Спосіб кріплення кристалічних заготовок корунду

Реферат: Спосіб кріплення кристалічних заготовок корунду, в якому поверхні пристрою та заготовки, що склеюються, покривають при кімнатній температурі тонким шаром розчину наклеювальної смоли в розчиннику при концентрації смоли 5-50 % і висушують природнім шляхом; після чого у заглибленні пристрою розташовують композицію, що скріплює, та притискають заготовку до упору з пристроєм. Як скріплюючу композицію використовують восково-глиняну суміш, а заготовку притискають одночасно до декількох пристроїв таким чином, щоб поверхня заготовки, що оброблятиметься, була зорієнтована горизонтально. UA 79011 U (54) СПОСІБ КРІПЛЕННЯ КРИСТАЛІЧНИХ ЗАГОТОВОК КОРУНДУ UA 79011 U UA 79011 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до сфери обробки кристалів і може бути використана на підприємствах оптико-електронної промисловості при шліфуванні кристалів. Широко відомий спосіб кріплення (блокування) оптичних заготовок до металевої планшайби приклеюванням смоляною композицією (наклеювальною смолою) [Справочник технологаоптика. Под. Ред. М.А. Окатова. Санкт-Петербург, Политехника, 2004.-679 с.]. Суть його полягає в тому, що заготовку та планшайбу розігрівають до температури розрідження смоли, смолу наносять на планшайбу, заготовку притискають до планшайби, по якій розтеклася смола, й утворений при цьому блок охолоджують до температури затвердіння смоли. Недоліком описаного способу є досить високі вимоги до площинності поверхні заготовки, яка приклеюється через незначну товщину смоляного шару (~ 0,1 мм) між заготовкою та планшайбою. Відомий спосіб еластичного (за допомогою т.зв. смоляної подушки) кріплення заготовки до металевого пристрою [Ардамацкий А.Л. Алмазная обработка оптических деталей. Л.: Машиностроение, 1978.-232 с.], суть якого полягає в тому, що заготовку та пристрій з невеликим (декілька мм) заглибленням розігрівають до температури розрідження смоли, у заглиблення заливають смолу, до якої занурюють заготовку частиною, що приклеюється, після чого утворений таким чином блок охолоджують до температури затвердіння смоли. Загальним недоліком цих способів є велика енергоємність і тривалість технологічного процесу внаслідок необхідності розігрівати заготовку до температури розрідження смоли (приблизно 100 °C), причому для запобігання розтріскування заготовки нагрівання має тривати значний проміжок часу. У разі необхідності обробки масивних кристалічних заготовок витрати часу та енерговитрати істотно зростають завдяки використанню дороговартісних містких печей з малими температурними градієнтами. Так, операція кріплення монокристала корунду вагою кілька десятків кг за методом Кіропулоса або ГСК триває кілька десятків годин. Відомий також спосіб кріплення кристалічних заготовок до пристрою за допомогою эпоксидного клею [Справочник технолога-оптика. Под. Ред. М.А. Окатова. Санкт-Петербург, Политехника, 2004. 679 с.]. Істотним недоліком такого способу є тривалість технологічного процесу: необхідний для затвердіння епоксидного клею час становить від 1 до 3 діб. Відомий спосіб кріплення кристалічних заготовок, зокрема корунду [Патент України № 66120, В65Н 9/08], в якому поверхні пристрою та заготовки, що склеюються, покривають при кімнатній температурі тонким шаром розчину наклеювальної смоли в розчиннику при концентрації смоли 5-50 % і висушують природнім шляхом, потім розплавлену смолу заливають у заглиблення пристрою, заготовку занурюють у смолу, після чого пристрій з приклеєною до нього заготовкою охолоджують до температури затвердіння смоли. Недоліком способу є те, що при використанні заготовок великих розмірів доводиться працювати зі значною кількістю розрідженої смоли, що викликає багато запитань з точки зору безпеки праці (спецодяг, витяжна вентиляція, тощо). А тут поверхня, що покрита смолою, має 2 не малу площу (~0,1 м ), і вичищати пристрій від смоли доводиться перед кожним приклеюванням заготовки. Загальним недоліком наведених аналогів є невиправдано великі витрати праці та часу, знос інструменту, а також витрати матеріалу заготовки під час попереднього шліфування. Монокристал корунду, вирощений методом ГСК, має, як правило, форму клиноподібної пластини (в кінці росту товщина кристалу зменшується). І якщо виникає потреба спланувати одну зі сторін, заготовку в пристрої намагаються по можливості закріпити так, щоб поверхня, яка обробляється, була якомога ближча до плоскості, що є паралельною до основи пристрою. Внаслідок цього між дном пристрою та заготовкою утворюється клиноподібний зазор, який заповнюють різноманітними підкладками та гарячою смолою. Точність такого кріплення невисока, тому доводиться знімати зайві міліметри заготовки. До того ж приклеювання заготовки, розташованої під кутом до дна пристрою призводить до збільшення маси смоли, яка використовується, що тягне за собою застосування додаткової термічної дії на кристал. Прототипом за сукупністю загальних ознак вибрано останній з наведених аналогів. В основу корисної моделі поставлено задачу розробки способу кріплення кристалічних заготовок корунду, що спростить процедуру кріплення, зробить її безпечнішою та підвищить точність орієнтування заготовки відносно пристрою, що дозволить знизити собівартість виробів за рахунок зменшення відходів та зносу алмазного інструменту. Поставлена задача вирішується тим, що у способі кріплення кристалічних заготовок корунду, поверхні пристрою та заготовки, що склеюються, покривають при кімнатній температурі тонким шаром розчину наклеювальної смоли в розчиннику при