ПЛАСТИЧНОГО РЕЗАНИЯ ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ

В соответствии с принятой моделью физической мезомеханики в результате применения диагностирования параметров огранки при автоматизации выбора рациональных режимов обработки возможна обработка алмазов в твердом направлении. При этом получаются обработанные поверхности высокого качества при отсутствии так называемого «алмазного фона», который не удается удалить при шлифовании алмазов в мягком направлении. Это делает возможным применение алмазов, обработанных в твердом направлении, в качестве подложек для сверхбольших интегральных схем в микроэлектронике. Кроме того, при постоянном диагностировании параметров возможно осуществлять огранку алмазов в бриллианты вне зависимости от анизотропии твердости (т.е. в произвольном направлении) и при этом получить высокую точность и качество заданных выходных параметров. Это обстоятельство впервые позволяет создавать оригинальные виды огранки, например с выпуклыми эллипсоидообразными гранями. При этом по результатам исследований, проведенных Ю.А.Павловым, Д.В.Ахрамовым, А.С.Коньшиным разработан принципиально новый оптимальный по массе и по оптическим характеристикам вид огранки бриллианта (рис.2.3.).

По сравнению с существующими классическими параметрами, рассчитанными М.М.Толковским (2.2) новый вид огранки позволяет уменьшить съем массы алмаза и тем самым увеличить его массу, т.е. увеличить выход годной продукции.

В соответствии с расчетами проведенными Д.В.Ахрамовым при одинаковом размере рундиста объем бриллианта с классическими параметрами М.Толковского:

V_т = V_{усеченный конус} + V_{цилиндр} + V_конус =

Объем бриллианта с параметрами Ю.А.Павлова, Д.В.Ахрамова, А.С.Коньшина:

V_пак= V_{элипсоида} + V_{усеченный конус} + V_конус

Отношение объемов алмазов с одинаковами диаметрами рундиста с разными параметрами составляет:

При этом выход годного увеличивается на 19%.

Ожидаемый экономический эффект по средним мировым ценам на бриллианты на 1997г. (в долл. США за карат) для бриллиантов группы дефектности IF-WS приведены в таблице 2.

		Рис.2.2.		Рис.2.3.
	Параметры М. Толковского		Параметры Ю.А. Павлова, Д.Н. Ахрамова,
				А.С. Коньшина
					Таблица 1
		Ожидаемый экономический эффект
	на примере алмазов цвет D-E деффектность Jf
	Масса	Стоимость за карат*	Стоимость бриллианта огранки по Толковскому*	Стоимость брилианта огранки ПАК *	Экономический эффект*
	0, 01		7, 25	8, 6275	1, 3775
	0, 48			2199, 12	351, 12
	0, 5
	0, 7			5164, 6	824, 6

*Стоимость в долларах США

Кроме того, помимо увеличения массы бриллианта цена за карат в каждой квалификационной группе зависит от массы бриллианта и при увеличении массы растет.

При этом, если при обработке алмаза в бриллиант с параметрами ПАК при увеличении массы бриллианта происходит переход в другую ценовую группу, стоимость готового бриллианта существенно увеличивается.

Введение огранки бриллиантов с параметрами Ю.А.Павлова, Д.Н.Ахрамова, А.С.Коньшина позволит в среднем на алмазо-ограночных предприятиях увеличить выход годного на 12, 5% в зависимости от формы и характеристик исходного сырья, что повлечет за собой увеличение общей прибыли предприятия на 19%.

Создание такой технологии опередит мировой уровень и впервые позволит освоить в гибком автоматизированном производстве массовый выпуск наукоемкой продукции различных видов – источников яркого свечения с многослойными гетероэпитаксиальными структурами нитридов галлия – индия – алюминия на сапфире, а также впервые позволит осуществить в одном предприятии на базе компьютерных технологий комплексную автоматизацию как единого целого автоматизированного производства указанных видов изделий.

Предоставление займа позволит ускорить реализацию предлагаемой технологии и на первом этапе (не более 2-х лет) коммерциализовать автоматизированное производство соответствующих мировому уровню лейкосапфировых подложек прежде всего на экспорт. Последовательно на накопленные средства на третий год после предоставления займа возможно осуществить закупку по импорту гетероэпитаксиальные установки модели AIX24400G3HT (Германия) и в течение последующих двух лет реализовать комплексную (как единого целого) автоматизацию производства указанных видов изделий.

Возможные виды товарной продукции такого завода и ориентировочные объемы производства представлены в таблице 2.

Таблица 2

Виды товарной продукции, объемы производства и продаж.

	Наименование товарной продукции	Количество1), шт/год	Объем продаж3), млн. USD
	Сапфировые подложки диаметром 76 мм	Не менее 450002)	1, 5
	Гетероэпитаксиальные структуры		20, 04)
	Светоизлучающие диоды высокой яркости5)		45, 0
	Светотехнические изделия на основе СИД	2, 25 млн.	3, 8

 

Примечания:

1) необходимое количество сапфировых подложек и получаемых гетероэпитаксиальных структур определяется производительностью установки AIX24400G3HT с единовременной загрузкой 5 штук пластин диаметром 76 мм (3”), длительностью процесса (2 часа), количеством участков (2 шт), а также сменностью их работы (3 смены) и коэффициентом выхода годных (КВГ). Производительность одной установки – 60 шт/сутки;

2) кроме собственного потребления подложек возможна их продажа по цене около 60 долл./шт - на внутреннем рынке и по цене 100 долл/шт – на внешнем рынке;

3) объем продаж подложек определяется возможностями производства и спросом на рынке. Принят объем продаж – 250 000 штук пластин/год, остальные 20000 шт. (с учетом КВГ и потерь на операциях) – внутреннее использование (на эпитаксии);

4) при продаже всего объема выпуска ГЭС по цене 1000 долл/шт. предприятиям – изготовителям СИД;

из одной пластины с гетероэпитаксиальной структурой (ГЭС) можно изготовить на начальном этапе 5 – 7 тыс. СИД;

2) номенклатура и цена светотехнических изделий определяется договорами с потребителями или спросом на мировом рынке.

Таким образом возможный годовой объем продаж товарной продукции при работе такого мини-завода на полную производительность составит от 21, 5 млн. USD (суммируются объемы продаж по пунктам 1 и 2) до 45, 0 млн USD, т.е. в среднем около 33 млн. USD.

Очевидно, что исследования и разработка предлагаемой проектом технологии, а также получение нитридных гетероэпитаксиальных структур и приборов на их основе имеет не только технические, но и социальные последствия, связанные с повышением уровня жизни, созданием новых рабочих мест, оживлением предприятий электронной промышленности и смежников (химическая, металлургическая, и др. отрасли промышленности).

 

ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ II.

1. Чем обусловлена необходимость автоматизации обработки твердых высокопрочных материалов?

2. Чем характеризуется установившийся режим пластичного шлифования?

3. Какие характеристики процесса размерно-регулируемого шлифования? можно вычислить из осциллограммы автоколебаний?

4. На основании измерения каких параметров производится вычисление постоянной времени переходных процессов резания?

5. Каким образом добиваются соответствия текущих параметров по размеру и шероховатости заданным выходным параметрам?

6. Как реагирует УОС при изменении анизотропных механических характеристик поверхности обрабатываемого материала?

7. Какими параметрами можно скомпенсировать негативное влияние изменения анизотропных механических характеристик поверхности обрабатываемого материала?

8. Как зависит шероховатость обрабатываемой поверхности от скорости продольного прохода стола станочного модуля?

9. В каких случаях предусмотрено адаптивное изменение управления внешними параметрами УОС (скорости вращения, траектории обработки)?

10. Какие параметры корректируются при неблагоприятном влиянии температурных деформаций?