">
Прикладные науки Технология
Информация о работе

Тема: Радиоэлектронная аппаратура

Описание: Методология процесса конструирования. Климатические и механические воздействия на РЭА. Основы проэктирования несущих конструкций. Расчет жесткости, упругости, прочности материалов. Термобиметаллические пружины.Классификация систем охлаждения и теплопередачи.
Предмет: Прикладные науки.
Дисциплина: Технология.
Тип: Лекции и учебные материалы
Дата: 13.08.2012 г.
Язык: Русский
Скачиваний: 87
Поднять уникальность

Похожие работы:

Конструирование РЭА1.

1. Организация процесса конструирования РЭА.

Конструирование является одной из составных и основных частей процесса проектирования. Его цель это физическое воплощение компромиссные решения, выработанное в результате работы всех участников процесса конструирования. В процессе создания РЭА участвуют различные организации. Они делятся на:

- заказчика;

- исполнителя;

- субподрядчика.

Заказчик формирует технические требования к РЭА и осуществляет приёмку разработанного изделия. Заказчик формирует технические требования на разработку РЭА, которые определяют показатели назначения, а именно мощность, чувствительность, разрешающую способность и т.д.

Технические требования содержат требования, предъявляемые к конструкции, наименование, число и назначение основных частей, габариты, установочные и присоединительные размеры, требования к унификации, стандартизации, минимизации и преемственности. Кроме того технические требования могут входить требования по охране окружающей среды, помехозащищённости, уровне механических, биологических и радиационных воздействий, требования к порядку обслуживания и квалификации обслуживающего персонала.

Исполнитель на основании технических требований разрабатывает техническое задание, в котором содержатся экономические, производственные и другие требования. Определяется порядок разработки и приёмки изделия.

Техническое задание является отдельным документом, в котором оговариваются все требования, предъявляемые заказчиком, уровень патентоспособности, сроки выполнения работы и перечень документации подлежащей передаче заказчику в результате выполнения работы.

Субподрядчик решает для исполнителя какие-либо частные вопросы. Например, разработку и постановку новых материалов, элементов, узлов, технологических процессов, отрабатывает конструкцию на соответствие аргемоники.

Поскольку требования к параметризации разработки РЭА часто противоречивы (при малой стоимости требуется высокая надёжность), исходным шифром для вновь создаваемых изделий не является достаточно малой, а исполнитель при работе может допускать ошибки. Разработку РЭА и конструкции проводят в несколько стадий, не менее двух:

научно-исследовательская работа (НИР)

опытно-конструкторская работа (ОКР)

Основные этапы в научно-исследовательской работе следующие:

предплановый патетичный пояс.

Разработка и согласование с заказчиком технического задания и государственная регистрация НИР.

Подготовительный, на котором производится выбор направления исследований, разработка, согласование и утверждение частных технических заданий на основные части НИР.

Основной этап, на котором проводится теоретические и экспериментальные исследования, обработка результатов исследований, составление и оформление технической документации.

Заключительный этап в котором производится обобщение результатов и оценка выполненной НИР и подготовка к предъявлению работы к приёмке.

Приёмка НИР и согласование задания на проведение опытно-конструкторской работы (ОКР) и государственная регистрация НИР.

Этапы ОКР являются следующие:

техническое задание

техническое предложение

эскизный проект

технический проект

разработка рабочей документации

Техническое задание составляется исполнителем на основании технических требований заказчика. На основе общего технического задания могут быть составлены частные технические задания для субподрядчиков.

Техническое предложение – это этап разработки в котором исполнителем обосновывается принципиальная возможность создания изделия с заданными по техническому заданию характеристиками и намечаются основные технические и организационные решения по выполнению технического задания. На этом этапе составляется технический отчёт и иногда выполняются конструкторские документы.

Эскизный проект представляет собой совокупность конструкторских документов, содержащих проработанные конструкторские технологические решения, дающее общее представление о изделии. На основании эскизного проекта разрабатывается технический проект.

Технический проект это совокупность конструкторской документов, содержащих окончательное техническое решение, дающее полное представление о устройстве разрабатываемого изделия и технические данные для разработки рабочей документации.

На этом этапе проводят различные расчёты и обоснования.

Рабочая документация представляет собой совокупность конструкторской документации, предназначенной для изготовления и испытания опытного образца установленной серии и серийного образца.

После проведения испытаний опытного образца в условиях производства рабочей документации присваивается литера «О».

После государственных испытаний и приёмочных испытаний присваивается литера «О1»

В зависимости от сроков разработки, квалификации исполнения, наличия прототипов и т.д. отдельные этапы могут быть объединены по согласованию с заказчиком и это должно быть отражено в техническом задании.

На различных этапах имеются обязательные конструкторские документы, выполненные по усмотрению разработчика.

Номенклатура документации, выполненной на том или ином этапе называется комплектом и регламентируется ГОСТ 2.102-68.

Методология процесса конструирования.

Качество конструкции РЭА, а также оптимальность процесса конструирования (сроки и трудозатраты), зависят не только от организации процесса конструирования, но и от методологии его проведения.

Так, например, переход при конструировании РЭА на элементную базу микроэлектронных изделий, а также применение поверхностного монтажа микросхем – это привело к тому, что расширяется область применения современных РЭА, а также к применению методов конструирования и показателей качества.

Изменение методов конструирования современных РЭА по сравнению с аппаратурой 1-х поколений, характеризуется следующим:

1) более широким использованием системного подхода, что увеличивает роль взаимодействия конструктора и технолога на всех этапах проектирования изделия.

2) снижение длительности цикла и трудоёмкости конструкторской работы благодаря широкому использованию систем автоматизированного проектирования.

3) более широкое использование стандартизации.

При конструировании РЭА сама конструкция изделия должна рассматриваться как большая система, имеющая следующие признаки:

1. высокая сложность конструкции, а именно состоит из большого числа устройств, узлов и компонентов.

2. связь с внешней средой, в том числе с человеком-оператором.

3. имеет иерархическую структуру, т.е. обладает свойством ушиеримуованного управления, а т.е. подчинения низших уровней высшим.

Каждую конструкцию РЭА можно представить в виде системы, состоящей из изменяемых и неизменяемых факторов, показателей качества и связями между показателями качества и факторами.

Графически это изображается следующим образом:



Х – Изменяемые факторы;

Y – Неизменяемые факторы;

Z – Показатели качества;

F – связь.

Изменяющиеся в процессе конструирования факторы относятся:

- марки, применяемых материалов;

- форма и размеры элементов конструкции;

- взаимное расположение компонентов и узлов;

- вид электрических связей;

- характер применения электрических компонентов;

- способы теплоотвода;

- характер элементов усиления и облегчения;

- вид базовой несущей конструкции;

- внешнее оформление.

Неизменяемыми факторами (ограничениями) относятся факторы неизменяемые конструктором, а именно:

- схемотехнические;

- системотехнические;

- конструкторские;

- технологические;

- ресурсные;

- эксплутационные.

К ресурсным относятся материальные, временные, кадровые и энергетические ограничения.

Системотехнические ограничения являются такие как мин РЭА (аналоговая или цифровая, подземная или бортовая РЭА).

Схемотехническими ограничениями, задаваемые электрической схемой является элементная база, число минимальных функциональных узлов, их взаимное расположение и т.д.

Конструкторские ограничения – это масса и габариты изделия, рекомендуемые шины базовых и несущих конструкций, требования к внешнему виду, ограничители перечня на материалы и комплект изделия и патентоспособность.

К технологическим ограничениям относят требования к преемственности конструкции, номенклатуре основных технических процессов и их остальных ведущих преимуществ.

Эксплутационные ограничения включают в себя объект установки, уровень дестабилизирующих факторов (механических, климатических, тепловых, радиационных и электромагнитных воздействий), технологический уровень ремонтной базы, квалификации обслуживающего персонала, требования по ремонтопригодности конструкции, время эксплуатации изделия (ресурс).

Система показателей качества определяет пригодность конструкции для использования её по тому или иному назначению, что регламентируется техническим заданием на разработку комплекции, каждый показатель зависит от характера конструкции и ограничений, т.е.

Z=f(F,x,y)

Методология поиска оптимального варианта конструкции РЭА основана на использовании системного подхода, который заключается в том, что отыскивается оптимальное решение при одновременном учёте нескольких различных групп факторов и ограничений.

Поиск оптимального варианта связи с определением экстремума одного или нескольких показателей качества. Различают:

- локальный;

- глобальный экстремум.

Локальных экстремумов может быть несколько, а глобальный только один.

Очень часто для того, чтобы изделие удовлетворяло заданным показателям качества достаточно нахождение локального экстремума. При этом получается не оптимальное, а просто приемлемое решение. Но затраты времени и средств сокращаются на порядок при несущественном проигрыше в качестве изделия. Для облегчения поиска оптимального или простого приемлемого решения или варианта конструкции РЭА целесообразно использовать уже отработанные (базовые) конструкции, определённые виды материалов и компонентов, стандартные технические и схемотехнические решения.

Сложность поиска глобального экстремума обусловлена следующими причинами:

Сложностью РЭА, т.к. существует большое число возможных конструктивных решений.

Наличие как правило не одного, а нескольких показателей качества, которые часто противоречивы или имеют разные степени значимости.

Тенденция к сокращению цикла и стоимости новой разработки. При одновременном повышении требования к качеству (надёжности, сложности, энергопотреблению).

Тенденции к сокращению морального срока службы РЭА.

3

Особенности производства и применение РЭА.

Технико-экономически обосновано проектирование и производство РЭА невозможно без учёта назначения этой аппаратуры.

Назначение аппаратуры определяется с одной стороны её технические и экономические характеристики, а с другой стороны потребность в этой аппаратуре, а следовательно количество выпускаемой аппаратуры в год и полный выпуск за всё время производства.

Количество выпускаемой аппаратуры определяет вид производства:

Массовое

Крупносерийное

Мелкосерийное

Индивидуальное

При массовом производстве изделий проектируют и выпускают большое количество одинаковых изделий, их изготовление ритмично изо дня в день.

При мелкосерийном производстве РЭА проектируют для выпуска небольших серий. Изделие широкой номенклатуры выпускают обычно не ритмично чередующимися партиями.

При крупносерийном производстве размеры партий увеличиваются, а номенклатура выпускаемых изделий как правило уменьшается.

При индивидуальном производстве изделия проектируют и выпускают единичными экземплярами. Обычно это сложные, дорогие и крупные устройства или комплексы аппаратуры.

По условиям применения РЭА подразделяют на:

Стационарный

Полу стационарный

Передвижные (бортовые)

Стационарная аппаратура – это аппаратура наземного типа. Она устанавливается неподвижно, как правило в отапливаемых и не отапливаемых помещениях на длительное время, которое определяется моральным старением или техническим ресурсом.

Технический ресурс – это время работы изделия до технического износа.

Моральное старение определяется появлением нового или модернизированного изделия с лучшими показаниями.

Полу стационарные РЭА конструируют так, что её место положения несложно изменить, но работает она в неподвижном состоянии.

Переносная (бортовая) РЭА устанавливается на движущихся устройствах или её переносит человек и она должна работать во время движения.

Условия эксплуатации определяются объектом на котором она установлена. Кроме того РЭА может быть многократного или разового действия.

РЭА многократного действия в зависимости от назначения должна работать непрерывно или периодически в течении длительного времени или должна быть готова к безотказной работе в случае необходимости.

РЭА разового действия это обычно передвижная аппаратура работающая только один раз, после чего приходит в негодность.

Требование к РЭА регламентируются государственными стандартами, отраслевыми стандартами или техническими условиями.

В зависимости от назначения РЭА должна удовлетворять различным комплексам технических, экономических и эксплуатационных требований.

Технические требования предъявляемые к РЭА характеризуют чувствительность, мощность, частотный диапазон, быстродействие, допускаемые искажения и метрологические свойства.

К экономическим требованиям относят стоимость РЭА и технологичность её конструкции, а также эксплуатационные расходы, расходы на техническое обслуживание, сроки разработки и освоение производства.

Технологичными называют конструкции дающие возможность применять при их изготовлении и сборке технологические процессы наиболее производительных (экономичные) в зависимости от условий, объёма производства и требуемого качества изделия.

К эксплуатационным характеристикам РЭА относятся надёжность или безотказность при заданном сроке службы, устойчивость к климатическим, метеорологическим или механическим воздействиям, безопасность и простоту эксплуатации и технического обслуживания, доступность деталей и узлов для осмотра и замены (ремонтопригодность), а также габариты и масса изделия.

Одним из основных требований к разрабатываемым РЭА и другим изделиям является требование патентоспособности и патентной чистоты.

Патентоспособными называется устройства, способы или вещества, которые могут быть признаны изобретениями.

Патентно чистой для заданной страны называют продукцию не попадающую под действие патентов на промышленные образцы или изобретения, выданные в этой стране и обеспечивающие владельцам патентов исключительное право на их реализацию или продажу лицензий.

Экспорт в какую-либо страну патента нечистых изделий недопустима, т.к. нарушает патентное право и вызывает экономические и государственные санкции. Для задания патентоспособных и патентно-чистых изделий разработчики должны выбирать оригинальные решения или решения на которые истёк срок действия патента.

4 Климатические и механические воздействия на РЭА.

При анализе условий работы на РЭА необходимо различать требования устойчивости и к прочности.

Требования к устойчивости обуславливают нормальную работу РЭА при пребывании её в заданных условиях.

Требования к прочности обуславливают исправность, т.е. отсутствие повреждений и нормальную работу после пребывания её в заданных условиях, после транспортировки.

Во время эксплуатации РЭА на неё могут воздействовать высокая и низкая температура, влажность (снег, дождь, морской туман, иней), пыль, проникающая радиация и биологические факторы (насекомые, грызуны, грибковая плесень).

Все эти условия необходимо учитывать не только в статическом (стационарном) режиме, но и в динамическом режиме, т.е. при быстром изменении параметров.

При климатическом воздействии на РЭА необходимо учитывать 4 разновидности климата и степень их воздействия на функционирование РЭА.

Существует четыре разновидности климата:

Умеренный. Он соответствует средним географическим широтам, где температура воздуха колеблется от -30 град по Цельсия до +30. Влажность соответственно – 80-90% при 20 0С, наиболее низкая температура -40, наиболее высокая +40 0С. Средний перепад в сутки температуры составляет 11 град.

Холодный. Наиболее низкая температура -60 0С, наиболее высокая +300С. Характерны частые перепады температуры через 00С, в следствие чего образуются иней, обледенение и туман.

Жаркий –сухой пустынный климат. Наивысшая температура +600С, максимальный перепад температуры в течении суток составляет 40 0С. Возможно воздействие песка, расы и соли. Повышенная возможность поражения насекомыми, грызунами и пресмыкающимися..

Жаркий влажный (тропический). Наивысшая температура +40 0С, перепад температуры в течении суток составляет 100С, влажность 95-100%, влага легко конденсируется, повышенная возможность поражения грибком, насекомыми (термитами), грызунами, пресмыкающимися.

Варианты исполнения изделий для различных климатических районов, а также условия эксплуатации, хранения и транспортировки РЭА регламентированы ГОСТ15150-69.

Влияние отдельных климатических факторов на РЭА проявляются следующим образом.: как например в соединительных в узлы деталей из материалов разных коэффициентов температурного расширения, возможны опасные деформации, вызывающие нарушение работы устройства, которое проявляется расклеиванием изоляторов (стеклянных или керамических) в местах прохода металлических выводов, а также образования щели в которых легко конденсируется влага и при переходе через 0 возможно дальнейшее разрушение узла, особенно при циклических изменениях температуры.

Наличие влаги на поверхности изделия может вызывать снижение сопротивления изоляции и электрической прочности и приводит к повышению коррозии металлических конструкций, особенно при циклическом изменении влажности.

При конструировании изделий необходимо учитывать, что состав воздушной среды в значительной степени зависит от различных условий. Так например, воздушная среда в промышленных районах может содержать и быть загрязнена посторонними примесями, а именно сернистым и углекислым газом, аммиаком, парами нефти, частицами сажи, пыли и песка. Влажность такой среды и её температура может меняться в широких пределах, что вызывает изменение физико-химического воздействия на окружающие предметы. И как правило, аппаратура эксплуатируемая в таких условиях нуждается в дополнительных мерах по защите о воздействия среды.

Механические воздействия на РЭА могут происходить как в процессе эксплуатации, так и при транспортировке.

Уровень механических воздействий определяется условиями транспортировки и эксплуатации. Ориентировочные параметры механических воздействий к которым могут подвергаться в процессе эксплуатации различные виды аппаратуры (частота, ускорение, действие удара) являются справочными величинами.

Аппаратура, используемая в нормальных условиях испытывает механические воздействия только в процессе транспортировки.

Механические воздействия при транспортировке и неаккуратном обращении почти всегда значительнее воздействия при эксплуатировании.

Обычно механические воздействия имеют сложный характер как по спектру частот и ускорений, так и по направлению их действия. Они могут быть различными в разных частях аппаратуры.

Различают 2 вида механических воздействий – это удары и вибрации.

Удар возникает в тех случаях, когда РЭА претерпевает быстрое изменение ускорений.

Влияние удара связано с механическими разрушениями слабых элементов конструкций или с возможным возникновением затухающих колебаний движений собственных механических частот отдельных элементов.

Уровень удара, которым может подвергаться аппаратура предугадать невозможно поэтому элементы которые при ударе могут оказаться перегруженными. Подобные перегрузки чаще всего возникают на элементах конструкций с консольными креплениями. Они могут во время периодических ударов возбуждаться на собственной механической частоте и в результате могут разрушаться в месте крепления.

Элементы конструкций, находящиеся под большим механическим напряжением сильно подвержены действию удара, например, выводы кабелей, жгутов резисторов и других навесных электро-радио элементов обрываются под действием удара, если в процессе монтажа они были сильно натянуты. Части конструкций с большими сосредоточенными массами (трансформаторы) в результате ударов смещаются с фиксированных мест.

Удары, направление которых создают большие срезающиенапряжения очень опасны для сварных и клёпанных соединений.

Элементы конструкций входящие в колебательные системы устройств под действием ударов могут смещаться, что вызывает изменение их параметров.

РЭА, которые могут подвергаться большому влиянию ударных нагрузок необходимо защищать путём установки противоударной системы амортизации. Кроме того, необходимо учитывать что действие ударов в условии пониженной температуры вызывают значительно большие повреждения конструкции, чем в нормальных условиях. Это обусловлено повышенной хрупкостью многих изоляционных материалов, а также возникающими при охлаждении напряжениями в изоляционных частях конструкции. Особенно этому подвержены детали из полимерных материалов.

Вибрации представляют собой периодические колебания, как правило сложные, которым подвергается РЭА при непосредственном контакте с источником колебаний, либо через воздушную среду, либо через газовую среду.

Вибрации вызывают обычно те же последствия, что и удары и опасность состоит в том, что они постепенно приводят к разрушению всей конструкции. Причём даже при сравнительно малых уровнях вибрационных нагрузок с течением времени возникают разрушения элементов конструкции за счёт явлений усталости, которая при знакопеременных нагрузках проявляются в большей степени, чем при статических нагрузках.

Особую опасность представляют вибрации, частота которых совпадает с собственной частотой элементов конструкции при сильном воздействии вибрации удушается качество всех видов механических соединений (разъёмных и неразъёмных).

5

Защита РЭА от атмосферных воздействий.

Защита конструкций от атмосферных воздействий предполагает защиту от влаги, биологической среды и пыли.

Необходимо предотвратить проникновение влаги и пыли в зазороподвижных, неподвижных и контактных соединений, которое влечёт за собой нежелательные изменения электропроводности, а также химическое и электрическое разрушение.

Защита самих деталей конструкций может быть обеспечен выбором материалов деталей стойкого к действию влаги и агрессивной газовой среды, с использованием покрытий поверхности металлических деталей полимерными, металлическими и стеклоэмалевыми плёнками и созданием на поверхности оксидных или комплексных химических соединений.

Полную изоляцию от внешней среды называют герметизацией.

6

Одним из воздействий окружающей среды на конструкцию РЭА является влага.

Влияние влаги может проявляться сравнительно быстро или чрез промежуток времени.

Так, например, увеличение влаги быстро изменяет диэлектрическую проницаемость и электрическую прочность воздуха, что сказывается на изменение ёмкости между элементами незащищённой конструкции и может стать причиной пробоя.

Длительное воздействие влаги проявляется в коррозии металлических частей конструкции.

Необходимо различать 2 способа проникновения влаги в конструкцию:

Диффузное

Капиллярное

При диффузном механизме вода проникает в фазе пара, т.е. молекулы воды имеют размер 10-й доли нанометров, поэтому они всегда меньше расстояния между молекулами в органических материалов. На преодоление слоя полимера требует значительного времени.

При капиллярном – диаметр пор более 20мкметров, вода поступает в жидкой фазе. В этом случае молекулы продвигаются сквозь оболочку по крупным порам и капиллярным щелям в зависимости от давления и сопротивления капилляров. При размере менее 20 мкметров поверхностное натяжение воды не способствует продвижению воды по капиллярам, а наоборот затрудняют его. Но в этом случае, если капилляр заполнен водой будет происходить испарение влаги с противоположного конца капилляра и влага будет поступать внутрь защищённого капилляра.

В реальных условиях всегда имеет место смешенный механизм проникновения влаги и диффузионный и капиллярный.

Если РЭА подвергается цикличным изменениям температуры, то на неё внутренние и наружные поверхности конденсируется влага.

При длительном хранении РЭА в нерабочем состоянии возможно даже при невысокой влажности среды разрушение конструкции от коррозии особенно оголённых проводов диаметром менее 0,1мм.

При выборе материалов конструкции необходимо учитывать, что, например, металлические материалы в разной степени подвержены атмосферной коррозии.

Атмосферная коррозия как правило протекает под плёнкой влаги, которая находится на поверхности изделия и протекает в присутствии кислорода. А поскольку не происходит смывание продуктов коррозии, они остаются на месте разрушения и сцепляются с поверхностью. Поэтому стойкость металлических деталей во многом определяются защитными свойствами продуктов коррозии. Помимо химического механизма коррозии в месте касания двух различных металлов под плёнкой влаги наблюдается контактный электро-химический механизм коррозии. Его интенсивность и характер зависит от взаимного расположения контактирующих металлов в электрохимическом (вытеснительном) рядов. Этот ряд построен по убывающей активности, т.е. в нём каждый последующий металл менее активно отдаёт электроны, т.е. медленнее растворяется во влажной плёнке. Этот ряд имеет вид:

Mg, Al, Zu, Gr, Fe, Cd, Ni, Su, Cu, Ag, Au.

Коррозия двух металлов в контактном соединении зависит не только от их положения в электрохимическом ряду и от поляризации в замкнутом состоянии.

Поляризация зависит от тока, протекающего между ними, а имеющему равновесию и следовательно протеканию тока.

Исходя из положения металлов существуют пары металлов и их сплавов, которые оцениваются с точки зрения их конструкционной зависимости друг с другом. Эти пары следующие:

Al-Mg является нежелательной парой, т.к. при контактных соединениях марганцовые сплавы корредируют.

Al-сталь может использоваться в контакте благодаря небольшой разности потенциала. Но эксплуатация соединений в среде, содержащей соли (морская среда) не допустима.

Al-Cu – недопустима, даже в слабо агрессивной среде сплав алюминиевых с медными вызывает сильную коррозию алюминия.

Анодирование алюминиевых сплавов также не защищает от коррозии.

Контактирование Al с латунью и бронзами также должно быть исключено.

Al – нержавеющая сталь можно использовать только для нормальных условий.

Титановые сплавы – Al допустимо применять при всех условиях эксплуатации.

Магниевые сплавы в сильной степени подвержены коррозии со всеми металлами, поэтому зону контакта необходимо тщательно защищать несколькими слоями лакокрасочного покрытия.

Особенно необходимо учитывать конструкционную совместимость при выборе материала для клёпанных изделий. Нельзя допускать, чтобы заклёпки имели более отрицательный потенциал по сравнению с материалом соединяемых изделий, а также, чтобы разность потенциалов была чрезмерно большой.

Также необходимо учитывать, что механические напряжения в детали вызывают сильное увеличение её коррозионной активности. Поэтому если в конструкции, подвергающейся воздействию агрессивной окружающей среды необходимо проводить дополнительную защиту таких деталей.

7 Защита РЭА покрытиями.

Защита РЭА от воздействий окружающей среды может осуществляться металлическими и лакокрасочными покрытиями.

Металлические покрытия в производстве РЭА обычно получают гальваническим методом.

Преимуществом таких покрытий является то, что возможен широкий выбор металлических покрытий и получение тонких и сравнительно точных по толщине плёнок.

Все металлические покрытия как правило пористые и в процессе производства и особенно эксплуатации могут повреждаться. Поэтому необходимо проводить анализ взаимодействия покрытия и основного металла.

Существует 2 вида металлических покрытий:

Катодные;

Анодные.

Катодные покрытия защищают основной металл только механически.

Анодные покрытия защищают основной металл и механически и электрохимически. В этом случае разрушаемым металлом является покрытие, продукты его разрушения заполняют поры покрытия и коррозия замедляется.

При конструировании детали на котором будет применяться металлическое покрытие необходимо учитывать, что на острых выступах детали металлические покрытия получаются хрупкими и повышается вероятность их скалывания на этих местах и возникновение в них очагов коррозии.

Кроме того, необходимо учитывать что существуют покрытия нежелательные с точки зрения сочетания покрытие- основной металл. Например, покрытие слоя олова по Fe является нежелательным, т.к. олово является катодным покрытием по отношению к Fe и достаточно иметь несколько пар в слое олова, чтобы в присутствии влаги начался электро-химический процесс разрушения Fe при этом олово сохраняется, маскируя очаг коррозии.

Для деталей расположенных внутри прибора анодное покрытие применять опасно, т.к. продукты коррозии осыпаясь могут вывести из строя контакты коммутирующих устройств расположенных в приборе. В таких случаях целесообразно применять вместо металлических защитных плёнок оксидные или полимерные плёнки.

Наиболее распространёнными металлическими покрытиями являются следующие:

Цинковое покрытие. Они являются типичными покрытиями для многих металлов. Обладают средней твёрдостью, выдерживают развальцовку и изгибы, но плохо паяются и привариваются.

Кадмиевые покрытия. Они наиболее стойкие чем цинковые, хорошо паяются и обладают высокой стойкостью к коррозии под воздействием морской среды. Кадмиевые покрытия существенно дороже Zu.

Никелевые покрытия. Этим покрытием по отношению к малым углеродистым сталям являются катодными. Они сравнительно пористые, плохо паяются и окрашиваются, при расклёпке возможно отслоение покрытия. Имеют большое электрическое сопротивление и устойчиво к истиранию. Никелевое покрытие плохо защищают стальные детали от коррозии.

Хромовое покрытие. Для большинства металлов является катодным. Эти покрытия твёрдые и обладают высокой стойкостью к истиранию. При осаждении Cr на полированную поверхность покрытие имеет зеркальный блеск с коэффициентом атропии около 70%. Это покрытие хорошо полируется, не тускнеет на воздухе и обладает гидрофобными свойствами. Основным недостатком является неравномерность осаждений по толщине, что затрудняет хромирование деталей сложной конструкции.

Многослойное покрытие. Их используют в тех случаях, когда требуется повышенная устойчивость действия влажной, агрессивной среды в сочетании с высокой износостойкостью самым распространенным является тройное покрытие стальных деталей, а именно Cu, Ni, Cr. Медные покрытия обладают хорошей адгезией, поэтому на остальные детали наносится слой Cu толщиной в 10мкм.

Адгезия - степень соединения разнородных материалов. На слой Cu наносится слой Ni толщиной 3-6 мкм для предания твёрдости. И далее для предания поверхности стойкости к истиранию и предания гидрофобности осаждают слой хрома толщиной 0,5 – 1мкм.

Наряду с металлическими покрытиями для защиты деталей РЭА от атмосферного воздействия используются лакокрасочные покрытия. Они представляют собой плёнкообразующие органические вещества, наносимые в один или несколько слоёв на защищаемую поверхность. Такие покрытия химически более инертны, чем металлические, поэтому обладают лучшими антикоррозионными свойствами, но меньшей механической прочностью по сравнению с металлическими. Но такие покрытия в отличие от металлических является ремонтно-пригодными. Основой таких покрытий является органические плёнкообразующие вещества и неглит., т.е. красящее вещество.

Все применяемые лакокрасочные материалы в определённой степени проницаемы для воды и кислорода, но существенное снижение диффузии H2O и O2 обеспечивается многослойных лакокрасочных покрытиях, которые состоят из:

1-м слоем является грунт, который обеспечивает хорошую адгезию с покрываемой деталью. Для различных имеющихся материалов применяются соответствующие грунты. Толщина грунта не менее 40 мкм.

2-м слоем (может быть, а может нет) служащим для выравнивания загрунтованной поверхности является слой образуемый шпаклёвкой (это пастообразующая масса, состоящая из наполнителя, элементов и лаков).

Максимальная толщина шпаклёвки 0,4мм.

3-й слой – на шпаклёванную поверхность наносится слой лакокрасочного покрытия (эмали или краски). Толщина 100-200мкм.

Выбор защитного покрытия производится с учётом функционального назначения детали или узла, продолжительности и характера воздействия окружающей среды.

Использование гальванических покрытий как под слой для лакокрасочных как правило не рекомендуется.

8 герметизация РЭА

Герметизация – это изоляция РЭА от воздействия внешней среды.

В большинстве случаев герметизация предназначена для защиты изделия от газов или влаги. Но может быть использована и для защиты от других воздействий (от пыли).

По назначению способы герметизации разделяются на следующие группы:

Пылезащитная

Водозащитная

Влагозащитная

Вакуумно-сложная.

Пылезащитная герметизация предназначена для защиты узлов, блоков и аппаратов от проникновения в них пыли. Т.к. проникающая способность мелкодисперсной пыли очень большая и швы защитной конструкции должны быть сплошными.

Водозащитная герметизация предназначена для работы конструкции при повышенном давлении воды. Водонепроницаемые конструкции обладают также хорошей и пылезащитой и соответственно сложнее и дороже, чем пылезащита.

Влагозащитная герметизация рассчитывается на такую плотность швов при котором они не пропускают влажного воздуха.

Вакуум-плотная герметизация предполагает защиту от влажного воздуха и от агрессивных газов (сухих). Такая защита является наиболее дорогой, сложной. Она целесообразна в тех случаях, когда применение любой другой не обеспечивает требуемого качества.

Герметизация обеспечивается следующими способами:

Защита изделия, узла или блока от влаги с помощью изоляционных материалов;

Защита изделия с помощью непроницаемых для газов и влаги герметичных корпусов.

При защите изделий 1-м способом почти исключается возможность разгерметизации, как допускается только лишь в исключительном производстве и эксплуатационных условиях.

При защите 2-м способом изделия могут подвергаться разгерметизации как в эксплуатационных, так и в производственных условиях.

Если в процессе эксплуатации необходим доступ к герметичным элементам конструкции то предусматривают их размещение в герметичных корпусах с разъёмными швами. Поэтому герметичные конструкции при защите 2-м способом подразделяют на:

Разъёмные

Неразъёмные

Неразъёмные герметичные конструкции корпусов в РЭА делаются со швами выполняющимися либо сваркой, пайкой, герметичной плёнкой, заливкой или склеиванием. Наиболее распространёнными являются сварка и пайка.

Чаще всего неразъёмная герметизацию используют для отдельных узлов или блоков, и реже для аппаратуры в целом.

Разъёмные герметичные конструкции предназначены для блоков и аппаратов в которых по конструктивным эксплуатационным соображениям необходим доступ к их элементам. Швы в таких конструкциях снабжают специальными эластичными прокладками, а герметизированный объём помещают в влаго-поглащитель (силикагель).

9,10 Защита изделий от влаги изоляционными материалами.

Конструктивно РЭА или отдельные его части, узлы или блока защищают от воздействия влаги слоем изоляционного материала.

Существуют следующие способы защиты изоляционным материалом:

Пропитка

Заливка

Обволакивание

Опрессовка

9 Пропитка изделия состоит в том, что все имеющиеся в нём большие каналы, образующиеся за счёт неполного соприкосновения конструктивных элементов и сравнительно малые каналы в виде пар и капилляров, имеющиеся между этими элементами или внутри материала конструкций заполняют электроизоляционным материалом. Одновременно с заполнением пустот, пар и капилляров пропитка образует на элементах конструкции тонкий изоляционный слой. Пропитка кроме влагозащиты существенно влияет на свойство изделий: повышает электроплотность, улучшает теплопроводность, механически скрепляет отдельные элементы конструкции.

Пропитку используют как самостоятельный способ защиты, а также в комбинации с другими способами.

Пропитку осуществляют методом погружения изделия в изоляционный материал, находящийся в жидком состоянии, который после изъятия него изделия затвердевает на элементах конструкции и в пространстве между ними.

Чтобы пропитывающий состав хорошо заполнил мелкие поры подогревают не только его, но и изделие. Температура пропитки в свою очередь не должна оказывать вредного влияния на элементы конструкции.

При затвердевании материал не должен создавать чрезмерных механических воздействий.

Конструкция изделия в котором предусматривают используемые пропитки должна обеспечивать проникновение пропитывающего материала во все его воздушные зазоры. Поэтому в таких конструкциях необходимо избегать сплошных соединений между элементами. А если это невозможно надо предусмотреть отверстие для проникновения пропитывающего материала.

9 Заливка заключается в том, что всё свободное пространство между изделием и стенками корпуса в котором его помещают заполняется электроизоляционным материалом, который после затвердевания образует вокруг всего изделия защитный слой.

В место корпуса может быть использован разъёмная форма, которая после заливки и затвердевания заливной массы удаляется.

Уровень защиты от влаги и использование заливки определяется водопроницанием заливочного материала, толщиной его слоя, площадью и формой металлических деталей. В результате плохой адгезии электроизоляционного материала и металла, различными коэффициентами температурного расширения между металлическими деталями и изоляционным материалом могут возникать микротрещины.

Для увеличения длины контактной линии с изоляционным материалом целесообразно применять металлические детали (выводы изогнутой формы). Это уменьшает вероятность возникновения не прерывистых капилляров от внутренней части герметизированного объёма до наружной поверхности.

Адгезия заливочного материала со стенками корпуса изделия и выходящему наружу деталями не должна изменяться от температуры и влаги.

Объём заливочного материала должен быть не слишком большим, чтобы не утяжелять конструкцию и не слишком малым, чтобы обеспечить необходимую механическую прочность и влагозащиту. Для малых блоков объёмом 5-8 см3 толщина заливочного слоя составляет 2-2,5 мм. При объёме 100-200 см3 толщина заливки по отношению к боковой стенке корпуса 6-10 мм, а по отношению к верхней крышке 12-15 мм. При больших объёмах блока или узла заливка составляет 10-20% от общего объёма.

10 обволакивание представляет собой нанесение на изделие толстого слоя изоляционного материала который удерживается на поверхности за счёт адгезии с его элементами. Обволакивание получают окунанием изделия в специальный изоляционный материал. В зависимости от времени и температуры, также вязкости материала получается различная толщина слоя. Может составлять от нескольких долей мм до нескольких мм.

Время выдержки от 1 до 1,5 сек. При более продолжительной выдержке изделия нагреваясь за счёт тепла аккумулированного в обволакивающем составе уменьшается разность температур. В результате чего слой получается тонким.

Толщина слоя увеличивается повторным окунанием после предварительного охлаждения. В производственных условиях как правило обволакивание производят несколькими слоями различных материалах налагаемых друг на друга. При этом можно обеспечить часто противоречивые требования предъявляемые к защитному материалу.

Иногда обволакивание производят путём пульверизации. Обволакивание значительно экономнее заливки и вакуумплотной герметизации.

10 Опрессовка представляет собой защиту изделия толстым слоем изоляционного материала, образующегося из пластических масс, чаще всего термопластичных в специальных формах.

1 2 3 4 5 6