Прибор для определения чистоты поверхности подложек методом конденсации

Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли

из строя пар трения. При создании узлов трения глубинное вырывание стараются исключить.

Пятна касания при износе не равномерны, а имеют хаотическое расположение. При деформировании материала образуется выступ (оттесненный материал). Повторные воздействия приводят к возникновению концентраторов напряжений, которые постепенно переходят в микротрещины, а затем и в макротрещины. Концентраторы напряжений могут быть и результатом тепловой и механической обработки материалов, а также возникать под воздействием тепла, выделяющегося при трении. Появляющиеся царапины могут усиливаться и металлургическими дефектами (усадочные поры, газовые пузырьки, включения шлака и т. д.). Многократные повторения циклов передеформирования материала приводит к разрушению поверхности материала, т. е. фрикционной ее усталости.

Кроме изложенных видов взаимодействия поверхностей трения может быть упругое оттесне-

ние материала в зоне контакта и схватывание пленок, образующихся на поверхности трения в результате взаимодействия с окружающей средой. При упругом оттеснении образование частицы износа происходит при очень большом числе контактов (примерно 106...1010 контактов). Схватывание пленок на поверхности трения происходит под действием сил трения. Образующиеся окисные пленки на поверхности трения обладают значительной хрупкостью и поэтому легко разрушается. После удаления окисной пленки поверхность трения металла обнажается и на ней вновь образуются окисные пленки и так процессы образования и удаления окисных пленок повторяются.

Таким образом, при контактном взаимодействии твердых тел реализуются различные механизмы изнашивания их поверхностей. Доминирующий вид разрушения поверхности трения определяется условиями, при которых реализуется тот или иной вид нарушения фрикционных связей.

I. A. Bondarev, G. F. Tarasov Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetev, Russia, Krasnoyarsk

INTERACTION OF CONTACTING MATERIALS AT THE FRICTION AND DETERIORATION

The article is considered with questions of contact interaction of rubbing surfaces of details, the processes proceeding at plastic deformation of contacting materials in a zone of their direct contact.

© Бондарев И. А., Тарасов Г. Ф., 2009

УДК 621.317.2

М. В. Бондаренко

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева, Россия, Самара

ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧИСТОТЫ ПОВЕРХНОСТИ ПОДЛОЖЕК МЕТОДОМ КОНДЕНСАЦИИ

Разработан прибор для измерения чистоты поверхности подложек методом конденсации. Прибор создан на базе микроконтроллера PIC (типа PIC16F877A) производителя Microchip, элементов Пелътъе (типа ТВ-127-1,4-1,5); датчика относительной влажности и температуры SHT75 производителя Sense-rion. Точность измерения датчика SHT75: по температуре ±0,3 °C; влажности ±1,8 % RH при заданном давлении, что позволяет с достаточной точностью определить точку росы.

Рассмотрим принцип работы прибора. 1. Контроллер с помощью датчика температуры и влажности вычисляет точку росы в градусах Цельсия по формуле [1]

Т = Ьу(Т , КИ) р a - у(Т, шу аТ

у(Т, КИ) =-+ 1п КИ,

где а = 17,27; Ь = 237,7 °С, 1п - натуральный логарифм; Т - температура, °С; КИ - относительная влажность в долях (0 < КИ < 1,0); Тр - точка росы.

2. Затем контроллер включает элементы Пель-тье, которые охлаждают поверхность подложки до температуры выпадения росы.

3. В итоге на подложке мы получаем фигуры запотевания, по которым можно судить о чистоте поверхности подложки (точность 2-10-8 г/см2).

Решетневские чтения

Влага конденсируется на всех загрязненных участках в виде мельчайших капель, и эти участки становятся видимыми, благодаря их временной матовости; на идеально чистых участках конденсация создает сплошную пленку, которая либо невидима глазом, либо обнаруживает быстро исчезающие интерференционные цвета. Полученные фигуры запотевания сканируются световым лучом, при этом отраженный световой поток преобразуется матрицей ПЗС в цифровой сигнал, обрабатывается программным способом, результат выдается на COG ЖК-индикатор 128^32 TIC105.

Ранее, для определения чистоты методом конденсации, подложку помещали в чистый сухой стакан (или колбу) и опускали в сосуд Дьюара с жидким азотом и охлаждали 2-5 мин. Поверхность подложки покрывалась слоем инея, который через несколько минут начинал таять [2]. Существенный недостаток этого метода - невоз-

можность проведения неразрушающегося испытания стеклянных подложек. Высокие затраты этого метода не позволяют применять его в массовом и серийном производстве.

С помощью предлагаемого нами прибора можно быстро и точно определить чистоту поверхности различного вида подложек без их физического разрушения и с возможностью их дальнейшего применения в производстве. К достоинствам данного метода также можно отнести простоту сборки прибора и относительную дешевизну деталей и элементов.

Библиографический список

1. Бурцев, С. И. Влажный воздух состав и свойства / С. И. Бурцев, Ю. Н. Цветков. СПб., 1998.

2. Адам, П. К. Физика и химия поверхностей / П. К. Адам. М. : Гостехиздат, 1945

M. V. Bondarenko

Samara State Aerospace University named after academician S. P. Korolyov, Russia, Samara

DESIGN OF THE INSTRUMENT FOR DETERMINING THE PURITY SUBSTRATE SURFACE BY CONDENSATION METHOD

A device for measuring the cleanliness of the substrate surface by condensation is engineered. The device is created on the basis of: affordable PIC microcontroller manufacturer Microchip, Peltier elements, the relative humidity sensor and temperature SHT75 manufacturer Senserion. Accuracy Sensor SHT75: temperature ±0,3 °C; humidity of ±1,8 % RH at a given pressure that allows determining with great accuracy the dew point.

© EoHgapemo M. B., 2009

УДК621.791.75

В. Я. Браверман, В. С. Белозерцев, А. Т. Лелеков

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

СЛЕЖЕНИЕ ЗА СТЫКОМ ПРИ ДУГОВОЙ СВАРКЕ

Рассмотрена возможность определения отклонения электрода от стыка по напряженности магнитного поля сварочного тока, протекающего по заваренному участку.

Среди технических задач, решаемых с целью повышения качества и надежности сварных конструкций, важное место занимают вопросы обеспечения точного позиционирования сварочного инструмента по стыку деталей.

В известных устройствах [1] датчики стыка, жестко связанные с рабочим инструментом (электродом), содержат блок ввода магнитного поля в свариваемые детали. Изменение взаимного положения датчика и стыка приводит к изменению электромагнитной ситуации в цепи датчик - свариваемые детали - стык. Это изменение является сигналом для коррекции положения датчика, а, следовательно, и электрода. Очевидный недоста-

ток таких устройств - определение рассогласования положений датчика и стыка, а не электрода и стыка.

В статье рассматривается возможность определения отклонения электрода от стыка по величине и направлению напряженности магнитного поля, наводимого сварочным током [2].

Сварочный ток /св (рис. 1) с помощью токосъемов разделяют на две составляющие I и 12. Если электрод расположен точно над стыком, то напряженности магнитных полей (в том числе, их вертикальные составляющие Н1в и Н2в), вызванные токами 1\ и 12, равны по величине и направлены противоположно. Результирующее магнит-