Научная статья на тему 'Исследование влияния режимов ультразвуковой упрочняющей обработки на адгезионные свойства поверхностного слоя стали 12Х18Н10Т'

Исследование влияния режимов ультразвуковой упрочняющей обработки на адгезионные свойства поверхностного слоя стали 12Х18Н10Т Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
139
29
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
УЛЬТРАЗВУКОВАЯ УПРОЧНЯЮЩАЯ ОБРАБОТКА / АУСТЕНИТНАЯ НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ 12Х18Н10Т / АДГЕЗИЯ / ТРЕНИЕ

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Федоров А.А., Полонянкин Д.А., Линовский А.В., Бобков Н.В., Блесман А.И.

В статье представлены результаты исследования влияния режимов ультразвуковой упрочняющей обработки на адгезионные свойства поверхностного слоя нержавеющей аустенитной стали 12Х18Н10Т. Цель работы заключалась в определении силы адгезии поверхности образцов, обработанных при варьируемом статическом усилии прижатия ультразвукового инструмента и скорости его перемещения относительно образца. Сила адгезии определялась методом атомно-силовой микроскопии по силовым кривым отвода зонда. В ходе исследования установлено, что ультразвуковая упрочняющая обработка стали 12Х18Н10Т не оказывает существенного влияния на адгезионную составляющую силы трения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Федоров А.А., Полонянкин Д.А., Линовский А.В., Бобков Н.В., Блесман А.И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Исследование влияния режимов ультразвуковой упрочняющей обработки на адгезионные свойства поверхностного слоя стали 12Х18Н10Т»

5) определены значения коэффициентов перекрытия К/=0,8 и Кпп=0,996, при которых достигаются рациональные режимы обработки для пары трения Сталь 45 - Бр АЖ-9-4 и схемы контакта «ролик по ролику».

Список литературы

1. Скобелев С. Б., Ковалевский В. Ф. Технологические методы повышения износостойкости деталей пар трения: моногр. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2014. 116 с.

2. Коротков В. А. Влияние термической обработки на износостойкость сталей 45 и 40Х // Вестник машиностроения. 2016. № 8. С. 48-51.

3. Yong Xiang, Deping Yu, Qingtao Li [et а1.]. Effects of thermal plasma jet heat flux characteristics on surface hardening //Journal of Materials Processing Technology. 2015. Vol. 226. P. 238-246.

4. Каспарова О. В. Повышение коррозионной стойкости углеродистой стали 45 с помощью химико -термической обработки в порошковых смесях // Практика противокоррозионной защиты. 2013. №1 (67). С. 11-17.

5. Kasparova O. V. Corrosion-electrochemical behaviour of diffusionally chromized carbon steels in aggressive environments // Protection of metals. 2001. Vol. 5. P 426-433.

6. Гоман А. М., Кукаренко В. А. Контактная выносливость зубьев зубчатых передач, подвергнутых ион-но-лучевому азотированию // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2014. № 1. С. 85-91.

7. Архипов В. Е., Куксенова Л. И., Москвитин Г. В., Поляков А. Н. Покрытия на основе хрома и бора, полученные методом СВС // Упрочняющие технологии и покрытия. 2008. № 4 (40). С. 28-32.

8. Сергеев В. П., Федорищева М. В., Сунгатулин А. Р. Изменение износостойкости стали 38ХН3МФА при магнетронном напылении нанокомпозитных покрытий на основе Fe-Cr-Ni-N // Физическая мезомеханика. 2005. Т. 8. С. 117-120.

9. Дудкина Н. Г. Сравнительный анализ прочностных коррозионных и демпфирующих свойств стали 45 в зависимости от методов поверхностного упрочнения, составляющих комбинированную обработку ЭМО+ППД // Известия волгоградского государственного технического университета. 2018. № 3 (213). С. 76-81.

10. Goryacheva I G, Tsukanov I Y. Modeling of normal contact of elastic bodies with surface relief taken into account //Journal of Physics: Conference Series. 2018. Vol. 991. P 012028.

11. Рогозин Г. И., Арсланов Ф. Х., Прохоров В. Г. Расчет упругопластической контактной деформации // Механика и физика процессов на поверхности и в контакте твердых тел, деталей технологического и энергетического оборудования. 2014. № 7. С. 62-65.

