Способ получения тонкой ленты и проволоки

Способ получения тонкой ленты и проволоки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОЙ ЛЕНТЫ И ПРОВОЛОКИ, включающий деформацию заготовки прокаткой или волочением с наложением.ультразвуковых колебаний в зоне деформации и поверхностных акустических волн, отличающийся тем, что, с целью повышения качества получаемой ленты и проволоки и производительности цесса путем увеличения скорости пластической деформации наложение ультразвуковых колебаний в зоне деформации и поверхностных акустических волн осуществляют импульсно с крутизной фронта волны в пределах 3-110 м/с. (П С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

09) (11) ВСЕСЩО3в, q ,,...,, 1В

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЦЩ г.:. 10ДЦ .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3500109/22-02 (22) 15. 10. 82 (46) 07. 11. 84. Бюл. В 41 (72) В.М. Колешко, А.В. Гулай, Л.А. Колешко и О.Г. Мужиченко (71) Белорусский политехнический ин-. ститут (53) 621.771. 1:621.778. 1(088.8) (56) 1. Северденко В.П. и др. Прокатка и волочение с ультразвуком. Минск, "Наука и техника", 1970, с. 115-,116.

2 ° Там же, с. 215-217.

3. Авторское свидетельство СССР

И- 627880, кл. В 21 С 1/00, 1976.

Зц)) В 21 В 1/00 В 21 С 1/00 (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОЙ ЛЕНТы И ПРОВОЛОКИ, включающий деформацию заготовки прокаткой или волочением с наложением. ультразвуковых колебаний в зоне деформации и поверхностных акустических волн, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьппения качества получаемой ленты и проволоки и производительности про цесса путем увеличения скорости пластической деформации наложение ультразвуковых колебаний в зоне деформации и поверхностных акустических волн осуществляют импульсно с крутизной фронта волны в пределах 3-1 ° 10 м/с.

1122377

1.

Изобретение относится к ультразвуковой обработке материалов для электронной техники и может быть использовано для получения тонкой ленты и проволоки, например, для производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Известен способ получения ленты, включающий прокатку заготовки с наложением ультразвуковых колебаний 10 в зоне деформации f1) .

Известен также способ получения проволоки, включающий волочение заготовки с наложением ультразвуковых колебаний в зоне деформации .(2) .

Недостатком данных способов получения проволоки и ленты является низкое качество получаемых изделий вследствие недостаточно эффективного стимулирования синусоидальными ультразвуковыми колебаниями процесса пластической деформации материалов ленты и проволоки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения проволоки, включающий деформацию заготовки волочением или прокаткой с наложением ультразвуковых колебаний в зоне деформации и поверхностных за акустических волн (3) .

Стимулирование процесса пластической деформации материала происходит путем активации задержанных дислока- З5 ций под действием акустических напряжений, а также за счет устранения препятствий при движении дислокаций. Од- . нако недостаточно стимулируется образование новых дислокаций в материале ленты и проволоки вследствие малых скоростей изменения давления. Например, при частоте синусоидальных ультразвуковых колебаний f = 20-60 кГц и амплитуде колебаний А = 1-5 мкм

Д» скорость нарастания и снижения амплитуды механическего смещения равна

da/df 4А и составляет величину

1 м/с. Это приводит к снижению скос„ рости деформации материалов ленты и пров6локи, производительности процесса прокатки и волочения, качества получаемых изделий, в частности их механической прочности, а также проч:. ности микросварных и паяных соедине- - ний элементов интегральных микросхем, при изготовлении которых используют получаемую ленту и проволоку.

Целью изобретения является повышение качества получаемой ленты и проволоки и производительности процесса путем увеличения скорости пластической деформации.

Эта цель достигается тем, что согласно способу получения тонкой ленты и проволоки, включающему деформацию заготовки прокаткой или волочением с наложением ультразвуковых колебаний в зоне деформации и поверхностных акустических волн, наложение ультразвуковых колебаний в зоне деформации и поверхностных акустических волн осуществляют импульсно с крутиз-! ной фронта волны в пределах 3-1 10- м/с.

Способ заключается в том, что стимулирование процесса прокатки и волочения производят путем ускорения пластической .деформации материалов ленты и проволоки при резком изменении динамического давления в результате действия импульсных механических колебаний. При подаче в зону пластической деформации ультразвуковых колебаний в виде импульсов с большой крутизнои фронта волны Б = — 3 10 м/с

tCP (фиг, 1) за счет резкого увеличения одновременно действующих источников дислокаций достигают развития множественного сколь» .ения, происходящего практически одновременно по многим непараллельным плоскостям.

При разных величинах крутизны фронтов механических импульсов плотйость возникающих дислокаций 1/V (v 1 — суммарная длина всех линий дислокаций в материале,V-объем материала) определяется разными механизмами пластической деформации, 1

Когда крутизна фронтов механических импульсов равна 3-10 м/с, рост . плотности дислокаций обусловлен действием источников типа франка-Рида, позволяющих получить плотность дислокаций p = 10 -10 м" . С увеличением крутизны фронтов механических импульсов до 10- -10= м/с действуют механизмы,. способствующяе резкому увеличению числа источников дислокаций.

Такими механизмами служат последовательное поперечное скольжение винтовой компаненты дислокации на сосед= ние плоскосTH cKQ>ьь>ь(ения однс времен кое действие источников на непараллельных плоскостях сдвига, а также

3 11223 источников малой длины; возбуждение по плоскостям скольжения касательных напряжений, близких к теоретической прочности кристаллов. Возможная плотность дислокаций при достижении касательными напряжениями величины теоретической прочности достигает. значений р = 10 -10 м, что уско!

5 l6 ряет процесс пластической деформации материала изделия, приводит к повы- 10 шению качества изделий и производительности процесса.

Пределы изменения крутизны фронтов механических импульсов выбраны, учитывая что при скорости изменения 15 амплитуды импульсов (крутизна фронтов) меньшей 3 м/с, процессы пластической деформации материалов стимулируются сравнительно слабо, механическая прочность проволоки соизме-. що рима .с ее прочностью при синусоидальных колебаниях. Получение импульсов с крутизной фронтов, большей 10 м/с, начинает сказываться на переходных процессах в механической колебатель- 25 ной системе и технологической среде, что приводит к снижению эффективности воздействия ультразвуком и снижению качества полученного изделия.

Возможно ступенчатое увеличение и снижение амплитуды механических импульсов, что позволяет значительно увеличить крутизну фронта каждой ступеньки при одной и той же длительности фронта импульса и тем самым

35 дополнительно стимулировать процесс пластической деформации материалов.

На фиг. 1-3 показано соответственно изменение амплитуды во времени в случае трапецеидальных, импульсных, треугольных импульсных и синусоидальных колебаний; на фиг. 4 — схема осуществления способа в случае прокатки; на фиг. 5 — то же, при волочении.

В процессе прокатки тонкой ленты 1 ,между валками прокатного стана 2 в зоне деформации возбуждают импульсные колебания с крутизной фронта волны

3-1 ° 10 м/с с помощью электроакусти- 50 ческих преобразователей 3 и концентраторов 4. Последние прижимают к валкам 2 с таким усилием, чтобы между ними существовала акустическая связь.

Одновременно импульсно возбуждают по"S5 верхностные акустические волны с той же крутизной фронта волны на ленте 1 за счет пондеромоторного взаимодей77 4 ствия вихревых токов, наводимых в ленте с помощью катушки 5 индуктивности, с магнитным полем данной катушки, подключенной к ультразвуковому генератору 6.

Аналогично в процессе волочения тонкой проволоки 7 через калиброванное отверстие волоки 8 импульсные акустические колебания с упомянутой крутизной фронта волны подводят к волоке и возбуждают их на поверхности проволоки аналогичным, образом.

Наложение колебаний с крутизной фронтов механических импульсов 3 м/с—

1 ° 10 м/с вызывает резкое увеличение одновременно действующих источников дислокаций и приводит к развитию множественного скольжения, происходящего практически одновременно по многим непараллельным плоскостям. В результате такого воздействия процесс пластической деформации ускоряется и повышается качество изделий и производительность .процесса.

В качестве ультразвукового генератора 6 может быть использован не только генератор импульсов периодической последовательности, но и генератор импульсов случайности или псевдослучайной последовательности, что позволяет расширить диапазон частот возбуждаемых акустических колебаний и дополнительно стимулировать процесс пластической деформации материалов ленты и проволоки. Кроме того, импульсы могут быть различной длительности с хаотическими изменениями ам; плитуды. Генератор импульсов случайной последовательности обеспечивает получение импульсного напряжения без повторения,. а генератор импульсов псевдослучайной последовательности— с повторением цикла чередования импульсов через значительное количество элементарных промежутков времени (характеристических моментов). В качестве такого генератора может быть использован, например, регистр с генератором тактовых импульсов íà входе и полусумматором по модулю два в цепи обратной связи, обеспечивающим передачу сигнала на вход регистра только в тех случаях, когда на входы полусумматора импульсы подаются разновременно. .ь

Пример. При получении тонкой биметаллической ленты золото-ковар с толщинами соответственно 5 и 500 мкм

1122377 в зоне деформации и на поверхности ленты возбуждали акустические колебания в виде импульсов с амплитудой

1 мкм, крутизной фронтов 3 м/с и частотой следования импульсов 200 кГц, В данном случае использовали генератор импульсов периодической последовательности с выходным напряжением до 100 В. При его использовании прочность механического сцепления лент увеличилась по сравнению с известным способом на 10- 157, разброс прочности сцепления лент по длине снизился в 1,5-1,9 раза. Увеличение крутизны фронтов импульсов до 8 м/с приводит к повышению прочности сцепления на 15-207 и снижению разброса прочности по длине в 2,0-2,6 раза.

Снижение акустического,и теплового сопротивлений между лентами приводит к уменьшению на 12-187 температуры полупроводникового кристалла во время ультразвуковой пайки последнего к корпусу из данной ленты.

При возбуждении акустических колебаний с указанными параметрами

5 (крутизной фронта волны 3 и 8 м/с) в процессе получения микропроволоки диаметром 35 мкм из алюминия -механическая прочность последней на разрыв увеличилась соответственно на 24-307 и 40-507 и разброс:прочности по длине проволоки снизился соответственно в 1,5-1.,9 и 1„7-2,4 раза. В данном случае скорость волочения составляет

20 м/мин.

Производительность предлагаемого процесса получения тонкой ленты и проволоки может быть повышена на

8-10% за счет увеличения скорости

20 протягивания и волочения (в частности, скорость волочения можно увеличить до 25 м/мин).

1122377

Фиг. 4

Составитель E. Воронкова

Редактор Л. Гратилло Текред А.Бабинец

Корректор В. Синицкая

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8070/7 Тираж 794

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5