Введение к работе
Актуальность темы
В настоящее время область применения кварцевых резонаторов постоянно расширяется в связи с развитием средств автоматики, телемеханики, дальней, в том числе, космической связи. Это требует постоянного роста объемов производства кварцевых резонаторов, основой которых являются кварцевые кристаллические элементы (ККЭ). В связи с тем, что источником потерь энергии в ККЭ является рассеяние упругих волн в поверхностном слое необходимым требованием при доводке поверхности кварцевые элементы является минимизация ее шероховатости. Исследования в области технологии доводки высокоточных элементов из стекла, кварца позволили описать механизм формообразования и микрорельефа их рабочих поверхностей в зависимости от физико-механических свойств и гранулометрического состава микропорошков абразива в суспензии. Вместе с тем до настоящего времени отсутствуют данные о влиянии физико-химических свойств дисперсионных сред абразивных суспензий на их режущую способность и шероховатость обработанной поверхности ККЭ. В связи с этим подбор состава дисперсионной среды абразивной суспензии осуществляется трудоемким эмпирическим путем, что является сдерживающим фактором при повышении эффективности процесса доводки ККЭ и, следовательно, влияет на микрогеометрию готовых изделий. Это определяет актуальность работы.
Цель работы
Повышение эффективности и качества доводки заготовок из кварца путем управления физико-химическими свойствами суспензии путем научно обоснованного выбора компонентов, входящих в её состав.
Методы и средства исследований
Теоретические исследования проводились с использованием положений технологии абразивной обработки, теории трения и износа, физико-химической механики дисперсных систем, коллоидной и физической химии.
Экспериментальные исследования проводились с помощью методик коллоидной и физической химии на современном лабораторном оборудовании, а также на установках, моделирующих процесс доводки, и оборудовании, применяемом в технологии обработки ККЭ. Измерения макро- и микрогеометрических параметров ККЭ проводились на аттестованном контрольно-измерительном оборудовании.
Научная новизна
1. С позиций физико-химической механики материалов описана взаимосвязь физико-химических свойств абразивной суспензии с её режущей способностью и шероховатостью обработанной поверхности при доводке кварцевых кристаллических элементов.
2. Исследованы закономерности поведения абразивной суспензии в контакте «притир-заготовка» при доводке кварцевых кристаллических элементов, что позволяет повысить эффективность обработки путем рационального подбора состава дисперсионной среды.
3. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждено влияние реологических, структурно-механических характеристик абразивных суспензий и физико-химических свойств дисперсионных сред на производительность доводки и шероховатость обработанных поверхностей кварцевых кристаллических элементов.
Практическая ценность и реализация
1. Разработаны рекомендации по подбору состава абразивных суспензий для доводки ККЭ на основе комплекса оригинальных методик, которые используются в центре испытаний абразивных инструментов и материалов ВНИИАШ Волжского института строительства и технологий (филиале) Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.
2. Показана возможность снижения содержания в абразивной суспензии в 4 раза содержания дефицитного микропорошка электрокорунда за счет введения в неё компонентов, обеспечивающих гетеростабилизацию абразивного зерна путем формирования на его поверхности оболочек из частиц диспергирования кварца.
3. Реализовано создание высокоэффективной абразивной суспензии для доводки ККЭ, превосходящей применяемую в производстве суспензию по режущей способности в 1,5 1,7 раза, при требуемой шероховатости абразивной поверхности.
4. Разработан алгоритм подбора состава абразивных суспензий для доводки ККЭ, включающий комплекс методик определения основных реологических, структурно-механических характеристик систем «дисперсионная среда + продукты диспергирования + микропорошок электрокорунда».
Апробация работы
Основные положения работы докладывались на международных научно-технических конференциях «Шлифабразив-2009», «Шлифабразив-2010», «Шлифабразив-2011» (Волжский, 2009-2011), научно-технических семинарах кафедры технологии обработки и производства материалов Волжского института строительства и технологий (филиала) Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет», научно-практических конференциях молодых ученых и студентов г. Волжского (2009-2011 гг.).
Работа в полном объеме была представлена на расширенном заседании кафедры «Конструирование и компьютерное моделирование технологического оборудования в машино- и приборостроении» ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.» (2012 г.).
Публикации
Основные материалы диссертации опубликованы в 7 печатных работах, в том числе в 4 изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложения. Работа содержит 120 страницы машинописного текста, 19 рисунков, 9 таблиц, список литературы из 105 наименований и приложение на 20 страницах.
