Область наук:
  • хімічні технології
  • Рік видавництва: 2001
    Журнал: Известия Південного федерального університету. Технічні науки
    Наукова стаття на тему 'Математична модель пресування гарячепресованих феритів'

    Текст наукової роботи на тему «Математична модель пресування гарячепресованих феритів»

    ?з 46 до 3 тижнів. З його допомогою вже спроектовано більше 20 БІС з компонувальною щільністю 170 - 230 елементів на 1 мм 2.

    Найбільш широко відомим серед сучасних ККР є ККР фірми SiLicon Compilers під назвою Genesil.

    ККР можуть ефективно застосовуватися для створення схем різного призначення. Так, на проектування контролера Raster Up для графічних систем треба було 5 місяців. Три фахівця фірми Digital Equipment Lorp із застосуванням ККР за 7 місяців розробили НВІС 32-р ^ рядного мікропроцесора, що містить 37 тис. МОП-транзисторів на площі 63 мм2. Засоби КК використовувалися при створенні широко відомих мікропроцесорних НВІС 681OO фірми MOTOROLA і IAPX-432 фірми INTEL. Програми створення та розвитку засобів КК схвалені багатьма відомими навчальними та науково-дослідними засно-C , , .

    ЛІТЕРЛТУРЛ

    1. Ейріс Р. Проектування НВІС. Метод кремнієвої компіляції / Пер. з англ. М .: Наука. 1988. 456с.

    2. Weste N., Eshraghaian K .. Principles of CMOS VLSI Design - A system perspective. Addison - Westey 1992

    УДК 658.512.2.011.56

    СП. Малюков, C.A. Обжелянскій

    МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ПРЕСУВАННЯ гарячепресованих феритів

    При розробці магнітних головок (МГ) використовуються такі металеві:,,. -кімі значеннями твердості і електричного опору при досить хороших магнітних характеристиках, що дозволило зайняти їм провідне становище в якості матеріалів для МГ.

    У виробництві сердечників магнітних головок для відеозапису останнім часом знайшли застосування гарячепресованих ферити (ДПФ). Виготовлення феритів за звичайною окисною технології не дає можливості отримання якісного матеріалу, тому що пресовані і потім спечені ферити мають підвищену крихкістю і пористістю, що ускладнює їх механічну обробку. Якість обробленої поверхні в цьому випадку не перевищує 11 класу.

    Особливістю гарячого пресування є додаток зовнішнього тиску в процесі спікання, в результаті чого значно прискорюються процеси формування структури фериту, підвищується його щільність, твердість, в'язкість, внаслідок чого чистота поверхні виробу після обробки зростає до 13 .

    Досягнення в отриманні щільних ДПФ з зносостійкість, що перевищує в 5-10 разів зносостійкість сендаста, забезпечили великий термін служби магнітних головок і дозволили перейти від складних конструкцій складових МГ до більш де-

    шевим і технологічним магнітним голівках. Завдяки високому електричному опору (від одиниць до сотень Ом / см), ефективна магнітна проникність залишається досить великий на високій частоті (до 10мг ц).

    При розробці магнітних головок використовуються ферритові сердечники з різними властивостями. Одне з основних вимог до матеріалів для МГ-висока початкова магнітна проникність (ц) в широкому діапазоні частот 110. , -Ному випадку може мати місце насичення поблизу зазору, де щільність магнітного потоку найбільша. Температура Кюрі матеріалу для МГ повинна бути вище температури розігріву поверхні головки при терті про стрічку. Найменша допустима значення питомої електричного опору феритів визначається прийнятою товщиною сердечника, яка повинна бути менше товщини скін-шару. Застосовувані для МГ ферити характеризуються, як правило, більшою величиною питомої електричного опору.

    Крім зазначених електромагнітних властивостей, ферити для магнітних головок повинні мати високі механічні та структурні характеристики: міні, .

    Розглянутим вище вимогам задовольняють гарячепресованих Мп-2п і №-2п ферити. У даній роботі для дослідження використовувався №-2п феррит гарячого пресування з зменшеним розміром зерна і високою міцністю, що дозволяє проведення надтонкою обробки при виготовленні сердечників МГ (табл. 1) [1].

    Таблиця 1

    -

    Тип матеріалу Цн, х 10-7 К-1 20-20 0 Н У Нє, А / м р, х 10-8 Ом-м Т0, ° С - дость в.о. Вікерсом, кг / мм2 Щільність / 3 - ,

    Г орячеірессован-ний №-2п феррит (Ре203 - 67,5, мовляв.% 600 94 0, 4,0 1010 35 750 5,3 >1000

    N10 - 18,9, мовляв.% 2п0 - 13,6, мовляв.%) 0 4 0

    де Цн - початкова магнітна проникність; КТР - коефіцієнт лінійного термічного розширення; Вт - індукція насичення; Нс - коерцитивної сила; р -Питомий електричний опір, 0 - температура Кюрі;

    У даній роботі запропонована математична модель процесу пресування,,, близький до оптимального складу ДПФ.

    Основоположними процесами виробництва феритів, що впливають на якість отриманих заготовок, є - подрібнення, пресування, спікання. Щоб отримати міцні магнітні елементи, які використовуються в техніці магнітної,. Внаслідок цих процесів заготівлі характеризуються певною щільністю, формою і розміром кристалітів, розміром і розподілом пір, певним

    способом розподілу домішок і мікрокомпонентів. Сукупність цих властивостей становить керамічну структуру матеріалу, яка тісно пов'язана з магнітними, електричними і механічними властивостями.

    Основне теоретичне рівняння пресування, що виражає зв'язок питомої тиску Р відносного обсягу пресування і властивостей прес-матеріалу, являє собою проведений закон Гука:

    ^ Р = -т • ^?] + ^ Ротах, (1)

    т - , -

    вильно властивості (чим він вищий, тим краще прессуемость, звідси випливає і фізкабінет-

    );

    Ротах - граничне зусилля пресування за графіком кінетики ущільнення.

    20%

    , -

    освітою, розшаруванням виробів і т.п. Знаходження р і т являє собою складне технологічне завдання, як і застосування цього рівняння на практиці. Є ряд емпіричних рівнянь [2]:

    П = а - Ь ^ р у = а. + Ь. ^ р,

    г = до г [р + у "ас,

    де П, у - відповідно пористість і уявна густина; Унас - насипна маса прес-порошку; а, Ь, aj, Ь - постійні коефіцієнти:

    (2)

    (3)

    а.

    (А л 1 -

    I 100)

    Ь - 7ТВ

    Ь, =

    де - питома маса матеріалу.

    За допомогою експериментальних даних р, П і у вирішують систему рівнянь і знаходять значення шуканих коефіцієнтів. Для різних керамічних матеріалів і їх пресових властивостей значення коефіцієнтів відрізняються, тому на універсальність ці рівняння претендувати не можуть. На величини коефіцієнтів впливають різні властивості прес-порошків (грансостав, пластичність, сипкість, вологість і т.п.), характер додатка тиску, витримки при тиску, наявність змащувальних речовин, стан поверхонь прес-оснащення і ін.

    визначення факторів,

    Е ПНЗЖЦІ X Н4 11р ОЦ й С С при С С 0Е4НЕ1Я ф нрріТОЕ

    Евріспнеская обробка вхідних даних формування структури іатрнци гаг акнр про е анкя ек с| гкрімента

    Для розробки рівняння пресування феритів використовуємо евристичний алгоритм побудови рівняння регресії. Методи побудови рівняння регресії, що використовують повний факторний експеримент, широко відомі (структур-ва-схема алгоритму формування рівняння регресії представлена ​​на рис. 1) _______________________ [3, 4]. Вхідні дані беруться з матриці

    (ТТлг 4 ТТЛ 5

    планування експерименту, яку становить користувач за наявними експеримен-.

    Для кожної комбінації вхідних параметрів фіксується строго певне значення вихідних параметрів. За цими даними розраховується математична модель процесу у вигляді многочлена, що представляє собою ряд Тейлора, який називають рівнянням-.

    Для ефективного використання методу математичного планування повинні бути заздалегідь відомі основні фактори, що найбільш сильний вплив на досліджуваний процес, і, крім цього, вихідний параметр повинен однозначно і статистично значимо визначатися набором вхідних параметрів і по можливості мати ясний фізичний .

    Як параметр оптимізації була обрана відносна щільність П виробів.

    ,

    на параметр оптимізації, вибрали такі: х1 - питомий тиск пресування, МПа; х2 -видержка пресування під тиском, е; х3 максимальна температура обробки, 0С. Для кожного з факторів встановлені основний рівень і інтервал варіювання (табл. 2.) [5].

    дакгарованіе < можливістю добщ

    Нормування рівняння реграм ес Сеш і тестують ование його на адекватність

    кінець

    рис.1

    Таблиця 2

    значення змінних

    Фактор Х1 Х2 Х3

    Розмірність МПа С ° е

    Основний рівень 112,286 3 1123

    Інтервал варіювання 45,895 2 70

    Верхній рівень 158,181 5 1193

    Нижній рівень 66,391 1 1053

    Для виключення впливу систематичних помилок досліди, задані матрицею планування, проводилися в випадкової послідовності, тобто рандомізі-

    ровать в часі. Використовуючи розроблений алгоритм побудови математіче-,:

    )

    П = 9,61 - 0,08 (х -112,286) - 2,9 (х3 -1123) + 0,4 (x1 -112,286)

    (X3 -1123) + 8,41 (x3 -1123) 2 - 0,5 (x2 -3);

    )

    П = 9,61 - 3,8X1 + 7,63X1Х3 + 3,72Xз2 - 0,74X2;

    де Х1 = (^ -112,3) / 43,3; X2 = (x2 - 3) / 1,88; Х3 = (x3 -1123) / 103,8.

    Висновок. Розроблено математичну модель процесу пресування гарячепресованих феритів N1 - 2п системи, що зв'язує пористість виробів з ре:, -ємо і максимальною температурою обробки. Зазначено вплив кожного фактора на . -

    користується такою ж метод розрахунку, але параметри моделі вибираються інші. та,

    математичних моделей процесів пресування і спікання феритів.

    Розроблено структурну схему алгоритму формування математичної моделі для процесів пресування і спікання феритів, яка може бути реалізована у вигляді підсистеми автоматизованого проектування МГ. Дана

    модель також зручна ще тим, що дозволяє описувати процеси пресування і , -

    , .

    ЛІТЕРАТУРА

    1. Крюкова В.С., Лук'янова НА., Павлов О.В. Огляди з електронної техніки. Серія 6. Матеріали. Вип. 4 (961). тисячу дев'ятсот вісімдесят три.

    2. ЛетюкЛ.М., Журавльов ГМ. Хімія і технологія феритів. Л .: Хімія, 1983. 256с.

    3. Олвер Ф. Введення в асимптотичні методи та спеціальні функції. М .: Наука, 1978. 375с.

    4.. .,. . . .:, 1991.

    142с.

    5. РумшінскійЛ.З. Математична обробка результатів експерименту. М .: Наука, 1975. 192с.


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити