Текст ФХОТЭС часть 1-1 для 2015 (Лекции от преподавателя), страница 2

в производстве ЭВС

Неорганические загрязнения удаляют гидромеханической очисткой или сдувают струей очищенного азота (механические поля).

Органические загрязнения можно удалять путем термической обработки. При этом они разлагаются с образованием атомов углерода. В отдельных случаях так удаляют и физические загрязнения (выжигание металлической стружки из резьбовых отверстий) - тепловые поля

Удаление органических загрязнений в растворителях производится в таком порядке: сначала в неполярных или слабо полярных растворителях (бензоле, толуоле, четыреххлористом углероде, некоторых фреонах) отмывают неполярные загрязнения, затем — в спиртах, ацетоне, трихлорэтане — полярные.

Химические загрязнения удаляют в таких средах (химические поля):

— кислотах, часто в смеси с сильными окислителями;

— комплексообразователях;

— поверхностно-активных веществах.

В первую очередь при очистке удаляют органические загрязнения и загрязнения химически связанные с поверхностью пленки, а затем — ионные и атомные.

Очистку поверхности от а т о м о в и и о н о в м е т а л л о в а также остатков пленок оксидов, сульфидов, нитридов производят в кислотах. Удаление с помощью кислот ионов металлов основано на вытеснении их ионами водорода.

Применяемые при очистке методы и составы должны быть минимально токсичны, и пожаробезопасны. Химреактивы, газы и вода должны иметь высокую степень чистоты, достаточную чтобы не вносить загрязнений.

Главное условие технологии — применяемые при очистке методы и составы должны быть инертны по отношению к обрабатываемым деталям и изделиям, не создавать в них вредных изменений и не вызывать их разрушений. Полезные изменения – можно и даже желательно использовать – это дополнительный бесплатный ресурс, работающий на идеальность технологии Противоречие – должны хорошо разрушать и удалять (загрязнения) и не должны разрушать и удалять (материал изделия, детали)

1.1. Механические и комбинированные методы очистки

Очищать поверхности деталей можно механически — шлифованием, полированием, галтовкой, крацеванием, а также пескоструйным, дробеструйным,

гидропескоструйным и рядом других способов.

Рис. 1.3. Типичные методы очистки связанные с использованием механических полей

В основе их лежит механическое взаимодействие инструмента (ворса щетки, песка, дроби, абразива) с загрязнениями.

Этот способ очистки наиболее эффективен для удаления твердых загрязнений — окалины, старых покрытий, полимеризованных органических пленок и др. При механической очистке исключается реакция материала детали с технологической средой, получаются меньшие потери металла, чем при травлении, возможна обработка разнообразных материалов на одном и том же оборудовании. Одновременно с очисткой можно получить заданное качество поверхности. Кроме того, отсутствует проблема утилизации сточных вод и вредных испарений.

Шлифование поверхности представляет собой процесс диспергирования мелких частиц твердого материала под действием мелких абразивных зерен, которые связаны с шлифовальным кругом. Частицы абразива сцепляются с частицами материала за счет трения и давления, которое прикладывают к шлифовальному инструменту. В качестве материала кругов используют дерево, кожу, парусину, войлок. Материал кругов и абразив (наждак, корунд, окись алюминия, карборунд и др.) выбирают в зависимости от формы и материала детали, характера загрязнений, требуемого качества поверхности. Кроме абразивных кругов для шлифования используют абразивные ленты.

Полируют поверхность аналогичным инструментом — кругами с применением абразивных паст меньшей зернистости и на более мягких режимах обработки. Круги могут быть из фланели, мягкой шерсти. Цель операции — повышение качества поверхности путем диспергирования частиц материала с микровыступов поверхности и пластического течения поверхностного слоя материала с заполнением микроуглублений. Частота вращения полировальника — 1500÷1800 об/мин.

Галтовку применяют для очистки мелких деталей простой формы, удаления заусенцев, сглаживания острых кромок. Эти процессы протекают вследствие трения деталей друг о друга при перемешивании их во вращающихся барабанах или виброустановках. Часто галтовку проводят в абразивной среде.

Различают сухую и мокрую галтовку. При сухой галтовке в барабан вместе с деталями помещают древесные опилки, обрезки кожи, крокус, глинозем. Так можно подготовить крепежные детали и несущие конструкции под покрытие. При мокрой галтовке барабан заполняют водой или специальной жидкостью с абразивом. Этот процесс более производительный и более универсальный, так как пригоден для различных деталей. Чаще всего при галтовке выбирают весовое отношение деталей к рабочей среде от 1 : 2 до 1 : 10. Частота вращения барабана зависит от его размеров и лежит в пределах 20÷120 об/мин. С уменьшением размеров барабана частоту его вращения увеличивают. Процесс галтовки отличается простотой, производительностью и не требует высокой квалификации персонала.

Крацевание — это процесс очистки посредством щетки. Его проводят после шлифовки или после очистки парами растворителя. Зачистку плат перед сверлением отверстий проводят, например, пневматической круглой щеткой при помощи слабощелочного раствора и порошка пемзы. Обработку проводят мокрым способом, уложив заготовку платы на тяжелую резиновую прокладку, практически не прикладывая давления. Основа щетки (ступица) изготавливается из дерева или алюминия, а ворс их щетины, конского волоса, капрона и проволок требуемого диаметра: пружинной 0,30,5 мм, стальной углеродистой 0,150,5 мм, латунной 0,150,2 мм, никелевой 0,150,2 мм и др. Для зачистки сварных швов применяют дисковые щетки, обеспечивающие высокое динамическое воздействие на обрабатываемую поверхность.

Для очистки значительных поверхностей от окислов и краски применяют торцевые щетки, которые, очищая поверхность металла, одновременно делают ее матовой, что улучшает сцепление с покрытием.

Технологии плавно перетекают друг в друга. Дальнейшее усиление механического поля. Аналогии - в природе. Торцевые щетки особого качества называют иглофрезами. Они позволяют эффективно удалять загрязнения и обеспечивают однородность очистки по всей поверхности детали.

Эрозионные методы очистки позволяют получить лучшее качество очистки, чем с применением щеток или шлифованием (полированием) (см.рис.1.4).

а) б)

Рис. 1.4. Сравнение качества очистки: а) типа «эрозия»; б) типа «трение-давление»

Это обусловлено тем, что при очистке шлифованием (полированием) и щетками микрорельеф поверхности сглаживается и впадины заполняются загрязнениями, удаленными с выступов, в то время, как применяемые в эрозионных методах мелкие частицы песка, проволоки, обладая высокой кинетической энергией и большими степенями свободы, способны проникать в микроуглубления и выбивать оттуда частицы загрязнений.

при дробеструйной обработке используют частицы серого чугуна, кусочки проволоки диаметром 0,751,5 мм.

при пескоструйной обработке частицы песка подаются на поверхность детали в струе воздуха с давлением 0,30,5 МПа (35 кгс/см²).

гидропескоструйная обработка осуществляется воздействием на поверхность детали струи воды под давлением 0,5 МПа (5кгс/см²), несущей кварцевый песок, абразив, молотый гранит. Соотношение жидкой и твердой фазы в струе — примерно 2:1.

После очистки детали промывают в растворах пассиваторов — для предотвращения коррозии.

В н и м а н и е. Эрозионные методы не рекомендуется применять для обработки коррозионно-стойких сталей, на которых при ударном действии песка или дроби может образоваться поверхностный наклепанный слой.

Сравнительные характеристики некоторых методов очистки приведены в табл. 1.5.

Таблица 1.5. Методы очистки деталей РЭА

Струйная очистка

Струйная очистка позволяет получить очень высокий уровень возбуждения технологической среды. Это достигается направлением на поверхность детали струи моющего раствора жидкости под высоким давлением. Отработанная жидкость отводится в коллектор. Производительность очистки повышается в несколько раз. При этом можно использовать растворы меньшей концентрации.

Одной из основных проблем, связанных со струйной очисткой, является проблема предотвращения повышенного пенообразования, которое тем выше, чем больше давление струи и следовательно, эффективнее очистка (техническое противоречие). Для решения этой проблемы необходим специальный подбор состава со слабовспенивающимися ПАВ, гашение пены, образуемой самими загрязнениями, уменьшение омыления жирных загрязнений, образующих пену, снижение концентрации щелочи в растворе (до 27 г/л). Температура струи щелочных растворов обычно 5570 ^оС, давление струи 0,070,14мПа. Разработаны моющие растворы, применяемые при комнатной температуре.

Струйный метод широко применяют для очистки деталей в эмульсиях, так как большинство эмульсий для повышения эффективности очистки требует высокого уровня возбуждения жидкости. Кроме того, перемешивание эмульсии в струе способствует повышению ее стабильности.

Струйную очистку чаще всего применяют на конвейерных линиях в специальных камерах. Для образования струи используют струйные наконечники, выполняемые из латуни, мягкой стали, свинца, нержавеющей стали. Наиболее распространенными являются вихревые струйные наконечники, клиновидные струйные, клиновидные распылительные и дырчатые. Такие наконечники могут создавать различную форму струи моющей жидкости (см. рис. 1.11).

Рис. 1.5. Насадки для струйной обработки: а) для струи в форме полого конуса; б) для вращающихся струй высокого давления; в) для струи в форме конуса; г) для струи в форме пирамиды; д) для плоской струи

Распылительные головки создают струи в виде мелких капель, тумана, обеспечивая уменьшение расхода жидкости. Для повышения эффективности струи делают вращающимися.

1.2. Обезжиривание

Для обезжиривания используют следующие растворители (органические соединения):

• углеводороды (бензол, толуол, ксилол)

• смеси углеводородов (бензин, лигроин, керосин, скипидар)

• спирты (метиловый, этиловый пропиловый, бутиловый)

• эфиры

• амины

• кетоны (ацетон, метилэтил кетон, циклогексанон)

• хлорорганические соединения (четыреххлористый углерод)

Внимание. Растворители часто бывают токсичны и взрывоопасны, легко воспламеняются, поэтому необходимо соблюдать технику безопасности.

Таблица 1.1. Растворители применяемые в промышленности

После обезжиривания для очистки деталей используют, как правило, воду. Вода обычная (водопроводная) годится далеко не для всех случаев. Если обезжиривание требуется в микроэлектронных технологиях, то для промывки заготовок берут особо чистую воду.