Миниатюрные изделия

Категория:
Технология миниатюрных изделий


Миниатюрные изделия

Микроминиатюризация, микротехника, микрометаллургия; микротехнология, микрообработка, микроизделия — все это понятия, непосредственно связанные с техническим прогрессом в ряде отраслей промышленности и промышленного производства.

Миниатюрные изделия — это изделия промышленного производства, габаритные размеры которых не превышают нескольких миллиметров.

Микроизделия — это изделия промышленного производства, основной размер которых менее 0,1 мм, например микропровод, диаметр которого менее 0,1 мм, лепестки, выводы электронных схем, спирали, волоски приборов толщиной менее 0,1 мм.

К конструктивным элементам изделий малых размеров относятся круглые отверстия диаметром 1 мм и менее, отверстия сложной конфигурации, наибольший размер которых равен или менее 1 мм. К микроотверстиям относятся круглые отверстия диаметром 0,1 мм и менее и отверстия сложной конфигурации, наибольший размер которых не превышает 0,1 мм. Соответственно инструмент (сверла, развертки, метчики, пуансоны) для получения круглых гладких и резьбовых отверстий диаметром менее 1 мм и отверстий сложной конфигурации размером менее 1 мм принято называть малоразмерным. Это название соответствует ГОСТ 8034—67 «Сверла спиральные малоразмерные с утолщенным цилиндрическим хвостовиком». Распространяя это понятие, инструмент для получения микроотверстий будем называть микроразмерным.

Пазы, щели, проточки, прорези считаются узкими, если их ширина менее 1 мм. Соответственно микропазы, микрощели имеют ширину менее 0,1 мм. К тонким изделиям относятся изделия толщиной от 0,05 до 0,25 мм, а к тончайшим — толщиной менее 0,05 мм. Тонкими миниатюрными являются изделия, наибольший размер которых составляет несколько миллиметров, а толщина менее 0,25 мм; миниатюрными тончайшими — изделия толщиной менее 0,05 мм.

Предметами исследования и описания в данной работе являются технология, инструмент, средства механизации и автоматизации производства миниатюрных изделий, методы обработки поверхностей и конструктивных элементов (круглых и профильных отверстий, пазов, щелей, резьб, проточек, спиралей, канавок и т. д.) размером 1 мм и менее в макроизделиях; приемы изготовления тонких и тончайших изделий, методы выполнения разъемных и неразъемных соединений малых размеров. Изготовление миниатюрных изделий и обработка поверхностей малых размеров требует применения принципиально новых подходов к построению структур операций, разработке средств механизации и автоматизации и не является копированием технологии макроизделий с учетом масштабного фактора.

Приемы изготовления, сборки и соединения миниатюрных изделий имеют свои специфические особенности. Так, особенностью пробивки отверстий малых размеров является опасность потери устойчивости пуансоном ввиду его малой жесткости и прочности.

Особенностью сверления, развертывания, нарезания резьбы в малых отверстиях является более резкое влияние, по сравнению с обработкой больших отверстий таких факторов, как биение инструмента и шпинделя станка, состояние и качество обрабатываемой поверхности, величина вылета инструмента, характер и равномерность подачи.

Особенностью токарной обработки миниатюрных изделий является поперечный изгиб заготовки от давления резца. Для исключения этого нежелательного явления необходимо применение не только особых режимов и схем обработки, но и специальных приспособлений и настройки оборудования. При шлифовании миниатюрных изделий наблюдается значительное снижение их поверхностной твердости, что обусловливает необходимость применения повторной термообработки.

В миниатюрных изделиях, содержащих соединения, полученные пайкой, сваркой и склеиванием, имеют место более тесные связи между соединенными элементами. Вследствие этого при термическом, механическом, химическом и электрическом воздействии на один из них в другом элементе также происходят структурные и термодинамические изменения. Поэтому особенностью сварки и пайки изделий малой толщины является необходимость в локальном подводе строго дозированного количества тепла для исключения прожогов и чрезмерного термического воздействия на соединяемые и соседние элементы.

Термическая обработка миниатюрных изделий характеризуется строгим соблюдением установленных режимов, малейшее нарушение которых, как правило, приводит к неисправимому браку: необратимым структурным изменениям, чрезмерным деформациям, потере геометрической формы и другим нежелательным явлениям.

Размеры миниатюрных изделий имеют свои оптимальные пределы. В одних случаях эти пределы обусловлены малой жесткостью и прочностью применяемых при обработке инструментов, в других — свойствами материалов, которые заметно изменяются при уменьшении размеров изделий, в третьих — экономическими соображениями.

Установлено, что при микроскопических поперечных размерах твердые и сверхтвердые материалы, такие как алмаз, нитрид бора, эльбор, полупроводники, стекло ведут себя как упругие и пластичные материалы и при микроскопической обработке резанием дают сливную стружку.

Каждый из методов обработки имеет более или менее четкие границы технически возможного и экономически целесообразного применения. Так, стальные сверла применяют для получения отверстий до 0,05 мм. Электроэрозионным методом в токопровод-ных материалах получены отверстия диаметром до 0,01 мм. Однако экономически наиболее выгодно получение круглых и профильных отверстий диаметром или наибольшим поперечным размером более 0,1 мм. Отверстия, размерами менее 0,1 мм целесообразно обрабатывать лазерным и электроннолучевым способами. Особенно эффективны эти способы при обработке изделий из твердых материалов: минералокерамики, стекла, ситаллов, технических камней.

При обработке тонких и тончайших изделий практически исключена возможность применения традиционных методов обработки — холодной штамповки, механической обработки и др. Это влечет необходимость разработки приемов и методов обработки, основанных на химических, электрохимических, электрофизических явлениях; на применении эффекта осаждения металлов путем их катодного напыления, гальванического наращивания, переноса на основе адгезионных явлений, выращивания и вытягивания непосредственно из расплава. В ряде случаев для штамповки тонкие изделия набирают в пакет и затем подвергают обработке.

Разнообразие способов, приемов и средств производства миниатюрных изделий обусловливается, с одной стороны, их малыми размерами, технологическими условиями на изготовление, требованиями точности и т. п., а с другой стороны тем, что до настоящего времени нет твердых рекомендаций по рациональному выбору того или иного метода обработки.

Отсутствие обобщающего опыта и серийно выпускаемого оборудования приводит к тому, что, как правило, каждое предприятие своими силами и по-своему решает проблемы производства миниатюрных изделий. При этом проектируется и изготавливается нестандартизированное оборудование, оснастка и инструмент, на что отвлекаются значительные людские и материальные ресурсы.

На фоне известных успехов в области механизации и автоматизации технологических процессов производства макроизделий заметно отставание в комплексной механизации и автоматизации производства миниатюрных изделий. Многие операции по их обработке и соединению остаются ручными.

Область технологии, охватывающая производство миниатюрных изделий и обработку конструктивных элементов малых размеров, находится в состоянии становления.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум