Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки
Кафедра РЕЗ
РЕФЕРАТ
На тему:
«ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЗАХИСТУ РАДІОЕЛЕКТРОННИХ ЗАСОБІВ ВІД ВОЛОГИ»
МІНСЬК, 2008
1 ГЕРМЕТИЗАЦІЯ. Види герметизації
Герметизація (ГР) - забезпечення практичної непроникності корпусу РЕА для рідин і газів з метою захисту її елементів та компонентів від вологи, цвілевих грибків, пилу, піску, бруду та механічних пошкоджень.
Розрізняють індивідуальну, загальну, часткову і повну ГР.
Індивідуальна ГР допускає заміну компонентів РЕА при виході їх з ладу і ремонт вироби (І). При загальній ГР (вона простіше і дешевше індивідуальної) заміна компонентів і ремонт можливі тільки при демонтажі гермокорпуса, що може викликати труднощі. Вибір виду ГР залежить від терміну служби РЕА. Якщо він малий і відсутня необхідність у догляді, то доцільно герметизувати всі І. В іншому випадку герметизують компоненти або РЕА в цілому.
Дня часткової ГР РЕА застосовують просочення, обволікання, заливку як компонентів, так і РЕА лаками, пластмасами або компаундами на органічній основі. Вони, як правило, не забезпечують герметичність протягом тривалого часу.
Практично-повний захист РЕА від проникнення води, водних парів і газів досягається при використанні металів, скла та кераміки з достатнім ступенем непроникності. Найбільш поширені способи такої ГР - застосування металевих корпусів з повітряним, газовим (рідко рідинним) заповненням. Часто РЕА розташовують у роз'ємному герметичному корпусі, який потім заповнюють; повітрям або інертним газом при атмосферному чи підвищеному тиску, після чого корпус запаюється, Газове заповнення не обмежує робочу температуру, запобігає окисленню змащення рухомих частин, знижує ймовірність утворення дуги між контактами реле, перемикачів, покращує тепловий режим компонентів (у порівнянні із заповненням компаундами) завдяки охолодженню конвекцією газу. Недоліки роз'ємного герметичного корпусу: підвищені вимоги до механічної міцності, труднощі виконання та контролю надійного рознімного з'єднання. Перевага - відносно легкий доступ до компонентів РЕА.
При розміщенні РЕА в нероз'ємному (паяння або зварному) корпусі істотно ускладнюється доступ до компонентів при полегшенні конструкції гермокорпуса І. Важливим чинником підвищення ефективності ГР є лакофарбові, гальванічні і хімічні покриття просочуючих, обволікаючі і заливальних матеріалів, металевого і металпополімерного гермокорпусов.
2. Просочення
2.1. Призначення і область застосування
Просочення - процес заповнення ізоляційним плівкоутворюючих матеріалів пір і малих зазорів у компонентах РЕА з «ялиною збільшення їх електричної та механічної (захист від пошкоджень) міцності, волого-, нагрівання-і хімічностійких.
Просоченню піддаються моточні вироби (трансформатори, дроселі, котушки), деталі з волокнистих і пористих матеріалів (каркаси котушок, монтажні колодки, плати). Просочення в сушка виконуються при нормальному (або підвищеному) атмосферному тиску або під вакуумом. Найкращі результати дає чергування вакууму і підвищеного тиску.
2.2. Особливості конструкцій просочуємо виробів
Конструкція моткових виробів повинна забезпечувати хороший доступ просочувального складу всередину І. Жорсткі висновки слід виконувати шинами з міді або латуні з антикорозійним покриттям (лудіння або сріблення), одножильним проводом типу ПЕВ, гнучкі-теплостійких проводами ПВСТ, ВТЛ, ПМРВ та ін
Пайка елементів моткових І проводиться припоями, температура плавлення яких перевищує температуру полімеризації просочувального матеріалу не менше, ніж на 35 ... 45 град. Не можна застосовувати просочені лаком електроізоляційні матеріали: Лакотканини, бавовняні (ліноксінвие) і хлорвінілові трубки і фібру. У багатошарових обмотках (з числом шарів більше 4) застосовується мікалентная папір, склотканина та інші легкопропітиваемие матеріали. Сердечники з фериту і пермаллоя, а також котушки з обмоткою з проводів Ш 0,08 мм необхідно захищати від впливу напружень (що виникають при полімеризації просочувальних матеріалів), які значно зменшують: Q сердечника і погіршують параметри трансформатора. Для цього рекомендується використовувати прокладки з термостійких гум та спеціальні контейнери. На рис. 1 представлені: I - сердечник; 2-прокладка, 3 - обмотка, 4 - контейнер, 5 - кришка контейнера; 6 - мастило ЦИАТИМ-221. А також рекомендується використовувати компаунди на основі кремнійорганічного каучуку типу "Віксінт-У-1-18" і теоколовие герметики типу УТ-34,
2.3. Основні властивості просочувальних матеріалів і рекомендації щодо їх застосування
При виборі матеріалів для просочування необхідно враховувати нейтральність до елементів просочується І, нетоксичність, волого-і нагревостойкость. У епоксидних компаундів життєздатність характеризується температурою і часом витримки (мін.) при ній, а в'язкість - тієї ж температурою і часом витримки при ній. Значення часу для ЖБК та в'язкості у вигляді відношення ЖС / в'язкість. При використанні просочення і заливки для І, що працюють у середовищі з 6 = 313 ° К і відносна вологість (Вл) 90 ... 93% для багатошарових обмоток відкрите типу, індекс 1 (в гуртку), після триразової просочення наносять додаткове зашите емалеве покриття . При дворазової просочення і захисному емалевому покритті І працездатно при 293,5 ° К і Вд до 98% - при одноразовому просочення і захисному емалевому покритті -
Після просочення, для підвищення вологостійкості, використовують заливку і обволікання. Особливістю заливки феритових та напівпровідникових деталей (індекс 3) є застосування компаунда ЕЗК-6 без наповнювача.
Малюнок 1 Конструкція тороїдальної конструкції, герметизированной просоченням
3. Обволікання І ЗАЛИВКА
3.1.Назначеніе і область застосування;
Обволікання - процес утворення покривних оболонок на поверхні І, призначених для короткочасної роботи в умовах впливу вологи. Обволіканню може передувати просочення.
Заливка - процес заповнення ізоляційним матеріалом вільного простору між вузлом і стінкою захисного корпусу. Вироби без корпусу заливають у спеціальній формі. За допомогою заливки можна нанести захисний шару компаунда на поверхню вузлів РЕА, заповнювати зазори і т.п. Заливка виконується при нормальному, підвищеному тиску або під вакуумом. Найкращі результати дає чергування вакууму і підвищеного тиску. Заливка вузлів РЕА, крім захисту від метеорологічних факторів, дозволяє поліпшити І з точними геометричними розмірами і високою чистотою обробки поверхні, підвищує механічну міцність.
Широке поширення ці методи захисту І отримали завдяки простоті технологічного процесу, мінімальній витраті матеріалів. За ступенем забезпечення вологостійкості обволікання поступається заливці.
Обволікання, просочення і заливка не замінюють повну герметизацію, тому що не виключають проникнення вологи всередину виробу. Слабким місцем є висновки, уздовж яких утворюються капіляри на кордоні дотику матеріалів з різними температурними коефіцієнтами лінійного розширення (ТКЛР).
3.2, Розрахунок внутрішніх напружень у компаундах при заливці
Виникаючі при заливці напруги викликані взаємодією компаунда з компонентами заливається І і обумовлені в основному невільною зміною обсягу І при затвердінні і відмінністю ТКЛР компаунда і заливаються виробів.
Максимальне значення напруги виникає на межі компаунд - заливається деталь. Напруження зменшуються в міру віддалення від кордону розділу і (незначно) після термообробки. Внутрішні напруження в ціліндр1гческом полімерному тілі заливки, армованої стрижнем з чужорідного матеріалу, можна розрахувати за формулою
де
Ек - ТКЛР компаунда і матеріалу стержня;
d 0 - діаметр полімерного тіла заливки з компаунда, м;
d c - діаметр стрижня, м;
При зниженні температури величина внутрішніх напружень в еластичному компаунді в деяких випадках може бути більше, ніж у жорсткому.
Методи зниження внутрішніх напружень у компаундах, модифікація властивостей компаундів, дозволяє знизити внутрішні напруги шляхом введення наповнювачів, пластифікаторів, зміною їх співвідношення або режиму затвердіння. Зниження напруг конструктивними методами забезпечується використанням демпфуючих прокладок, контейнерів та інших елементів для захисту деталей РЕА, чутливих до стиснення (пермалой, ферит і т.п.).
Демпфіруючі прокладки виготовляють з гуми, еластичних компаундів і ленопластов. Щільність прилягання демпфуючих прокладок досягається технологічними прийомами - зануренням, обгортування, нанесенням демпфуючого шару методом вихрового напилення і т.п.
Велике значення має вибір розмірів і геометрії компонування вузлів РЕА, що підлягають заливанні компаундом в монолітний блок, тому що Внутрішні напруження збільшуються із збільшенням розмірів, то деформації і внутрішні напруги мають мінімальну величину в геометричному центрі виливки. У ньому потрібно розташовувати найбільш чутливі до стиснення деталі.
3.3. Основні властивості компаундів та рекомендації щодо їх застосування
Герметики і компаунди на каучуковій основі рекомендується використовувати в наступних умовах роботи. "Віксінт У-1-18" - вплив вібрацій масла МВП, бензину і морської води. СКТН-1 (всіх марок) - герметизація приладів з надлишковим тиском 1,96 104 Па (0,2 атм.). "Віксінт К-18" - вплив повітря з підвищеною вологістю, а також температур 213 ... 523 ° К протягом 200 ч. ВГО-1-повітряне середовище при 2! 3 .., 523 ° К (працездатний при Т -523 ° К протягом 3500 ч). "Віксінт У-2-28" - вплив Т = 213 ... 573 ° С при поверхневої герметизації і Т = 213 ... 523 ° С при внутрішовні закладенні.
Точні значення життєздатності герметика (ЖС) (зазвичай 288 ... 303 ° К) залежать від дозування каталізаторів, молекулярного ваги полімеру, кліматичних умов в цеху. У разі застосування герметика ВПГ-2Л для заливки многоштирькових роз'ємів з щільним монтажем рекомендується готувати пеногерметік з каучуком СКТН марки А, що має меншу в'язкість.
Недоліком компаундів та герметиків на каучуковій основі є їх недостатня адгезійна здатність до металів і різних матеріалів, поліпшення адгезії досягається нанесенням підшару з лаків П-11 або П-90.
При введенні спеціальних добавок у лаки і емалі наприклад бентоніту або тонкодисперсної двоокису кремнію, утворюються оборотні коагуляційні (тиксотропні) структури, завдяки яким матеріал втрачає текучість і утримується на вертикальних поверхнях. Такі матеріали називається гіксотропнимі. Гелевидні стан матеріалу може бути легко зруйновано при механічному або термічному впливі і знову відновлено після припинення його. Епоксидні тиксотропні компаунди забезпечує покриття необхідної товщини шляхом разового занурення.
4. Роз'ємні ГЕРМЕТИЗАЦІЯ
4.1. Призначення і область застосування
Рознімна герметизація (РГ) застосовується для захисту блоки РЕЛ. вимагають заміни компонентів при ремонті, регулюванню або настройки.
Розміри і маса герметизированном вироби більше, ніж негерметизованих. Для запобігання електричного пробою потрібно збільшувати зазори між компонентами. Зазор між компонентами, що знаходяться під різними потенціалами, треба помножити на коефіцієнт, обчислений за нормами електричної міцності повітря при нормальному тиску (рис. 2).
Малюнок 2 Залежність коефіцієнта збільшення зазору До УВЗ між деталями від висоти над рівнем моря h при зазорах
Герметичність роз'ємного контейнера досягається ущільненням стиків корпусу з кожухом за допомогою ущільнювальних прокладок: еластичних з примусовим ущільненням, металевих. Прокладка з самоущільненням з пружного неметалевих матеріалу, пометенная в гніздо ущільнюється роз'єму або замку, стискається на деяку певну величину - натяг. Розміри посадкового місця повинні відповідати розмірам прокладки, а обсяг прокладки повинен бути менше обсягу посадкового місця.
Тиск, з яким прокладка завжди притиснута до стінок: Рп = Рн + Рс, де Рн - початковий тиск, Рс - тиск навколишнього середовища. У ущільнювальних вузлах з примусовим ущільненням питомий тиск на прокладку вибирається таким, щоб контактний тиск у всьому діапазоні робочих температур завжди виявлялося вище Рс. В якості матеріалу прокладок тут, поряд з м'яким металом, часто використовується еластичний пружний матеріал, переважно гума. Гумові прокладки поміщає в замкнуту за обсягом камеру. При цьому гума не деформується (не "випливає"), але перебуває в сильно напруженому стані (табл. 1).
Таблиця 1
Область застосування цього типу ущільнень - трубопроводи та арматура при всіх значеннях тиску, РЕА в невеликих герметичних корпусах.
Металеві ущільнювальні прокладки виготовляють з алюмінію, міді, індію, свинцю, рідше з нікелю, срібла, заліза. Алюмінієві прокладки можуть працювати до температури приблизно 673К, мідні - до 353 ° К. Прокладки, що працюють на зріз чи призначені для гребішковою і клинових ущільнень, виготовляють з мідної стрічки товщиною близько 1 мм , Відпалює у водні при 1223 ° К. Індій застосовують у вигляді тонкої дроту d = 0,7 ... 1,5 мм, що укладається між фланцями (з перекриттям кінців).
При знятті прокладки до 0.85 ... 0,75 d відбувається холодне зварювання індію з елементами ущільнення. Індій наноситься у вигляді покриття на фланці або мідні кільця. Він має високу пластичність і не вимагає великих зусиль затягування, як інші метали.
Слід зазначити, що ущільнення за рахунок пластичних деформацій металевих прокладок не завжди призводить до надійної герметизації. Наприклад, червоно-кільця з зубцями володіють великим ТКЛР, через що при нагріванні додатково обжимаються в ущільненні. При багаторазовому повторенні цього процесу ГР ущільнення порушується через усадки у вигляді наклепу. Це особливо небезпечно, коли вузол уплощения знаходиться у важкодоступному місці і його не можна контролювати. Термін служби такого ущільнення знижується при дії вібрації, тому його потрібно застосовувати з особливою обережністю.
4.3. Основні властивості гуми та рекомендації щодо її застосування
При використанні гумових прокладок важливо знати, що гума, поміщена в замкнутий об'єм, передає тиск як рідина, а напруження у всіх точках гумового масиву вирівнюється за кілька хвилин. У ній спостерігається явище релаксації. При постійному значенні деформації напругу в гумі падає протягом 48 годин. Вона практично нестислива: при тиску 80 МПа (300 кгс / см 2) стискання її близько 3%. Коефіцієнт об'ємного розширення гуми різних марок приблизно в 10 ра більше, ніж у сталі, і дорівнює (2 ... 6,7) · 10 -4, що може бути причиною розриву вузла ущільнення при його малої міцності.
При ущільненні нерухомих з'єднань (корпуси, кожухи і т.д.) діаметр d перерізу тороїдальної прокладки вибирається залежно від її внутрішнього діаметра D.
Для гумових тороїдальних прокладок застосовуються в основному два типи гнізд: клиновидное, яке рекомендується для, ущільнення вузлів, що працюють в агресивних середовищах, і прямокутне - для вузлів, що працюють в неагресивних або малоагрессівних середовищах (наприклад: повітря, вода, мастило ПЕМ-С-1 за ГОСТ 10957-74, ЦИАТИМ-221).
Натяг тороїда з діаметру, внаслідок розтягування при установці на вал (у канавку), дорівнює
Збільшення натягу прискорює процес старіння гуми. Забезпечити заданий натяг можна, встановивши на внутрішній діаметр тороіда односторонній допуск в мінус. Посадковий діаметр D 1 гнізда для ущільнювальної прокладки виконується не нижче 3-го класу точності.
6 Нерознімний ГЕРМЕТИЗАЦІЯ
6.1. Призначення та області застосування
Кафедра РЕЗ
РЕФЕРАТ
На тему:
«ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЗАХИСТУ РАДІОЕЛЕКТРОННИХ ЗАСОБІВ ВІД ВОЛОГИ»
МІНСЬК, 2008
1 ГЕРМЕТИЗАЦІЯ. Види герметизації
Герметизація (ГР) - забезпечення практичної непроникності корпусу РЕА для рідин і газів з метою захисту її елементів та компонентів від вологи, цвілевих грибків, пилу, піску, бруду та механічних пошкоджень.
Розрізняють індивідуальну, загальну, часткову і повну ГР.
Індивідуальна ГР допускає заміну компонентів РЕА при виході їх з ладу і ремонт вироби (І). При загальній ГР (вона простіше і дешевше індивідуальної) заміна компонентів і ремонт можливі тільки при демонтажі гермокорпуса, що може викликати труднощі. Вибір виду ГР залежить від терміну служби РЕА. Якщо він малий і відсутня необхідність у догляді, то доцільно герметизувати всі І. В іншому випадку герметизують компоненти або РЕА в цілому.
Дня часткової ГР РЕА застосовують просочення, обволікання, заливку як компонентів, так і РЕА лаками, пластмасами або компаундами на органічній основі. Вони, як правило, не забезпечують герметичність протягом тривалого часу.
Практично-повний захист РЕА від проникнення води, водних парів і газів досягається при використанні металів, скла та кераміки з достатнім ступенем непроникності. Найбільш поширені способи такої ГР - застосування металевих корпусів з повітряним, газовим (рідко рідинним) заповненням. Часто РЕА розташовують у роз'ємному герметичному корпусі, який потім заповнюють; повітрям або інертним газом при атмосферному чи підвищеному тиску, після чого корпус запаюється, Газове заповнення не обмежує робочу температуру, запобігає окисленню змащення рухомих частин, знижує ймовірність утворення дуги між контактами реле, перемикачів, покращує тепловий режим компонентів (у порівнянні із заповненням компаундами) завдяки охолодженню конвекцією газу. Недоліки роз'ємного герметичного корпусу: підвищені вимоги до механічної міцності, труднощі виконання та контролю надійного рознімного з'єднання. Перевага - відносно легкий доступ до компонентів РЕА.
При розміщенні РЕА в нероз'ємному (паяння або зварному) корпусі істотно ускладнюється доступ до компонентів при полегшенні конструкції гермокорпуса І. Важливим чинником підвищення ефективності ГР є лакофарбові, гальванічні і хімічні покриття просочуючих, обволікаючі і заливальних матеріалів, металевого і металпополімерного гермокорпусов.
2. Просочення
2.1. Призначення і область застосування
Просочення - процес заповнення ізоляційним плівкоутворюючих матеріалів пір і малих зазорів у компонентах РЕА з «ялиною збільшення їх електричної та механічної (захист від пошкоджень) міцності, волого-, нагрівання-і хімічностійких.
Просоченню піддаються моточні вироби (трансформатори, дроселі, котушки), деталі з волокнистих і пористих матеріалів (каркаси котушок, монтажні колодки, плати). Просочення в сушка виконуються при нормальному (або підвищеному) атмосферному тиску або під вакуумом. Найкращі результати дає чергування вакууму і підвищеного тиску.
2.2. Особливості конструкцій просочуємо виробів
Конструкція моткових виробів повинна забезпечувати хороший доступ просочувального складу всередину І. Жорсткі висновки слід виконувати шинами з міді або латуні з антикорозійним покриттям (лудіння або сріблення), одножильним проводом типу ПЕВ, гнучкі-теплостійких проводами ПВСТ, ВТЛ, ПМРВ та ін
Пайка елементів моткових І проводиться припоями, температура плавлення яких перевищує температуру полімеризації просочувального матеріалу не менше, ніж на 35 ... 45 град. Не можна застосовувати просочені лаком електроізоляційні матеріали: Лакотканини, бавовняні (ліноксінвие) і хлорвінілові трубки і фібру. У багатошарових обмотках (з числом шарів більше 4) застосовується мікалентная папір, склотканина та інші легкопропітиваемие матеріали. Сердечники з фериту і пермаллоя, а також котушки з обмоткою з проводів Ш
2.3. Основні властивості просочувальних матеріалів і рекомендації щодо їх застосування
При виборі матеріалів для просочування необхідно враховувати нейтральність до елементів просочується І, нетоксичність, волого-і нагревостойкость. У епоксидних компаундів життєздатність характеризується температурою і часом витримки (мін.) при ній, а в'язкість - тієї ж температурою і часом витримки при ній. Значення часу для ЖБК та в'язкості у вигляді відношення ЖС / в'язкість. При використанні просочення і заливки для І, що працюють у середовищі з 6 = 313 ° К і відносна вологість (Вл) 90 ... 93% для багатошарових обмоток відкрите типу, індекс 1 (в гуртку), після триразової просочення наносять додаткове зашите емалеве покриття . При дворазової просочення і захисному емалевому покритті І працездатно при 293,5 ° К і Вд до 98% - при одноразовому просочення і захисному емалевому покритті -
Після просочення, для підвищення вологостійкості, використовують заливку і обволікання. Особливістю заливки феритових та напівпровідникових деталей (індекс 3) є застосування компаунда ЕЗК-6 без наповнювача.
Малюнок 1 Конструкція тороїдальної конструкції, герметизированной просоченням
3. Обволікання І ЗАЛИВКА
3.1.Назначеніе і область застосування;
Обволікання - процес утворення покривних оболонок на поверхні І, призначених для короткочасної роботи в умовах впливу вологи. Обволіканню може передувати просочення.
Заливка - процес заповнення ізоляційним матеріалом вільного простору між вузлом і стінкою захисного корпусу. Вироби без корпусу заливають у спеціальній формі. За допомогою заливки можна нанести захисний шару компаунда на поверхню вузлів РЕА, заповнювати зазори і т.п. Заливка виконується при нормальному, підвищеному тиску або під вакуумом. Найкращі результати дає чергування вакууму і підвищеного тиску. Заливка вузлів РЕА, крім захисту від метеорологічних факторів, дозволяє поліпшити І з точними геометричними розмірами і високою чистотою обробки поверхні, підвищує механічну міцність.
Широке поширення ці методи захисту І отримали завдяки простоті технологічного процесу, мінімальній витраті матеріалів. За ступенем забезпечення вологостійкості обволікання поступається заливці.
Обволікання, просочення і заливка не замінюють повну герметизацію, тому що не виключають проникнення вологи всередину виробу. Слабким місцем є висновки, уздовж яких утворюються капіляри на кордоні дотику матеріалів з різними температурними коефіцієнтами лінійного розширення (ТКЛР).
3.2, Розрахунок внутрішніх напружень у компаундах при заливці
Виникаючі при заливці напруги викликані взаємодією компаунда з компонентами заливається І і обумовлені в основному невільною зміною обсягу І при затвердінні і відмінністю ТКЛР компаунда і заливаються виробів.
Максимальне значення напруги виникає на межі компаунд - заливається деталь. Напруження зменшуються в міру віддалення від кордону розділу і (незначно) після термообробки. Внутрішні напруження в ціліндр1гческом полімерному тілі заливки, армованої стрижнем з чужорідного матеріалу, можна розрахувати за формулою
де
Ек - ТКЛР компаунда і матеріалу стержня;
d 0 - діаметр полімерного тіла заливки з компаунда, м;
d c - діаметр стрижня, м;
При зниженні температури величина внутрішніх напружень в еластичному компаунді в деяких випадках може бути більше, ніж у жорсткому.
Методи зниження внутрішніх напружень у компаундах, модифікація властивостей компаундів, дозволяє знизити внутрішні напруги шляхом введення наповнювачів, пластифікаторів, зміною їх співвідношення або режиму затвердіння. Зниження напруг конструктивними методами забезпечується використанням демпфуючих прокладок, контейнерів та інших елементів для захисту деталей РЕА, чутливих до стиснення (пермалой, ферит і т.п.).
Демпфіруючі прокладки виготовляють з гуми, еластичних компаундів і ленопластов. Щільність прилягання демпфуючих прокладок досягається технологічними прийомами - зануренням, обгортування, нанесенням демпфуючого шару методом вихрового напилення і т.п.
Велике значення має вибір розмірів і геометрії компонування вузлів РЕА, що підлягають заливанні компаундом в монолітний блок, тому що Внутрішні напруження збільшуються із збільшенням розмірів, то деформації і внутрішні напруги мають мінімальну величину в геометричному центрі виливки. У ньому потрібно розташовувати найбільш чутливі до стиснення деталі.
3.3. Основні властивості компаундів та рекомендації щодо їх застосування
Герметики і компаунди на каучуковій основі рекомендується використовувати в наступних умовах роботи. "Віксінт У-1-18" - вплив вібрацій масла МВП, бензину і морської води. СКТН-1 (всіх марок) - герметизація приладів з надлишковим тиском 1,96 104 Па (0,2 атм.). "Віксінт К-18" - вплив повітря з підвищеною вологістю, а також температур 213 ... 523 ° К протягом 200 ч. ВГО-1-повітряне середовище при 2! 3 .., 523 ° К (працездатний при Т -523 ° К протягом 3500 ч). "Віксінт У-2-28" - вплив Т = 213 ... 573 ° С при поверхневої герметизації і Т = 213 ... 523 ° С при внутрішовні закладенні.
Точні значення життєздатності герметика (ЖС) (зазвичай 288 ... 303 ° К) залежать від дозування каталізаторів, молекулярного ваги полімеру, кліматичних умов в цеху. У разі застосування герметика ВПГ-2Л для заливки многоштирькових роз'ємів з щільним монтажем рекомендується готувати пеногерметік з каучуком СКТН марки А, що має меншу в'язкість.
Недоліком компаундів та герметиків на каучуковій основі є їх недостатня адгезійна здатність до металів і різних матеріалів, поліпшення адгезії досягається нанесенням підшару з лаків П-11 або П-90.
При введенні спеціальних добавок у лаки і емалі наприклад бентоніту або тонкодисперсної двоокису кремнію, утворюються оборотні коагуляційні (тиксотропні) структури, завдяки яким матеріал втрачає текучість і утримується на вертикальних поверхнях. Такі матеріали називається гіксотропнимі. Гелевидні стан матеріалу може бути легко зруйновано при механічному або термічному впливі і знову відновлено після припинення його. Епоксидні тиксотропні компаунди забезпечує покриття необхідної товщини шляхом разового занурення.
4. Роз'ємні ГЕРМЕТИЗАЦІЯ
4.1. Призначення і область застосування
Рознімна герметизація (РГ) застосовується для захисту блоки РЕЛ. вимагають заміни компонентів при ремонті, регулюванню або настройки.
Розміри і маса герметизированном вироби більше, ніж негерметизованих. Для запобігання електричного пробою потрібно збільшувати зазори між компонентами. Зазор між компонентами, що знаходяться під різними потенціалами, треба помножити на коефіцієнт, обчислений за нормами електричної міцності повітря при нормальному тиску (рис. 2).
Малюнок 2 Залежність коефіцієнта збільшення зазору До УВЗ між деталями від висоти над рівнем моря h при зазорах
Герметичність роз'ємного контейнера досягається ущільненням стиків корпусу з кожухом за допомогою ущільнювальних прокладок: еластичних з примусовим ущільненням, металевих. Прокладка з самоущільненням з пружного неметалевих матеріалу, пометенная в гніздо ущільнюється роз'єму або замку, стискається на деяку певну величину - натяг. Розміри посадкового місця повинні відповідати розмірам прокладки, а обсяг прокладки повинен бути менше обсягу посадкового місця.
Тиск, з яким прокладка завжди притиснута до стінок: Рп = Рн + Рс, де Рн - початковий тиск, Рс - тиск навколишнього середовища. У ущільнювальних вузлах з примусовим ущільненням питомий тиск на прокладку вибирається таким, щоб контактний тиск у всьому діапазоні робочих температур завжди виявлялося вище Рс. В якості матеріалу прокладок тут, поряд з м'яким металом, часто використовується еластичний пружний матеріал, переважно гума. Гумові прокладки поміщає в замкнуту за обсягом камеру. При цьому гума не деформується (не "випливає"), але перебуває в сильно напруженому стані (табл. 1).
Таблиця 1
| d, мм | <5 | 50 ... 300ОО | 100 ... 3000 |
| в, мм | 1 | 1,5 | 2 |
Металеві ущільнювальні прокладки виготовляють з алюмінію, міді, індію, свинцю, рідше з нікелю, срібла, заліза. Алюмінієві прокладки можуть працювати до температури приблизно 673К, мідні - до 353 ° К. Прокладки, що працюють на зріз чи призначені для гребішковою і клинових ущільнень, виготовляють з мідної стрічки товщиною близько
При знятті прокладки до 0.85 ... 0,75 d відбувається холодне зварювання індію з елементами ущільнення. Індій наноситься у вигляді покриття на фланці або мідні кільця. Він має високу пластичність і не вимагає великих зусиль затягування, як інші метали.
Слід зазначити, що ущільнення за рахунок пластичних деформацій металевих прокладок не завжди призводить до надійної герметизації. Наприклад, червоно-кільця з зубцями володіють великим ТКЛР, через що при нагріванні додатково обжимаються в ущільненні. При багаторазовому повторенні цього процесу ГР ущільнення порушується через усадки у вигляді наклепу. Це особливо небезпечно, коли вузол уплощения знаходиться у важкодоступному місці і його не можна контролювати. Термін служби такого ущільнення знижується при дії вібрації, тому його потрібно застосовувати з особливою обережністю.
4.3. Основні властивості гуми та рекомендації щодо її застосування
При використанні гумових прокладок важливо знати, що гума, поміщена в замкнутий об'єм, передає тиск як рідина, а напруження у всіх точках гумового масиву вирівнюється за кілька хвилин. У ній спостерігається явище релаксації. При постійному значенні деформації напругу в гумі падає протягом 48 годин. Вона практично нестислива: при тиску 80 МПа (300 кгс / см 2) стискання її близько 3%. Коефіцієнт об'ємного розширення гуми різних марок приблизно в 10 ра більше, ніж у сталі, і дорівнює (2 ... 6,7) · 10 -4, що може бути причиною розриву вузла ущільнення при його малої міцності.
При ущільненні нерухомих з'єднань (корпуси, кожухи і т.д.) діаметр d перерізу тороїдальної прокладки вибирається залежно від її внутрішнього діаметра D.
Для гумових тороїдальних прокладок застосовуються в основному два типи гнізд: клиновидное, яке рекомендується для, ущільнення вузлів, що працюють в агресивних середовищах, і прямокутне - для вузлів, що працюють в неагресивних або малоагрессівних середовищах (наприклад: повітря, вода, мастило ПЕМ-С-1 за ГОСТ 10957-74, ЦИАТИМ-221).
Натяг тороїда з діаметру, внаслідок розтягування при установці на вал (у канавку), дорівнює
Збільшення натягу прискорює процес старіння гуми. Забезпечити заданий натяг можна, встановивши на внутрішній діаметр тороіда односторонній допуск в мінус. Посадковий діаметр D 1 гнізда для ущільнювальної прокладки виконується не нижче 3-го класу точності.
6 Нерознімний ГЕРМЕТИЗАЦІЯ
6.1. Призначення та області застосування
РЕА поміщають у волого-і газонепроникний корпус, в якому підтримується незмінне барометричний тиск, що дозволяє використовувати РЕА при високому і низькому тиску, в тропічних умовах, під водою, в агресивних середовищах. При нероз'ємної герметизації не застосовують клей і компаунди через відмінності ТКЛР деталей корпусу і заливальних матеріалів, що призводить до утворення тріщин при теплових ударах. При малих розмірах герметичних швів допускається використання герметиків типу "Віксінта", "Перемога", "Сілпена", ВГО-1, а також поліегілена:
6.2. Нерознімний герметизація зварюванням та паянням
При конструюванні зварних герметичних корпусів необхідно правильно вибрати матеріал. При зварюванні тиском доцільно з'єднання встик, при роликової зварюванні - внахлестку. Роликова зварювання застосовується для одержання особливо міцних і щільних швів.
Хороші результати дає лазерна і електронно-променева зварювання. Променем лазера зварюють тугоплавкі метали, приварюють контакти в напівпровідникових приладах, підстави ІВ і т.д. За допомогою лазера легко зварюються алюміній і його сплави, монельметалл, бронза, нержавіюча сталь, ніобій, молібден, вольфрам та ін При цьому не потрібно спеціального захисту від впливу атмосфери (як і при металообробці). Дуже добре зварюються лазером мідь, срібло та золото, тому що з-за високої теплопровідності вони протистоять миттєвому наростання температури. При правильному виборі режимів процесу можна зварювати матеріали з різними температурами плавлення: золото і германій, алюміній і вольфрам, тантал і мідь і т.д. Такі поєднання часто зустрічаються в РЕА на ІС.
Промінь лазера дозволяє зварювати кільцевим швом сталевий корпус термістора. При цьому не спостерігається розтріскування керамічного ізолятора з висновками. Інші способи зварювання корпусу термістора позитивних результатів не дають.
Зварювання у вакуумі в сукупності з високою інтенсивністю нагрівання електронним променем забезпечує високу якість зварного шва, тому що в процесі зварювання видаляються гази, оксиди, домішки і забруднення як з поверхні металу, так і з внутрішніх шарів. Шов виходить високоміцним і надійним, деформації незначними.
При конструюванні вакуум-щільних з'єднань за допомогою зварювання плавленням необхідно враховувати наступне.
При зварюванні в стик зварний шов повинен бути з боку вакууму, а не навпаки, і не з двох сторін. При зварюванні внахлестку шов варити лише з боку вакууму, а не з двох сторін і використовувати при кутовий зварюванні зверху встик, а не внахлестку. Не рекомендується зварювання внахлестку з подвійним швом і підсилюють пластинками, т.к, в обсязі між швами можуть бути приховані мікротечі. Такі ж принципи покладені в основу конструювання Т-образної, кутовий я крайової зварок. Кутові з'єднання необхідно виконувати з повною проваркой, щоб не допустити утворення тріщин, а при крайових (щоб в місці з'єднання не утворилися забруднення і гази), проварки треба виконувати до внутрішньої поверхні У образної відбортовки, щоб не виходили "кишені".
При виборі припоїв для вакуум-щільного з'єднання необхідно враховувати ряд чинників, до основних з яких слід віднести тиск парів металу, чистоту припою, здатність його до змочування і розтікання при температурі пайки, здатність припою утворювати з сполучаються металами хімічностійких механічні міцні зв'язки.
Кращими з точки зору змочуваності для деталей зі сплавів міді є припої на основі олова, нікелю, срібла, золота, для нікелевих деталей - припої иа основі міді, олова, цинку, свинцю, золота, для сталевих деталей - на основі цинку, олова, свинцю , нікелю, золота.
Для паяних герметичних з'єднань слід застосовувати припой з малим температурним інтервалом кристалізації щоб уникнути розтріскування (наприклад ПОС-61).
При пайку м'якими припоями (
При виконанні вакуум-щільних з'єднань паянням необхідно врахувати наступні рекомендації. Для забезпечення капілярного засмоктування припою я зазор між деталями взаємне перекриття поверхонь, що з'єднуються повинно бути 2 ... 3 мм. При пайку деталей з матеріалів з різними ТКЛР зовнішня деталь повинна мати більший ТКЛР, щоб забезпечувати стиснення припою при охолодженні.
Розтікання припою в зазорі визначається конструкцією останнього. Так, прямі кути забезпечують хороше протікання припою через всі з'єднання. Розширення в зазорі і закруглені кути зупиняють протягом припою. Якщо найближчий з боку подачі припою кут круглиться, то припої не пройде за цей кут. Якщо круглиться другий кут, то з'єднання буде міцним а герметичним. Прямий другий кут, притиснутий до округленими кутку, також зупинить протягом припою, незважаючи на те, що зазори з обох сторін кутів обрані правильно. Якщо необхідно усунути розтікання припою по поверхні, то останню покривають графітом або хромом.
При конструюванні паяних з'єднань необхідно враховувати вид навантаження, яку вона повинна відчувати, не можна копіювати елементи зварних з'єднань.
6.3. Прохідні ізолятори для герметизованих корпусів
Електричні висновки здійснюються через прохідні ізолятори Їх основними елементами є трубка і фланець, впаяні в скляний ізолятор. Матеріали деталей з'єднання вибираються з приблизно рівними значеннями ТКЛР. У результаті утворюється узгоджений спай. Недоліки скляних ізоляторів - висока чутливість до різкої зміни температури. Більш надійними є стеклокерамичні і керамічні ізолятори.
У склокерамічним ізоляторі втулка з кераміки між фланцем і склом охороняє останнє від розтріскування при теплових ударах. Для зовнішніх з'єднань на корпусах герметизованих приладів зміцнюють гермопроводнікі, електрично ізольовані від корпусу, і герметичні штепсельні роз'єми.
Вибір матеріалів струмопроводу для його вакуумного ущільнення визначається конкретними умовами експлуатації. Найбільшого поширення набули гермопроводнікі на базі узгоджених спаїв металу зі склом.
Неузгоджені Спан мають більш високі механічні характеристики, однак їх доцільно застосовувати тільки при роботі вироби п. обмеженому інтервалі температур.
Спроби використати як гермопроводніков металеві штирі, залиті епоксидними компаундами, невдалі, тому що в результаті різних ТКЛР металів і епоксидних компаундів в процесі пайки монтажних проводів до висновків відбувається розгерметизація. Термоудар і вібрація також призводять до розгерметизації таких сполук.
7. РОЗРАХУНКИ ГЕРМЕТИЧНІСТЬ
При конструюванні герметичних виробів виникають два завдання: розрахунок зусилля обтиснення, що забезпечує герметичність з'єднання, наприклад корпусу та кришки (з прокладкою між ними), і розрахунок витоку газу через з'єднання.
7.1. Розрахунок зусилля обтиску
Відсутність обгрунтованих математичних моделей розгерметизації об'ємних з'єднань не дозволяє точно визначити тиск обтиску з урахуванням властивостей середовища, матеріалу прокладок і характеристики мікрогеометрні їх поверхні. Тому набули поширення емпіричні формули для визначення тиску обтиснення. Вони справедливі тільки в тому діапазоні зміни параметрів, в якому ставилися експерименти.
Знаючи необхідне посиливши обтиснення можна визначити зусилля затяжки з'єднання, наприклад гвинтами, стягивающими прокладку ущільнювача між кришкою і корпусом.
7.2. Розрахунок витоку
При розрахунку витоку (швидкості натекания) через ущільнення використовуються дві моделі. Одна з них - витік через круглі капіляри, інша - ламінарний протягом через плоску щілину (формула Пуазейля). Розрахунки, зроблені за цими моделями, розходяться з практикою, тому що останні не враховують такі чинники, як контактний тиск, характеристики мікрогеометрії поверхні, а також фізико-механічні властивості матеріалів ущільнюються деталей і т.д. Тим часом не всі фактори в однаковій мірі впливають на витік, тому багато авторів для кожного випадку обробляли результати експерименту і отримували емпіричні формули, розрахунки за якими дають гарну збіжність з практичними даними.
Середня статистична висота щілини
де R - Параметр, що характеризує здатність матеріалу до ущільнення мікронерівностей поверхні. Витік через ущільнення з еластомеру дорівнює.
Провідність (витік на одиницю перепаду тиску і периметра ущільнюваної поверхні В)
Тут З 0 - провідність при відсутності впровадження прокладки в мікронерівності ущільнюваної поверхні.
Формули 1-3 справедливі для газів, що не створюють облітерацію, яка зменшує витік за рахунок зарощування щілини.
Витік газу через зазор між прокладкою ущільнювача і фланцями для кращих еластомерів коливається в межах 8.10 -6 ... 4.10 -11 Па · см 3 / с (8.10 -6 ... 4.10 -11 атм см 3 / с) на 1 см довжини прокладки і залежить від її матеріалу і температури,
Масова витрата газу через нещільності стику герметичного з'єднання (4)
де Р і -. тиск газі у виробі,
Р 0 - тиск навколишнього середовища;
R - Газова постійна,
h 0 - середня висота щілини при відсутності контактного тиску на стику;
К 0 - постійна Козен, що залежить від форми поперечного перерізу щілини (для круглої щілини Ко = 2);
t - коефіцієнт звивистості (
Т-абсолютна температура;
Sm - середній крок нерівностей профілю (ГОСТ 2789-73);
Ra - Середнє арифметичне відхилення профілю;
М i - Коефіцієнт Пуассона матеріалу,
Е i - модуль пружності матеріалу;
r - середній радіус заокруглення вершин мікронерівностей $
в 1 - сумарні параметри опорних кривих контактуючих поверхонь;
Вимога високого ступеня герметичності мікрозборок, наприклад, корпусів напівпровідникових приладів і ІС нерозривно пов'язане із забезпеченням їх надійності та довговічності.
У результаті негерметичності всередину корпусу може потрапити волога, корозійно-активні речовини, а також сторонні частинки, які викличуть пошкодження окремих елементів мікроскладені або коротке замикання.
Герметичність корпусів мікрозборок дуже висока і масова витрата може досягти величини 10 -8 ... 10 -9 см 3 / с. Зазначимо для порівняння, що через отвір діаметром 10 мкм витрата газу становить 5.10 -9 см 3 / с. При зменшенні діаметра отвору до 0,1 мкм витрата газу знижується на чотири порядки і складає 5.10 -13 см 3 / с. Его викликає великі труднощі у виборі методів і засобів для перевірки герметичності мікрозборок, особливо в масовому виробництві. З існуючих методів контролю поширення набув газовий (за допомогою гелієвого детектора шукаємо).
Як показала практика, витік корпусів мікрозборок залежить не тільки від тиску індикаторного газу, яким роблять випробування, часу продовження цього тиску, інтервалу часу після зняття тиску, але і від величини внутрішнього (вільного) об'єму досліджуваного на герметичність корпусу.
Для точної оцінки витоку гелію за результатами вимірювань
де R - виміряна витік, атм · см 3 / с;
L - еквівалентна стандартна витік, атм · см 3 / с;
t 1 - час перебування під тиском;
t 2 - Час витримки перед вимірюванням після зняття тиску;
U - об'єм корпусу, см 3.
ЛІТЕРАТУРА
1. Достанко А.П., Пікуль М.І., Хмиль А.А. Технологія виробництва ЕОМ. Учеб. Мн.: Вишейшая школа, 2004.
2. Кофанов Ю.М. Теоретичні основи конструювання технології та надійності РЕЗ. Учеб. М.: Радіо і зв'язок, 2001.
3. Глудкін О.П. Методи та пристрої випробувань РЕЗ та ЕВС. Учеб. М.: Вищ. шк., 2001.
4. Технологія радіоелектронних пристроїв і автоматизація виробництва: Підручник А.П. Достанко, В.Л. Ланін, А.А. Хмиль, Л.П. Ануфрієв. Мн. Обчислюємо. шк., 2002.
6.2. Нерознімний герметизація зварюванням та паянням
При конструюванні зварних герметичних корпусів необхідно правильно вибрати матеріал. При зварюванні тиском доцільно з'єднання встик, при роликової зварюванні - внахлестку. Роликова зварювання застосовується для одержання особливо міцних і щільних швів.
Хороші результати дає лазерна і електронно-променева зварювання. Променем лазера зварюють тугоплавкі метали, приварюють контакти в напівпровідникових приладах, підстави ІВ і т.д. За допомогою лазера легко зварюються алюміній і його сплави, монельметалл, бронза, нержавіюча сталь, ніобій, молібден, вольфрам та ін При цьому не потрібно спеціального захисту від впливу атмосфери (як і при металообробці). Дуже добре зварюються лазером мідь, срібло та золото, тому що з-за високої теплопровідності вони протистоять миттєвому наростання температури. При правильному виборі режимів процесу можна зварювати матеріали з різними температурами плавлення: золото і германій, алюміній і вольфрам, тантал і мідь і т.д. Такі поєднання часто зустрічаються в РЕА на ІС.
Промінь лазера дозволяє зварювати кільцевим швом сталевий корпус термістора. При цьому не спостерігається розтріскування керамічного ізолятора з висновками. Інші способи зварювання корпусу термістора позитивних результатів не дають.
Зварювання у вакуумі в сукупності з високою інтенсивністю нагрівання електронним променем забезпечує високу якість зварного шва, тому що в процесі зварювання видаляються гази, оксиди, домішки і забруднення як з поверхні металу, так і з внутрішніх шарів. Шов виходить високоміцним і надійним, деформації незначними.
При конструюванні вакуум-щільних з'єднань за допомогою зварювання плавленням необхідно враховувати наступне.
При зварюванні в стик зварний шов повинен бути з боку вакууму, а не навпаки, і не з двох сторін. При зварюванні внахлестку шов варити лише з боку вакууму, а не з двох сторін і використовувати при кутовий зварюванні зверху встик, а не внахлестку. Не рекомендується зварювання внахлестку з подвійним швом і підсилюють пластинками, т.к, в обсязі між швами можуть бути приховані мікротечі. Такі ж принципи покладені в основу конструювання Т-образної, кутовий я крайової зварок. Кутові з'єднання необхідно виконувати з повною проваркой, щоб не допустити утворення тріщин, а при крайових (щоб в місці з'єднання не утворилися забруднення і гази), проварки треба виконувати до внутрішньої поверхні У образної відбортовки, щоб не виходили "кишені".
При виборі припоїв для вакуум-щільного з'єднання необхідно враховувати ряд чинників, до основних з яких слід віднести тиск парів металу, чистоту припою, здатність його до змочування і розтікання при температурі пайки, здатність припою утворювати з сполучаються металами хімічностійких механічні міцні зв'язки.
Кращими з точки зору змочуваності для деталей зі сплавів міді є припої на основі олова, нікелю, срібла, золота, для нікелевих деталей - припої иа основі міді, олова, цинку, свинцю, золота, для сталевих деталей - на основі цинку, олова, свинцю , нікелю, золота.
Для паяних герметичних з'єднань слід застосовувати припой з малим температурним інтервалом кристалізації щоб уникнути розтріскування (наприклад ПОС-61).
При пайку м'якими припоями (
При виконанні вакуум-щільних з'єднань паянням необхідно врахувати наступні рекомендації. Для забезпечення капілярного засмоктування припою я зазор між деталями взаємне перекриття поверхонь, що з'єднуються повинно бути 2 ... 3 мм. При пайку деталей з матеріалів з різними ТКЛР зовнішня деталь повинна мати більший ТКЛР, щоб забезпечувати стиснення припою при охолодженні.
Розтікання припою в зазорі визначається конструкцією останнього. Так, прямі кути забезпечують хороше протікання припою через всі з'єднання. Розширення в зазорі і закруглені кути зупиняють протягом припою. Якщо найближчий з боку подачі припою кут круглиться, то припої не пройде за цей кут. Якщо круглиться другий кут, то з'єднання буде міцним а герметичним. Прямий другий кут, притиснутий до округленими кутку, також зупинить протягом припою, незважаючи на те, що зазори з обох сторін кутів обрані правильно. Якщо необхідно усунути розтікання припою по поверхні, то останню покривають графітом або хромом.
При конструюванні паяних з'єднань необхідно враховувати вид навантаження, яку вона повинна відчувати, не можна копіювати елементи зварних з'єднань.
6.3. Прохідні ізолятори для герметизованих корпусів
Електричні висновки здійснюються через прохідні ізолятори Їх основними елементами є трубка і фланець, впаяні в скляний ізолятор. Матеріали деталей з'єднання вибираються з приблизно рівними значеннями ТКЛР. У результаті утворюється узгоджений спай. Недоліки скляних ізоляторів - висока чутливість до різкої зміни температури. Більш надійними є стеклокерамичні і керамічні ізолятори.
У склокерамічним ізоляторі втулка з кераміки між фланцем і склом охороняє останнє від розтріскування при теплових ударах. Для зовнішніх з'єднань на корпусах герметизованих приладів зміцнюють гермопроводнікі, електрично ізольовані від корпусу, і герметичні штепсельні роз'єми.
Вибір матеріалів струмопроводу для його вакуумного ущільнення визначається конкретними умовами експлуатації. Найбільшого поширення набули гермопроводнікі на базі узгоджених спаїв металу зі склом.
Неузгоджені Спан мають більш високі механічні характеристики, однак їх доцільно застосовувати тільки при роботі вироби п. обмеженому інтервалі температур.
Спроби використати як гермопроводніков металеві штирі, залиті епоксидними компаундами, невдалі, тому що в результаті різних ТКЛР металів і епоксидних компаундів в процесі пайки монтажних проводів до висновків відбувається розгерметизація. Термоудар і вібрація також призводять до розгерметизації таких сполук.
7. РОЗРАХУНКИ ГЕРМЕТИЧНІСТЬ
При конструюванні герметичних виробів виникають два завдання: розрахунок зусилля обтиснення, що забезпечує герметичність з'єднання, наприклад корпусу та кришки (з прокладкою між ними), і розрахунок витоку газу через з'єднання.
7.1. Розрахунок зусилля обтиску
Відсутність обгрунтованих математичних моделей розгерметизації об'ємних з'єднань не дозволяє точно визначити тиск обтиску з урахуванням властивостей середовища, матеріалу прокладок і характеристики мікрогеометрні їх поверхні. Тому набули поширення емпіричні формули для визначення тиску обтиснення. Вони справедливі тільки в тому діапазоні зміни параметрів, в якому ставилися експерименти.
Знаючи необхідне посиливши обтиснення можна визначити зусилля затяжки з'єднання, наприклад гвинтами, стягивающими прокладку ущільнювача між кришкою і корпусом.
7.2. Розрахунок витоку
При розрахунку витоку (швидкості натекания) через ущільнення використовуються дві моделі. Одна з них - витік через круглі капіляри, інша - ламінарний протягом через плоску щілину (формула Пуазейля). Розрахунки, зроблені за цими моделями, розходяться з практикою, тому що останні не враховують такі чинники, як контактний тиск, характеристики мікрогеометрії поверхні, а також фізико-механічні властивості матеріалів ущільнюються деталей і т.д. Тим часом не всі фактори в однаковій мірі впливають на витік, тому багато авторів для кожного випадку обробляли результати експерименту і отримували емпіричні формули, розрахунки за якими дають гарну збіжність з практичними даними.
Середня статистична висота щілини
де R - Параметр, що характеризує здатність матеріалу до ущільнення мікронерівностей поверхні. Витік через ущільнення з еластомеру дорівнює.
Провідність (витік на одиницю перепаду тиску і периметра ущільнюваної поверхні В)
Тут З 0 - провідність при відсутності впровадження прокладки в мікронерівності ущільнюваної поверхні.
Формули 1-3 справедливі для газів, що не створюють облітерацію, яка зменшує витік за рахунок зарощування щілини.
Витік газу через зазор між прокладкою ущільнювача і фланцями для кращих еластомерів коливається в межах 8.10 -6 ... 4.10 -11 Па · см 3 / с (8.10 -6 ... 4.10 -11 атм см 3 / с) на
Масова витрата газу через нещільності стику герметичного з'єднання (4)
де Р і -. тиск газі у виробі,
Р 0 - тиск навколишнього середовища;
R - Газова постійна,
h 0 - середня висота щілини при відсутності контактного тиску на стику;
К 0 - постійна Козен, що залежить від форми поперечного перерізу щілини (для круглої щілини Ко = 2);
t - коефіцієнт звивистості (
Т-абсолютна температура;
Sm - середній крок нерівностей профілю (ГОСТ 2789-73);
Ra - Середнє арифметичне відхилення профілю;
М i - Коефіцієнт Пуассона матеріалу,
Е i - модуль пружності матеріалу;
r - середній радіус заокруглення вершин мікронерівностей $
в 1 - сумарні параметри опорних кривих контактуючих поверхонь;
Вимога високого ступеня герметичності мікрозборок, наприклад, корпусів напівпровідникових приладів і ІС нерозривно пов'язане із забезпеченням їх надійності та довговічності.
У результаті негерметичності всередину корпусу може потрапити волога, корозійно-активні речовини, а також сторонні частинки, які викличуть пошкодження окремих елементів мікроскладені або коротке замикання.
Герметичність корпусів мікрозборок дуже висока і масова витрата може досягти величини 10 -8 ... 10 -9 см 3 / с. Зазначимо для порівняння, що через отвір діаметром 10 мкм витрата газу становить 5.10 -9 см 3 / с. При зменшенні діаметра отвору до 0,1 мкм витрата газу знижується на чотири порядки і складає 5.10 -13 см 3 / с. Его викликає великі труднощі у виборі методів і засобів для перевірки герметичності мікрозборок, особливо в масовому виробництві. З існуючих методів контролю поширення набув газовий (за допомогою гелієвого детектора шукаємо).
Як показала практика, витік корпусів мікрозборок залежить не тільки від тиску індикаторного газу, яким роблять випробування, часу продовження цього тиску, інтервалу часу після зняття тиску, але і від величини внутрішнього (вільного) об'єму досліджуваного на герметичність корпусу.
Для точної оцінки витоку гелію за результатами вимірювань
де R - виміряна витік, атм · см 3 / с;
L - еквівалентна стандартна витік, атм · см 3 / с;
t 1 - час перебування під тиском;
t 2 - Час витримки перед вимірюванням після зняття тиску;
U - об'єм корпусу, см 3.
ЛІТЕРАТУРА
1. Достанко А.П., Пікуль М.І., Хмиль А.А. Технологія виробництва ЕОМ. Учеб. Мн.: Вишейшая школа, 2004.
2. Кофанов Ю.М. Теоретичні основи конструювання технології та надійності РЕЗ. Учеб. М.: Радіо і зв'язок, 2001.
3. Глудкін О.П. Методи та пристрої випробувань РЕЗ та ЕВС. Учеб. М.: Вищ. шк., 2001.
4. Технологія радіоелектронних пристроїв і автоматизація виробництва: Підручник А.П. Достанко, В.Л. Ланін, А.А. Хмиль, Л.П. Ануфрієв. Мн. Обчислюємо. шк., 2002.