Герметизация РЭА
Защита от воздействия пыли.
Пыль – смесь твёрдых частиц малой массы, находящихся в воздухе во взвешенном состоянии. Различают пыль естественную (природную), всегда присутствующую в воздухе и техническую, которая является следствием износа оборудования, обработки материалов, сжигания топлива и т.д. При относительной влажности воздуха выше 75% и нормальной температуре наблюдается рост числа частиц пыли, их коагуляция, увеличенная вероятность притяжения пыли к неподвижным поверхностям.
При низкой влажности частицы пыли электрически заряжаются. Неметаллические – отрицательно, металлические – положительно. Заряд частиц возникает из-за трения. Загрязнённость воздуха пылью снижает надёжность работы РЭА. Пыль, попадая в смазочные материалы, прилипает к скользящим поверхностям деталей, приводит к ускоренному их износу. Под воздействием пыли изменяются параметры магнитных лент, дискет, магнитных головок, царапается и приходит в негодность магнитный слой. Пыль в зазорах препятствует замыканию контактов реле. Оседающая на поверхности металлов пыль опасна из-за своей гигроскопичности, т.к. увеличивается скорость коррозии. Пыль с поглощенными ею растворами кислот и щелочей быстро разрушает хорошие окраски. В тропических странах пыль часто является причиной увеличения плесени. Слежавшаяся в процессе длительной эксплуатации пыль, уменьшает сопротивление изоляции, приводит к появлению токов утечек между выводами, что очень опасно для микросхем. Диэлектрическая проницаемость пыли выше диэлектрической проницаемости воздуха, что определяет завышение ёмкости между выводами компонентов и как следствие, увеличение ёмкостных помех. Пыль снижает эффективность охлаждения изделия, образует на поверхности ПП, незащищённых лаковым покрытием токопроводящей перемычки между проводниками.
Защита РЭА от пыли может быть достигнута установкой их в герметичные корпуса, увеличивается стоимость РЭА, ухудшается температурный режим работы. Если корпус РЭА выполнен с перфорацией, пыль вместе с воздухом проникает внутрь РЭА. Уменьшение попадания пыли внутрь РЭА возможно установкой на вентиляционные отверстия мелко-ячеечных сеток и противопыльных фильтров или созданием специальной чистой атмосферы, т.е. создание специальных климатических условий.
Является надёжным средством защиты от воздействия пыли, влажности и вредных веществ окружающей среды. Модули конструкции первого уровня защищены лаковым покрытием, заливкой эпоксидной смолой, пропиткой, опрессовкой, герметизирующими компаундами на основе органических смол или неорганических веществ (аллюмов, фосфатов). Полная герметизация путём помещения изделия в герметичный кожух является самым эффективным способом защиты, но дорогим. При этом возникает необходимость разработки специальных корпусов, способов герметизации внешних электрических соединителей, элементов управления и индикации. Стенки герметизируемых изделий должны противостоять значительным усилиям из-за разницы давлений изнутри и снаружи. В результате увеличения жёсткости конструкции, увеличивается её масса и размеры. Существенно больше разнообразие способов герметизации. Применяются упругие уплотнительные прокладки по периметру изделия. В качестве материалов прокладок применяются медь, нержавеющая сталь, алюминий и др.
Источник
Герметизация РЭА является надежным средством защиты от воздействия от пыли, влажности и вредных веществ окружающей среды
Защита изделий непроницаемыми для газов оболочками — наиболее совершенный способ защиты узлов и устройств РЭА, так как кроме эффективной защиты он может обладать возможностью разгерметизации в производственных условиях и при эксплуатации для выполнения ремонта изделий.
Условия нормальной работы изделий, защищенных вакуумно-плотной герметизацией, зависят не только от качества герметизации, но и от защиты от агрессивных компонентов, входящих в материалы и среду защищаемого объема. Выделение свободных молекул воды и других агрессивных веществ в герметизированном объеме изделия может свести к минимуму эффективность вакуумно-плотной герметизации. При разработке герметичных корпусов следует учитывать условия эксплуатации и, прежде всего, изменение барометрического давления, внешние механические воздействия и возможные перепады температуры.
Вакуумно-плотная герметизация может быть выполнена с неразъемными и разъемными швами. Первую используют для защиты малогабаритных узлов и устройств, вторую — для сравнительно больших блоков, требующих профилактической проверки и нуждающихся в смене ее отдельных элементов.
Неразъемные герметичные конструкции делают со швами, выполняемыми пайкой, сваркой, заливкой, склеиванием или замазкой специальными компаундами (герметиками). В разъемных герметичных конструкциях между соединяемыми деталями помещают эластичную прокладку, а в герметизируемый объем – влагопоглотитель, например силикагель. Условие непроницаемости такого герметичного соединения — сохранение во все время его службы контактного давления между прокладкой и соединяемыми поверхностями. Применяют металлические (из свинца, красной меди) и неметаллические (резиновые) прокладки. При стягивании винтами металлические прокладки деформируются при превышении предела текучести. При использовании резиновых прокладок уплотнение достигается действием остаточных упругих деформаций.
Модули конструкции первого уровня защищают покрытием лаком, заливкой эпоксидной смолой, пропиткой, особенно моточных изделий, опрессовкой герметизирующими компаундами на основе органических (смол, битумов) или неорганических (алюмофосфатов, металлометафосфатов) веществ. Герметизация компаундами улучшает электроизоляционные и механические характеристики модуля. Однако низкая теплопроводность большинства компаундов ухудшает отвод теплоты и делает невозможным ремонт.
Полная герметизация путем помещения изделия в герметичный кожух является самым эффективным способом защиты, но и дорогим. При этом возникает необходимость в разработке специальных корпусов, способов герметизации внешних электрических соединителей, элементов управления и индикации. Стенки герметизируемых изделий должны противостоять значительным усилиям из-за разницы давлений внутри и снаружи изделия. В результате увеличения жесткости конструкции возрастает ее масса и размеры.
Существует большое разнообразие способов герметизации. Широко применяются упругие уплотнительные прокладки для всех элементов конструкции по периметру изделия. Проход воздуха через уплотнения при сжатии прокладки на 25. 30 % от ее первоначальной высоты происходит только за счет диффузии. В качестве материала прокладок используют резину, обладающую высокой эластичностью, податливостью и способностью проникать в мельчайшие углубления и неровности. Влага со временем проникает через все органические материалы, поэтому изделия с прокладками из органических материалов обеспечивают защиту от водяных паров лишь на протяжении нескольких недель.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
Герметизация компонентов и РЭА. Способы контроля герметичности.
Корпусная герметизация. Корпуса предназначены для защиты элементов и компонентов интегральных схем (ИС) от климатических (влага, газы) и механических воздействий и светового облучения. Корпус обеспечивает эффективный отвод тепла от тепловыделяющих элементов и компонентов микросхемы. Металлический корпус осуществляет также экранирование от воздействия электростатических, а в некоторых случаях и магнитных полей. Корпус имеет выводы, с помощью которых микросхему монтируют на печатную плату. Контактные площадки платы ИС электрически соединены с выводами корпуса.
В зависимости от материалов корпуса делятся на следующие типы: стеклянные, керамические, пластмассовые, металлостеклянные, металлокерамические, металлополимерные, стеклокерамические.
Герметичность корпуса достигается применением непроницаемых для влаги и газов материалов и вакуумплотным соединением этих материалов.
В конструкциях корпусов широко используются соединения металлов с металлами, стеклом, керамикой и полимерами, керамики с керамикой и стеклом, стекла со стеклом и др. Высокотемпературные стекла и керамику обычно соединяют с помощью промежуточного слоя легкоплавкого стекла. Определенные трудности возникают при образовании вакуумплотных соединений металлов с керамикой и стеклом.
В зависимости от конструкции корпуса, применяемых материалов и особенностей микросхемы используют следующие методы герметизации:
1) Cварка (Холодная, ЭКС, Аргонно-дуговая сварка, ТКС, СКИН, сдвоенным электродом, У.З, Роликовая)
2) Пайка (припоями; стеклом;)
5) Герметизация капсулированием
6) Герметизация в вакуум-плотных корпусах.
Опрессовку микросхем осуществляют методом литья под давлением во временные формы компаундов горячего отверждения. Ввиду давления и высокой температуры требуется предварительная защита собранного узла (особенно проволочных перемычек) с помощью компаундов холодного отверждения.
При герметизации капсулированием изделие помещается в корпус (капсулу) выводами наружу. Свободный торец капсулы и выводы заливаются компаундом. При использовании металлических капсул (чаще анодированный алюминий) влагостойкость корпусов резко возрастает, поэтому часто под капсулированием понимается герметизация в металлополимерные корпуса.
Для бескорпусной защиты полупроводниковых структур используются в основном неорганические и органические полимерные материалы. Более высокой надёжностью характеризуются покрытия из неорганических материалов, однако, бескорпусная защита на основе органических материалов гораздо дешевле.
Бескорпусную герметизацию выполняют пропиткой, обволакиванием герметиком, заливкой полимером, а также опрессовкой расплавленным термопластическим или термореактивным материалом.
Обволакивание — наиболее простой способ, при котором каплю герметика наносят на сборку или кратковременно погружают сборку в герметик. Этот способ используют для предварительной защиты изделий перед заливкой или опрессовкой.
Заливку выполняют в специальные многократного использования литьевые формы из силиконовой резины. Заливка может быть свободной или в вакууме.
Литьевое прессование является наиболее совершенным способом создания бескорпусных оболочек, применяемым в серийном производстве. Этот способ основан на использовании разъемных пресс-форм и пресс-порошков, получаемых из эпоксидных и кремнийорганических смол или их композиций.
¾ размещение изделий в специальной пресс-форме,
¾ заполнение индивидуальных полостей с изделиями в пресс-форме герметизирующим расплавленным составом на специальных пресс-установках при сравнительно низких давлениях,
¾ выдержка определенное время под давлением при повышенной температуре для отверждения материала,
¾ извлечение загерметизированных изделий,
¾ удаление литников и облоя.
Контроль качества герметизации
Наиболее точным является радиоактивный метод.При испытании с помощью счетчиков регистрируется интенсивность гамма-излучения газа, вытекающего из корпуса. Вследствие сложности и высокой стоимости этот метод используется только в экспериментальном производстве.
Масс-спектрометрический метод основан на обнаружении гелиевым течеискателем гелия, предварительно введенного в корпус прибора. Применение гелия обусловлено его высокой проникающей способностью (малые размеры молекул). Чувствительность метода определяется чувствительностью течеискателя. Высокая проникающая способность гелия затрудняет обнаружение больших течей, так как к моменту испытания гелий может полностью вытечь из корпуса. Поэтому для образцов, подлежащих испытанию, целесообразно вводить гелий после герметизации, но непосредственно перед испытанием.
При проверке герметичности вакуум-жидкостным методом микросхемы помещают в емкость с керосином или уайт-спиритом, над которым создается разрежение Вытекающий из корпуса газ (непрерывная струйка пузырьков) позволяет определить не только интенсивность, но и место расположения течи
Компрессионно-термический метод отличается от предыдущего тем, что испытуемые микросхемы погружают в нагретое масло. При этом давление газа внутри корпуса повышается и чувствительность метода несколько увеличивается
Дата добавления: 2018-02-18 ; просмотров: 1530 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник
Герметизация РЭА – локальная и общая.
Герметизации, как правило, подлежат дискретные элементы: трансформаторы, дроссели, резисторы, конденсаторы, полупровод-никовые приборы, а также функционально законченные узлы и блоки РЭА: модули, микромодули, микроблоки и т. п.
Методы герметизации значительно отличаются друг от друга по конструктивно-технологическим признакам, по используемым для герметизации технологическим приемам и герметизирующим материалам.
Для ЭРЭ, рассчитанных на длительную эксплуатацию во влажной атмосфере, применяются различные способы защиты, вы-бор которых определяется в основном эксплуатационными условия-ми, имеющимся оборудованием и необходимой производитель-ностью.
Многообразие методов герметизации применяемых в произ-водстве РЭА сводится к следующим основным:
1) пропитка электроизоляционными лаками и компаундами (главным образом намоточных изделий);
2) заливка термореактивными компаундами (литая изоляция);
3) заливка или засыпка в кожух термореактивными, в том числе таблетированными компаундами;
4) обволакивание (покрытие) тонким слоем всей поверхности изделий жидкими или порошкообразными компаундами;
5) опрессовка (пресс-изолирование) термопластами и термо-реактивными порошками (в основном премиксами);
6) вакуум-плотная герметизация.
Ниже рассматриваются основные особенности и назначение каждого из вышеуказанных методов.
Пропитка. Этим методом пользуются для заполнения микропор и капилляров в волокнистых изоляционных материалах, одновременно с этим происходит заполнение внутренних проме-жутков между конструктивными элементами изделий и узлов влаго-стойкими электроизоляционными материалами (пленкообразую-щими лаками или компаундами), что, помимо усиления влагостой-кости, также способствует:
ÿ повышению электрической прочности волокнистой изоляции, которая до пропитки определяется главным образом воздухом, заполняющим поры, капилляры, пространство между волокнами и т. п.;
ÿ повышению механической прочности деталей, узлов и приборов;
ÿ повышению нагревостойкости волокнистой изоляции;
ÿ повышению теплопроводности, которая у волокнистых материалов очень низка из-за наличия в порах и капиллярах плохого проводника тепла–воздуха;
ÿ улучшению качества изоляции обмоточных проводов, имеющих точечные повреждения, за счет покрытия пропиточными материалами этих дефектов;
ÿ повышению химической стойкости.
Важнейшим моментом является закрепление витков обмоток за счет цементирующей способности пропиточных материалов.
В зависимости от требований, предъявляемых к изделию, пропитка может осуществляться многими методами: методом погру-жения при атмосферном давлении, под вакуумом, при повышенном давлении, комбинированным циклическим воздействием вакуума и повышенного давления. Последний метод является особенно эф-фективным для многослойных труднопропитываемых обмоток и при использовании пропиточных составов с повышенной вязкостью.
Операцию пропитки можно исключить, когда изделия работают в условиях нормальной влажности, в не напряженном тепловом режиме и в отсутствие динамических нагрузок. Пропитка в ряде случаев нецелесообразна для таких изделий, как импульсные трансформаторы с малой длительностью импульсов или высокоча-стотные низковольтные катушки, так как применение пропитки обычно вызывает увеличение паразитных емкостей.
При выборе пропиточного состава (лака или компаунда) должны учитываться следующие основные требования:
ÿ хорошая пропитывающая способность (минимальная вязкость, малая величина поверхностного натяжения);
ÿ нейтральность пропиточного материала к изоляции проводов, металлам и другим материалам;
ÿ достаточная цементирующая способность;
ÿ высокие электрические и механические характеристики;
ÿ длительная жизнеспособность и, по возможности, нетоксичность;
ÿ соответствие требованиям влагостойкости и классу нагревостойкости;
ÿ минимальное содержание летучих.
Кроме того, к пропиточным лакам и компаундам могут предъявляться иногда специальные требования, как, например, химостойкость, тропикоустойчивость и др.
Температурный режим пропитки устанавливается на основании физических свойств пропиточных материалов, а также свойств и нагревостойкости изоляции изделий.
При разработке намоточных изделии необходимо создавать конструкции, обеспечивающие хороший доступ внутрь обмотки пропитывающего материала и препятствующие вытеканию пропи-точного состава из них, последнее может достигаться также технологическим приемом – вращением пропитанных изделий в процессе их сушки.
Часто пропитку используют в сочетании с заливкой. Так, например, высоковольтные трансформаторы герметизируются одно-временной пропиткой и заливкой эпоксидными компаундами.
Заливка. Этим методом пользуются для заполнения компаун-дами свободного промежутка между заливаемой деталью, узлом или прибором и стенками негерметичного или герметичного корпуса (кожуха).
Заливка широко применяется в случае необходимости получе-ния относительно толстого изоляционного слоя (1 мм и более) или при необходимости получения изделий строго определенных размеров. Сокращение габаритов и массы изделий достигается в данном случае сближением деталей, так как при заливке затрудняет-ся возможность замыкания токоведущих цепей вследствие ударов, вибраций и поверхностного перекрытия при увлажнении, разреже-нии воздуха или загрязнении поверхности деталей. Кроме того, заливка дает возможность применять детали, незащищенные от влаги и механических воздействий, что уменьшает габариты изде-лий и их стоимость. Заливка изделий производится обычно в хромированных и полированных стальных разъемных формах, покрытых внутри антиадгезионной пленкой с целью облегчения съема изделий.
Залитые изделия особенно устойчивы к воздействию влаги, механических нагрузок и к изменению атмосферного давления. Заливка имеет и свои отрицательные стороны: при заливке увеличи-ваются потери в цепях высокой частоты, возрастают паразитные емкости, могут несколько увеличиваться масса и тепловая инерционность блоков, включающих сложные электронные схемы. Кроме того, при заливке часто возникают внутренние напряжения из-за усадки, экзотермии процесса отверждения компаунда, разницы ТКЛР компаунда и материала заливаемых деталей, результирующие напряжения могут способствовать растрескиванию компаунда при циклическом воздействии высокой и низкой температуры или могут вызвать поломку слабых деталей. Соответствующая конструкция изделий, правильный выбор заливочного материала и режима его отверждения могут уменьшить или устранить эти недостатки.
Концентраторы механических напряжений, например острые углы на деталях, должны по возможности округляться или предварительно покрываться упругим материалом типа кремний-органических эластомеров, полимерных пленок и других материа-лов, при этом предотвращается поломка слабых деталей при усадке компаунда.
Детали в заливаемом блоке можно располагать соответствую-щим образом для облегчения условий рассеивания тепла, а нагре-вающиеся в работе детали необходимо отделять от чувствительных к воздействию температуры элементов. Тепло можно отводить при помощи металлических проводников, направляющих его к поверх-ности компаунда, а также применяя теплопроводные наполнители.
Заливку компаундом целесообразно производить под давле-нием, чтобы обеспечить хорошее заполнение всей заливаемой полости.
Заливку изделий компаундами нередко осуществляют в металлических или пластмассовых кожухах, служащих для изделий формой. В этом случае внутренняя поверхность кожуха не покры-вается разделительной смазкой, так как необходима высокая адгезия компаунда к кожуху. Адгезию можно улучшить, подвергнув абра-зивной обработке внутреннюю поверхность кожуха с обязательным последующим обезжириванием.
При заливке в кожух важно применять компаунды с небольшой усадкой и хорошей адгезией, в противном случае возможно отслое-ние компаунда от стенок. Иногда в кожухах делают различные выступы или вдавки для лучшего закрепления компаунда. Кожух может иметь крышку, однако ее наличие не обязательно.
Если кожух металлический, между ним и изделием обычно применяется изоляционная прокладка, не допускающая короткого замыкания между проводниками, близко расположенными к внутренней поверхности кожуха. Чем выше рабочее напряжение, тем это требование жестче.
Наилучшие эксплуатационные свойства компаунды приобрета-ют при полном удалении из них воздуха с помощью вакуумной заливки. Это объясняется, с одной стороны, тем, что включение воздушных пузырьков в компаунде является причиной пониженной электрической прочности и, следовательно, причиной развития пробоя высоковольтных изделий. С другой стороны, во всех случаях воздух в компаунде является источником пустот и раковин на поверхности готовых изделий, что ухудшает внешний вид и требует дополнительных работ по ликвидации этих дефектов.
Установка для вакуумной заливки состоит из камеры, на кото-рой расположен смеситель для приготовления компаунда. Заливае-мые изделия помещаются на вращающийся стол, расположенный внутри камеры. Система герметизируется и вакуумируется.
Процесс вакуумирования в смесителе контролируется через смотровое стекло в крышке. Отсутствие пузырьков воздуха на поверхности компаунда указывает на то, что он обезгажен.
Заливаемые изделия обычно предварительно нагреваются до температуры 65-95°С с целью ускорения удаления из них влаги. Время обезгаживания составляет от 10 до 80 мин в зависимости от температуры, свойств компаунда и т. д. Когда компаунд обезгажен, открывается кран смесителя и компаунд заполняет формы, уста-новленные на вращающемся столе. Контроль за процессом пропитки и заливки осуществляется через смотровое окно камеры.
Залитые и пропитанные изделия выдерживаются под вакуумом около 5 мин, после чего вакуум снимается, и изделия поступают на термообработку с целью отверждения компаунда.
Применяются установки, в которых совмещаются операции пропитки и заливки, а приготовление компаундов осуществляется в съемных бачках, соединяющихся с вакуум-пропиточной камерой, в которой после пропитки осуществляется заливка. В этих установках имеются сушильные бачки, в которых изделия после пропитки во время сушки вращаются, создавая при этом ровный слой покрытия и лучшее заполнение изделий пропиточным материалом. При таком способе потери пропиточного материала сводятся к минимуму.
В случае предъявления к изделиям требований повышенной холодостойкости или термоударостойкости рекомендуется металли-ческие и керамические детали до заливки обмотать липкой полиэти-леновой или фторопластовой лентой или покрыть их кремнийорга-ническим эластичным компаундом. В некоторых случаях для этих целей может быть использован эластичный клей 88Н. Аналогично поступают и с сердечниками из пермаллоя и феррита, которые весьма чувствительны к деформациям. Тороидальные сердечники нередко помещают в алюминиевые или пластмассовые кожухи, которые не допускают их соприкосновения с пропиточным или заливочным компаундом.
Для того чтобы сердечники в кожухах были неподвижны, их замазывают или заливают различными эластичными материалами типа герметиков-компаундов, кремнийорганических вазелинов и т.п.
К заливочным компаундам относится большая группа термо-реактивных компаундов на основе синтетических смол.
При выборе заливочного компаунда должны учитываться следующие основные требования:
ÿ необходимая вязкость для обеспечения хорошего заполне-ния рабочих объемов заливаемой конструкции;
ÿ достаточная жизнеспособность;
ÿ высокие и стабильные электроизоляционные характеристи-ки в рабочих условиях;
ÿ высокая механическая прочность в условиях вибраций и ударных нагрузок;
ÿ близость ТКЛР компаунда и материалов герметизирован-ных изделий;
ÿ хорошая адгезия к материалам конструкции.
Кроме того, к заливочным компаундам могут предъявляться иногда специальные требования, как, например, эластичность, тер-моударостойкость, тропикоустойчивость и др.
Помимо жидких компаундов, герметизацию можно осущест-влять порошкообразными компаундами в виде таблеток различной конфигурации, представляющих собой неотвержденный компаунд или его форполимер. В съемную форму или лучше кожух заклады-вается таблетка, по форме примерно воспроизводящая пустоты в конструкции, или применяется засыпка мелкими таблетками (в виде гранул), после чего форма или кожух с изделием термообрабаты-ваются. Таблетки изготавливаются из эпоксидных, кремнийоргани-ческих, полиэфирных и других смол и их модификаций. Здесь особенно важно, чтобы таблетируемый компаунд имел хорошую адгезию к материалу кожуха и небольшую усадку, в противном случае герметизированное изделие может отделиться от кожуха.
Известен также метод получения термоударостойкой высоко-наполненной литой изоляции заливкой маловязких компаундов в крупнодисперсный наполнитель, которым предварительно засы-паются изделия, подлежащие герметизации в форме или кожухе.
Стоимость изделий, залитых в форму, дороже, чем залитых в кожух. Залитые изделия трудно поддаются ремонту, особенно при заливке жесткими компаундами. Вместе с тем преимуществом мето-да заливки является регулируемая толщина оболочки, недостижимая при всех остальных методах влагозащиты. Влагозащитные свойства литой изоляции зависят от свойств заливочного компаунда, а также от толщины изоляционного слоя, которая обычно применяется в пределах 1,2 – 3 мм для изделий, эксплуатирующихся в условиях тропического климата.
Обволакивание или капсулирование. Эти методы имеют одинаковое назначение, ими пользуются для нанесения одного или нескольких слоев влагостойкого электроизоляционного материала на поверхность детали, прибора, схемы и т.п. В отличие от метода заливки, в котором осуществляется полное изолирование изделия полимерным слоем с приданием изделию любой конфигурации, обволакиванием воспроизводится форма изделия, при этом покры-тие обычно имеет толщину от 0,25 до 3 мм. Если заливка обеспе-чивает как влагостойкость, так и механическую прочность изделиям, обволакивание в большей степени выполняет роль влагозащиты, при этом оно может быть самостоятельной операцией или заключитель-ной после пропитки.
Обволакивание выполняется различными способами с приме-нением как жидких, так и порошкообразных материалов. Жидкие материалы могут наноситься окунанием, пульверизацией, кистью, в парах обволакивающего материала; порошкообразные же компаун-ды наносятся газопламенным, вибровихревым, электростатическим и другими методами.
Обволакивание окунанием производится с помощью такого же оборудования, что и при пропитке при атмосферном давлении, и за-ключается в кратковременном погружении изделий в обволакиваю-щий состав с последующей их выдержкой на воздухе для стекания излишков состава. Изделия и обволакивающий материал могут нагреваться, при этом толщина пленки зависит от разности температур изделия и обволакивающего материала.
Обволакивание в парах осуществляется в герметически закры-тых шкафах кремнийорганическими соединениями, пары которых, соединяясь с влагой, находящейся па поверхности обрабатываемых изделий, образуют тончайшую пленку, обладающую высокой гидро-фобностыо н нагревостойкостыо.
Изделия, защищенные методом обволакивания, длительное время сохраняют свою работоспособность в атмосферных условиях По степени надежности метод обволакивания вследствие меньшей толщины защитного слоя, однако, уступает заливке. Кроме того, далеко не всегда толщина защитного слоя и, следовательно, масса и габариты изделий поддаются воспроизведению. При механизации процессов известные трудности вызывает также необходимость удаления натеков.
Применение жидких компаундов с тиксотропными свойствами и особенно нанесение покрытий из порошкообразных термореактив-ных компаундов методом напыления в подавляющем большинстве случаев устраняют эти недостатки. Метод напыления полимерных покрытий за последнее время приобрел широкое распространение. Он отличается технологичностью и простотой применяемого обору-дования. Ниже дано краткое описание методов напыления термореактивных порошкообразных компаундов.
Газопламенный метод напыления — самый старый и заключает-ся в том, что воздушно-порошковая смесь, образуемая в питатель-ном бачке установки, подается к пистолету-распылителю, в котором пропускается через пламя горючего газа (ацетилен, пропан, природный газ и т.п.), сплавляется в нем и наносится на поверхность нагретой напыляемой детали. Оплавленные частицы порошка, ударяясь о поверхность, образуют сплошное покрытие. Способ пло-хо поддается автоматизации, имеет низкую производительность, несовместим с инертной газовой средой, необходимой для предот-вращения окисления полимера, образует неравномерные по толщине покрытия на изделиях сложной конфигурации.
Способ вибровихревого напыления (в псевдоожиженном или «кипящем», слое порошка) состоит в том. что изделие, предвари-тельно нагретое несколько выше температуры плавления компаунда, погружается на некоторое время (секунды) в псевдоожиженный вибрирующий порошок. В псевдоожиженное состояние порошок переводится с помощью воздуха или инертного газа, продуваемого через пористую перегородку (пористая керамика или пластмасса, войлок, пористый электрокорунд и др.), находящуюся в нижней части аппарата напыления.
Аппарат напыления представляет собой обычно цилиндричес-кий сосуд, который может быть изготовлен из пластмассы, стекла, металла и других материалов. Частицы напыляемого материала прилипают к поверхности нагретых изделий и затем сплавляются, образуя монолитный слой покрытия. Для оплавления покрытий на изделиях, изготовленных из материалов с низкой теплопровод-ностью и теплоемкостью, целесообразно применять специальные камеры-оплавители, в которых нагрев покрытия осуществляется преимущественно тепловым излучением.
Для достижения повышенной толщины покрытий применяют 2–4-кратное повторение операций напыления – оплавления. Отверж-дение термореактивных покрытий производят в обычных сушиль-ных шкафах – термостатах.
Обладая рядом достоинств (простотой оборудования, доступ-ностью материалов, экономичностью и т. п.), этот метод малоприго-ден для напыления пористых материалов; кроме того, этим методом плохо покрываются внутренние поверхности деталей с глухим дном. Тем не менее, этот метод имеет большое значение для герметизации ряда изделий РЭА, особенно эпоксидными порошкообразными компаундами. Полученные по этому способу покрытия отличаются от покрытий термопластами повышенной нагревостойкостыо и адгезией к материалам конструкции. Напылением эпоксидными порошкообразными компаундами можно получить хорошее покры-тие при небольшом расходе материала даже в случае сложных конструкций. Те места изделий, которые не должны покрываться, защищаются масками или напыление производится с помощью трафаретов.
Напыление эпоксидными порошкообразными компаундами применяется для герметизации различных изделий, работающих в тропическом климате, в конструкцию которых входят материалы с различной теплоемкостью, теплопроводностью, нагревостойкостью, и подвергающихся воздействию термоударов. Толщина покрытия может регулирования в более широких пределах, чем при нанесении лаковых и эмалевых пленок (до 3 мм).
Изделия с напыленной эпоксидной изоляцией отличаются высокой надежностью и могут эксплуатироваться в условиях тропи-ческою климата.
Простота технологического процесса напыления изделий, возможность автоматизации этого процесса и получение надежной влагозащиты при значительно меньшей массе и габаритах изделий в сравнении с заливкой делают весьма перспективными этот вид изоляции.
Способ струйного напыления напоминает способ гaзопламен-ного напыления с той лишь разницей, что для распыления пластика не применяется горючий газ. Этот способ состоит в том, что на предварительно очищенную нагретую деталь при помощи распыли-теля (пульверизатора) наносится слой порошка пластмассы, который, сплавляясь, создаст покрытие. Способ эффективен для изделий сравнительно несложной конфигурации, однако получение покрытий с однородной толщиной затруднительно.
Метод нанесения покрытий в электростатическом поле заключается в том, что заряженные частицы порошка наносятся на противоположно заряженную деталь. Двигаясь под влиянием электростатического поля, частицы порошка равномерно оседают на поверхности нагретой или холодной детали, подвергаясь затем термообработке. Этот процесс дает возможность почти 100%-ного использования порошкообразной пластмассы, обеспечивает равномерность толщины покрытия и особенно эффективен при серийном конвейерном производстве деталей. При напылении на холодные детали весьма затруднительно получение покрытий повышенной толщины. Для напыления в электростатическом поле пригодны лишь сухие порошки, так как влага снижает величину заряда, а ионизированный воздух может свести его к нулю.
Автоматизация процессов нанесения покрытий из пластмасс целесообразна и экономически выгодна при крупносерийном производстве изделий. При этом сводится к минимуму ручной труд, значительно снижается стоимость продукции.
С целью влагозащиты применяются также покрытия изделий эмалями и специальными покрывными лаками. Нередко лакокрасочные материалы выполняют также функции внешней отделки.
Лаки и эмали воздушной сушки более удобны, так как не требуют специальных печей, однако лакокрасочные покрытия печной сушки обычно обладают более высокими характеристиками: большей твердостью и влагостойкостью, а также более высокими электроизоляционными свойствами. Поэтому покрытия печной сушки применяют для изделий тропического исполнения и с более высокой нагревостойкостыо.
Основные требования к покрывным лакокрасочным материалам: высокая адгезия к покрываемой поверхности; малое время высыхания; гладкая, плотная, твердая, глянцевая и прочная пленка после высыхания; влагостойкость и хорошие электроизоля-ционные характсристики.
Кроме того, к покрывным лакам и эмалям могут предъяв-ляться требования специальные: холодостойкость, тропикоустой-чивость, стойкость к термоударам, истиранию и т. п.
Известны также проводящие покрытия, наносимые на наружную поверхность высоковольтных конструкций с целью предохранения от ионизации.
Нанесение лакокрасочных материалов осуществляют различ-ными методами: пневматическим и гидравлическим распылением, распылением в электрическом поле высокого напряжения, окуна-нием и струйным обливом с выдержкой в парах растворителя и др. Эти методы позволяют механизировать и автоматизировать процесс и обеспечивают образование высококачественного защитного или декоративного покрытия.
Одним из наиболее распространенных в промышленности методов является пневматическое распыление, сущность которого заключается в диспергировании лакокрасочного материала сжатым воздухом и нанесении его на поверхность в виде мелкодисперсного аэрозоля. Этот метод позволяет наносить все виды лакокрасочных материалов, обеспечивая высокое качество получаемых покрытий. Лакокрасочный материал может применяться без подогрева и с подогревом. Недостатками этого метода являются большие потери материала на туманообразование (от 20 до 40%), дорогостоящее обо-рудование. Метод гидравлического распыления основан на диспергировании лакокрасочных материалов за счет высоких скоростей истечения из насадок щелевого типа специальной конструкции. Лакокрасочный материал под избыточным давлением более 6 МПа подается к соплу краскораспылителя, в котором приоб-ретает скорость выше критической для данной вязкости. При истече-нии через сопло в атмосферу происходит дробление струи лакокра-сочного материала. При распылении без подогрева лаки и эмали подают к соплу краскораспылителя под избыточным давлением 10–20 МПа, при подогреве – 6–8 МПа. В последнем случае происходит дополнительное дробление материала и результате более интенсив-ного испарения растворителя. Покрытия получаются высокого качества, беспористые, с ровным хорошим глянцем и хорошей адгезией.
Нанесение покрытия кисточкой наиболее экономично из-за малого расхода материала и применяется обычно для изделий слож-ной формы. Покрытие с помощью пульверизатора целесообразно применять для изделий простой конфигурации.
Окраска в электрическом поле является самым высокопроиз-водительным и экономичным методом. Сущность метода заключает-ся в том, что между электродами, одним из которых является окрашиваемое изделие (положительный электрод), а другим – коронирующие электроды (отрицательные), создается постоянное электрическое поле высокого напряжения. Частицы лакокрасочного материала, получившие отрицательный заряд, движутся по силовым линиям электрического поля и осаждаются на изделии.
Преимущества метода: уменьшение потерь лакокрасочных материалов до 5—10%, возможность комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, значительное сокращение затрат на оборудование вентиляционных устройств, улучшение санитарно-гигиенических условий труда.
Недостатки: неполное окрашивание изделий сложной конфигу-рации, имеющих глубокие впадины, сочетание сложных сопряже-ний, а также внутренние поверхности. В этих случаях требуется дополнительное ручное подкрашивание.
Экспериментально установлено, что в электрическом поле хорошо распыляются лакокрасочные материалы, рабочий состав которых имеет удельное сопротивление 5×10 4 – 5×10 5 Ом×м и диэлек-трическую проницаемость 6 – 10. Плохо распыляемые материалы могут быть улучшены за счет введения в них полярных растворителей: спиртов, кетонов, сложных и гликолевых эфиров.
Хорошо окрашиваются в электрическом поле металлические и некоторые неметаллические материалы: дерево, волокнистые материалы и др.
Для окраски этим методом применяют стационарные самоходные и передвижные (ручные) установки в зависимости от габаритов изделий и объема производства. Из установок ручной электроокраски получили распространение в отечественной промышленности установки УЭРЦ-1.
По методу окрашивания обливанием (окунанием) с последую-щей выдержкой изделия в парах растворителей свежепокрытое изделие пропускается через туннель, заполненный парами того же растворителя, что и в покрывном материале. При этом создаются благоприятные условия для разлива эмали или краски: образуется слой равномерной толщины, без дефектов, прокрашиваются труднодоступные места. Увеличивается полезное использование краски и растворителя за счет непрерывной циркуляции их в установке. Преимущества этого метода: возможность одновремен-ного окрашивания деталей различных размеров и конфигураций, значительная экономия краски (потери не больше 5%), уменьшение в среднем в 10 раз количества краски в системе, улучшение качества окрашивания и санитарно-гигиенических условий работы.
Этот метод позволяет наиболее полно осуществить автоматизацию процесса окрашивания.
Методы обычного окрашивания окунанием и обливанием, путем погружения в ванну с краской или обливанием из шланга широко применяются в промышленности, так как легко поддаются механизации и автоматизации, являются экономичными по расходам материала и затратам труда. Недостатки: неравномерная толщина пленки на изделиях (подтеки, наплывы) и ограничение изделий по конфигурации, которая должна обеспечить полное стекание избытка краски.
В настоящее время для отделки преимущественно металличес-ких деталей в некоторых отраслях промышленности находит распространение окраска водоразбавляемыми лакокрасочными материалами методом электроосаждения (электрофореза), т.е. нанесения лакокрасочного материала окунанием с одновременным наложением напряжения постоянного тока. Это один из самых прогрессивных методов, обладающий следующими преимущества-ми: полной автоматизацией процесса окраски, сокращением расхода лакокрасочных материалов, получением высоких защитных и деко-ративных свойств покрытия, отсутствием пожароопасности и уменьшением токсичности из-за отсутствия органических раство-рителей. При окраске изделий сложной конфигурации обес-печивается высококачественное окрашивание труднодоступных мест.
Во всех случаях степень влагозащиты, достигаемая с применением покрытий из лакокрасочных материалов, значительно ниже, чем в случае применения жидких и порошкообразных обволакивающих компаундов.
Вакуум-плотная герметизация осуществляется в герметичных металлических или пластмассовых кожухах, в которые заключаются изделия, после чего технологические отверстия в корпусах запаиваются или свариваются.
Кожух или корпус имеет крышку, на которой обычно крепятся проходные изоляторы – стеклянные или керамические, служащие для герметичного вывода.
Основным условием герметичности конструкции является вакуум-плотное соединение всех деталей кожуха.
Вакуум-плотной герметизации подвергаются главным образом трансформаторы, дроссели, конденсаторы постоянной емкости, высокостабильные проволочные резисторы, полупроводниковые приборы и др.
В целях повышения эксплуатационных характеристик (улуч-шения отвода тепла, повышения механической прочности и т. п.) обмотки изделий, смонтированных в герметичных корпусах, предварительно пропитывают, а свободное пространство в корпусе заливают наполненными компаундами.
Указанный метод герметизации наряду с высокой надежностью отличается большой трудоемкостью, увеличением массы габаритов и стоимости. Кроме того, требуется высокая квалификация исполнителей. Применение его оправдывается в тех случаях, когда менее сложные и менее эффективные методы влагозащиты непри-емлемы.
Сушка изделий. Сушка является непременным условием большинства процессов герметизации для удаления влаги из пор изоляционных материалов, капилляров и межвитковых промежут-ков. Сушка до пропитки обмоток из волокнистой изоляции обязательна в cвязи с тем, что влага, содержащаяся в порах и капиллярах, способна резко снижать электрическую прочность и создавать препятствия глубокому проникновению лака. Кроме того, при пропитке нагретых обмоток происходит более глубокое проникновение лака за счет разрежения воздуха в капиллярах. Сушка перед пропиткой не всегда обязательна для обмоток с влагостойкой изоляцией.
Процесс сушки после пропитки по существу состоит из двух стадий: первая – разогрев обмоток и удаление летучих растворителей в случае пропитки лаками; вторая – отверждение смоляной пленки.
Время сушки обмоток зависит от многих факторов, в том числе от конструкции, свойств материала пропитываемых обмоток и пропиточного электроизоляционного лака или компаунда, габаритов изделия, температуры сушки, циркуляции воздуха в сушильной установке и др.
Эта технология изготовления катушек из провода с клеящим слоем с наружной напыленной изоляцией облегчает автоматизацию намотки и изолирования катушек, позволяет отказаться от пропитки, заливки и поверхностной отделки катушек, при этом они в ряде случаев применения имеют высокие эксплуатационные харак-теристики.
Для сушки герметизируемых изделий используется различное сушильное оборудование: сушильные шкафы с естественной и при-нудительной циркуляцией воздуха, установки сушки инфракрас-ными лучами и терморадиационные, а также вакуум-сушильные шкафы и др. Недостатки сушильных шкафов с естественной циркуляцией заключаются в неравномерности нагрева в различных зонах шкафа и малой скорости циркуляции воздуха. Этих недостатков лишены шкафы с принудительной циркуляцией воздуха. Постоянное обновление воздуха особенно необходимо для отверждения пленок масляно-смоляных лаков.
Инфракрасными лучами обычно сушат тонкие лаковые пленки на поверхности изделий. Сушка на конвейерной установке туннель-ного типа с использованием ламп инфракрасного излучения широко применяется в радиоэлектронном производстве.
Ускорение времени сушки достигается с применением термо-радиационного нагрева. Здесь в качестве источников инфракрасных лучей используются плиты (экраны) темного излучения с вмонтированными внутри них нагревательными элементами.
Сущность процесса терморадиационной сушки заключается в следующем. Энергия, излучаемая экраном, частично поглощается изделием. В результате поглощения лучистой энергии и проникновения тепловых лучей на глубину до 3 мм при одно-временном охлаждении поверхности создается разность температур наружного и внутренних слоев.
Разность коэффициентов теплопроводности и теплоемкости пропиточного материала и металла обусловливает направление сушки от металла к пропиточному материалу, т. е. от внутренних слоев к наружным, и создает благоприятные направления потоков тепла, растворителя и фронта отверждения. Это ускоряет режим сушки без образования поверхностной пленки и закупоривания пор.
Сушку изделий нередко сочетают с пропиткой, заливкой и обволакиванием в вакуум-пропиточной или вакуум-заливочной установках, в которых вначале изделия высушивают под вакуумом, после чего без снятия вакуума производятся пропитка, пропитка с заливкой или обволакивание.
После этих операций осуществляется отверждение полимерных материалов, как указано выше.
Высушенные изделия должны немедленно тем или иным спо-собом герметизироваться, так как проникновение влаги протекает тем интенсивнее, чем больше разница во влажности между окру-жающей средой и высушенным изделием.
Опрессовка (пресс-изолирование). Этот метод представляет собой частный случай метода обволакивания, однако отличается высокой производительностью, поскольку может быть выполнен с помощью современных литьевых машин-автоматов.
Опрессовка осуществляется термопластичными материалами (полиамиды, полиэтилен и т. п.) и применяется в основном для изделий несложной конфигурации. Из-за повышенных давлений, применяемых при опрессовке термопластами, такие изделия как большинство вакуумных или газонаполненных приборов или сосудов с жидкостями герметизировать термопластами нельзя.
Опрессовываются некоторые типы точных постоянных проволочных резисторов, импульсные трансформаторы, галетные катушки, небольшие радиоблоки и другие изделия. Указанный метод герметизации требует сложных пресс-форм и дорогого технологического оборудования. Применение его целесообразно при массовом изготовлении изделий.
Вызывает затруднения также вопрос герметизации выводов, так как применяемые для опрессовки термопласты имеют весьма малую адгезию к металлам. Кроме того, большая и нестабильная усадка некоторых термопластов не гарантирует точность размеров деталей. Не исключена возможность комбинированного метода влагозащиты. Например, пластмассовый чехол с армированными выводами, в котором изделие заполняется заливочной массой. Однако такой метод малотехнологичен в массовом производстве.
Опрессовка осуществляется также термореактивными пресс-порошками, в том числе премиксами, способными прессоваться при относительно низких удельных давлениях (0,5 – 5 MПa), которые позволяют значительно упростить процесс изготовления пресс-форм и облегчить их, кроме того, использовать для этих целей прессы небольших мощностей. Благодаря низким удельным давлениям прессования оказывается возможным прессовать изделия больших размеров, запрессовывать арматуру, деформирующуюся или разрушающуюся при высоких давлениях, спрессовывать детали или изделия (например, конденсаторы, полупроводниковые приборы, тороидальные катушки и др.), не выдерживающие значительных давлений.
Отечественные пресс-порошки (премиксы) на основе эпоксид-ных, полиэфирных, кремнийорганических и других смол допускают короткий цикл прессования, что позволяет обеспечить значительную производительность оборудования. Некоторые марки премиксов могут перерабатываться литьем под давлением, что позволяет осуществление высокоавтоматизированного производства изделий из них с использованием многоместных форм. Получающиеся мето-дом опрессовки изделия имеют точные размеры и хороший внешний вид.
Герметизация премиксами осуществляется на установке типа УГП-25.
Высокая стоимость оборудования и оснастки для исполь-зования этого метода может компенсироваться только в случае большого объема производства. Для получения необходимых влагозащитных свойств изделий рекомендуется производить после опрессовки реактопластами термообработку с целью завершения процесса полимеризации.
Для метода опрессовки целесообразно использовать пресс-порошки в виде таблеток, которые упрощают дозировку.
Известна технология изготовления катушек из эмаль-провода с клеящим слоем марки ПЭВД с последующей термообработкой при температуре 150±5°С в течение примерно 1 ч. Запечка катушки производится на оправке, предварительно покрытой антиадгезион-ным слоем. После охлаждения катушки с оправкой до температуры 30 – 40°С витки катушки склеиваются, и последняя может быть легко снята с оправки. Снятая катушка без какой-либо дополни-тельной операции сохраняет свою форму и точные геометрические размеры. Наружная защита катушек осуществляется обычно напылением порошкообразным компаундом вибровихревым методом.
Дата добавления: 2016-01-07 ; просмотров: 5762 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник