Способ электрогидравлической очистки изделий и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к электрогидравлической обработке и может быть использовано для очистки деталей электронно-оптических систем от неметаллических частей, например стекла. Цель изобретения - повышение эффективности и качества очистки. Способ включает укладку деталей в контейнер, погружение его в рабочую жидкость, очистку деталей в режиме обращенного разряда при напряжении между тоководами 10 - 15 кВ с частотой разрядов 2 - 10 Гц. Устройство содержит бак с рабочей жидкостью, контейнер, тоководы с механизмом перемещения. Тоководы выполнены в виде коаксиального кабеля со срезом на торце, расположенным под углом 35 - 45° к плоскости дна контейнера. 2 с.п.ф-лы, 3 табл., 4 ил.

Изобретение относится к электрогидравлической обработке изделий и может быть использовано в электронной промышленности для очистки металлических деталей электровакуумных или электронно-оптических систем от неметаллических частей, например стекла. Цель изобретения - повышение эффективности и качества очистки. На фиг. 1 показана зависимость сопротивления разрядного промежутка от времени; на фиг.2 - вольт-амперная характеристика разряда; на фиг.3 - принципиальная электросхема установки для осуществления способа; на фиг.4 - устройство для электрогидравлической очистки. Способ заключается в следующем. Электронно-оптическую систему (внутреннюю часть электронно-лучевой трубки) укладывают в контейнер, который опускают в камеру с конденсированной средой (например, водой). Размещают тоководы над электронно-оптической системой, создают обращенный разряд на выводах токовода. Как показали эксперименты, применяемый при очистке обычный высоковольтный разряд в конденсированной среде не пригоден для деталей малой толщины, так как в процессе обработки повреждается их поверхность. Для качественной очистки высоковольтный разряд должен быть "мягким" и с широким спектром частот, а сила его удара должна быть направлена на дробление неметаллической части. Установлено, что "мягкий" разряд реализуется при малом сопротивлении канала разряда R_→0. Этот режим может быть осуществлен в следующем случае. В общем случае разрядный ток описывается формулой i=I_oexp(-αt) sinωt, где I_o - амплитуда тока; exp(-αt) - экспоненциальная зависимость; t - текущее время; α - коэффициент затухания экспоненты; ω - круговая частота. Пусть, имеем критический разряд - сопротивление разрядного промежутка R равно его волновому сопротивлению (R≈ρ), тогда i = I exp (- α t ), что соответствует переходу дуги в искру, на фиг.1 точка I, где R_→0. В этом случае можно полагать, что напряжение пробоя эквивалентно магнитному напряжению: U_пр = U_маг, т.е. вся магнитная энергия переходит в тепло: Li_t'=Z_эквI_o(1-e^-αt), где i_t' - приведенное значение крутизны тока; L - индуктивность контура;
Z - эквивалентное сопротивление контура. Из этой формулы можно определить индуктивность L = (1)
С другой стороны формула запасенной магнитной энергии запишется как L = (2) Приравнивая (1) и (2), получим, что разрядное напряжение в точке I (фиг. 2) равно U = (3) где С^* - приведенная емкость генератор-нагрузка. Формула (3) соответствует балансу зарядов в системе генератор (ГИТ)-нагрузка. Из (3) следует
UC^* = I^*t, где I^* ~ (4) что электрический заряд q_э ≈ q_м, где I^* - приведенный ток системы. Если выполняется соотношение по балансу зарядов, то I^*= UωC^*= U2πfC^*= U2π = (5) где Т_ц - постоянная времени системы, равная RC^*. Учитывая, что потокосцепление в канале разряда Ψ=ϕ^*=LI , где ϕ^* - приведенный магнитный поток системы, получаем I^*L-U2πRC^*= 0 (6) Если Т_ц_→Т_с, а R_→0, то переход дуга-искра обеспечивается соотношением ϕ_гит^*-ϕ_{нагрузки}^* = 0 (7)
Таким образом, решающую роль играет соотношение магнитных потоков системы при включении дополнительной емкости токоподвода (коаксиального кабеля). Кроме того, условие коммутации взаимосвязано с частотой следования разрядов. Лабораторные исследования воздействия обращенного разряда показали, что наиболее эффективное воздействие на неметаллические части электровакуумных и электронно-оптических систем осуществляется при напряжениях, не выходящих за пределы 10...15 кВ и частоте следования разрядов в пределах 2...10 Гц. При меньшем напряжении, чем 10 кВ, создается недостаточная разрушающая неметаллические частицы сила, а при напряжении большем 15 кВ повреждаются металлические детали систем. При очистке частотами разрядов меньше 2 Гц снижается производительность очистки, при частотах больших 10 Гц снижается эффективность обработки, так как нарушается условие (7). В табл. 1 представлены результаты экспериментов по определению оптимальных значений напряжений, в табл.2 - результаты экспериментов по определению оптимальных частот. Устройство для очистки состоит из высоковольтного оборудования (ГИТ - генератора импульсных токов) 1, низковольтного оборудования 2, технологической части, состоящей из бака 3, шламосборника 4, блока 5 защиты, системы 6 вентиляции разрядника, высоковольтной блокировки 7 для защиты от остаточного напряжения на емкостном накопителе, контейнера 8, коаксиального кабеля 9, устройства 10 перемещения кабеля вдоль объекта 11 очистки. Устройство перемещения кабеля содержит винт 12 крепления кабеля 9 к устройству и направляющую планку 13 для ориентации кабеля относительно контейнера 8. Устройство работает следующим образом. В контейнер укладывают объект 11 очистки - электронно-оптическую систему, контейнер 8 опускают в бак 3 с конденсированной средой (например, водой). Коаксиальный кабель 9 закрепляют к устройству перемещения с помощью винта и планки под углом 45...35^о к плоскости планки 13, что соответствует углам 35...45^о между кабелем и плоскостью дна контейнера. Устанавливают устройство перемещения на стенки бака 13. Включают низковольтное оборудование 2. При этом замыкаются контакты высоковольтной блокировки 7, блока 5 защиты и системы 6 вентиляции разрядника. Включают высоковольтное оборудование 1 (ГИТ), устанавливают напряжение 10...15 кВ, на блоке управления (на чертеже не показан) разрядника - частоту следования разрядов 2...10 Гц и подают импульсы управления на разрядник. Перемещают устройство перемещения вдоль очищаемого объекта 11, наблюдая качество очистки. После очистки отключают высоковольтный 1 и низковольтный 2 блоки. Снимают устройство перемещения коаксиального кабеля 9, извлекают контейнер 8 из блока 3 и перекладывают металлические части объекта очистки в контейнер для сушки или последующей обработки. Изменение расстояния от кабельного среза до объекта очистки в пределах используемого бака не влияет на качество очистки, поэтому выбирается 3...5 см. В табл.1-3 представлены результаты экспериментов по выбору оптимальных режимных параметров способа. Использование изобретения позволит эффективно и качественно очищать изделия-детали электронно-оптических систем при сохранении их размеров и формы.

Формула изобретения

СПОСОБ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. 1. Способ электрогидравлической очистки изделий, преимущественно электровакуумных и электронно-оптических систем от неметаллических частей, включающий укладку систем в контейнер, размещение тоководов у их поверхности, погружение контейнера в рабочую жидкость и очистку воздействием электрогидравлических разрядов с одновременным перемещением токоподводов вдоль систем, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и качества очистки, очистку ведут в режиме обращенного разряда, при этом напряжение между тоководами составляет 10-15 кВ, а частота следования разрядов 2-10 Гц. 2. Устройство для электрогидравлической очистки изделий, преимущественно электровакуумных и электронно-оптических систем, от неметаллических частей, содержащее бак с рабочей жидкостью, контейнер, тоководы, узел перемещения тоководов и генератор импульсного тока, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности и качества очистки, тоководы выполнены в виде коаксиального кабеля со срезом по торцу, расположенным под углом 35-45^o к плоскости дна контейнера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6