Luận văn: Nghiên cứu ép chảy thuận nghịch micro cho tiếp điểm công nghiệp điện tử

Luận văn trình bày chi tiết công nghệ ép chảy thuận nghịch micro để chế tạo các chi tiết tiếp điểm, một ứng dụng tiên tiến trong ngành công nghiệp điện tử.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thu
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Chế Tạo Máy
• Đề tài: Nghiên Cứu Công Nghệ Ép Chảy Thuận Nghịch Micro Để Chế Tạo Các Chi Tiết Tiếp Điểm Trong Công Nghiệp Điện Tử
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về công nghệ ép chảy micro

Công nghệ ép chảy micro là phương pháp gia công tiên tiến dùng để chế tạo các chi tiết có kích thước cực nhỏ, áp dụng rộng rãi trong công nghiệp điện tử. Phương pháp này sử dụng áp lực cao để tạo hình vật liệu, cho phép sản xuất các sản phẩm với độ chính xác cao và năng suất tối ưu. Khác với các phương pháp truyền thống, ép chảy thuận nghịch có khả năng chế tạo cả chi tiết đặc và rỗng, đáp ứng nhu cầu của các linh kiện điện tử hiện đại. Công nghệ này không chỉ tạo ra sản phẩm có hình dạng mong muốn mà còn cải thiện các tính chất vật liệu thông qua quá trình biến dạng. Tại Việt Nam, công nghệ này vẫn chưa được áp dụng rộng rãi, tạo ra cơ hội phát triển lớn cho ngành công nghiệp.

1.1. Định nghĩa và nguyên lý hoạt động

Ép chảy micro là quá trình sử dụng áp lực cao để làm chảy vật liệu vào các khuôn có hình dạng xác định. Phương pháp ép chảy thuận đẩy vật liệu từ trên xuống, còn ép chảy nghịch thực hiện theo chiều ngược lại. Kết hợp cả hai phương pháp mang lại tính linh hoạt cao trong chế tạo các chi tiết tiếp điểm điện tử với độ chính xác micro mét.

1.2. Ứng dụng trong công nghiệp điện tử

Công nghệ này được sử dụng để sản xuất chân IC, chip điện tử, linh kiện điện thoại và máy tính. Các sản phẩm micro có kích thước cực nhỏ nhưng yêu cầu độ chính xác cao. Công nghệ ép chảy đáp ứng hoàn toàn các tiêu chuẩn khắt khe của ngành công nghiệp điện tử hiện đại, với chi phí sản xuất thấp và tính ổn định cao.

II. Các kiến thức cơ bản về ép chảy micro

Để thực hiện ép chảy micro hiệu quả, cần hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình gia công. Kích thước hạt vật liệu đóng vai trò quan trọng trong việc xác định độ bền kéo và khả năng chảy của vật liệu. Ma sát giữa khuôn và vật liệu ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bề mặt chi tiết. Tốc độ ép cần được điều chỉnh phù hợp để đạt được hình dạng hoàn hảo mà không làm hỏng khuôn. Ngoài ra, siêu âm được sử dụng để cải thiện khả năng chảy và giảm lực ép cần thiết. Tất cả các thông số này phải được tính toán và mô phỏng số để tối ưu hóa quy trình sản xuất.

2.1. Ảnh hưởng của các thông số công nghệ

Kích thước hạt ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và tính chất cơ học của sản phẩm. Vật liệu CuZn30 và CuZr30 thường được sử dụng nhờ khả năng chảy tốt. Tốc độ ép phải được điều chỉnh dựa trên loại vật liệu và hình dạng chi tiết để đạt kết quả tối ưu, tránh quá nóng hoặc làm hỏng khuôn trong quá trình chế tạo.

2.2. Thiết bị và khuôn dập micro

Máy ép chảy NLI và các thiết bị hiện đại có hệ thống gia nhiệt tích hợp. Khuôn micro được gia công bằng EDM (phương pháp phóng điện) để đạt độ chính xác cao. Mũi khoan có đường kính 0.25mm có thể tạo ra các lỗ siêu nhỏ. Toàn bộ hệ thống thiết kế để tiêu thụ ít năng lượng nhưng vẫn đảm bảo hiệu suất cao.

III. Xây dựng quy trình chế tạo chi tiết đầu tiếp điểm

Quy trình chế tạo chi tiết tiếp điểm bắt đầu từ việc xây dựng bản vẽ sản phẩm chi tiết dựa trên yêu cầu kỹ thuật. Tiếp theo là xác định phương án công nghệ phù hợp nhất với vật liệu và hình dạng. Tính toán thông số bao gồm kích thước phôi, lực ép cần thiết, nhiệt độ và tốc độ ép. Sử dụng mô phỏng số quá trình ép chảy để dự báo kết quả và điều chỉnh tham số trước khi sản xuất thực tế. Ảnh hưởng của vận tốc được kiểm tra qua các mô phỏng, trong khi ảnh hưởng của ma sát được xác định thông qua thí nghiệm. Quy trình này đảm bảo sản phẩm cuối cùng đạt tiêu chuẩn chất lượng cao.

3.1. Thiết kế bản vẽ và tính toán phôi

Bản vẽ chi tiết sản phẩm cần được thiết kế với độ chính xác cao, xác định rõ thể tích phôi cần thiết. Tính toán kích thước phôi dựa trên thể tích chi tiết cuối cộng với độ co rút vật liệu. Phôi phải được chuẩn bị từ vật liệu đồng nhôm hoặc hợp kim khác với kích thước phù hợp.

3.2. Lực công nghệ và mô phỏng số

Tính toán lực công nghệ là bước quan trọng để chọn máy ép phù hợp. Mô phỏng số quá trình ép chảy thuận nghịch giúp dự báo kết quả trước khi gia công, tiết kiệm thời gian và nguyên liệu. Thông qua các mô phỏng, có thể tối ưu hóa vận tốc ép và ma sát để đạt kết quả tốt nhất.

IV. Thiết kế khuôn thiết bị và tự động hóa

Thiết kế khuôn micro yêu cầu sử dụng các vật liệu làm khuôn đặc biệt có độ cứng cao và khả năng chịu áp lực tốt. Kết cấu khuôn phải đảm bảo độ chính xác cao, thường được gia công bằng EDM hoặc các phương pháp vi gia công khác. Chọn xi lanh thuỷ lực phù hợp với lực ép cần thiết, xây dựng sơ đồ nguyên lý thuỷ lực để điều khiển quá trình. Thiết kế mạch điều khiển sử dụng công nghệ PLC hiện đại để tự động hóa toàn bộ dây chuyền. Cơ cấu cấp phôi tự động cho phép sản xuất liên tục không cần can thiệp thủ công, nâng cao năng suất và đảm bảo nhất quán chất lượng.

4.1. Vật liệu và kết cấu khuôn micro

Vật liệu khuôn thường là thép công cụ chất lượng cao hoặc thép crom-vanadiume. Kết cấu khuôn được thiết kế với các lỗ thoát khí và hệ thống làm mát để kiểm soát nhiệt độ. Các phần tử micro được gia công bằng phương pháp EDM vi mô với độ chính xác đến hàng phần mười milimet.

4.2. Hệ thống thuỷ lực và tự động hóa

Xi lanh thuỷ lực được chọn dựa trên tính toán lực công nghệ để đảm bảo áp lực ép đủ. Sơ đồ nguyên lý bao gồm bơm, van điều khiển và bộ cấp phôi tự động. Mạch điều khiển PLC quản lý toàn bộ quy trình, từ cấp phôi, ép chảy, đến tháo sản phẩm, nâng cao năng suất và độ ổn định.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU © Lý do chọn đề tải Gia công áp lục là phương pháp gia công cho năng suất cao, đặc biệt là không chỉ tạo ra sản phẩm có kích thước và hình đạng mong muốn, mả thông qua biển đạng còn cỏ thể cải thiện co tỉnh của vật liệu. Sản phẩm của phương pháp rất đa dạng, về kich thước, hình đáng hình học, vật liệu, tử những chỉ tiết lớn như vỏ ö tổ, vỏ máy bay. đến những chỉ tiết rất nhỏ cỡ micro như chân 1C, chip điện tử trong máy tính, điện thoại. Dặc biệt, các sản phẩm dạng nmcro ngày cảng phỏ biến rộng rãi và là một phân không thể thiểu trong cuộc sống hiện đại.