концентрації смоли 5-50 % і висушують природнім шляхом; після чого у заглибленні пристрою розташовують 1 UA 79011 U 5 10 15 20 25 композицію, що скріплює, та притискають заготовку до упору з пристроєм, згідно корисної моделі, як скріплюючу композицію використовують восково-глиняну суміш, а заготовку притискають одночасно до декількох пристроїв таким чином, щоб поверхня заготовки, що оброблятиметься, була зорієнтована горизонтально. Дослідним шляхом встановлено, що наклеювальною (скріплюючою) композицією може служити восково-глиняна суміш (практично той самий пластилін) при кімнатній температурі. Пластину корунду, наприклад, можна притиснути за допомогою пресу до цієї суміші, розташованої у заглиблені сталевого диску-пристрою, таким чином, щоб частина суміші вичавлювалась із заглиблення, а краї пластини упиралися у борт диску. В цьому випадку утворюється єдиний блок з пластини, диску та суміші, що заповнює отвір між пластиною і поверхнею заглиблення диску. Такий блок можна встановлювати на магнітну плиту плоскошліфувального верстату і шліфувати вільну поверхню пластини. Аналогічним шляхом чотирикутну пластину можна притиснути одночасно до чотирьох дисків-пристроїв (по диску на кожний кут пластини). Якщо пластина у різних місцях має різну товщину, то маючи набір сталевих дисків різної товщини, легко зібрати блок із пластини, чотирьох дисків і восково-глиняної суміші таким чином, щоб вільна (верхня) поверхня пластини була близька за орієнтацією до горизонтальної площини. Суть запропонованого способу полягає також в тому, що заготовка закріплюється не по всій нижній поверхні, а лише в окремих її місцях (головним чином по краях). Оскільки місць для кріплення, як правило, чотири (а у випадку великої заготовки їх може бути і більше), потрібна певна рухливість кожного диска-пристрою відносно заготовки. Тоді в збірці вони ніби повторять рельєф поверхні заготовки, що скріплюється. Така рухливість забезпечується пластичністю восково-глиняної суміші (адже вона розм'якшується в руках). З іншого боку, при охолодженні заготовки водною суспензією на шліфувальному верстаті восково-глиняна суміш набуває необхідної для даного виду обробки жорсткості. У таблиці наведені результати попереднього шліфування (на плоскошліфувальному верстаті) різних заготовок монокристалів корунду, що закріплені за заявленим способом та способом-прототипом. Таблиця № заготовки 1 2 3 1 2 3 Розкид за товщиною, мм Довжина і ширина, мм Заявлений спосіб 200×140 от 30 до 35 250×170 от 35 до 45 300×250 от 30 до 50 Спосіб-прототип 200×140 от 30 до 35 250×170 от 35 до 45 300×250 от 30 до 50 Кількість зішліфованого матеріалу, г 17 34 60 168 356 30 35 40 45 На фігурі наведено схему кріплення кристалу способом, що пропонується. Запропонований спосіб реалізують наступним чином. Зборку блоку проводять на плоскій масивній плиті. Заготовку монокристала корунду, що вирощено за методом ГСК, яка має розміри 300×200 мм і товщину від 30 до 45 мм, розміщують на чотирьох пристроях, виготовлених зі сталі у вигляді круглих дисків діаметром 70 мм, товщиною від 5 до 20 мм, із заглибленням діаметром 68 мм та глибиною 1 мм. Диски (з набору за товщиною із дискретністю 0,5 мм) добирають таким чином, щоб, знаходячись на плоскій плиті, вони підпирали заготовку поблизу її вершин, а верхня поверхня заготовки була, по можливості, паралельна до поверхні плити. Дискретності набору дисків за товщиною 0,5 мм цілком достатньо, оскільки диски можна рухати по плиті, підсовуючи їх під заготовку. Фломастером на заготовці відмічають місця її контакту з пристроями, і заготовку знімають з пристроїв, намагаючись не зрушити їх з встановлених положень. На поверхню заготовки, що скріплюється, наносять тонкий шар розчину смоли в ацетоні (1 мл воску:1 мл каніфолі:18 мл ацетону) за допомогою пензлика і витримують 20 с під витяжною вентиляцією. Шар розчину смоли на поверхні заготовки сприяє кращому зціпленню заготовки з восково-глиняною сумішшю. 2 UA 79011 U 5 10 В заглиблення кожного з чотирьох пристроїв при кімнатній температурі розміщують грудку суміші із розрахунку, що при заповненні заглиблення суміш виступатиме над пристроєм на декілька міліметрів. Заготовку притискають до пристроїв згідно з розміткою, спочатку руками, потім за допомогою повідця шпинделя верстата ШП (зусилля декілька десятків кг). Як видно з таблиці, запропонований спосіб кріплення приблизно на порядок зменшує кількість сапфіру, який доводиться попередньо зішліфовувати. А у випадку великого перепаду товщини (заготовка 3) кріплення за способом-прототипом взагалі не має сенсу з огляду великої вірогідності нагріву кристалу та його розтріскування. Таким чином, кріплення кристалічних заготовок за заявленим способом, не поступаючись у надійності відомим рішенням, у в то же час вигідно вирізняється простотою, безпечністю та економічністю. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Спосіб кріплення кристалічних заготовок корунду, в якому поверхні пристрою та заготовки, що склеюються, покривають при кімнатній температурі тонким шаром розчину наклеювальної смоли в розчиннику при концентрації смоли 5-50 % і висушують природнім шляхом, після чого у заглибленні пристрою розташовують композицію, що скріплює, та притискають заготовку до упору з пристроєм, який відрізняється тим, що як скріплюючу композицію використовують восково-глиняну суміш, а заготовку притискають одночасно до декількох пристроїв таким чином, щоб поверхня заготовки, що оброблятиметься, була зорієнтована горизонтально. Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3