальнай сютэмы, а таксама алгоритмы 1 праграмнын сродм для яе камп'ютэрнай рэалЬацьн. Праведзена мадэляванне 1 эксперыментальнае даследаванне Уплыву параметрау ультрагукавага плюшчэння на дакладнпсныя характарыстык! стужак, сфармуляваны патрабаванш 1 рэкамендацы! да праектавання абсталявання 1 рыштунку для ультрагукавага плюшчэння прэцьшйных стужак.

Навуковая нав1зна працы палягае у стварэнш комплекснай матэматычнай мадэл1 працэсу ультрагукавага плюшчэння з уликам пругктх характарыстык ачагу дэфармацьн 1 дынам1чных характарыстык ультрагукавай х1сталытй сюгэмы, ва устанауленш чышнкау, што унлыпаюць на дакладнасць стужак, ! навукова абгрунтаваных спосабау яе павелтння.

Практычная вартасць атрымяньгх вышкау палягае у распрацоуцы новых высокаэфектыуных спосаба^ 1 абсталявання для вырабу метал1чных стужак, што забяспечвагоць эканом|'ю стратэпчна важных 1 дэфщытных матар'ялау, у павышэнш экалапчнай чысцнн вытворчасщ, прадукцыйнасщ працы пры адначасовым палягпшнш якасщ вырабау.

Вынш працы укаранёны у вытворчасщ на шэрагу прадпрыемствау 1 наву-ковых устаноу Беларус! 1 краш СЫД.

22

РЕЗЮМЕ

Колтович Валерий Александрович Разработка ультразвуковой технологии и оборудования для изготовления прецизионных лет, применяемых в электронной технике

ПРЕЦИЗИОННАЯ ЛЕНТА, ТУГОПЛАВКИЕ МЕТАЛЛЫ, УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ПЛЮЩЕНИЕ, КОМПЛЕКСНАЯ МОДЕЛЬ, КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ, ПРОМЫШЛЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Объектом исследований являются технологические процессы и оборудование для изготовления прецизионных металлических лент применяемых в электронной технике.

Цель работы — разработка технологии и оборудования для ультразвукового плющения прецизионных металлических лет, на основе комплексного применения современных методов компьютерного моделирования и экспериментальных исследований (тензометрия, специально разработанный виброметр, оптические и контактные методы измерения точности и шероховатости лент).

Разработаны математические модели кинематики и динамики ультразвуковою плющения с учетом упругих характеристик очага деформации, модель ультразвуковой колебательной системы, а также алгоритмы и программные средства для ее компьютерной реализации. Проведено моделирование и экспериментальные исследования влияния параметров ультразвукового плющения на точностные характеристики лент, сформулированы требования и рекомендаг ции к проектированию оборудования н оснастки для ультразвукового плющения прецизионных лент.

Научная новизна работы заключается в создании комплексной математической модели процесса ультразвукового плющения с учетом упругих характеристик очага деформации и динамических характеристик ультразвуковой колебательной системы, в установлении факторов, влияющих на точность лет и научно-обоснованных способов ее повышения.

Практическая значимость полученных результатов состоит в разработке новых высокоэффективных способов и оборудования для изготовления металлических лент, обеспечивающих экономию стратегически важных и дефицитных материалов, в повышении экологической чистоты производства, производительности труда при одновременном увеличении качества изделий.

Результаты работы внедрены в производство на ряде предприятий и научных учреждений Беларуси и стран СНГ