Tuy nhiên, việc chế tạo các chỉ tiết dạng micro để ứng dụng trong công nghiệp điện tử ở nước ta cn là một dẫu hỏi lớn. Một trong các phương phản công nghệ chế lạo các chỉ tiết đỏ là phương pháp ép chảy thuận — nghịch. Với phương pháp này chủng ta có thể chế (no những chỉ tiết đặc thù đặc hoặc rỗng. Phương pháp ép chảy thuận nghịch chỉ tiết micro cho năng suất và chất lượng cao, vả hiện nay đang được áp đụng trên thể giới.

Với tỉnh chất la dùng trong công nghệ miero nên bộ khuôn để chế tạo nó cũng rất nhỏ. Thiết bị sử dụng để chế tạo cũng nhỏ gọn. và đồng nghĩa với việc tiểu tốn ít nãng lượng. Công nghệ ép chảy, đặc biệt là những chỉ tiết siêu nhỏ hiện chưa được áp dụng tại Việt Nam.

Do vậy, tôi chọn để tài luận vấn thạo sỹ của tôi là “NGIJBN CUU CONG NGHE EP CHAY THUẬN —NGHHIỊCH AdICRO DỄ CHA TAO CAC CHI TAT TIRP DIEM TRONG CONG NGHINP DIỆN TỬ" để tìm hiều, khảo sái, nghiên cứu công nghệ tiên tién nay. Vide khao sl, nghiễn cứu và tiến lới đưa vào sản xuất ng dụng chính là cùng chung Iay góp phần đây mạnh nẻn công nghiệp của đãi nước. © Lịch sử nghiên cứu Từ trước tới nay, chúng ta chỉ tập trung nghiên cứu và chế tạo các chỉ tiết có kieh thước cỡ minimeter trỗ lên mà quên mắt một điều rằng: trong thục tế tồn tại Goat on vk oe ‘e ors Sen Tà cố Tái nhiều các chủ Hết có kich thirds 68 micrometer hay 1emorneler. Đó chính là các chỉ tiết trong các linh kiện diện tử, y tế, ôtô.

Nhụ câu các chỉ tiết như vậy ngày cảng tăng cả về số lượng và chất lượng, Trong vài thập ký gần đây, trên thể giới § DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, DỎ THỊ Hinh 1.1 Dập tắm trong sản xuất oto. Dập tắm phục vụ đời sống sinh hoạt Hình I.3 Cáo sản phẩm đập khối điển hình. Các chỉ tiết Micro ứng dung trong ế và rnột số Tĩnh vực Hình 1.5 Một số linh kiện và chỉ tiết micro trong điện tử.1 Ảnh hưởng của kích thước hạt tới độ bền kéo.2 Đường cong chảy của CuZn30 theo kích thước tương đối - 26 đường kinh phi. Đường cong chảy của CuZr30 theo kích hước tương đổi - chiếu đây phôi Hình 2.

Ảnh hưởng của kich thước hạt.5 Ảnh hưởng của ma sát. Dễ thị lực với các vận tốc.7, Quá trình ép có táo dang séng siêu âm.8 Máy và khuôn cắt - uốn liên tục. Hình 29 Một số kết cầu khuôn dập các chỉ tiết siêu nhỏ. May ép micro sử dung tay gat.11 Máy đập siêu nhỏ của công ty Masmicro.12 May ép chảy NU vả một số sản phẩm ép với các đường, kinh (1.13 So dé két cu may ép NL! Hình 3.14 May ép chảy có hệ thông gia nhiệt.15 Khuên và thiết bị đập nỗi.16 Khuên mieo thực hiện bằng các phương pháp vì gia công.

Hình 2 I7 Khuên được phay vi mô với các phan it micro. Lỗ và bánh răng 2 bậc modun 0.1nun được gia công bằng, 4 micro EDM. Mũi khoan micro có đường kinh 0.25mmn vả ảnh lưới cắt phỏng lo.1 M số dạng sản phẩm thực tế 45 Hình 3.2 Bản vẽ chỉ tiết sản phẩm.3 Thể tích phôi. 49 DANH MUC CHU VIET TAT STT Chir vict tat Giải nghĩa 1 METL Máy ép thủy lựo 2 Cu Đẳng 3 AI Nhôm 4 BDM Gia công xune điện 5 FE Ep chay thuan 6 FBCE Ep chay thuan nghich 7 DCE Ép chây theo hai hướng, 8 Ic Mạch tích hợp 9 CNC Computer number control 3.

Xây dung ban vé san pham. Xác định phương án công nghệ. Tỉnh toản các thông số công nghệ.Tỉnh toản phôi. Tính toán lực công nghệ.

Mô phóng số quá trình ép chãy thuận nghịch. Ánh hưởng của vận tốc 5 3. Ánh hưởng của ma sát. 55 CHƯƠNG 4: TIHHÉT KẾ KHUÔN VÀ TIIẾT BỊ TẠO HÌNI MICRO 37 4.

Thiết lập dây truyền chế tạo lông thê - $7 4. Khuôn và thiết bị phụ lrợ. Vật liệu làm khuôn. Kết câu khuôn.

Chọn Xi lanh. Xây dụng sơ dé nguyên lý thuỷ lục 4.6 Thiết kế mạch điều khiển.8 Tính toàn, thiết kế cơ câu cấp phối tự động. Giới thiệu chung vẻ cơ cầu cấp phôi lự động.2 Thiết kế cơ cầu cấp phối tự động cho hệ thống. KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ.

Sàn HH HH Hà Heng Hee 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO BA Hình 3. ‘Ving bién dang trong mô hình ép chảy. Kết quả mô phỏng bằng phần mềm defoma 3D.1 Sơ đỗ đây truyền sản xuất.2 Nguyên lý hại động của máy Tĩnh 4.3 Lang céi ép chay 1lình 1.4 Gia công chây cối bằng phương pháp xưng điện. Hình 46 Chém địch chỉnh.7 Ao giữ chày.8 Các chỉ tiết khuôn.9 Cum xylanh SSD2-L-16-40-TSH-R-M.11 Thiét bị xử lý JK Flip- Flop TLT 74107 Hình 4.12 Sơ để \ogie điểu khiển Hinh 4.13 Biển dạng lưới của bài toám 44 Tĩnh 4.14 Chuyến vị tông, Hình 4.15 Ứng suất tương đương Von-mises.16 Cơ câu cặp bằng chêm dùng cho phôi băng và phôi tròn.17 Cơ câu cặp kiểu má kẹp.18 Một số dạng đĩa cấp phối Hình 4.19 Hệ thông cấp phỏi rung Thực tế.20 Hệ thông cấp phỏi kiểu rung, DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, DỎ THỊ Hinh 1.1 Dập tắm trong sản xuất oto.

Dập tắm phục vụ đời sống sinh hoạt Hình I.3 Cáo sản phẩm đập khối điển hình. Các chỉ tiết Micro ứng dung trong ế và rnột số Tĩnh vực Hình 1.5 Một số linh kiện và chỉ tiết micro trong điện tử.1 Ảnh hưởng của kích thước hạt tới độ bền kéo.2 Đường cong chảy của CuZn30 theo kích thước tương đối - 26 đường kinh phi. Đường cong chảy của CuZr30 theo kích hước tương đổi - chiếu đây phôi Hình 2. Ảnh hưởng của kich thước hạt.5 Ảnh hưởng của ma sát.

Dễ thị lực với các vận tốc.7, Quá trình ép có táo dang séng siêu âm.8 Máy và khuôn cắt - uốn liên tục. Hình 29 Một số kết cầu khuôn dập các chỉ tiết siêu nhỏ. May ép micro sử dung tay gat.11 Máy đập siêu nhỏ của công ty Masmicro.12 May ép chảy NU vả một số sản phẩm ép với các đường, kinh (1.13 So dé két cu may ép NL! Hình 3.14 May ép chảy có hệ thông gia nhiệt.15 Khuên và thiết bị đập nỗi.16 Khuên mieo thực hiện bằng các phương pháp vì gia công. Hình 2 I7 Khuên được phay vi mô với các phan it micro.

Lỗ và bánh răng 2 bậc modun 0.1nun được gia công bằng, 4 micro EDM. Mũi khoan micro có đường kinh 0.25mmn vả ảnh lưới cắt phỏng lo.1 M số dạng sản phẩm thực tế 45 Hình 3.2 Bản vẽ chỉ tiết sản phẩm.3 Thể tích phôi. 49 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, DỎ THỊ Hinh 1.1 Dập tắm trong sản xuất oto. Dập tắm phục vụ đời sống sinh hoạt Hình I.3 Cáo sản phẩm đập khối điển hình.

Các chỉ tiết Micro ứng dung trong ế và rnột số Tĩnh vực Hình 1.5 Một số linh kiện và chỉ tiết micro trong điện tử.1 Ảnh hưởng của kích thước hạt tới độ bền kéo.2 Đường cong chảy của CuZn30 theo kích thước tương đối - 26 đường kinh phi. Đường cong chảy của CuZr30 theo kích hước tương đổi - chiếu đây phôi Hình 2. Ảnh hưởng của kich thước hạt.5 Ảnh hưởng của ma sát. Dễ thị lực với các vận tốc.7, Quá trình ép có táo dang séng siêu âm.8 Máy và khuôn cắt - uốn liên tục.

Hình 29 Một số kết cầu khuôn dập các chỉ tiết siêu nhỏ. May ép micro sử dung tay gat.11 Máy đập siêu nhỏ của công ty Masmicro.12 May ép chảy NU vả một số sản phẩm ép với các đường, kinh (1.13 So dé két cu may ép NL! Hình 3.14 May ép chảy có hệ thông gia nhiệt.15 Khuên và thiết bị đập nỗi.16 Khuên mieo thực hiện bằng các phương pháp vì gia công. Hình 2 I7 Khuên được phay vi mô với các phan it micro. Lỗ và bánh răng 2 bậc modun 0.1nun được gia công bằng, 4 micro EDM.

Mũi khoan micro có đường kinh 0.25mmn vả ảnh lưới cắt phỏng lo.1 M số dạng sản phẩm thực tế 45 Hình 3.2 Bản vẽ chỉ tiết sản phẩm.3 Thể tích phôi. ‘Ving bién dang trong mô hình ép chảy. Kết quả mô phỏng bằng phần mềm defoma 3D.1 Sơ đỗ đây truyền sản xuất.2 Nguyên lý hại động của máy Tĩnh 4.3 Lang céi ép chay 1lình 1.4 Gia công chây cối bằng phương pháp xưng điện. Hình 46 Chém địch chỉnh.7 Ao giữ chày.8 Các chỉ tiết khuôn.9 Cum xylanh SSD2-L-16-40-TSH-R-M.11 Thiét bị xử lý JK Flip- Flop TLT 74107 Hình 4.12 Sơ để \ogie điểu khiển Hinh 4.13 Biển dạng lưới của bài toám 44 Tĩnh 4.14 Chuyến vị tông, Hình 4.15 Ứng suất tương đương Von-mises.16 Cơ câu cặp bằng chêm dùng cho phôi băng và phôi tròn.17 Cơ câu cặp kiểu má kẹp.18 Một số dạng đĩa cấp phối Hình 4.19 Hệ thông cấp phỏi rung Thực tế.20 Hệ thông cấp phỏi kiểu rung, 3.

Xây dung ban vé san pham. Xác định phương án công nghệ. Tỉnh toản các thông số công nghệ.Tỉnh toản phôi. Tính toán lực công nghệ.

Mô phóng số quá trình ép chãy thuận nghịch. Ánh hưởng của vận tốc 5 3. Ánh hưởng của ma sát. 55 CHƯƠNG 4: TIHHÉT KẾ KHUÔN VÀ TIIẾT BỊ TẠO HÌNI MICRO 37 4.

Thiết lập dây truyền chế tạo lông thê - $7 4. Khuôn và thiết bị phụ lrợ. Vật liệu làm khuôn. Kết câu khuôn.

Chọn Xi lanh. Xây dụng sơ dé nguyên lý thuỷ lục 4.6 Thiết kế mạch điều khiển.8 Tính toàn, thiết kế cơ câu cấp phối tự động. Giới thiệu chung vẻ cơ cầu cấp phôi lự động.2 Thiết kế cơ cầu cấp phối tự động cho hệ thống. KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ.