Файл: Рабинович А.Г. Технология производства гидроакустической аппаратуры учеб. для судостроит. техникумов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 99

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Рис. 54. Туннельная печь.

В таком виде порошок поступает на операцию оформления за­

готовок заданных

геометрической формы

и размеров.

О ф о р м л е н и е

з а г о т о в о к

может

осуществляться прессо­

ванием или горячим литьем под давлением.

Наиболее распространенным

способом

оформления заготовок

при изготовлении

деталей для гидроакустических преобразовате­

лей является прессование.

Пьезокерамический материал, поступающий на оформление за­ готовок, представляет собой мелкодисперсный сухой порошок. Для придания ему определенной формы его следует пластифицировать при помощи веществ, обладающих связующими свойствами. В ка­ честве пластификатора (связки) при прессовании заготовок приме-

/

Z J

U 5

6

1 8

9 10 11 6

Рис. 55. График распределения температуры по длине печи.

няется обычно 3%-ный водный раствор поливинилового спирта, вводимого в материал в количестве 4—5% по весу.

При пластификации порошка титаната бария должно быть обе­ спечено тщательное перемешивание порошка со связующим веще­ ством. Это может быть достигнуто при помощи специального обо­ рудования. В производстве пьезокерамики широкое применение нашли так называемые «бегуны» (рис. 56). Бегуны состоят из неподвижной металлической ванны 2, металлических жерновов 1, редуктора 3 и электропривода 4. Полученную смесь порошка ти­ таната бария с поливиниловым спиртом перемешивают, после чего помещают в бункер бегунов и включают привод. Обработку на бегунах производят 40—45 мин.

Пластифицированный таким образом пьезокерамический мате­ риал для раздробления комков пропускают на протирочной ма­ шине через сито и помещают для хранения в плотно закрываю­ щуюся тару.

Оформление заготовок методом прессования из пластифициро­

ванного материала

осуществляется в специальных пресс-формах

на гидравлических

прессах.

Удельное давление при прессовании пьезокерамических заго­ товок из материала, пластифицированного поливиниловым спир­

том, составляет (5—8)-107 н/м2. Мощность

пресса

определяется

в зависимости от площади оформляемой детали. В

связи

с тем

что удельное давление прессования является

весьма

важным

фак-


тором, определяющим плотность и прочность прессованной заго­ товки, выбору его уделяется особое внимание.

Прессование заготовок производится в стальных закаленных пресс-формах (рис. 57). При проектировании пресс-форм учиты­ вают усадку пьезоматериала при окончательном обжиге и припуск на шлифовку изделия после обжига. Для пьезокерамики из титаната бария усадка при обжиге составляет 1,1—1,2%.

Получение необходимых размеров заготовки после прессования зависит и от дозировки пресс-порошка. Может быть применена как объемная, так и весовая дозировка. При проектировании пресс-

Рис. 56.

Бегуны.

Рис. 57. Пресс-форма

для

прес­

 

 

сования

кольца.

 

 

 

/ — верхняя

плита;

2 —пуансон;

3—

 

 

оформляющая

обойма;

4 — изделие;

 

 

5 распрессовник;

6 нижняя плита.

формы необходимо учитывать, что объем порошка материала

дол­

жен превышать

более чем в два раза объем отпрессованной

заго­

товки.

 

 

 

 

 

 

В процессе прессования заготовок большое значение имеет рав­ номерное распределение порошка по сечению пресс-формы, так как неравномерное расположение порошка приводит к разной степени его уплотнения, что, в свою очередь, вызывает образование трещин и других дефектов в процессе обжига.

Для удаления воздуха в процессе прессования пьезокерамического материала применяется предварительное многократное уплот­ нение, заключающееся в нескольких «подпрессовках», т. е. попере­ менном плавном подъеме и снятии давления.

Извлечение отпрессованных заготовок должно производиться с помощью специальных приспособлений при плавном и непрерыв­ ном давлении плунжера. При этом не допускается резких движе­

ний

(во избежание появления трещин и других дефектов).

В

последнее

время разработан

ряд автоматических установок

для прессования

пьезокерамических

заготовок.


Горячее литье под давлением применяется при изготовлении заготовок сложной формы. Отливка заготовок этим способом осу­ ществляется на специальных установках, принципиальное устрой­ ство которых показано на рис. 58.

Принцип действия установки заклю­ чается в следующем. К рабочему сто­ лу 3 прикреплен бачок 4 для пла­ стифицированного пьезокер амического материала, имеющий водяную ру­ башку 5, с помощью которой осуще­ ствляется подогрев шликера до тем­ пературы 75—80° С. На плите 1 уста­ навливается литьевая форма для от­

 

 

и

ливки заготовок, прижим которой осу­

 

 

ществляется

пневматическим

устрой­

 

 

 

ством 2. Рабочая полость литьевой

 

 

 

формы соединяется с трубкой 6, по

 

 

 

которой шликер поступает из бачка.

 

 

 

Поступление шликера происходит под

 

 

 

действием давления воздуха,

равного

Рис.

58. Установка

для горя

(6—7) • 105

н/м2. При нажатии

на пе­

чего

литья под давлением.

даль, соединенную с воздушным кла­

 

 

 

паном 7, сжатый воздух подается

в устройство для

прижима

формы и бачок. Под давлением

сжа­

того воздуха литьевая форма плотно прижимается к столу, а горя­ чий шликер по трубке поступает в полость формы.

Постоянство температуры шликера обеспечивается подачей го­ рячей воды, температура которой регулируется терморегуляторами

или контактными термометрами. В качестве пла­

 

 

 

стификатора при

подготовке

шликера

для

горя­

 

 

 

чего литья под давлением служит парафин.

 

 

 

 

На рис. 59 изображена форма для горячего

 

 

 

литья под давлением сферических заготовок из ти-

 

 

 

таната бария.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О б ж и г о ф о р м л е н н ы х з а г о т о в о к из

 

 

 

титаната бария

может в принципе

производиться

 

 

 

в любых печах (электрических, нефтяных,

газо­

 

 

 

вых) при условии обеспечения температурного ре­

Рис.

59.

Фор­

жима и окислительной среды. В производстве

ма

для

горя­

пьезокерамики

предпочтение

отдается

электриче­

чего

литья

под

ским туннельным

печам, так

как в

них

наиболее

давлением

сфе­

рических

заго­

надежно обеспечиваются

необходимые

температур­

товок.

ные режимы. В газовых

и нефтяных печах обычно

/ — перех о д н а я

трудно избежать значительных перепадов темпе­

шайба;

2 — разъ­

емная

форма для

ратуры по объему печи, что влияет на качество об­

литья.

жигаемых изделий.

 

 

 

 

 

 

Обжиг может осуществляться и в камерных печах; в этом слу­

чае режим обжига

задается

на один

цикл: изделия

загружаются

в печь и в течение

заданного

времени

производится

подъем

темпе-


ратуры,

выдержка

при максимальной температуре и охлаждение

в печи.

 

 

 

При

обжиге в туннельных печах

изделия загружаются на те­

лежки

(«лодочки»)

и с определенной

скоростью продвигаются че­

рез зоны нагрева, обжига и охлаждения. Ясно, что производитель­ ность при обжиге в туннельных печах значительно выше, чем при использовании камерных печей.

Важное значение для обеспечения высококачественного об­ жига пьезокерамических изделий имеет материал подставок, на которые укладываются оформленные заготовки. Наибольшее при­ менение получили подставки, в состав которых входит 70% часо-

вярской глины, 20% глинозема и

 

 

 

 

 

 

 

10%

молотого

шамота.

Подстав­

 

 

 

 

 

 

 

ка предварительно припудривается

 

/ j

 

 

 

 

 

слоем

обожженной

при

темпера-

 

 

 

j

 

f

туре

1650—1700° С

окиси

алю­

 

 

^е^У

 

^

Л

миния.

 

 

 

 

 

 

 

/

/

Обжиг

керамики

 

из

титаната

 

 

 

 

 

 

 

бария

производится

при

темпера­

 

 

 

 

 

 

 

туре

1380—1400° С. Время

выдерж­

 

 

 

 

 

 

 

ки при максимальной

температуре

 

 

 

 

 

 

 

определяется размерами

заготовок

 

 

 

 

 

 

 

и количеством

одновременно

загру­

 

 

 

 

 

 

 

жаемых в печь элементов. Обычно

 

 

 

 

 

 

 

оно колеблется

в пределах

1—3

ч.

 

 

 

 

 

 

 

Скорость нагревания в печи может

 

 

 

 

 

 

 

составлять

100—120° С

в

час.

Рис.

60.

Крепление

заготовок

на

Контроль качества обжига про-

магнитном

столе

планками.

 

ИЗВОДИТСЯ

ВИЗуаЛЬНЫМ

ОСМОТРОМ

 

заготовки;

2-стальные

планки.

элементов и путем измерения тан­

 

 

 

 

 

 

 

генса

угла

диэлектрических

потерь,

который для пьезокерамики

из титаната бария не должен превышать

1—1,5%.

 

 

 

Изготовление собственно пьезоэлементов. На этой стадии осу­

ществляют

механическую

обработку

полученных

из

обжига заго­

товок, серебрение контактных поверхностей и поляризацию.

 

М е х а н и ч е с к а я

 

о б р а б о т к а

пьезокерамических

загото­

вок производится шлифованием на плоско- и круглошлифовальных станках, применяемых при обработке металлов.

Шлифованием пьезокерамических заготовок можно придать им желаемую форму и получить необходимые размеры изделий. Шлифование производится «мокрым» способом, преимущественно алмазными кругами. В качестве охлаждающей жидкости исполь­ зуется проточная вода.

Рекомендуются следующие режимы обработки пьезокерамики

алмазными кругами: окружная

скорость 28—35 м/сек;

поперечная

подача

стола 0,3—0,5 мм/ход;

продольная подача

стола

13—

15 м/мин;

глубина резания 0,5—0,7 мм/ход.

 

 

Способ закрепления заготовок при шлифовании зависит

от их

размеров и формы. Например,

заготовки призматической

формы