УДК 621.789

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ НА АДГЕЗИОННЫЕ СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ СТАЛИ 12Х18Н10Т

INVESTIGATION OF ULTRASONIC IMPACT TREATMENT REGIMES INFLUENCE ON ADHESION PROPERTIES OF THE SURFACE LAYER OF AISI 321 STEEL

А. А. Федоров1, Д. А. Полонянкин1, А. В. Линовский1, Н. В. Бобков1, А. И. Блесман1, В. И. Дубовик2

'Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия 2Сибирский государственный университет физической культуры и спорта, г. Омск, Россия

A. A. Fedorov1,D. A. Polonyankin1, A. V. Linovsky1, N. V. Bobkov1, A. I. Blesman1, V. I. Dubovik2

'Omsk State Technical University, Omsk, Russia 2Siberian State University of Physical Culture and Sports, Omsk, Russia

Аннотация. В статье представлены результаты исследования влияния режимов ультразвуковой упрочняющей обработки на адгезионные свойства поверхностного слоя нержавеющей аустенитной стали 12Х18Н10Т. Цель работы заключалась в определении силы адгезии поверхности образцов, обработанных при варьируемом статическом усилии прижатия ультразвукового инструмента и скорости его перемещения относительно образца. Сила адгезии определялась методом атомно-силовой микроскопии по силовым кривым отвода зонда. В ходе исследования установлено, что ультразвуковая упрочняющая обработка стали 12Х18Н10Т не оказывает существенного влияния на адгезионную составляющую силы трения.

Ключевые слова: ультразвуковая упрочняющая обработка, аустенитная нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, адгезия, трение

DOI: 10.25206/2310-9793-7-3-99-106

I. Введение

Ультразвуковая упрочняющая обработка (УУО) является эффективным методом повышения износостойкости аустенитных сталей посредством формирования регулярного микрорельефа, нанокристаллизации поверхностного слоя и создания остаточных напряжений сжатия.

Многие исследователи отмечают, что УУО улучшает физико-механические и триботехнические характеристики, а также усталостную прочность различных поверхностей трения, в том числе благодаря формированию регулярного микрорельефа поверхности, состоящего из выступов и впадин с большим радиусом скругле-ния [1-11].

Применение ультразвуковой упрочняющей обработки приводит к снижению механической составляющей силы трения посредством воздействия ультразвукового инструмента на рабочую поверхность детали, обеспечивающего уменьшение ее шероховатости. Актуальность работы обусловлена необходимостью исследования воздействия УУО на адгезионную составляющую силы трения для последующей оценки ее влияния на триботехнические характеристики рабочих поверхностей деталей, изготовленных из стали марки 12Х18Н10Т. Таким образом, целью исследования является установление влияния режимов ультразвуковой упрочняющей обработки на адгезионные свойства поверхностного слоя стали 12Х18Н10Т.

II. Постановка задачи

Задачами исследования являются: 1) экспериментальное определение силы адгезии образцов стали 12Х18Н10Т, подвергнутых ультразвуковой упрочняющей обработке; 2) установление влияния режимов УУО на адгезионные свойства поверхности образцов, предварительно обработанных точением и шлифованием.

III. Теория

Согласно молекулярно-механической теории И. В. Крагельского сила трения рассматривается как сумма двух составляющих: 1) силы, обусловленной молекулярным (адгезионным) взаимодействием поверхностей, и 2) силы, возникающей в результате деформирования поверхности (механическая составляющая).

F = Бадг + Бдеф,

где Fадг и Fдеф - адгезионная и деформационная составляющие силы трения, действующие на элементарных участках контакта.

В современной теории трения сформулированы условия перехода от одного вида фрикционной связи к другому (для механического зацепления). На базе теории упругости и пластичности с учетом дискретности касания поверхностей разработаны методы теоретического расчета силы и коэффициента трения. Наибольшую сложность в таких расчетах представляет определение молекулярной (адгезионной) составляющей силы трения. В теоретических подходах к оценке силы трения молекулярную составляющую определяют эмпирическими методами, а общеметодологический подход к ее определению не разработан.

Процессы, протекающие в зоне контакта, являются неравновесными, что обусловливает многообразие теорий внешнего трения. Трибологическое взаимодействие твердых тел наиболее полно раскрывает молеку-лярно-механическая (адгезионно-деформационная) теория трения, в основе которой лежит понятие дискретности контакта поверхности трения. Благодаря шероховатости поверхностей их соприкосновение происходит на отдельных участках, образующихся при взаимном внедрении микронеровностей или их пластического смятия.

Взаимодействию скользящих поверхностей на этих участках присущ деформационно-адгезионный дуализм. Деформационное взаимодействие обусловлено многократным деформированием микрообъемов поверхностного слоя внедрившимися неровностями. Сопротивление этому деформированию называют деформационной составляющей силы трения Fдеф. Адгезионное взаимодействие связано с образованием на участках контакта адгезионных мостиков сварки. Сопротивление этих мостиков срезу, а также формирование новых мостиков, обусловливает возникновение адгезионной составляющей силы трения. Таким образом, сила трения наряду с коэффициентом трения, определяемым как отношение силы трения F к нормальной нагрузке N (^ = F/N), характеризуются деформационным и адгезионным факторами.

Трибологическое взаимодействие поверхностей, подвергнутых точению или шлифованию, характеризуется незначительной величиной адгезионной составляющей, которая составляет несколько процентов от деформационной составляющей, и не вносит существенного вклада в силу трения. Необходимо, однако, иметь в виду, что для относительно гладких поверхностей, например для полированных, роль адгезионной составляющей значительно возрастает. Одним из наиболее наглядных примеров проявления значительного действия адгезионной составляющей силы трения выступают плитки Иогансона (концевые меры длины), поверхность которых отполирована до Ra = 0.02-0.01 мкм. Шероховатость поверхности, обеспечиваемая УУО, достигает значений Ra = 0.08-0.05 мкм, сопоставимых по порядку величины с шероховатостью полированных поверхностей, что обусловливает необходимость оценки вклада адгезионной составляющей в результирующую силу трения наряду с деформационной.

IV. Методология исследования

В работе проведено исследование образцов цилиндрической формы (валики диаметром 25.5 мм), подвергнутые предварительному точению (Ra=2.15 мкм) и шлифованию (Ra=0.36 мкм), изготовленные из коррози-онностойкой, высоколегированной стали аустенитного класса 12Х18Н10Т. Химический состав стали 12Х18Н10Т: С = 0.12%; Cr = 18.64%; Ni = 10.1%; Ti = 0.54%.

Ультразвуковая упрочняющая обработка образцов производилась сферическим индентором (радиус сферы 3 мм), изготовленным из твердого сплава ВК8 (рис. 1). Для генерации ударов по поверхности образца использовался динамический технологический модуль ДТМ-07 на базе магнитострикционного преобразователя ПМС15А-18. Режимы обработки: частота колебаний ультразвукового инструмента f = 18 кГц, амплитуда = 50 мкм, статическая нагрузка Рст = 10-50 Н, относительная скорость перемещения ультразвукового инструмента и образца v = 1.28-8 м/мин, продольная подача инструмента s = 0.05 мм/об.

Исследование морфологии поверхностей после УУО (подвергнутых предварительной обработке точением и шлифованием), а также силы адгезии поверхности образцов проводились методом атомно-силовой микроскопии на приборе MFP-3D SA (Asylum Research, США) в полуконтактном режиме на воздухе. Сила адгезии рассчитывалась по силовым кривым отвода зонда от образца. Для каждого образца было произведено 10 измерений. Температура окружающего воздуха составляла 20 °С при относительной влажности 60%. Полученные сканы (фреймы) анализировали с помощью программного модуля обработки изображений GWYDDION. Исследование шероховатости поверхности образцов проводили на профилометре TR-220 (TimeGroup).

Рис. 1. Принципиальная схема реализации метода ультразвуковой упрочняющей обработки: 1 - магнитострикционный преобразователь, 2 - ультразвуковой генератор, 3 - ультразвуковой инструмент, 4 - твердосплавный наконечник, 5 - обрабатываемая деталь

На рис. 2 и 3 представлена морфология поверхности образцов стали 12Х18Н10Т в зависимости от режима УУО. Необходимо отметить, что морфология поверхности представляет собой поверхность текстурированную микроямочками. При этом на поверхности отсутствуют риски, оставшиеся после точения или шлифования, что объясняется полной перековкой поверхностного слоя посредством ударов ультразвукового инструмента. Более подробно о формировании регулярного микрорельефа и методах его контроля можно ознакомиться в [12-14].

Р

УЗГ

V. Результаты экспериментов и их обсуждение

0 ит 2468 10 л 0 рт 2468 10 к 0 ит 2468 10

Рис. 2. Влияние статического усилия прижатия ультразвукового инструмента Рст на морфологию поверхности стали 12Х18Н10Т при ее ультразвуковой упрочняющей обработке, АСМ: а - 9.8 Н, б - 14.7 Н, в - 19.6 Н, г - 29.4 Н, д - 34.3 Н, е - 39.2 Н, ж - 49 Н, з - 14.7 Н, и - 19.6 Н. Образцы з, и имели исходную

шероховатость Яа=0.36 мкм, остальные - Яа=2.15 мкм

Рис. 3. Влияние скорости относительного перемещения ультразвукового инструмента и образца на морфологию поверхности стали 12Х18Н10Т при ее ультразвуковой упрочняющей обработке, АСМ: а - 0.98 м/мин, б - 1.28 м/мин, в - 2 м/мин, г - 2.84 м/мин, д - 5.04 м/мин, е - 8 м/мин

На рис. 4-6 представлены силовые кривые отвода зонда от образца как для исходных (после предварительного точения и шлифования), так и для подвергнутых УУО поверхностей. Для каждого из образцов были построены 10 силовых кривых, по которым рассчитаны 10 значений силы адгезии. Далее вычислялась среднеарифметическая сила адгезии для каждого образца, результаты сведены в табл. 1-3.

Рис. 4. Влияние способа подготовки исходной поверхности стали 12Х18Н10Т на силу адгезии: а - точение (Яа=2.15 мкм), б - шлифование (Яа=0.36 мкм)

ТАБЛИЦА 1

ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА ПОДГОТОВКИ ИСХОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ НА СИЛУ АДГЕЗИИ ПОВЕРХНОСТИ

Качество подготовки исходной поверхности Минимальное значение силы адгезии, нН Максимальное значение силы адгезии, нН Среднее значение силы адгезии, нН

Точение (Ra=2.15 мкм) 5.10 7.53 6.41

Шлифование (Ra=0.36 мкм) 5.57 7.30 6.61

ж)

з)

и)

Рис. 5. Силовые кривые отвода зонда от образца, отражающие влияние статического усилия прижатия ультразвукового инструмента Рст на силу адгезии поверхности стали 12Х18Н10Т при ее ультразвуковой упрочняющей обработке: а - 9.8 Н, б - 14.7 Н, в - 19.6 Н, г - 29.4 Н, д - 34.3 Н, е - 39.2 Н, ж - 49 Н, з - 14.7 Н, и - 19.6 Н. Образцы з, и имели исходную шероховатость Яа=0.36 мкм, остальные - Яа=2.15 мкм

ТАБЛИЦА 2

ВЛИЯНИЕ СТАТИЧЕСКОГО УСИЛИЯ ПРИЖАТИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ИНСТРУМЕНТА Рст

НА СИЛУ АДГЕЗИИ ПОВЕРХНОСТИ

Качество подготовки исходной поверхности / режим УУО Яа, мкм Минимальное значение силы адгезии, нН Максимальное значение силы адгезии, нН Среднее значение силы адгезии, нН

Точение 15 мкм) / УУО при Рст = 9.8 Н 0.085 5.02 7.81 6.27

Точение 15 мкм) / УУО при Рст = 14.7 Н 0.107 5.53 8.55 7.12

Точение 15 мкм) / УУО при Рст = 19.6 Н 0.098 7.56 15.22 11.53

Точение 15 мкм) / УУО при Рст = 29.4 Н 0.097 6.33 11.8 8.51

Точение 15 мкм) / УУО при Рст = 34.3 Н 0.099 5.73 10.8 8.67

Точение 15 мкм) / УУО при Рст = 39.2 Н 0.108 4.20 10.4 7.42

Точение 15 мкм) / УУО при Рст = 49 Н 0.072 3.08 6.13 4.54

Шлифование (Ra=0.36 мкм) / УУО при Рст = 14.7 Н 0.066 3.68 8.14 5.78

Шлифование (Ra=0.36 мкм) / УУО при Рст = 19.6 Н 0.081 4.74 9.31 6.94

На основании данных табл. 1 можно сделать вывод о том, что способ предварительной подготовки поверхности практически не влияет на силу адгезии образцов, однако для шлифованной поверхности сила адгезии в среднем принимает большие значения. Анализ данных из таблицы 2 приводит к выводу о том, что Рст при УУО несущественно влияет на силу адгезии образцов, которая варьировалась от 4.54 до 11.53 нН.

