Выбор способа получения множества отверстий в слое пластифицированной керамики

Из широко распространенных способов получения небольших отверстий применительно к пластифицированной керамике можно назвать следующие:

- штамповка;

- испарение материала пленки с помощью лазерного луча;

- пробивка отверстий струей воды под большим давлением.

Если учесть, что каждая КП имеет 7-10 слоев; каждый слой содержит в среднем 1000-1500 отверстий; в производстве находится одновременно несколько типов разных КП и, что изготовление, ремонт и обслуживание десятков штампов (каждый из которых содержит в среднем 1000-1500 пуансонов Æ0,45 мм) требуют больших трудовых затрат, то становится очевидной невозможность практической реализации первого способа.

Второй и третий способы, несмотря на такие достоинства, как технологическая простота выполнения операции, возможность автоматизации и программирования, иногда не могут быть применены из-за отсутствия технологического оборудования.

Задача пробивки множества отверстий малого диаметра была решена с помощью специальной беспуансонной конструкции штампа. В таком штампе роль пуансонов выполняет эластичная упругая подушка из полиуретана (марки “СКУ-7П”). На все слои КП выбранного габаритного размера может применяться один и тот же штамп. Сменным конструктивом штампа является пуансон-копир, изготовленный для каждого слоя КП с межслойным переходом. Он представляет собой стальную пластину толщиной 1-2 мм с габаритными размерами, примерно равным габаритным размерам заготовки слоя. На поверхности, соответствующей рабочему полю заготовки слоя, сверлятся отверстия для получения межслойных переходов. Количество и координаты этих отверстий соответствуют топологии слоя.

Другая часть отверстий с постоянными координатами делается на полях пуансон-копира и обеспечивает технологические требования.

Для производства КП размером 100 мм х 120 мм спроектирован специальный штамп ШИЩ-2482 для работы на прессе “GK-360” фирмы “Гренебер” (ФРГ). В принципе, операцию можно проводить на гидравлическом прессе с усилием не менее 250 т для обеспечения удельного давления на всей поверхности заготовки 800-1000 кг/см².

Несмотря на кажущуюся простоту конструкции пуансон-копира, его изготовление потребовало решения отдельных технологических задач.

В ходе исследования процесса пробивки отверстий выбранным методом было установлено, что при удельном давлении 800-1000 кг/см² в пластифицированном слое происходит пластическая деформация порядка 0,3%. Это означает, что координаты отверстий, находящихся на расстоянии 100 мм, не совпадут со своими номинальными положениями на 0,3 мм, что было учтено при изготовлении рабочих пуансон-копиров, в противном случае неизбежны были бы серьезные трудности при совмещении слоев (разрывы и замыкания цепей).

При изготовлении пуансон-копиров пришлось отказаться от традиционных методов сверления отверстий на координатно-расточном станке по таблице координат из-за большой трудоемкости составления таблиц и управления координатно-расточным станком, большой вероятности внесения ошибки в координату отверстия. Поэтому был применен способ, обеспечивающий производительность, точность сверления множества отверстий и одновременно учитывающий поправку 0,3% на расположение отверстий из-за пластической деформацией керамического слоя. Этот способ заключается в следующем: изготавливается специальный фотошаблон слоя, на котором изображены только точки, соответствующие отверстиям межслойных переходов в масштабе 1,152:1 (фотошаблон этого же слоя для получения трафарета с целью металлизации отверстий изготавливался в масштабе 1,155:1); фотошаблон устанавливается на приспособлении рядом с металлической заготовкой пуансон-копира; затем рабочий с помощью микроскопа, укрепленного на шпинделе станка, перемещает стол, совмещая ось микроскопа с осью изображения отверстия на фотошаблоне, и просверливает отверстия в заготовке пуансон-копира.

Как отмечалось выше, пробивка отверстий в заготовках слоя КП производится на прессе в специальном штампе. При этом пресс развивает усилие 110-200 т для создания удельного давления 800-1000 кг/см² по площади заготовки слоя 140 мм х 180 мм, при котором полиуретановая подушка превращается в пуансон, вырубающий отверстие в керамике.

Необходимо учесть, что от величины удельного давления зависит величина пластической деформации пластифицированной керамики. Поэтому наладка оборудования производится с таким расчетом, чтобы удлинение слоя после пробивки было в пределах 0,3%.

После пробивки отверстий в заготовках слоев необходима контрольная операция с целью проверки на наличие в слое всех отверстий и отсутствия на поверхностях керамической крошки, которая возникает как технологические отходы при пробивке отверстий и из-за электростатического заряда прилипает к поверхности слоя. Основная масса этих крошек удаляется на прессе струей сжатого воздуха, одиночные крошки счищаются щеткой.

Проверка качества пробивки отверстий и чистоты поверхности (на предмет отсутствия крошек) проводится на матовом стекле с подсветкой и с помощью линзы.