Метод неразрушающего контроля толщины слоев двухслойных материалов электронной техники

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛ-КИ……………………………………………………....6
ОБОЗНАЧЕНИЯ СОКРАЩЕ-НИЯ…………………………………………….......7
ВВЕДЕ-НИЕ…………………………………………………………………….…...8
1 Обзор и сравнительный анализ методов и средств контроля толщины
двухслойных материа-лов………………………………………………………..11
1.1 Бесконтактные методы контроля толщины……………… …………….....11
1.1.1 Электромагнитный метод………………………………………………....11
1.1.2 Магнитный метод……………………………………………………….....13
1.1.3 Фотоэлектрический метод………………………………………………...17
1.1.4 Тепловой метод…………………………………………………………....18
1.1.5 Радиационный метод……………………………………………………..19
1.1.6 Электрический метод……………………………………………………..20
1.1.7 Акустический метод……………………………………………………....21
1.1.8 Оптический метод………………………………………………………..22
1.2. Бесконтактные устройства контроля толщины…………………………..25
1.2.1 Радиоволновое устройство……………………………………………….27
1.2.2 Акустические устройства………………………………………………...29
1.2.3 Радиационные устройства………………………………………………..30
1.2.4 Оптические устройства…………………………………………………...29
1.2.5 Электромагнитные устройства…………………………………………..30
1.2.6 Электрические устройства……………………………………………….32
1.2.7 Магнитные устройства…………………………………………………...34
1.2.8 Постановка задачи исследования………………………………….…….34
2 Метод непрерывного контроля толщины слоев ленточного материа-ла……....36
2.1 Метод контроля толщины слоев четырехслойного ленточного матери-ала.36
2.2 Анализ видов емкостных преобразователей и выбор схем их включе-ния....39
2.3 Анализ существующих первичных измерительных емкостных
преобразователей и схем их включе-ния…………………………………..….....41
2.3.1 Типы преобразователей и их конструктивные особенно-сти………..…...41
2.3.2 Схемы включения емкостных датчиков и их характеристи-ки…………...51
2.4 Метод непрерывного контроля толщины слоев двухслойных ленточных
материа-лов…………………………………...…….…..…………………………..56
2.5 Вывод по главе 2……………………………………….……………………...59
3 Экспериментальное исследование емкостного преобразовате-ля…………….....61
3.1 Исследование влияния изменения площади обкладок измерительного
конденсатора на чувствительность ЕП…..……………………………………....61
3.2 Исследование влияния расстояния между обкладками измерительного
конденсатора на чувствительность ЕП……..……………………………………67
3.3 Вывод по главе 3…………………………………………………………….....72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………..73
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИ-КОВ…….……………………....75

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы. Современный мир быстро развивается. Новая техника появляется каждый день благодаря использованию новых технологий, средств и материалов. К таким материалам относятся композиционные многослойные мате-риалы. Они не являются заменой ныне существующих, а лишь дополняют их.
Благодаря композиции разных материалов можно получить экономные, лег-кие и прочные материалы со специфическими свойствами.
В связи с возрастающим объемом производства двухслойных материалов ста-новится актуальная задача совершенствования средств контроля толщины двух-слойных материалов. Контроль толщины является весьма важной операцией в технологии изготовления изделия, поскольку соответствие реальной толщины тре-бованиям конструкторской и нормативно-технической документации на изделие является наиболее важным с точки зрения функционального назначения изделия в целом.
Для оценки качества производства двухслойных материалов существует множество методов непрерывного контроля (НК). В настоящее время немыслимо внедрение новых изделий без использования средств контроля.
Цель диссертационной работы заключается в разработке нового метода и средств контроля толщины двухслойных материалов электронной техники, позволяющий повысить производительность и точность контроля.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1 Бесконтактные методы контроля толщины

Устройства реализующие бесконтактные методы контроля толщины производят контроль без соприкосновения измерительных элементов с объектом контроля.

1.1.1 Электромагнитный метод

Электромагнитные методы основаны на действии электромагнитного поля, который создается катушкой индуктивности преобразователя толщиномера, с электромагнитным полем вихревых токов. Позволяют контролировать толщину двухслойных покрытий при различных сочетаниях материалов покрытия и основы, за исключением случая диэлектрических покрытий на изделиях из диэлектриков. В настоящее время разработано много различных типов электромагнитных толщиномеров, предназначенных для контроля толщины анодных, лакокрасочных, пластмассовых и других диэлектрических покрытий из немагнитных сплавов в диапазоне толщин от 0 до 50 мкм, проводящих покрытий на изделиях из диэлектриков в диапазоне толщин от 0 до 5 мкм и тонких проводящих покрытий на изделиях из ферромагнитных и немагнитных сплавов в диапазоне толщин от 0 до 100 мкм.
Метод непрерывного контроля толщины слоев биметалла с ферромагнитным основанием для непрерывной толщинометрии слоев листового и рулонного биметалла из электропроводных и ферромагнитных материалов [24, с. 25-35]. Технический результат - повышение точности измерения толщины слоев биметалла в технологическом процессе прокатки, расширение функциональных возможностей и расширение области применения. На биметалл воздействуют переменным магнитным полем, которое возбуждают индуктором с П-образным магнитопроводом. Индуктор располагают с зазором со стороны ферромагнитного слоя.
Экранную измерительную катушку размещают над индуктором с противоположной стороны биметалла. Второй эталонный индуктор и вторую экранную эталонную катушку располагают аналогично относительно эталона. Экранные измерительная и эталонная катушки, вторичные обмотки индукторов включены соответственно последовательно-встречно. Отклонение толщин слоев биметалла определяют по изменению напряжений на экранной измерительной и вторичной обмотке индуктора относительно напряжений соответственно на экранной эталонной катушке и вторичной обмотке эталонного индуктора. На рисунке – 2.1.1.1 представлена схема устройства.