г)

д)

е)

Рис. 6. Силовые кривые отвода зонда от образца, отражающие влияние скорости относительного перемещения ультразвукового инструмента и образца на силу адгезии поверхности стали 12Х18Н10Т при ее ультразвуковой упрочняющей обработке: а - 0.98 м/мин, б - 1.28 м/мин, в - 2 м/мин, г - 2.84 м/мин,

д - 5.04 м/мин, е - 8 м/мин

ТАБЛИЦА 3

ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ИНСТРУМЕНТА

И ОБРАЗЦА V НА СИЛУ АДГЕЗИИ ПОВЕРХНОСТИ

Качество подготовки исходной поверхности / режим УУО Ra, мкм Минимальное значение силы адгезии, нН Максимальное значение силы адгезии, нН Среднее значение силы адгезии, нН

Точение (Ra=2.15 мкм) / УУО при v = 0.98 м/мин 0.083 6.88 7.29 7.08

Точение (Ra=2.15 мкм) / УУО при v = 1.28 м/мин 0.059 3.05 5.25 4.03

Точение (Ra=2.15 мкм) / УУО при v = 2 м/мин 0.095 2.55 4.36 3.28

Точение (Ra=2.15 мкм) / УУО при v = 2.84 м/мин 0.058 3.24 8.63 5.03

Точение (Ra=2.15 мкм) / УУО при v = 5.04 м/мин 0.066 6.25 8.61 7.16

Точение (Ra=2.15 мкм) / УУО при v = 8 м/мин 0.056 7.56 10.1 8.94

VI. Выводы и заключение

Установлена прямая корреляция между способом предварительной обработки поверхности, ее шероховатостью после УУО, режимом УУО и силой адгезии: минимальной шероховатости и наибольшему статическому усилию прижатия ультразвукового инструмента соответствуют наименьшее максимальное, минимальное и среднее значение силы адгезии как для образцов, подвергнутых точению, так и для образцов с предварительно шлифованной поверхностью.

Скорость относительного перемещения ультразвукового инструмента (при неизменном статическом усилии прижатия) и образцов, подвергнутых предварительному точению, взаимосвязана с шероховатостью и силой адгезии после УУО нелинейно: 1) минимальное среднее значение силы адгезии ^адг=3.28 нН) и максимальная шероховатость (Ra=0.095) достигаются при v = 2 м/мин; 2) наименьшей шероховатости (Ra=0.056) соответствует наибольшее среднее значение силы адгезии ^адг=8.94 нН) при v = 8 м/мин.

Список литературы

1.A. K. Gujba, C. Ye, M. M. Effect of Ultrasonic Nanocrystalline Surface Modification on the Water Droplet Erosion Performance of Ti-6Al-4V // Surface & Coatings Technology. 2016. Vol. 307. P. 157-170. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2016.08.054.

2.Amanov A., Cho I. S., Pyoun Y. S., Lee C. S., & Park I. G. Micro-dimpled surface by ultrasonic nanocrystal surface modification and its tribological effects // Wear. 2012. Vol. 286-287. P. 136-144. DOI: 10.1016/j.wear.2011.06.001.

3.Amanov A., Pyoun Y. S., Cho, I. S., Lee, C. S., & Park, I. G. The Evaluation of the Micro-Tracks and Micro-Dimples on the Tribological Characteristics of Thrust Ball Bearings // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2011. Vol. 11 (1). P. 701-705. DOI: 10.1166/jnn.2011.3289.

4.Amanov A., Sasaki S., & Pyun, Y. S. Frictional behavior of duplex nano-corrugated and nanostructured Cu alloy produced by UNSM // Procedia Engineering. 2013. Vol. 68. P. 491-496. DOI: 10.1016/j.proeng.2013.12.211.

5.Cherif,A., Pyoun Y., & Scholtes BEffects of ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) on residual stress state and fatigue strength of AISI 304. Journal of Materials Engineering and Performance. 2010. Vol. 19(2). P. 282-286. DOI: 10.1007/s11665-009-9445-3.

6.Cho I.-S., Amanov A., Kwak D.-H., Jeong B.-J., & Park, I.-G. The influence of surface modification techniques on fretting wear of Al-Si alloy prepared by gravity die casting // Materials & Design. 2015. Vol. 65. P. 401-409. DOI: 10.1016/j.matdes.2014.09.036.

7.Lesyk D. A., Martinez S., Dzhemelinskyy V. V., Lamikiz A., Mordyuk B. N., & Prokopenko G. I. Surface microrelief and hardness of laser hardened and ultrasonically peened AISI D2 tool steel // Surface and Coatings Technology. 2015. Vol. 278. P. 108-120. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2015.07.049.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

8.Panin A. V., Kazacheno M. S., Kozelskaya A. I., Hairullin R. R., & Sinyakova, E. AMechanisms of surface roughening of commercial purity titanium during ultrasonic impact treatment // Materials Science and Engineering: A . 2015. Vol. 647. P. 43-50. DOI: 10.1016/j.msea.2015.08.086.

9.Pyun Y. S., & Kayumov R. The Concepts and Properties of Nano-Skin Materials and Components Created By Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification // International Journal of Modern Physics: Conference Series. 2012. Vol. 6. 527-533. DOI: 10.1142/S2010194512003728.

10. Wu B., Zhang, J., Zhang L., Pyoun Y. S., & Murakami R. I. Effect of ultrasonic nanocrystal surface modification on surface and fatigue properties of quenching and tempering S45C steel // Applied Surface Science. 2014. Vol. 321. P. 318-330. DOI: 10.1016/j.apsusc.2014.09.068.

11. Fedorov A. A., Polonyankin D. A., Blesman A. I., Postnikov D. V., Linovsky A. V., & Bobkov N. V. Influence of ultrasonic impact treatment and morphology of solid lubricant particles on its attachment to surfaces with different roughness // AIP Conference Proceedings. 2017. Vol. 1876. P. 20065. DOI: 10.1063/1.4998885.

12. Федоров А. А., Петроченко С. В. Спектральный метод контроля деталей после ультразвуковой упрочняющей обработки. Часть 1 // Контроль. Диагностика. 2014. № 6. С. 65-71. https://elibrary.ru/item.asp?id=21541646.

13. Федоров А. А., Петроченко С. В. Спектральный метод контроля деталей после ультразвуковой упрочняющей обработки. Часть 2 // Контроль. Диагностика. 2014. № 10. С. 66-69. https://elibrary.ru/item.asp?id=21993395.

14. Федоров А.А., Блесман А. И., Полонянкин Д. А. Спектральный метод контроля деталей после ультразвуковой упрочняющей обработки. Часть 3 // Контроль. Диагностика. 2016. № 3. С. 14-25. https://elibrary.ru/item.asp?id=25817708.

УДК 655.33:621.382

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ЗАПОЛНЕНИЯ КРАСКОЙ ЯЧЕЕК СЕТЧАТОЙ ОСНОВЫ В ТРАФАРЕТНОМ УСТРОЙСТВЕ ПОВЫШЕННОЙ ТОЧНОСТИ

THE TECHNOLOGICAL PROCESS MODELING OF FILLING BY INK OF THE NET CELLS IN THE HIGH ACCURACY SCREEN PRINTER

Х. А. Хилаль, С. Н. Литунов, С. В. Белькова, С. С. Бочкарева

Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия

H. A. Hilal, S. N. Litunov, S. V. Belkova, S. S. Bochkareva

Omsk State Technical University, Omsk, Russia

Аннотация. Печатная электроника является современным направлением развития технологии изготовления электронных компонентов. Целью работы является управление толщиной токопроводного рисунка на оттиске, полученном с помощью трафаретной печати. Задача исследования заключается в разработке математической модели заполнения ячеек сетчатой основы трафаретной формы краской. В расчетах принимали скорость движения дозирующего ракеля 2...20 см/с, углы наклона 75°.. .105°. Расчетное давление находится в диапазоне 2082,08.34604,2 Па, расчетная глубина заполнения ячеек краской составляет 25.280 мкм.

Ключевые слова: трафаретная печать, конформные отображения, преобразование Жуковского, толщина красочного слоя

DOI: 10.25206/2310-9793-7-3-106-115

I. Введение

Развитие производства электроники привели к появлению новых технологий изготовления электронных компонентов под общим названием «печатная электроника». В ней важную роль играет способ трафаретной печати, позволяющий создать на подложке слой электропроводного вещества необходимой толщины. Анализ технической информации показывает рост применения трафаретной печати при проведении исследований в области печатной электроники [1-11]. Однако слабым местом трафретной печати является деформация сетчатой основы печатной формы, что ведет к снижению плотности монтажа и точности электронных компонентов. Для повышения точности воспроизводимого изображения предложено устройство, имеющее дозирующий и цилиндрический ракель [12]. Использование такого устройства позволяет точно дозировать краску в ячейках сетчатой основы. Схематичное изображение трафаретного устройства приведено на рис. 1.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.