Определение основных параметров процесса нанесения покрытия в вакууме на диэлектрический стержень Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Механизмы специальных систем

на данном этапе не приобретаются, но исследования проводятся для того, чтобы впоследствии от САПР перейти к полному целостному документообороту, а затем - и к АСУ ТП.

Вторым этапом является подбор САПР для взаимодействия с выбираемой впоследствии АСУ ТП. Здесь необходимо отметить, что САПР должна поддерживать режим трехмерного проектирования при разработке деталей и сборок, что необходимо для дальнейшего инженерного анализа полученных пресс-форм и деталей.

На третьем этапе проводится всеобщая переквалификация обслуживающего персонала и перестройка процесса проектирования на предприятии в целом. Переквалификация персонала должна касаться не

только сектора разработки конструкторской и технологической документации, но и сектора подготовки к производству и сектора производства.

Таким образом, последний этап позволит более эффективно использовать технологическую оснастку предприятия, включая станки с числовым программным управлением, поскольку полученные САПР данные позволят вывести производство на новую ступень развития.

В заключение отметим, что программное обеспечение компании АСКОН удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к САПР. Использование этого ПО позволит многократно сократить время, затрачиваемое на разработку того или иного изделия на малых предприятиях.

V. S. Eresko, V. V. Zavjalov, O. E. Saklakova Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

THE INTRODUCTON OF THE MACHINE-BUILDING CAD IN SHORT-RUN ENVIRONMENT

In this paper the possibilities and problems of introduction of CAD-systems in shrort-run environment on small enterprises are described. Also it is offered to split the process of CAD introduction to some stages. The stages are considered separately.

© Ереско В. С., Завьялов В. В., Саклакова О. Е., 2010

УДК 121.787

Т. Т. Ереско, В. В. Семенов, И. И. Хоменко, В. Г. Сапожников

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ В ВАКУУМЕ НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СТЕРЖЕНЬ*

Определены основные технологические параметры нанесения микрослоя металла на диэлектричекий волновод: степень вакуума, скорость и температура испарения, масса испаряемого материала и удельное время испарения.

В миллиметровом диапазоне длин волн наряду с полыми волноводами применяются и диэлектрические волноводы в виде сплошных стержней различного сечения. Использование такого рода волноводов устраняет ряд технологических проблем. Например, поперечное сечение волновода геометрически определяется поперечным сечением внутреннего диэлектрического стержня, поэтому его можно выполнять с высокой точностью.

Так как выбранное сечение волновода достаточно мало (1x3 мм при длине 50 см), то качестве конструкции волновода выбран сплошной диэлектрический волновод (см. рисунок).

В работе [1] определено, что для функционирования волновода на поверхности диэлектрического стержня необходимо создать слой металла толщиной в 7,7 мкм, что может быть обеспечено с помощью ва-

куумного напыления. Для лучшего экранирования внутреннего пространства волновода толщину покрытия нужно увеличить до 8 мкм.

'мм

Диэлектрический волновод

Важным технологическим параметром является давление паров в рабочей камере, которое должно быть низким - ниже 10-12 Па, чтобы молекулы испаряемого вещества не сталкивались между собой и с молекулами других газов. А с учетом того что в камере

* Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНП 3172/11-09.

Решетневские чтения

будут находиться технические приспособления, из которых может происходить газовыделение, степень вакуума следует понизить на порядок и принять значение рабочего давления 10-3 Па. Такое значение может быть отнесено к области высокого вакуума [2].

Скорость испарения Vи, кг/(м2-с), всех веществ определяется давлением паров p, Па, температурой испарения Ти, К, и молекулярной массой M вещества [3]:

M

V, = 0,438-10-2-10-3

64 = 0,9 •Ш-6.

1500

Для определения массы меди, которую необходимо нанести, найдем площадь поперечного сечения металлического слоя, м2:

£ = 2 • (0,03 • 8-10-6) + 2 • (0,01-8-10-6) = 0,64•10-6,

объем напыляемого металла, м3:

V = £• I = 0,32-10-6 • 0,5 = 0,32-10-6,

где £ - площадь, м2; I - длина слоя, м, и умножим его на плотность:

т = Vф = 0,32•Ю-6 • 8960 = 0,0029 кг » 3 г,

где р - плотность меди, кг/м3.

При распределении небольшого количества металла по испарителю могут возникнуть технологические трудности, поэтому массу испаряемого металла нужно увеличить до 10 г. Дальнейшее увеличение

массы металла нецелесообразно из соображений экономии электроэнергии.

Зная массу металла, который необходимо испарить, и скорость испарения, найдем удельное время испарения, м2-с:

= m_ = 0,003 и = V " 0,9-10-6

= 3,3 • 103

V = 0,438•Ю-2 • pj—.

В качестве температуры испарения принимаем температуру Ти = 1 500 К, так как она выше температуры плавления меди, но далека от точки кипения. Соответственно скорость испарения, кг/(м2-с), при температуре 1 500 К будет

где т - масса испаряемого вещества, кг; Уи - скорость испарения, кг/(м2-с); ^ - время испарения с 1 м2, с.

Определим, какое количество энергии, Дж, необходимо подвести к испаряемому металлу [4]:

0 = СтАТ = 0,4 • 0,01 • (1500 - 300) = 4,8,

где С - удельная теплоемкость меди, Дж/(кг • °С); т - масса меди, кг; ДТ - разность температур, °С. Такой низкий показатель свидетельствует о том, что сам процесс напыления будет неэнергоемким.

Библиографические ссылки

1. Изготовление волновода малого сечения / В. В. Семенов, П. В. Семкин, Р. А. Янгулов и др. // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : сб. тез. докл. Всерос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых специалистов : в 2 т. Т. 1 / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2009. С. 152-153.

2. Вакуумная техника : справочник / Е. С. Фролов, В. Е. Минайчев, А. Т. Александрова и др. ; под общ. ред. Е. С. Фролова, В. Е. Минайчева. М. : Машиностроение, 1992.

3. Справочник оператора установок по нанесению покрытий в вакууме / А. И. Костржицкий, В. Ф. Карпов, М. П. Кабанченко, О. Н. Соловьева. М. : Машиностроение, 1991.

4. Савельев И. Г. Курс общей физики. М. : Наука, 1970.

T. T. Eresko, V. V. Semenov, 1.1. Khomenko, V. G. Sapozhnikov Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

THE DETERMIATION OF THE MAIN PARAMETERS OF COATING IN VACUUM ON THE DIELECTRIC ROD

The main technological parameters of deposition microlayer metal dielectric waveguide, the degree of vacuum, the speed and temperataturu evaporation, the mass of the evaporated material and the specific time of evaporation are defined.

© Ереско Т. Т., Семенов В. В., Хоменко И. И., Сапожников В. Г., 2010