Xx международная научно-техническая конференция и Российская научная школа молодых ученых и специалистов Системные проблемы надёжности

ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ КВАРЦА Скоробогатов В.С., Данилов Ю. М., Сычев И.В. (Воронежский государственный технический университет) Coolling liquid for shlifovaniya quartz. Skorobogatov V.S., Danilov Yu.M., Sychev I.V. Исследовалось влияние концентрации и количества смазываю-ще-охлаждающей жидкости (СОЖ) при алмазном шлифовании кварца на удельный расхода алмаза q, мг/г, и высоту неровностей Rz, мкм. Исследование проводилось по методике ротатабельного композиционного планирования второго порядка. В качестве СОЖ использовался водный раствор, эмульсии эмульсола "Эмус". Расчет позволил получить адекватные экспериментальным зна-чениям уравнения. Для удельного расхода алмаза q Yq = 0,033-0,01X1+0,0134X2 + 0,0054X12 + 0,0076 X22 + 0,0002 X1X2,(1) для высоты неровностей Rz YRz = 7,13 - 0,5062X1 + 0,7654X2 + 0,212X12 - 0,0267X22 - 0,03X1X2, (2) где X1 - кодированное обозначение количества подаваемой СОЖ, X2 - кодированное обозначение концентрации СОЖ. Кодирование переменных производилось по формуле преобра- зования (3). Х = , (3) , (4) где Zi – переменная в i- том опыте, Zср – среднее значение переменной на уровне "0", Zmaх – наибольшее значение переменной, Zmin – наименьшее значение переменной. В уравнении (1) коэффициент при эффекте взаимодействия незначим, а коэффициенты при квадратичных эффектах положительны. Следовательно, уравнение представляет в пространстве эллипти-ческий параболоид с выпуклостью вниз. Координаты экстремальной точки определялись с помощью частных производных. На основании уравнений (1 и 2) построена контурная номогра-мма зависимости удельного расхода алмаза q и высоты неровностей Rz от концентрации к количества СОЖ (рис. 1). Оптимальное значение количества и концентрации CОЖ определялось наложением контуров высоты неровностей на контуры удельного расхода алмаза. Увеличение количества подаваемой СОЖ позволяет облегчить удаление стружки из зоны резания и предупредить адсорбцию частиц сошлифoванного кварца на связку. Охлаждение алмазных зерен сохраняет их прочность, а смазывающее действие COЖ снижает силы трения между кругом и деталью. Все это благоприятствует дли-тельной стойкости алмазных кругов. Рис. 1 Контуры удельного расхода алмаза (сплошные линии) и высоты неровностей (пунктирные линии) в плоскости: концентрация СОЖ (%) - количество СОЖ (л/мин) Повышение концентрации эмульсии способствует образова-нию защитных пленок, которые предохраняют зерна от непосред-ственного контакта с обрабатываемым материалом, предупреждая адгезионные явления и снижая силы трения. Вода в капиллярах переходит в новое состояние. Обычно связи между молекулами рушатся и возникают более прочные. Слои жидкостей толщиной около 0,1 мкм обладают упругостью формы и те из них, которые имеют высокую энергию смачивания, попадая в трещины, активизируют разрушение твердых тел. С увеличением концентрации возрастает кислотность и прони- кающая способность жидкости. Это способствует расклиниванию микротрещин, облегчая процесс отделения стружки, за счет чего стойкость кругов повышается. Следовательно, увеличение концен-трации СОЖ до 13% и количества до 14,5 л/мин снижает удельный расход алмаза. Распространяя уравнение на область экстраполяции, можно предсказать, что увеличение переменных вышеуказанных значений создает неблагоприятные условия и повышает износ кругов. Характер обработанной поверхности, изучаемый на элек-тронном сканирующем микроскопе Stereoscan S-4, показал, что при обработке кварца, в основном наблюдается хрупкое разру-шение (рис. 2). Рис. 2. Поверхность обработанного кварцевого образца (2400*) Обрабатываемую поверхность детали можно представить в виде совокупности выступов и впадин. В связи с этим рабочие алмазные зерна круга, имеющие существенную разновысотность, снимают разные объемы материала в каждый момент времени. Кроме того, в результате сильно развитого микропрофиля и случайного расположения в объеме круга, алмазные зерна имеют неодинаковые углы заострения и ориентацию. Это обу-словливает возникновение неравных по величине и направлению напряжений в различных точках обрабатываемой поверхности. Вблизи точек контакта зерна с кварцем образуются трещины, развивающиеся вглубь материала, что приводит к формованию чашеобразных выколов. Исследования показали что с повышением скорости резания глубина впадин выколов уменьшается с одновременным увеличением их площади и длины. Это приводит к снижению шероховатости по-верхности детали. Из номограммы (рис.1) следует, что для получения высоты неровностей, не превышающей 6,3 мкм, и наименьшего удельного расхода необходимо подавать СОЖ с концентрацией эмульсии "Эмус" до 3% в количестве до 12 л/мин. ОЧИСТКА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН Скоробогатов В.С., Данилов Ю. М., Сычев И.В. (Воронежский государственный технический университет) Clearing the semiconductor plates. Skorobogatov V.S., Danilov Yu.M., Sychev I.V. После механической обработки на поверхности полупроводни-ковых пластин остаются различные загрязнения, которые можно разделить на: органические — сплошные тонкие пленки или отдель-ные частицы (остатки наклеечных материалов, жидкой фазы алмазных суспензий и паст, жировые); ионы металлов, осаждающие-ся из водопроводной воды и щелочей, входящих в состав полирую-щих суспензий и также при соприкосновении с металлической осно-вой режущих дисков, шлифовальниками; механические — частицы абразива и отходы обработки, пыль, волокна полировальников. В установке обработки пластин используется метод «мокрой» очистки полупроводниковых пластин с помощью цилиндрической щетки с одновременной подачей моющего раствора, двух последую-щих промывок и сушки. В качестве моющего раствора могут быть использованы различные составы (в частности синтанол), а в каче-стве промывающих спирт и деионизованная вода. Сушка проводится в струе азота. Установка производит полный цикл обработки пластин, заклю-чающийся в последовательном выполнении следующих операций: выдачу необработанной пластины из кассеты, транспортировка и установка ее на рабочей позиции (на столике центрифуги); обработ-ку пластин на рабочей позиции в соответствии с заданной програм-мой обработки; съем обработанной пластины со столика центрифуги и выдача ее из автомата. Все операции выполняются автоматически, после установки на платформы соответствующего агрегата кассеты с пластинами. После обработки всех пластин автомат останавливается. Технологическая схема обработки полупроводниковых пластин на рабочей позиции Обработка пластин производимая на центрифуге и заключается в последовательном выполнении следующих операций: очистка пла-стины цилиндрической щеткой с моющим раствором; первая промы-вка; вторая промывка; сушка. Технологическая схема обработки пластин на рабочей позиции показана на рисунке. Рабочая позиция оснащена ловушкой продуктов обработки 6, внутри которой жестко закрепляются отражатели 5 и 7 и размещает-ся вращающийся столик центрифуги 9. Ловушка 6 стыкуется с бор-товым вытяжным коллектором 4, с помощью которого осуществля-ется вентиляция рабочего объема. Непосредственно на коллекторе 4 располагается цилиндрическая щетка 1, размещенная в ванне 2, где производится ее отмывка раствором, подаваемым в сопло 3. Над пластиной 8 устанавливаются рабочие насадки 10, которыми могут быть сопла или форсунки, через которые подаются соответствую-щие рабочие растворы. В полость, образованную отражателем 7 с нижней плоскостью полупроводниковой пластины, подается сжатый инертный газ (азот), создающий под пластиной зону повышенного давления, препятствующую попаданию рабочих растворов на обрат-ную строну пластины. Для выполнения операции «очистка» щетка переводится в состо-яние, показанное на рисунке пунктиром, подача раствора в сопло 3 прекращается, а из соответствующей насадки 10 подается моющий раствор. Скорость центрифуги, так же как и время выполнения техноло-гических операций, задается соответствующими регуляторами, выведенными на лицевую панель блока управления в диапазоне от 300 до 1000 об/мин. Очистку от органических загрязнений выполняют в основном в растворителях: четыреххлористом углероде, трихлорэтилене, бензи-не, спирте и других, среди которых эффективностью обладают два первых. В последнее время получили также распространение фрео-ны и тетрахлорэтилен, которые отличаются высокой растворяющей способностью, малой токсичностью и взрывобезопасностью. Очистку от ионных загрязнений и более глубокую очистку от органических загрязнений выполняют обработкой подложек в кон-центрированных неорганических кислотах (азотной, серной, соля-ной, плавиковой) или в их смесях, а также в сильных окислителях, например бихромате калия, растворенном в азотной кислоте. Удаление остатков кислот и продуктов химической обработки, а также дополнительную очистку от ионов металлов производят в проточной воде. Так как водопроводная вода содержит всевозможные соли и ще-лочи, которые могут загрязнять поверхность полупроводникового материала, для промывки используют деионизованниую воду, т. е. специально обработанную с использованием ионнообменных смол, способных связывать ионы растворимых в воде примесей в нерас-творимые органические соединения. Механические загрязнения удаляют гидромеханической (кисте-вой) очисткой в потоке деионизованной воды. Кисти изготовляют из беличьего или колонкового меха. При очистке полупроводниковые пластины загружают в кварце-вые или фторопластовые кассеты различной конструкции и опуска-ют в ванны с органическими растворителями и кислотами, которые для большей эффективности очистки нагревают и перемешивают. Кроме того, используют ультразвуковую очистку, а также пульвери-зацию, вибрацию кассет и другие способы, способствующие интен-сификации очистки. Перспективно использование автоматизирован-ных линий очистки, на которых кассеты с пластинами поочередно погружаются в ванны, содержащие жидкий и парообразный фреон, фтористоводородную кислоту и смесь азотной кислоты и бихромата калия. После промывки в деионизованной воде пластины сушат в су-шильных шкафах, потоке горячего очищенного газа, на центрифуге или инфракрасным излучением. Работать с веществами, используемыми для очистки пластин (кислотами, четыреххлористым углеродом, фреоном, трихлорэтиле-ном и др.), можно только в спецодежде (халате, резиновых перчат-ках и фартуке), так как они токсичны и оказывают вредное воздей-ствие на организм человека. Не разрешается сливать отходы химиче-ских веществ в канализацию (они должны быть предварительно ней-трализованы). Посуда, используемая для растворителей и кислот, после окончания работы должна быть тщательно промыта водой. Запрещается принимать пищу в помещениях, где производится химическая обработка. Контролируют качество очистки поверхности полупроводнико-вых пластин от загрязнений прямыми и косвенными методами. При использовании прямых методов загрязнения выявляют непосредст-венно на контролируемых поверхностях обследованием их под мик-роскопом, измерением краевого угла смачивания и др. Косвенные методы основаны на экстрагировании загрязнений растворителями и последующем их анализе физико-химическими или физическими методами (масс-спектрометрическим, спектральным, радиохимичес-ким). В производственных условиях чаще всего применяют метод кон-троля чистоты поверхности с помощью металлографических или интерференционных микроскопов. При качественной очистке повер-хности в поле зрения микроскопа (площадью около 0,25 мм ) при 200 ÷ 400 - кратном увеличении должно быть не более 5 ÷ 10 светя-щихся точек (загрязнений). Снижение пооперационного брака при механической обработке в большой степени зависит от санитарно-гигиенических и организа-ционных мероприятий. Почти все операции механической обработ-ки (за исключением резки и предварительной шлифовки) должны выполняться в помещениях первого класса чистоты, в которых на каждый литр воздуха допускается не более четырех частиц пыли размером 0,5 мкм. Операции резки, шлифовки, полировки, очистки и сортировки пластин должны выполняться на изолированных друг от друга участках. СВОЙСТВА СТАЛЕЙ ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Скоробогатов В.С., Данилов Ю. М., Сычев И.В. (Воронежский государственный технический университет) Characteristic of steel for equipping electronic. Skorobogatov V.S., Danilov Yu.M., Sychev I.V. При изготовлении оборудования электронной промышленности применяют необходимые материалы. Выбор материала является ответственным этапом проектирования. Правильно выбранный материал в значительной мере определяет качество детали и машины в целом. Выбирая материал, необходимо учитывать в основном следующие факторы: 1. Соответствие свойств материала главному критерию работоспособности детали (прочность, жесткость, износостойкость и др.). 2. Весовые и габаритные требования к детали и машине в целом. 3. Другие требования, связанные с назначением детали и условиями ее эксплуатации: противокоррозийная стойкость, фрикционные свойства, электроизоляционные свойства и т. д. 4. Соответствие технологических свойств материала форме и намечаемому способу обработки детали (штампуемость, сваривае-мость, литейные свойства, обрабатываемость на станках и т. д.). 5. Стоимость и дефицитность материала. Для изготовления деталей машин применяются самые различные материалы. Наибольшее распространение имеют черные металлы, подразделяемые на чугуны и стали. Преимущественное распростра-нение черных металлов объясняется прежде всего их высокой проч-ностью и жесткостью, а также сравнительно невысокой стоимостью. Основными недостатками черных металлов являются большой удельный вес и слабая коррозийная стойкость. Углеродистые стали классифицируют по содержанию углерода, назначению и качеству. По содержанию углерода различают низкоуглеродистые (до 0,25% С), среднеуглеродистые (0,25—0,60% С) и высокоуглеродистые (0,6—2,0% С). По назначению и качеству различают углеродистые стали обыкновенного качества и качественные, инструментальные качественные и высококачественные. Углеродистые стали обыкновенного качества содержат углерода 0,07—0,63%, марганца 0,30—0,75%, кремния 0,12—0,30% и незначительное количество серы и фосфора. Их применяют для изготовления фасонного проката общего назначения: двутавровых балок, швеллеров, уголков, прутков, полос и др., а также для многих деталей в машиностроении. Механические свойства этой стали можно определить по формулам. Временное сопротивление разрыву σb, кГ/мм2, для сталей марок от Ст1 до Ст6 (номер марки стали обозначен символом N) σb = 29 + 4,5 ∙ N, (1) предел текучести σт, кГ/мм2, для сталей марок от Ст2 до Ст6 σт = 18 + 2 ∙ N, (2) относительное удлинение δ, %, для сталей марок от Ст1 до Ст6 δ = 30 – 1,5 ∙ N – 0,25 ∙ N2. (3) Стали углеродистые качественные в зависимости от химического состава, разделяют на группы I (с нормальным содержанием марган-ца) и II (с повышенным содержанием марганца). Механические свой-ства углеродистых качественных сталей можно определить по фор-мулам. Временное сопротивление разрыву σb, кГ/мм2, для сталей ма-рок от 10 до 70 (номер марки стали обозначен символом N) σb ≈ 23,9 + 1,065 ∙ N – 0,0052 ∙ N2, (4) предел текучести σт, кГ/мм2, для сталей марок от 10 до 70 σт = 15,9 + 0,53 ∙ N – 0,002 ∙ N2, (5) относительное удлинение δ, %, для сталей марок от 10 до 30 δ = 39 – 0,9 ∙ N + 0,01 ∙ N2, (6) относительное удлинение δ, %, для сталей марок от 35 до 65 δ = 53 – 1,2 ∙ N + 0,0088 ∙ N2, (7) относительное удлинение δ, %, для сталей марок от 70 до 80 δ = 142 – 3,3 ∙ N + 0,02 ∙ N2. (8) Легированные стали применяют главным образом для деталей ответственного назначения. Механические свойства хромистых сталей можно определить по формулам. Временное сопротивление разрыву σb, кГ/мм2, для хромистых сталей марок от 20Х до 50Х σb = 60 + N, (9) предел текучести σт, кГ/мм2, для хромистых сталей марок от 20Х до 50Х σт = 40 + N, (10) относительное удлинение δ, %, для хромистых сталей марок от 30Х до 50Х δ ≈ 23 - 0,55 ∙ N + 0,005 ∙ N2, (11)

Похожие:

	Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных Государственное автономное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования (повышения квалификации) специалистов...		Xх І международная научно-практическая конференция для студентов,... Хі международная научно-практическая конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых
	Xх І і международная научно-практическая конференция для студентов,... Хіі международная научно-практическая конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых		Xх І і международная научно-практическая конференция для студентов,... Хіі международная научно-практическая конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых
	Xх І і международная научно-практическая конференция для студентов,... Хіі международная научно-практическая конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых		Международная научно-техническая конференция молодых ученых, аспирантов... ...
	Xx юбилейная Международная научная конференция студентов и молодых... В соответствии с перечнем научных мероприятий на 2014 г. Министерства образования и науки РФ		10-я российская конференция с международным участием В рамках конференции предполагается проведение школы молодых ученых и конкурса на лучший доклад среди молодых ученых
	Lxvi международная научно-практическая конференция студентов и молодых... В соответствии с Федеральным законом от 06. 10. 2003 года n 131-фз «Об общих принципах организации местного самоуправления в Российской...		Конкурса Международная научно-практическая конференция молодых ученых «Теория и практика формирования коммуникативной культуры: традиции и...
	Xii региональная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых Аспирантов и молодых ученых «Инновационные технологии диагностики и профилактики заболеваний, стандарты лечения, медицинское оборудование...		«современные концепции экономической теории и практики: новые пути исследований и развития» Международная научно-практическая конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Международная научно-практическая конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Международная научно-практическая конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых
	Международная научно-техническая конференция «проблемы и перспективы развития двигателестроения» Посвящается 100-летию Генерального конструктора аэрокосмической техники академика Н. Д. Кузнецова		«Российский союз молодых ученых» программа регионального Форума студенческих... Программа развития научно-исследовательского и экспедиционного флота Росгидромета на 2010 – 2012 годы