Рисунок 1.1.1.1 – Схема устройства, реализующая способ непрерывного контроля толщины и сплошности соединения слоев биметалла

Достоинством данного метода – это многогранность и высокие многофункциональные возможности, которые и сейчас используются на протяжении большого времени.
Недостатками являются контроль толщины электропроводящих слоев на проводящем основании. И еще разновидность между измеряемым преобразователем и объектом контроля который вносит помехи в результате проверки.
Толщиномер гальванических покрытий [17, с. 55-68]. В толщиномере гальванических покрытий, содержащий последовательно соединенные автогенератор, накладной вихретоковый преобразователь, включенный в параллельный колебательный контур, детектор, усилитель постоянного тока и индикатор, дополнительно введены преобразователь напряжения в значения толщины покрытия и селектор материалов, преобразователь напряжения по входу соединен с выходом
усилителя постоянного тока, а его выход подключен к индикатору, а выходы селектора материалов соединены с соответствующими входами управления усилителя постоянного тока и преобразователя напряжения. На рисунке – 1.1.1.2 представлена схема метода.

Рисунок 1.1.1.2 – Толщиномер гальванических покрытий

Достоинством метода является, увеличение совершенствования толщиномера по контролю толщины покрытий.

1.1.2. Магнитный метод

Магнитный метод используют для контроля размеров, нарушений сплошности, структуроскопии. Магнитные толщиномеры предназначены для контроля толщины немагнитных покрытий на ферромагнитном основании. По принципу действия все магнитные толщиномеры можно разделить на три группы: Толщиномеры пондеромоторного действия, индукционные, магнитостатические [28, с. 15-26]. Магнетизм – это особая форма взаимодействия между электрическими токами, между токами и магнитами, т.е. телами с магнитным моментом, и между магнитами [29, с. 35-42]. Устройство в основе работы которого используется магнитостатический эффект, относящийся к магнитным толщиномерам и который может быть использован для контроля толщины немагнитных покрытий на ферромагнитном основании, ферримагнитных покрытий на немагнитном основании, а также для контроля толщины листов и фольг из ферромагнитного материала в машиностроении и др. Сущность: толщиномер содержит калиброванный магнит, последовательно соединенные датчик усилия, усилитель, блок обработки сигнала и индикатор. Калиброванный магнит
размещен непосредственно на датчике усилия. Датчик усилия установлен контактно на изделии. Выход блока обработки сигнала соединен с входом индикатора. Технический результат: повышение надежности, точности и быстродействия Устройство на (рисунок – 1.1.2.1) включает в себя калиброванный магнит 1, установленный над контролируемым изделием, последовательно соединенные датчик 2 усилия, усилитель 3, блок 4 обработки информационного сигнала и индикатор 5. Калиброванный магнит 1 размещен непосредственно на датчике 2 усилия, который контактно установлен на поверхности контролируемого изделия. Датчик 2 усилия предназначен для измерения механической нагрузки, создаваемой силой магнитного притяжения F калиброванного магнита 1 к ферромагнитному материалу. Усилитель 3 предназначен для масштабного преобразования сигнала датчика 2 усилий. Блок 4 обработки сигнала осуществляет математические операции, преобразование аналогового сигнала в цифровой и запоминание информации и при необходимости ее воспроизведение на индикаторе 5. В качестве индикатора 5 может служить цифровой дисплей.

Весь текст будет доступен после покупки

1 ГОСТ 18353-79. Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов [Текст]. – Введ. с 01-03-1980. – М: Издательство стандартов, 1979. - 10 с.
2 Шевакин, Ю. Ф. Технологические измерения и приборы в прокатном производстве [Текст] / Ю.Ф. Шевакин, A.M. Рытиков, Н.И. Касаткин. – М.: Металлургия, 1973. – 368 с
3 Гольдштейн, А.Е. Электромагнитное поле. Электрические и магнитные свойства материалов [Текст]: учеб. пособие / А.Е. Гольдштейн. – Томск: ТПУ, 1999. – 20 с
4 Пудовкин, А.П. Метод непрерывного контроля толщины и сплошности соединения слоев биметалла [Текст] /Д.В. Семененко, А.П. Пудовкин // Вестник ТГТУ – Т. 15. – №3, 2009. – С.667 - 671.
5 Пат. Российская Федерация, МПК7 G01B7/06. Толщиномер магнитный [Текст] / Бакунов А.С., Мужицкий В.Ф., Петров А.А., Калошин В.А.; заявитель и патентообладатель Закрытое акционерное общество научно-исследовательский институт интроскопии Московского научно-производственного объединения "Спектр" – № 2007102220/28; заявл. 22.01.2007; опубл. 20.08.2008.
6 Кузяев, Д.Р. Метод контроля сплошности соединения слоев многослойных материалов [Текст] / Д.Р. Кузяев; отв. ред. Т.И. Чернышова // Актуальные проблемы энергосбережения и энергоэффективности в технических системах: первая международная конференция с элементами научной школы. / Тамб. гос. техн. ун-т. – Тамбов: ИП Чеснокова А.В., 2014. – с. 290-292.
7 Пат. 2182310 Российская Федерация, МПК7 G01B7/06. Cпособ бесконтактного неразрушающего контроля толщины и теплофизических свойств изделий [Текст] / Плужников Ю.В., Колмаков А.В., Пудовкин А.П.; заявитель и патентообладатель Плужников Юрий Владимирович. – № 2001100142/28; заявл.03.01.01 ; опубл. 10.05.02

Весь текст будет доступен после покупки