УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТРУЙНОГО ТРАВЛЕНИЯ ПЛОСКОГО ИЗДЕЛИЯ
DEVICE FOR FLT ARTICLE JET ETCHING

Изобретение относится к химическому травлению струйным методом плоских поверхностей деталей машиностроения, приборостроения и электронной техники. Изобретение применимо в производстве печатных плат и плоских антенных решеток.
Известна конвейерная вертикальная установка для струйного травления плоских изделий типа «Фреза» [1]. Установка имеет камеру травления с форсунками, из которых под давлением поступает травитель, на двигающуюся вдоль камеры заготовку.
Недостатками этой установки являются:
- неравномерность подачи раствора травителя;
- сложность конструкции.
Известно устройство струйной химической обработки поверхностей плоских изделий - прототип - [2], которое включает загрузку изделий в емкость и подачу обрабатывающей среды от локальных напорных систем в горизонтально расположенные коллекторы со струеобразующими элементами, обеспечивающими формирование струйных потоков, выполненными с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно обрабатываемых поверхностей.
Основными недостатками такого устройства является:
- сложность конструкции, которая включает в себя блоки механизма для перемещения коллекторов и связанных с ними гофрированных трубопроводов, что приводит к ненадежности работы устройства;
- наличие нескольких коллекторов с каждой стороны требует наличия трубопроводов различной длины, что не позволяет создать одинаковое гидродинамическое давление струй с каждой стороны изделия, что снижает качество травления;
- процесс травления начинается сверху вниз, что приводит к неравномерности травления из-за набегающего потока травителя в нижней части изделия.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и повышение эффективности и качества струйного травления плоских поверхностей изделия за счет возвратно-поступательного движения и вращения изделия относительно своего центра.
Технический результат достигается тем, что устройство для струйного травления плоского изделия включает первую емкость, в которой расположен держатель изделия, с каждой стороны держателя расположен коллектор со струеформирующими элементами, трубопровод для подачи в коллектор раствора травителя из второй емкости, расположенной под первой, держатель изделия выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения и вращения изделия относительно своего центра, каждый коллектор закреплен неподвижно на емкости и имеет каналы для подачи раствора травителя и воздуха, расположенные радиально, причем каждый канал имеет наклон под углом α от центра к периферии коллектора, над каждым каналом расположены струеформирующие элементы, выполненные в виде форсунок с диаметром отверстия d, расположенных концентрично относительно центра коллектора, при этом ширина канала коллектора равна 10 d, угол наклона α выбран из условия 3°≤α≤5°, форсунки одного коллектора симметричны форсункам другого, а расстояние L между ними по горизонтали выбрано из условия 80d≤L≤100d, каждый трубопровод имеет клапан для регулирования напора травителя и натекатель воздуха, вторая емкость имеет насосы для подачи травителя, а сама емкость нагрета.
Для нагрева вторая емкость выполнена в виде ванны с полыми стенками, заполненными горячей водой.
Для обеспечения непрерывности процесса травления первая и вторая емкости связаны с помощью соединительного крана, через который раствор травителя стекает из первой емкости во вторую.
Держатель изделия выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения, а также вращения изделия относительно своего центра, каналы для подачи раствора и воздуха в коллектор выполнены радиально, что позволяет обеспечить равномерность травления.
Ширина канала коллектора выбрана из условия свободного прохождения травителя к форсункам. Условие выбора угла наклона α обеспечивает одинаковый напор струй травителя в каждой форсунки.
Условие выбора расстояния L между форсунками коллекторов обусловлено оптимальным воздействием факелов на поверхность изделия и определено экспериментально.
Раствор травителя и воздуха в трубопровод подают одновременно для создания однородности потока струй форсунок, образующих факел коллектора.
Нагрев второй емкости повышает скорость травления изделия.
Устройство для струйного травления плоского изделия поясняется чертежами.
На фиг.1 представлено устройство для струйного травления плоского изделия, где
первая емкость 1;
направляющие 2;
держатель изделия 3;
коллектор 4;
струеформирующий элемент, выполненный в виде форсунки 5;
трубопровод 6;
вторая емкость 7;
канал коллектора 8;
клапан для регулирования напора травителя 9;
натекатель воздуха 10;
насос для подачи травителя 11;
привод держателя изделия 12;
электродвигатель 13;
соединительный кран 14,
изделие 15.
На фиг.2 представлен коллектор с форсунками, где
коллектор 4;
струеформирующий элемент, выполненный в виде форсунки 5;
трубопровод 6;
канал коллектора 8.
Пример.
Устройство для струйного травления плоского изделия имеет емкость 1, на стенках которой вертикально по центру закреплены направляющие 2, внутри которых расположен держатель изделия 3 с изделием 15, который может возвратно-поступательно двигать изделие 15 и вращать его относительно своего центра с помощью привода держателя изделия 12 от электродвигателя 13. Привод держателя изделия 12 представляет собой вал с эксцентричной шестерней на конце.
С каждой стороны держателя 3 на емкости 1 закреплен коллектор 4, имеющий 25 форсунок 5 над двеннадцатью каналами 8. Форсунка 5 имеет отверстие диаметром 1 мм. Канал 8 имеет ширину 10 мм и наклон под углом 4° от центра коллектора 4 к периферии. Коллекторы 4 закреплены на емкости 1 так, что форсунки 5 одного симметричны форсункам 5 другого, а расстояние между ними равно 90 мм.
К середине каждого коллектора 4 присоединен трубопровод 6, через который одновременно подается раствор травителя из второй емкости 7 и воздух. Подача раствора травителя регулируется клапаном 9, а воздуха натекателем 10. Раствор травителя из емкости 7 подается в трубопровод 6 насосом 11. Вторая емкость 7 выполнена в виде ванны, стенки которой являются полыми и заполнены горячей водой. Емкость 1 и ванна 7 соединены соединительным краном 14.
Устройство работает следующим образом.
В держатель изделия 3 помещают вертикально плоское изделие 15. Держатель изделия 3 устанавливают в направляющие 2 емкости 1. Включают электродвигатель 13, держатель изделия 3 начинает двигаться вдоль направляющих 2 вверх вниз и соответственно двигать изделие вверх вниз и одновременно вращать его отностительно своего центра. Включают насосы 11 и открывают клапаны 9 и натекатели 10. Из ванны 7 по трубопроводам 6 подогретый раствор травителя и воздух поступают в коллекторы 4 и форсунки 5. Струи форсунок 5 коллектора 4 образуют факел, воздействующий на поверхность изделия. Раствор травителя из емкости 1 через соединительный кран 14 стекает в ванну 7. Время воздействия зависит от поставленной задачи. После окончания процесса травления держатель 3 с изделием вынимают из емкости 1 и проводят продувку каналов коллекторов 4 и форсунок 5 воздухом высокого давления через натекатели 10.
С помощью предлагаемого устройства было проведено травление плоских антенных решеток с большим количеством сквозных отверстий высокой точности. Точность выполнения отверстия составляет 60 микрон. Качество полученных изделий по сравнению с изделиями, изготовленными методом искровой или лазерной обработки, оказалось на 1,5-2 порядка выше. Поскольку обработку вел одновременно по всей поверхности мембраны, производительность возросла примерно в 20 раз.
Источники информации
1. Московкин Л,Н., Ошарин В.И. «Фотохимическое фрезерование». М.: «Машиностроение», 1978 г., с.83-85.
2. Патент RU №2426820, МПК C23G 3/00, C25D 21/08 - прототип.