Основы конструирования и технологии производства электронных и электрических средств автоматизации - Бабаянц С.С., Семенков Е.А.

Author: Бабаянц С.С. Семенков Е.А.
Tags: организация производственного процесса производственное планирование управление качеством электроника электротехника автоматизация конструирование издательство высшая школа
Year: 1977
Similar
Технологические основы поточно автоматизированного производства
Разработка маршрутных технологических процессов изготовления деталей
Монтаж приборов и средств автоматизации
Основы конструирования литьевых форм для термопластов
Text
                    С, С, Бабаянц.Е. А.Семенков
ОСНОВЫ
КОНСТРУИРОВАНИЯ
И ТЕХНОЛОГИИ
ПРОИЗВОДСТВА
ЭЛЕКТРОННЫХ
И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СРЕДСТВ
АВТОМАТИЗАЦИИ
С. С. БАБАЯНЦ, Е. А. СЕМЕНКОВ
ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ
И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
ЭЛЕКТРОННЫХ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Допущено Министерством высшего и среднего специального образования
СССР в качестве учебника для электрорадиоприборостроительных спе-
циальностей техникумов
МОСКВА «ВЫСШАЯ ШКОЛА» 1977
Scan A AW
603
Б12
УДК 658.5(075)
Рецензенты:
канд. техн, наук Н. И. Калинин, В. Ф. Литвиненков ,
Бабаянц С. С. и Семенков Е. А.
Б12 Основы конструирования и технологии производства элект-
ронных и электрических средств автоматизации. Учебник для
техникумов. М., «Высш, школа», 1977.
263 с. с или
В учебнике изложены процессы изготовления деталей и элементов автоматиза-
ции, сборки, монтажа, регулирования и испытаний, методы производства микросхем,
печатных схем и микроконтактирования; даны сведения о конструкции элементов
автоматизации.
Предназначается для студентов электрорадиоприборостроительных техникумов.
Представляет интерес для сотрудников промышленности, работающих в области
конструирования и производства электронных и электрических средств автоматизации.
Б
30102—128
001(01)—77
220—77
603
@ Издательство «Высшая школа», 1977
ПРЕДИСЛОВИЕ
Одна из характерных черт научно-технической революции
заключается в резком увеличении производства электронных и
электрических средств автоматизации, в том числе управляющей и
вычислительной техники.
Изготовление электронных и электрических средств автомати-
зации по сравнению с другими видами производства имеет ряд
специфических особенностей, что определяет выбор технологиче-
ских процессов их изготовления, оборудования и оснастки.
Стремление к миниатюризации, повышению чувствительности,
точности и надежности привело к созданию новых устройств и но-
вых конструкций электронных и электрических приборов автома-
тики. Последние характеризуются широким использованием элект-
рорадиоэлементов, датчиков, малогабаритных электрических ма-
шин, интегральных микросхем и полупроводниковых элементов.
Применение электрических приборов автоматики велико. Их изго-
товлением занимаются десятки предприятий радиотехнической,
электронной, приборостроительной и электротехнической промыш-
ленности. Развитие этих отраслей народного хозяйства требует не-
прерывного притока все более квалифицированных техников. В
связи с этим изучение оптимальных методов производства электрон-
ных и электрических приборов автоматики имеет важное значение.
При работе над книгой использованы материалы из отечествен-
ной и зарубежной литературы, опыт передовых предприятий и ре-
зультаты отдельных научно-исследовательских работ.
В первой части книги даны характеристика производства при-
боров и средств автоматизации, их конструктивно-технологические
особенности, изложены общие вопросы проектирования технологи-
ческих процессов.
Во второй части рассмотрены основные процессы обработки,
технология изготовления характерных деталей и перспективные
методы производства. В третьей части изложены технологические
процессы изготовления элементов автоматизации, специфические
процессы, применяемые в производстве приборов и средств автома-
тизации. В четвертой части рассмотрены технологические процес-
сы сборки, монтажа, регулирования и испытаний, приведены новые
методы производства микросхем, печатных схем, методы микро-
.контактирования.
Настоящая книга является учебником по одноименному курсу
и соответствует утвержденной программе для учащихся электрома-
шиностроительных и электрорадиоприборостроительных техни-
кумов.
3
Материал между авторами распределяется следующим обра-
зом: введение, гл. 1, 2, 3, 4, 7, 8, 10, 11, 14, 15, 16, 17, 18, 19 и 21
написаны С. С. Бабаянцем, гл. 5, 6, 9, 12, 13, 20, 22 и 23 — Е. А. Се-
менковым.
Авторы благодарны рецензентам канд. техн, наук Н. И. Кали-
нину и В. Ф. Литвиненкову за ряд ценных замечаний, направлен'
ных на улучшение содержания книги.
Все замечания по книге просим направлять по адресу: Москва,
К-51, Неглинная ул., 29/14, издательство «Высшая школа».
Авторы
Часть первая
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОИЗВОДСТВЕ
ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Глава 1
КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
§ 1.1.	Классификация и особенности приборов
и средств автоматизации
Автоматические устройства предназначены для выполне-
ния различных функций без непосредственного участия человека.
Современные приборы и средства автоматизации управляют ходом
процесса или контролируют его (приборы автоматического управ-
ления или контроля), регулируют процесс по определенному зако-
ну (устройства автоматического регулирования) и выполняют
математические операции (счетно-решающие устройства).
Автоматические системы любого типа по назначению подраз-
деляют на системы: автоматического управления, измерительные,
следящие и автоматического регулирования и управления.
Автоматические устройства (АУ) любого типа состоят из ряда
самостоятельных элементов, деталей, сборочных единиц и прибо-
ров. По физическому принципу действия их делят на механиче-
ские, электромеханические, электромашинные, ферромагнитные,
электронные и др.
Развитие современных приборов и средств автоматизации идет
по пути увеличения числа используемых элементов и деталей, ко-
торые подчас довольно резко отличаются друг от друга по конст-
рукции, назначению, размерам и технологии изготовления.
Несмотря на большое разнообразие применяемых элементов и
деталей, их можно классифицировать по конструктивно-технологи-
ческим особенностям — общности назначения, применяемым мате-
риалам, конструкции, технологии и выполняемым функциям:
1.	Корпусные детали, детали несущих конструкций: корпуса,
каркасы, рамы, кронштейны, основания; шкафы, ящики, оболочки,
кожухи; платы (микроплаты), основания, подложки.
2.	Детали механизмов: валики, подшипники, втулки, шестерни,
кулачки; пружины; оси, керны, опоры; детали зацеплений; шкалы,
шильдики, детали линейных и угловых отсчетов.
3.	Электроизоляционные детали: детали из пластмасс; детали
из керамики; детали, получаемые механической обработкой из изо-
ляционных материалов, подложки.
5
4.	Магнитопроводы: магнитопроводы и детали иа магнитоди-
электриков; ленточные и пластинчатые магнитопроводы; элемен-
ты памяти — магнитные платы, пластины, линейки, биаксы, транс-
флюксоры.
5.	Детали и сборочные единицы токоведущих частей: контакты
и контактные детали; преобразователи; переключатели; печатные
проводники.
6.	Элементы устройств: трансформаторы и дроссели; резисторы
постоянные и переменные; конденсаторы — постоянные, перемен-
ные и подстроечные; индуктивности.
7.	Полупроводниковые приборы: транзисторы и транзисторные
матрицы; диоды и диодные матрицы; полупроводниковые микро-
схемы.
8.	Коммутационные узлы и устройства: штепсельные разъемы;,
ламповые и расшивочные панели; реле; электрические машины»
якоря, роторы, статоры; печатные платы; микросхемы.
§ 1.2.	Конструкторская подготовка производства
Конструкторская подготовка — начальный этап техниче-
ской подготовки производства. Состоит из ряда последовательных
стадий согласно ГОСТ 2103—68 «Стадии разработки».
Техническое задание. Техническое задание (ТЗ) устанавливает
назначение изделия, технико-экономические характеристики, по-
казатели качества и специальные требования, предъявляемые к.
разрабатываемому изделию, а также состав конструкторской до-
кументации, передаваемый заказчику.
Техническое предложение. Содержит различные варианты воз-
можных конструкций изделия. Цель технического предложения—-
определить научно-техническую возможность и экономическую це-
лесообразность осуществления ТЗ в установленные сроки. Поэтому
на этапе ТЗ проводят сравнительный технико-экономический ана-
лиз и отбирают существующие образцы аналогичных или близких
по назначению изделий отечественного и зарубежного производ-
ства. После сравнительного анализа выбирают наиболее опти-
мальный вариант конструкции изделия, указывают компоновки,,
преимущества и недостатки каждого варианта, технико-экономи-
ческие показатели будущего изделия и его общий вид.
Эскизный проект. Включает в себя всю совокупность конструк-
торских документов (структурную схему устройства, чертежи функ-
циональных блоков и элементов), содержащих принципиальное
конструкторское решение. Эскизное проектирование сопровожда-
ется изготовлением макетного образца изделия, его исследованием;
доработкой схем и эскизных чертежей в результате исследования'
макета. В процессе эскизного проектирования конструкцию изде-
лия разбивают на функциональные блоки, над которыми работают
отдельные лаборатории и конструкторские бюро. Определяют ори-
ентировочно входные и выходные данные каждого из функциональ-
ных блоков.
6
Технический проект. Включает в себя комплект конструкторских
-чертежей и схем на стадии технического проекта, содержащих
окончательные технические решения, дающие полное представле-
ние об устройстве разрабатываемого изделия и исходные данные
для разработки рабочей документации. Технический проект должен
обеспечить соответствие конструкции техническому заданию (ТЗ).
высокий уровень технологичности конструкции, оптимальную ре-
монтопригодность, простоту разборки и сборки изделия, удобный
доступ к часто сменяемым деталям и элементам, удобство эксплу-
атации средств автоматизации и использование современных
достижений технической эстетики.
На основе утвержденного технического проекта разрабатывают
рабочую документацию на опытную партию в такой последователь-
ности: 1. Отрабатывают и выверяют технологические процессы и
технологическое оснащение по результатам изготовления и испы-
тания опытной партии. 2. Корректируют чертежи приспособлений,
штампов, пресс-форм и др. 3. Корректируют конструкторскую до-
кументацию по мере запуска и выпуска опытной партии в соответ-
ствии с зафиксированным и полностью оснащенным технологиче-
ским процессом. 4. Производят технологическую подготовку про-
изводства после изготовления и испытания опытной партии и запу-
скают установочную серию изделий, которую изготовляют в цехах
серийного производства.
§ 1.3.	Технологическая подготовка производства
Технологическая подготовка производства состоит из
двух этапов.
Первый этап заключается в создании информации, необходи-
мой для планирования материально-технического снабжения и за-
пуска установочных партий изделий. На этом этапе разрабатыва-
ют межцеховые технологические маршруты и рассчитывают нормы
расхода материала на детали и сборочные соединения.
Второй этап — это проектирование операционной технологии,
установление методов, порядка и средств технического контроля,
проектирование и изготовление специального инструмента, при-
способлений, штампов, пресс-форм; расчет норм времени и др.
Одним из важных вопросов организационного построения тех-
нологической подготовки является степень централизации и форма
работы технологической службы.
Централизованная организация службы главного технолога ха-
рактеризуется тем, что все работы по технологической подготовке
производства сосредоточиваются в отделе главного технолога
(ОГТ). В цехах организуют небольшие технологические группы
(бюро), занимающиеся внедрением технологии и проектированием
цеховой оснастки.
Децентрализованная организация службы главного технолога
характеризуется выполнением работ технологическими бюро цехов,
^которые подчинены администрации цехов. ОГТ методически конт-
7
ролирует работу цехового бюро, проверяет и утверждает техноло-
гические процессы.
На предприятиях, изготавливающих приборы и автоматические
системы, нет единого решения организационного построения тех-
нологических служб. На заводах чаще всего применяют смешан-
ную систему, когда часть технологических процессов проектируется
цеховыми технологическими бюро, т. е. децентрализованно (меха-
ническая обработка, литье, производство пластмассовых и кера-
мических изделий), а часть — О ГТ, т. е. централизованно (намотка,
сборка, монтаж, испытание, настройка, регулировка).
Прогрессивной является централизованная организация служ-
бы главного технолога, обеспечивающая использование наиболее
передовых форм проектирования технологических процессов, их
высокое качество, тесную связь технического нормирования труда
с проектируемым технологическим процессом. Это ускорит процес-
сы прохождения технологической документации и внесения в нее
изменений и обеспечит возможность более правильной оценки эко-
номической эффективности проектируемой технологии.
Наиболее сложный и трудоемкий этап технологической подго-
товки производства — проектирование технологических процессов,
заключающееся в решении сложных технологических задач, вы-
полнении простых вычислений, вычерчивании эскизов, расчетах
норм расхода материалов, размеров площадей покрытия деталей,
их раскроя, расчетах режимов резания и др. Уровень и качество
проектирования технологии определяются опытом, квалификацией,
кругозором и индивидуальными способностями технолога.
В технологической подготовке производства широко используют
вычислительную технику, которая уменьшает трудоемкость работ,
обеспечивает большую точность расчетов и объективность приня-
тых решений технологических вопросов.
Основные задачи, решаемые в процессе автоматизированного
проектирования технологических .процессов: кодирование исходной
информации; определение методов обработки, обеспечивающих
выполнение заданных технологических требований; выбор оборудо-
вания, состава и последовательности операций, режимов обработ-
ки, припусков расчета межоперационных размеров, приспособле-
ний и требований к специальной технологической оснастке и
инструменту. Серьезной задачей является разработка системы коди-
рования, с помощью которой любую информацию записывают в
виде, удобном для электронно-вычислительных машин (ЭВМ), с*
последующей переработкой и выдачей результатов решения на пе-
чать в форме технологической карты.
Составление кодировочных таблиц — трудоемкая операция,
выполняемая вручную. Оператор, пользуясь такой таблицей, наби-
рает перфокарты или перфоленты для ввода в ЭВМ, в памяти ко-
торой содержится определенный набор программ различного функ-
ционального назначения.
Управляющая программа, разработанная по определенным^
признакам, которые заданы исходными данными о детали, обеспе-
8
чивает результаты работы. Отлаживание и составление программ —
сложная и ответственная задача, поэтому перспективным является
автоматическое программирование, разрабатываемое в настоящее
время.
Глава 2
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
§ 2.1.	Основные сведения о производственном процессе
Производство — это процесс преобразования человеком
природных ресурсов в полезном для человеческих потребностей на-
правлении.
Изделием называют продукт конечной стадии производства,
выпускаемый предприятием. Общесоюзным стандартом (ГОСТ
2.101—68) установлены следующие виды изделий: детали, сбороч-
ные единицы, комплексы, комплекты.
Деталь — это изделие, изготовленное из однородного по наиме-
нованию и марке материала без применения сборочных операций.
Детали делят на конструктивные (оси, втулки, корпуса, катушки),
крепежные (винты, гайки, заклепки) и монтажные (лепестки, на-
конечники) . Детали не имеют составных частей.
Сборочная единица — это изделие, составные части которого
подлежат соединению между собой на предприятии-изготови-
теле. К сборочным единицам можно отнести микромодуль и пласт-
массовое изделие с арматурой, радиоприемное устройство и маг-
нитный усилитель, т. е. любую совокупность сборочных единиц и
деталей, имеющих общее функциональное назначение.
Комплекс — это два и более изделий, не соединенных сбороч-
ными операциями, но выполняющих взаимосвязанные эксплуата-
ционные функции (например, автоматическая система контроля и
регулировки).
Комплект — это два и более изделий, не соединенных сборочны-
ми операциями и представляющих собой набор изделий, имеющих
общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера
[например, комплект запасного имущества, комплект инструментов
и приспособлений (ЗИП)].
В состав сборочных единиц могут входить детали, другие сбо-
рочные единицы и комплекты. В состав комплектов и комплексов
могут входить другие сборочные единицы, комплекты и детали.
В зависимости от назначения различают изделия основного про-
изводства, предназначенные для поставки другим предприятиям,
и изделия вспомогательного производства, предназначенные для
нужд самого завода — изготовителя основных изделий. Изделия
могут быть покупными, т. е. получаемыми в готовом виде от дру-
гих предприятий.
9
Приборы и средства автоматизации являются, как правило, из-
делиями основного производства. Детали и электроэлементы при-
боров, называемые в дальнейшем для краткости просто элемента-
ми, могут быть одновременно изделиями как основного, так и вспо-
могательного производства. Для своего производства предприятия4
получают с металлургических, электротехнических и химических,
предприятий исходные материалы — сплавы, стали, провода, элект-
роизоляционные материалы, лаки, компаунды и краски.
Производственный процесс — это совокупность отдельных вза-
имосвязанных процессов труда, посредством которых поступающие
на предприятие исходные материалы и заготовки преобразуются в
готовые изделия. Главная часть производственного процесса — это/
технологический процесс, в течение которого постепенно изменяют-
ся состояние исходных материалов, форма, размеры, физико-хи-
мические свойства и внешний вид предмета труда. Все изменения
предусмотрены заранее. Технологический процесс состоит из опе-
раций.
Операцией называют часть технологического процесса, которая
непрерывно осуществляется одним или несколькими рабочими на
одном рабочем месте и охватывает все действия по обработке де-
тали и сборке элемента. Применяют также одновременную сборку
и обработку нескольких элементов и деталей. Каждая операция,,
как и весь технологический процесс в целом, представляет собой
сочетание трудового процесса и взаимосвязанных с ним естествен-
ных процессов (сушка, термическая обработка, старение, обжиг
в печи). Естественные процессы изменяют механические, химиче-
ские и физические свойства используемых материалов.
Операция имеет наименование в зависимости от вида работ»
Например, производство катушек состоит из следующих операций:
заготовительной, заделки выводов, намоточной, пропиточной и кон-
трольной. Длительность выполнения операции определяет степень
загрузки оборудования и расчетное количество рабочих мест. При
выполнении одной и той же операции неизбежно изменение положе-
ния детали относительно инструмента или положения направляю-
щих деталей станка (оборудования). Кроме того, операция зави-
сит от обработки. Например, режим наматывания катушек харак-
теризуется постоянным числом оборотов шпинделя, величиной
подачи на один оборот и натяжением провода. Режим обжига в
печи предусматривает температуру и время выдержки при этой
температуре, а также скорость ее повышения или снижения в ми-
нуту или час.
Операция состоит из переходов, в течение которых остаются не-
измененными обрабатываемая поверхность детали, положение де-
тали или режим работы станка. Изменение хотя бы одного из этих
условий означает наступление нового перехода. Например, опера-
цию пропитки катушки лаком в пропиточном баке можно разде-
лить на следующие переходы: пропитка при атмосферном давле-
нии; пропитка при вакууме; пропитка при повышенном давлении;
и т. д.
10
В процессе обработки детали необходимо изменять ее положе-
ния относительно станка. Положение детали относительно станка
называется установкой. Если изменение положения детали не свя-
зано с повторным закреплением, то каждое новое положение де-
тали называют позицией. При механической обработке снятием
^стружки структура технологического процесса, как правило, четы-
рехступенчатая. Кроме операций, переходов и установок применя-
ют проходы. Проход — это часть перехода, при которой одну и ту
же рабочую поверхность обрабатывают повторно тем же инстру-
ментом при сохранении режима работы станка. Переход делят на
проходы только в том случае, если толстый слой металла снимают
в несколько приемов. Сборочные операции обычно характеризуют
более простой, двухступенчатой, структурой, включающей в себя
два элемента: операции и переходы. Для выполнения операции
применяют также приемы — законченные действия рабочего, не-
обходимые для выполнения операций. Рабочие приемы разнооб-
разны. Они могут быть связаны с установкой и снятием детали, на-
дстройкой станка на необходимый режим и переключением станка.
§ 2.2.	Типы производства
Большая потребность в элементах, сборочных единицах
и приборах привела к необходимости их стандартизации. Однако
значительную часть нестандартных (специальных) изделий проек-
тируют и изготовляют применительно к конкретным требованиям
электрической схемы и условиям эксплуатации. Потребность в про-
изводстве специальных изделий меньше, чем в стандартных.
В зависимости от количества выпускаемых изделий одного и то-
го же типа и регулярности их выпуска различают три типа произ-
водства: единичное, серийное и массовое. Каждому типу производ-
ства соответствуют применяемые методы, оборудование, квалифи-
кация работ, их стоимость и характер технологических процессов.
Количество наименований элементов (номенклатура) и количе-
ство элементов одного и того же наименования, изготовляемое в
месяц, может колебаться от нескольких штук до десятков и сотен
тысяч. Номенклатура характеризует степень повторяемости выпу-
ска изделий. Ее характер может быть устойчивым или неустой-
чивым.
Единичным или индивидуальным называют такое производство,
при котором изделия изготовляют по нескольку штук с большими
и нерегулярными перерывами между их изготовлением; как пра-
вило, повторно эти изделия не изготовляют. При единичном произ-
водстве номенклатура изготовляемых изделий высока, поэтому при-
меняют универсальное оборудование, инструмент и приспособле-
ния с таким расчетом, чтобы можно было быстро перестроить
производство с одного вида продукции на другой. Индивидуальное
производство характеризуется высоким уровнем квалификации
рабочих, как правило, значительной стоимостью изделий, неустой-
11
чивым характером выпуска элементов. По типу единичного произ-
водства организованы заводы и цехи при научно-исследовательских
институтах (НИИ), опытно-конструкторских бюро (ОКБ), ремонт-
ные цехи и цехи оснастки.
Серийным называют такое производство, при котором процесс
изготовления ведут партиями (сериями), повторяющимися через
определенные промежутки времени. Эта повторяемость создает
определенный ритм работы. Чем более устойчива повторяемость,
тем больше предпосылок для организации ритмичного производст-
ва. В зависимости от размера партий серийное производство делят
на мелкосерийное, когда размер партий сравнительно невысок, и
на крупносерийное — при большом числе изделий в одной партии.
Характеристика крупносерийного производства близка к массово-
му производству.
Массовым называют такое производство, при котором в тече-
ние длительного времени непрерывно выпускают большое количе-
ство изделий одинакового наименования. Характерными чертами
здесь являются устойчивость конструкции изделия и постоянство
технологических процессов его изготовления на протяжении дли-
тельного периода времени. Это позволяет закрепить за рабочими
местами одни и те же постоянные операции, более простые, чем при
серийном производстве. Значительные размеры производства соз-
дают предпосылки для широкого внедрения прогрессивных техно-
логических процессов, применения средств механизации и‘автома-
тизации производства. Общий уровень квалификации работ и их
стоимость в условиях массового производства ниже, чем при серий-
ном. Производство стандартных изделий организовано на специа-
лизированных предприятиях.
§ 2.3.	Структура предприятия
В зависимости от типа производства и специфических
особенностей отрасли народного хозяйства каждое предприятие
имеет свою, наиболее рациональную структуру. Единой типовой
структуры не существует, однако основные принципы для боль-
шинства предприятий одинаковы. Основная структурная единица
предприятия — цех. Цехом называют часть предприятия, имеющую
административную самостоятельность, основывающуюся на техно-
логической или предметной специализации (обособленности).
Технологическая специализация основана на применении в данном
цехе только одного конкретного вида технологии. Цехи с техно-
логической специализацией могут быть намоточные, пропиточные,
сборочные или контрольные. Предметная специализация предпо-
лагает выпуск в данном цехе элемента или сборочной единицы од-
ного и того же наименования. Кроме того, цехи могут выполнять
функции технического или хозяйственного обслуживания. Пред-
приятие представляет собой комплекс различных, в той или иной
степени связанных между собой цехов и хозяйств.
12
Цехи разделены на участки, организованные по признаку од-
нотипности оборудования или по выпуску однородной продукции.
Участки в свою очередь разделены на рабочие места.
К основному производству относят цехи, изготовляющие основ-
ную продукцию завода: заготовительные (штамповочные, литей-
ные), обрабатывающие (механические, термические, окрасочные),
сборочные (узловой и общей сборки, регулировочные, контрольно-
испытательные) .
К вспомогательному производству относят ремонтные и инстру-
ментальные цехи, подготавливающие всю технологическую осна-
стку. Вспомогательные цехи непосредственного участия в выпуске
основной продукции не принимают.
Обслуживающие хозяйства (складское, транспортное и энерго-
хозяйство) предназначены для обеспечений соответствующимй
нуждами основных и вспомогательных цехов.
Производство приборов и средств автоматизации характеризу-
ется большим разнообразием технологических процессов: обработ-
ка резанием, горячая и холодная штамповка, обработка пластмасс,
ферритов, изготовление магнитопроводов, намотка катушек, сбор-
ка, герметизация и контроль. Поэтому основное и вспомогательное
производство характеризуется многообразием применяемого обо-
рудования.
В состав предприятия входят технические отделы: главного кон-
структора, главного технолога, главного механика, главного энер-
гетика, механизации и автоматизации производства, технического
контроля, а также административно-хозяйственная часть — дирек-
ция, бухгалтерия, отдел кадров, учебный комбинат и медицинский
пункт (поликлиника).
§ 2.4.	Виды технической документации
К технической документации относят: рабочие чертежи и
технологические процессы изготовления элементов и сборочных
единиц; нормы расхода на основные материалы, из которых изго-
товляют детали, а также на вспомогательные материалы, например
смазочные и обтирочные; ведомости на оснастку; технические усло-
вия на детали, элементы, основные и вспомогательные материалы,
нормы выхода годных изделий.
Рабочие чертежи деталей должны содержать сведения о форме,
размерах, предельных отклонениях, шероховатости, покрытии,
твердости и марке материала. Для изготовления намоточных из-
делий (катушек) этих сведений недостаточно. Дополнительные тех-
нические сведения, определяющие электрические параметры изде-
лия, обычно приводятся в таблице намоточных данных на чертеже
или в отдельном документе — в расчетной записке. В таблице на-
моточных данных указаны: марка и размеры намоточного провода,
сечение монтажного провода, размещение обмоток, тип намотки,
межслойная и межобмоточная изоляция, числа витков в обмотках
и в одном слое, конструкция и расположение выводов, электриче-
13
ское напряжение и сопротивление, частота тока, входное и выход-
ное напряжение и др. Чертеж намоточного изделия должен иметь
указание о типе магнитопровода и его размерах, размещении вы-
водов обмоток, их размерах, указание о пропитке, окраске, марки-
ровке и контроле. Должны быть приведены электрическая схема
изделия, нумерация выводов и отводов, соответствующая их обоз-
начениям в таблице намоточных данных, габаритные размеры из-
делий до и после пропитки и заливки, установочные и присоедини-
тельные размеры. Угловую спецификацию, в которую записывают
составные части изделия и материалы, выполняют в такой последо-
вательности: нормализованные детали, специальные детали и ма-
териалы.
Утвержденная техническая документация обязательна для всех
работников завода. Недопустимо даже самое незначительное са-
мовольное отклонение от указаний чертежа или технологической
документации. В процессе работы, конечно, всегда выявляются
возможности для усовершенствования конструкции изделия и тех-
нологии производства, поэтому техническую документацию можно
изменить только по разрешению главного технолога или главного
инженера предприятия (рабочие чертежи, ТУ и др.).
§ 2.5.	Порядок оформления технологического процесса
Разработанный технологический процесс оформляется
комплексом технологических документов, предусматривающих'
методы, средства и порядок осуществления технологического про-
цесса в целом, а также каждой его операции.
Технологическая документация включает в себя: операционно-
технологические и маршрутно-технологические карты, производст-
венные инструкции, контрольные карты, технологическую специфи-
кацию, перечень стандартного, т. е. покупного, оборудования, ин-
струмента и оснастки, подлежащих разработке и изготовлению.
Для выполнения каждого из этих документов применяют специаль-
ные бланки-формы, предусматривающие указания о режимах ра-
боты, нормах времени, расходе материалов — основных и вспомо-
гательных; указывают наименование и тип оборудования, инстру-
мент, меры предосторожности и категорию производственной
гигиены.
Слепень детализации при разработке технологической докумен-
тации, а также выбор оборудования, инструмента и оснастки для
ведения технологического процесса определяются типом производ-
ства. Требования к составлению, учету, хранению и обращению
технологических документов с учетом применения вычислительной
техники установлены специальными нормами. Например, техноло-
гическую документацию оформляют согласно требованиям норма-
ли «Система технологической документации» (ЕСТД), которая
распространяется на технологические документы, разрабатывае-
мые на изделия основного производства.
14
В условиях серийного и массового производства разрабатывают
комплексы подробных технологических процессов, окончательно
отработанных и проверенных в производстве. Проверяют техноло-
гические процессы производства элементов при изготовлении и ис-
пытании установочной серии.
В операционно-технологической карте главным является содер-
жание переходов и рабочих приемов, выполняемых на одном обо-
рудовании или группе оборудования. Эскиз детали приводится в
том виде, который она должна иметь после изготовления. В опера-
ционно-технологическую карту включаются номер рабочего чер-
тежа, разряд работы, подробные сведения о приемах работы и
описание переходов с эскизами детали в процессе ее обработки.
Маршрутно-технологические карты отличаются тем, что на них
приведены все операции с указанием исполнителей и рабочих мест.
Межцеховые маршрутно-технологические карты содержат номера
цехов-исполнителей и краткие сведения об операциях. Иногда, в
особо ответственных случаях, применяют сопроводительные мар-
шрутно-технологические паспорта, которые прилагают к изготовля-
емому элементу. В порядке последовательности выполнения опе-
раций такой лист передается совместно с деталью или элементом
от одного рабочего места к другому. Исполнитель-рабочий, конт-
ролер или мастер расписывается за каждую выполненную опера-
цию и передает изделие вместе с маршрутно-технологическим пас-
портом на следующую операцию. Изготовление таких ответствен-
ных элементов, как высоковольтный трансформатор, обычно
сопровождается специальным маршрутно-операционным паспор-
том.
Производственные инструкции. Их составляют только на слож-
ные операции, для которых недостаточны краткие указания, поме-
щенные в технологической карте. Например, применяют инструкции
по пропитке, окраске и лакировке сборочных единиц и элементов.
Производственные инструкции содержат подробную последо-
вательность технологических операций, описание производствен-
ных установок со схемами или эскизами, подробное описание каж-
дой операции, приемов работы, обеспечивающих безопасность
труда, режимы эксплуатации оборудования, а также перечень
вспомогательных и основных материалов, применяемых в произ-
водстве. В инструкции по обжигу ферритовых сердечников, напри-
мер, приведена кривая изменения температуры в печи с указанием
времени выдержки и скорости подъема температуры.
По типовым технологическим (контрольным) картам изготов-
ляют однотипные детали и элементы. В контрольных картах ука-
зывают, что и как контролировать, метод и средство контроля, а
также процент изделий, подлежащий контролю.
Технологическая спецификация — сводный документ, в котором
перечислены все технологические карты (и их номера), необходи-
мые для производства изделия. Перечни стандартного и специаль-
ного оборудования содержат наименование оборудования и завода-
поставщика.
15
В условиях массового и крупносерийного производства приме-
няют операционно-технологические карты; в малосерийном и еди-
ничном производстве используют маршрутно-технологические кар-
ты и маршрутно-технологические паспорта на изделия.
Технология производства приборов и средств автоматизации —
самостоятельная область техники, широко использующая специ-
альные проводниковые, магнитные, полупроводниковые, самые раз-
нообразные теплостойкие и электроизоляционные материалы, име-
ющие различные физико-химические и механические свойства. Это
требует применения специальных и электронных методов обработ-
ки этих материалов, определяет многообразие применяемых мето-
дов технологии и оборудования. Нормализация применяемых де-
талей, элементов и сборочных единиц позволяет перейти к орга-
низации специализированных предприятий для крупносерийного
производства и обеспечивает требуемую надежность.
§ 2.6.	Понятие о технологичности конструкции
и пути ее улучшения
Конструкция изделия может считаться технологичной,
если она, полностью удовлетворяя эксплуатационным требованиям,
обеспечивает возможность применения высокопроизводительных
способов изготовления при минимальных затратах рабочей силы
и наиболее низкой ее квалификации и рациональном использова-
нии оборудования и материалов. При этом следует учитывать
следующие факторы, влияющие на технологичность конструкции:
а) масштаб производства, определяющий целесообразность при-
менения методов обработки (например, конструкция прибора в
Рис. 2.1. Улучшение доступа к элементам прибора при выпол-
нении монтажных операций:
а — плохой доступ; б — улучшенный доступ; в — полный доступ;
1 — неиспользованный объем; 2 — сэкономленный объем
условиях серийного производства может оказаться нетехнологич-
ной в случае его индивидуального, опытного, изготовления);
б) степень точности изготовления. В ряде случаев необходимо ре-
шить, что технологичнее — конструкция сборочной единицы из
простых деталей с узкими допусками или из более сложных по
конфигурации деталей, но с более широкими допусками.
16
Выбор материала и заготовок для изделия очень сильно влияет
на технологичность стремлением обеспечить качество работы, на-
дежность изделия в эксплуатации, эстетику оформления. Однако
•если этим требованиям удовлетворяют несколько материалов, то
выбрать из них необходимо тот, который обеспечит снижение се-
бестоимости изделий.
Оценка технологичности может быть выполнена сравнением по-
казателей приборов (общее количество деталей; количество наиме-
нований деталей; разделение по классам точности, видам обработ-
ки; удельный вес стандартных, ранее освоенных производством
деталей и вновь спроектированных) и сборки (удельный вес сбо-
рочных единиц, не требующих подгонки и регулировки при сборке).
На стадии проектирования технологичность оценивается опреде-
лением себестоимости прибора по укрупненным данным. Техноло-
гичность прибора определяет сроки его освоения и трудоемкость
изготовления. Непрерывная связь конструкции и технологии изго-
товления обязывает конструкторов обращать серьезное внимание
на постоянное улучшение конструкции изделий.
К основным способам повышения технологичности относят: со-
кращение числа деталей прибора без усложнения их конструкции;
максимальное использование деталей и узлов, ранее освоенных в
производстве; сокращение количества типоразмеров отверстий,
резьб, фасок и других конструктивных элементов в приборе на ос-
нове их нормализации; расчленение прибора на самостоятельно со-
бираемые и взаимозаменяемые сборочные единицы и детали, не
требующие при монтаже (общей сборке) прибора предваритель-
ной разборки; соответствие параметров точности изготовления и
качества поверхности эксплуатационным требованиям прибора;
компоновку прибора, обеспечивающую удобство и простоту сбор-
ки, а также доступ к элементам прибора при монтаже (рис. 2.1);
'выбор рациональной конфигурации деталей прибора, обеспечиваю-
щей сокращение трудоемкости их изготовления; широкое внедре-
ние деталей, изготовляемых из заменителей дорогих и дефицит-
ных материалов, например из пластмасс и др.
Часть вторая
ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ПРОИЗВОДСТВА ПРИБОРОВ
И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Глава 3
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
В ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ЦЕХАХ
Детали средств автоматизации и приборов, подверга-
ющиеся различным видам механической обработки, очень разно-
образны. Поэтому особое значение имеют типизация технологиче-
ских процессов и групповые методы обработки деталей. В основу
группового метода обработки положен принцип классификации
деталей по видам обработки с учетом применения для каждой груп-
пы деталей единого оборудования, инструмента, оснастки без пере-
настройки станка. Для снижения трудоемкости операций механи-
ческой обработки широко применяют автоматические и полуавто-
матические станки. Снижению трудоемкости технологических опе-
раций способствует замена деталей деталями штампованными,
прессованными и литьевыми, получаемыми обычной механической
обработкой. Особенность механической обработки заготовок дета-
лей приборов и средств автоматики — строгое соблюдение разме-
ров, заданных рабочими чертежами, иногда с несколькими допу-
сками, особенно по посадочным поверхностям сборочных сопря-
жений.
§ 3.1.	Способы получения заготовок
При выборе заготовок учитывают конфигурацию, разме-
ры и вес детали. Выбрать заготовку — это значит установить спо-
соб ее получения, рассчитать размеры, назначить припуски на об-
работку каждой поверхности и указать допуски на неточность из-
готовления.
Повышение точности заготовок, применение заготовок, исклю-
чающих необходимость дальнейшей механической обработки илй
сводящих ее к минимуму,— одна из задач современной технологии.
Заготовки деталей в основном получают обработкой давлением
из проката и литьем. Изготовление каркасов и гильз намоточных
элементов, а также заготовку электроизоляционных материалов,,
подготовку намоточных и монтажных проводов выполняют различ-
ными специальными способами.
1в
Металлические детали приборов, за отдельным исключением,
можно изготовить механической обработкой материалов, постав-
ляемых металлургической промышленностью в виде прутков, по-
лос, лент или листов. Для уменьшения расхода материала и сокра-
щения объема малопроизводительной механической обработки це-
лесообразно получать заготовки, приближающиеся по форме и
размерам к готовой детали без снятия стружки. Такие особенности
конструкции приборов, как малые размеры, значительный удель-
ный вес цветных металлов, повышение требования к точности раз-
меров и внешнему виду, серийный или массовый характер произ-
водства, способствуют широкому применению прогрессивных спо-
собов обработки без снятия стружки — литье в металлические
формы (кокили), литье под давлением, литье по выплавляемым
моделям, а также обработка давлением (холодная и горячая
штамповка, высадка, волочение, накатывание резьбы). Выбор
способа получения заготовок определяется величиной коэффициен-
та использования материалов
k=QJQ3,	(3.1)
где Q%— вес готовой детали; Q3 — вес заготовки.
Идеальным является fe«l, для этого размеры обрабатываемых
поверхностей и припуски на их обработку должны быть минималь-
ными.
k	§ 3.2. Получение заготовок штамповкой
Широкое применение штампованных деталей (404-60%,
а иногда до 90% от общего количества всех деталей прибора)
объясняется их малой стоимостью, большой производительностью
при изготовлении и высоким коэффициентом использования ма-
териала.
Штамповку делят на объемную и листовую. При объемной
штамповке в качестве заготовки используют кусок металла в хо-
лодном или горячем состоянии; его зажимают между двумя поло-
винами штампа (обычно это тела вращения — валики, втулки, ше-
стерни, кулачки и др. — диаметром 80-4-100 и длиной 1204-200 мм)
и получают деталь нужной формы.
При листовой штамповке применяют материал в виде полос
или листов, из которых вырубают, вытягивают и выгибают детали
требуемой конфигурации. Пробивкой получают отверстия различ-
ных форм и размеров в деталях из листа (плоских и объемных).
Минимальные расстояния между кромками отверстий при пробив-
ке, а также между краем детали и отверстия определяются кон-
фигурацией детали, формой отверстия и толщиной штампуемого
материала. Если в детали нужно пробить два или более отверстия,
то одновременная пробивка их возможна в том случае, если рас-
стояние между кромками отверстий и толщина материала нахо-
дятся в следующей зависимости, мм:
19
Толщина материала . .	0,5	0,8	1,0	1,5	2,0	3,0	5,0
Расстояние между кром-
ками отверстий .-. .	2,0	3,0	3,5	4,5	5,0	5,0	6,0'
Листовой металл толщиной от 0,15 до 8 мм штампуют в холод-
ном состоянии, а толщиной от 8 до 60 мм — в горячем. Точность
листовых и объемных штампованных деталей соответствует 3-му и
4-му классам с шероховатостью поверхности Rz 254-0,32.
Основной инструмент — штамп, рабочие поверхности которого
соответствуют требуемой форме детали. При штамповке материа-
5
Рис. 3.1. Схема крепления пуансона:
1 — пуансон; 2 — плата для крепления пуан-
сона; 3 — упорная плата
лов типа гетинакса и тексто-
лита, так же как и при раз-
резке, их предварительно по-
догревают для предохранения
от растрескивания. Штампы
делят на вырубные, пробивные,
гибочные, вытяжные и обрез-
ные. Для полного отделения
одной части материала от дру-
гой по замкнутому контуру
применяют вырубные и про-
бивные штампы, для придания
детали формы угла — гибоч-
ные штампы. При изготовле-
нии полых заготовок типа колпачка или чашки листовую заготовку
подвергают вытяжке на вытяжных штампах. Каждый штамп име-
ет следующие основные конструктивные элементы: пуансон, мат-
рицу, съемники, упоры, направляющие. Пуансоны и матрицы из-
готовляют из легированной или углеродной стали. Крепление пу-
ансона должно быть надежным (рис. 3.1). Матрицы изготовляют
в виде плат с отверстиями
3.2). При переточке ма-
трицы с цилиндрическим
поясом сохраняют посто-
янные размеры внутри от-
верстия и, следователь-
но, зазор между матри-
цей и пуансоном сохраня-
ется. Недостаток этой ма-
и проемами и делят на два типа (рис.
Рис. 3.2. Типы матриц:
трицы заключается в
ТОМ, ЧТО На пуаНСОНе СО- а — матрица с цилиндрическим поясом; б — мат-
здается большое усилие	рица с конусом
при вырубке. Высоту по-
яска делают от 3 до 8 мм. Матрица с конусом от верхней поверх-
ности после вырубки детали имеет усилие на пуансоне меньше, од-
нако при переточке, если матрицы затупились, зазор между матри-
цей и пуансоном увеличивают. Съемники позволяют снять мате-
риал с пуансона. Упоры обеспечивают подачу листового материала
на определенную величину при каждом ходе штампа. Направляю-
щие ленты или колонки обеспечивают необходимое направление
20
пуансона по отношению к матрице. Колонки дают более точное на-
правление.
Чтобы получить поверхность хорошего качества, облегчить уси-
лие резания и повысить срок службы штампа, между матрицей и
пуансоном необходимо установить зазор определенной величины.
При большом зазоре образуется заусенец и растет усилие резания;
при малом зазоре может произойти «зарубание» матрицы пуансо-
ном. В зависимости от толщины и свойств материала величина
зазора
a = th,	(3.2)
где t — коэффициент, зависящий от толщины и свойств матери-
ала; h — толщина материала, мм.
Вырубку и пробивку осуществляют в штампах на эксцентри-
ковых или кривошипных прессах простого действия. По эмпириче-
ской формуле определяют величину усилия вырубки:
P=k,F,	(3.3)
где — коэффициент резания; F — площадь среза, см2.
Если отверстие круглое, то F = nDh,	D— диаметр отверстия,
см; h — толщина материала, см.
Если одновременно работают несколько пуансонов, то общее
усилие равно сумме усилий от каждого пуансона в отдельности:
(3.4)
Ж
где Л, Е2, ..., Fn — площадь среза от каждого пуансона в отдель-
ности. В ряде случаев стоимость материала составляет 60-4-75%
от общей стоимости штампованных деталей, поэтому рациональ-
ное использование материала и его экономия — важнейшая задача.
По принципу действия штампы делят на простые (поопераци-
онные), последовательного, совмещенного действия и комбиниро-
ванные. Если для каждой операции изготовляют самостоятельный
штамп, то такие штампы называют простыми или пооперационны-
ми. В штампах последовательного действия за каждый ход пресса
выдается сначала отверстие, затем контур детали (заготовки).
Штампы совмещенного действия оформляют деталь за один ход
пресса. Они обеспечивают большую точность штамповки, но слож-
ны и дороги. Например, для получения корпусов электролитиче-
ских конденсаторов применяют метод холодного (ударного) вы-
давливания. Предварительно вырубленную заготовку устанавлива-
ют в глухую матрицу и под ударом пуансона переводят ее в
состояние текучести.
Отрезают крупные заготовки на гильотинных и дисковых нож-
ницах, а мелкие полосы — в штампах на прессах. Точность отрезки
7—9-го классов.
§ 3.3.	Получение заготовок способом литья
Отливки (заготовки) получают в металлических, обо-
лочковых и песчаных формах центробежным литьем под давлени-
ем. Точность литых заготовок находится в пределах 4—8-го клас-
сов, зависит она от способа литья, формы и размеров отливок:
литье под давлением — 4-й класс, по выплавленным моделям —
5-й класс, в оболочковые формы и кокили — 7-й класс, в песчаную
>форму — 8-й класс.
Литье в землю — процесс с низкой производительностью, тре-
бующий механической обработки отливок, незначительных затрат
на оснастку. Литье в оболочковых формах основано на свойстве
термореактивной смолопесчаной смеси принимать форму подогре-
той металлической модели с образованием сравнительно тонкой и
быстро затвердевающей оболочки. Этот способ дает возможность
получать стальные литые заготовки толщиной стенок 34-5 мм, а
отливки из алюминиевых сплавов — толщиной стенок 14-1,5 мм с
литыми отверстиями диаметром от 8 мм и более и глубиной до
'20 мм. Для изготовления оболочковых форм применяют ручные,
полуавтоматические и автоматические установки.
Литье в металлическую форму (кокиль) обеспечивает хорошее
качество простых по конфигурации отливок; шероховатость поверх-
ности заготовок 34-5-го классов, точность размеров 54-7-го клас-
сов. Применение кокильных литейных машин автоматизирует про-
цесс кокильного литья. Стальные и чугунные формы стоят сравни-
тельно дорого, и их окупаемость обеспечивается только при
большом объеме производства. Стойкость форм при литье загото-
вок из легкоплавких металлов и сплавов (цинка, алюминия, маг-
ния)— сотни тысяч отливок, из стали — 6004-700 мелких, 1504-
4-250 средних, 204-25 крупных отливок.
Литье под давлением — высокопроизводительный способ полу-
чения точных заготовок из цинковых, алюминиевых, магниевых
1И латунных сплавов. Последующая механическая обработка таких
заготовок либо совершенно исключается, либо сводится к выпол-
нению отдельных операций. Этот метод применяют для изготовле-
ния сложных заготовок с тонкими стенками, резьбой, глубокими
отверстиями из жаропрочных и нержавеющих сталей. Тщательная
^обработка формы позволяет повысить точность отдельных загото-
вок от 4—5-го до 3-го, а иногда до 2-го класса. Отливки имеют
высокую прочность. Стойкость форм зависит от вида заливаемого
сплава: для цинковых сплавов — 150 000 отливок, алюминиевых
и магниевых — 40 000 и медных — 5000 отливок. Так как стоимость
форм весьма высока, этот способ целесообразно применять только
в крупносерийном и массовом производстве.
Литье по выплавляемым моделям (прецизионное, или точное)
обеспечивает получение точных отливок сложной конфигурации из
труднообрабатываемых материалов весом от 1 г и более, с толщи-
ной стенок от 0,15 мм и длиной до 1 м и более. Минимально допу-
стимый диаметр литого отверстия 0,8 мм. Можно отливать и резь-
22
бу. Точность заготовок 34-5-го классов, шероховатость 44-6-го
классов.
Центробежное литье заключается в том, что жидкий металл за-
ливают в быстровращающуюся форму. Под действием центробеж-
ных сил металл отбрасывается к поверхности формы и затверде-
вает, принимая ее очертания. Этим методом чаще всего изготовля-
ют заготовки, имеющие форму тел вращения. Точность стальных и
чугунных заготовок соответствует 7—8-му классам, шерохова-
тость поверхности — 1-му классу. При центробежном литье исполь-
зуют металлические формы-изложницы, изготовленные из легиро-
ванных сталей, стойкость форм — 2000—3000 отливок.
При конструировании литых деталей для получения отливок
высокого качества необходимо учитывать: равномерность сечения*
отливки; тонкостенность отливки (в пределах 1,54-5 мм для цин-
ковых и магниевых сплавов и 1,54-6 мм для алюминиевых
ных); литейные уклоны (наружные 0,5%, внутренние 1%);
сы сопряжения (0,254-1 мм); литейную
1,75% для меди и алю-
миния, 1% для чугуна);
припуски на механиче-
скую обработку и др.
и мед-
радиу-
стали,
усадку (2% для
§ 3.4.	Изготовление
каркасов и гильз
К каркасам и
гильзам элементов (рис.
3.3) предъявляют требо-
вания механической проч-
ности и жесткости, а так-
же простоты конструкции
для обеспечения удобства
сборки элементов. Креп-
ление выводов обмоток в
каркасах должно быть
удобным и надежным. В
зависимости от назначе-
ния и конструкции эле-
мента применяют карка-
сы и гильзы из пластмасс,
полученные методом
прессования или литья;
сборные или клееные кар-
касы и гильзы из различ-
ных электроизоляцион-
ных материалов; каркасы
и гильзы, изготовленные
из металлических немаг-
нитных материалов. Кар-
<*)
S)
Рис. 3.3. Каркасы и гильзы для катушек:
а — сборные каркасы из изоляционных материа-
лов: 1 — гильза; 2 — фланец; 3 — изоляция цент-
ральной части; 4 — шайба из ткани; 5 — стенки
сборной гильзы; 6 — щечка; б — каркас из латун-
ной фольги; в — прессованный каркас из пласт-
массы; г — гильзы бумажные или пластмассовые
г)
23
касом может служить непосредственно ма1ГН1итопровод, например
тороидальный сердечник. Сечение каркасов и гильз обычно прямо-
угольное или квадратное, реже круглое или эллиптическое. Напри-
мер, для производства резисторов применяют пластинчатые и
кольцевые каркасы. Неметаллические каркасы и гильзы из карто-
на, гетинакса и пластмасс широко распространены благодаря не-
значительному весу, низкой стоимости материалов, небольшой тру-
доемкости изготовления, устойчивости против коррозии и высоким
электроизоляционным свойствам. Для изготовления плоских и
кольцевых каркасов высокоточных резисторов используют гетинакс
толщиной 0,5; 0,6; 0,8; 1,0 и 1,2 мм с чистой и ровной поверхностью
без пузырей, царапин, трещин и других дефектов. От каждого ли-
ста гетинакса, отобранного для изготовления каркасов, отрезают
образцы размером 70X150 мм и в сжатом состоянии подвергают
нагреву в термостате при 1154-120° С в течение 24 ч. После охлаж-
дения образцы вторично нагревают в термостате в свободном со-
стоянии при 140-4-150° С в течение 1,54-2 ч. Появление пузырей,
вспучиваний и расслоений на отдельных образцах указывает на не-
пригодность данного листа гетинакса для изготовления высокоточ-
ных резисторов.
Типовой технологический процесс изготовления пластинчатых
каркасов состоит из следующих операций: резание листов на по-
лосы с помощью гильотинных ножниц; предварительный подогрев,
вырубка контура и пробивка отверстий; шлифование боковых пло-
скостей; доводка поверхностей; пропитка. Допуск на ширину на-
резанных полос находится в пределах 5-4-9-го классов точности.
Узкие полосы нарезают вдоль листа, так как уменьшается коли-
чество отходов и получается большое количество деталей. При вы-
рубке деталей с помощью штампов подогрев деталей применяют
для листов, имеющих толщины и диаметры отверстий не свыше
1,5 мм для гетинакса и толщины листов и диаметров отверстий не
- свыше 2,0 мм для текстолита всех марок. Подогрев увеличивает
пластичность материала, но понижает точность деталей за счет
усадки при остывании. Вырубают контуры пластинчатых каркасов
и пробивают отверстия на эксцентриковых или кривошипных
прессах мощностью до 15-108 Н/м2. Хорошее качество вырубаемых
деталей обеспечивается, если наименьший диаметр вйрубаемого
> отверстия б/отв^б — толщины материала; наименьшее значение
стороны квадратного отверстия а^0,46; наименьшая перемычка
между образующей отверстия и краем детали с^8; наименьший
радиус сопряжения контура детали г^0,5б.
Точность размеров вырубаемых деталей зависит от толщины
материала и его усадки (табл. 3.1).
Шероховатость среза 5—6-го классов. Для получения более
точных и чистых поверхностей применяют зачистные и специаль-
ные штампы, имеющие острые режущие кромки. В этом случае
оставляют припуск на сторону 0,84-1,5 мм. Детали сначала шли-
фуют на станках с корундовыми кругами КЗ или К4 с зернистостью
60-4-80 мкм или дисками из карбида кремния, а затем полируют
24
Таблица 3.1
Толщина материала, мм	Наружный контур и отверстия		Межосевые расстояния	
	номинальный диаметр отверстия, мм	достигаемый класс точ- ности	номинальный размер, мм	достигаемая точность, мм
0,5	Любой	4	Любой	±0,05
0,54-1,0	34-6	4-5	>	±0,1
1,04-1,5	64-18	5-7	до 80	±0,1
1,54-2,0	18 и более	7	1504-180	±0,1
2,04-3,0	18 и более	7	504-120	±0,2
матерчатыми кругами, пропитанными полировочной пастой, и су-
хими кругами из фланели. Детали набирают в пакет и устанавли- >
вают в зажимные устройства. Скорость резания при шлифовании
304-35 м/с, подача — 0,24 м/мин. Охлаждают детали содовой водой.
Скругляют ребра деталей опиловкой по шаблонам с последующим
полированием. Для защиты от влаги гетинаксовые и текстолито-
вые каркасы пропитывают бакелитовым лаком. Предварительно
каркасы зачищают шкуркой, увеличивая адгезию материала, за-
тем сушат, удаляя имеющуюся в материале влагу.
Каркасы и гильзы для защиты от влаги пропитывают также
лаком № 1154, а затем покрывают клеем БФ-2, БФ-4 или лаком
СБ-1С. Внешнее покрытие каркасов и гильз клеем или лаком пре-
дохраняет основной материал от механических воздействий при
намотке проводов на каркасы и сборке элементов. Путем гибки
плоских гетинаксовых или текстолитовых пластин в кольцо изго-
товляют каркасы для кольцевых переменных резисторов. Для гиб-
ки применяют алюминиевую цилиндрическую оправку, диаметр
которой подбирают в зависимости от размера корпуса резистора.
Для гибки пластин в кольцо нагревают алюминиевую оправку до
2004-300° С (4734-573 К) *. Затем вокруг нее вручную обжимают
размягченную пластину, придавая ей форму кольца, снимают пла-
стину с оправки и быстро устанавливают в корпус резистора, где
каркас окончательно получает заданную кольцевую форму. В се-
рийном и массовом производстве неметаллические каркасы и
гильзы из непрессующихся материалов изготовляют на специаль-
ных автоматах склеиванием с помощью специальных шаблонов,
имеющих требуемую форму. Такие каркасы могут быть сборными
(рис. 3.3, а). Склеенные каркасы пропитывают и сушат, после чего
снимают с шаблона. Их применяют для производства катушек
трансформаторов, дросселей и индуктивностей. Каркасы и гильзы
из пластмасс (рис. 3.3, в, г) изготовляют из материалов, отвечаю-
щих технологическим требованиям: заданным величинам текуче-
сти, скорости отвердевания, влажности, усадке, степени помола и
* Соотношение между единицами температуры по шкале Кельвина (1К) и
Цельсия (IеС): 1К=1°С+273.
25
отсутствию примесей. Отклонение свойств пластмасс и пресспорош-
ков от технических условий ведет к возникновению брака — пори-
стости, вздутию, трещинам и низким диэлектрическим свойствам.
Для пресспорошков важное значение имеет текучесть, т. е. способ-
ность заполнять полости пресс-формы под действием температуры
и давления. Пресспорошки, обладающие малой текучестью, плохо
заполняют рабочее пространство пресс-формы. Однако очень
большая текучесть пресспорошка является причиной появления
тонких гребней, облоев, заусенцев и острых граней, возникающих
вследствие затекания пластмассы в зазоры между частями пресс-
•формы. Величина усадки пластмасс изменяется в очень широких
пределах, поэтому при проектировании и изготовлении форм для
прессования и литья полностью устранить рассеивание размеров
каркасов не удается. Пластмассовые каркасы и гильзы чаще всего
изготовляют прессованием из термореактивных прессматериалов.
-Литьевые пластмассовые детали используют реже. Шероховатость
пластмассовых каркасов и гильз определяется шероховатостью
’формующей полости пресс-формы 74-9-го классов. Большинство
каркасов имеет точность 3—4-го классов по наружному и внутрен-
нему диаметрам и высоте.
Точность характеристики резисторов, изготовленных на пласт-
массовых каркасах, не превышает 1%. Для изготовления высоко-
-точных резисторов, имеющих точность характеристики не ниже
±0,1% и допуск на общее электрическое сопротивление ±0,54-
4-0,1 %, применяют металлические каркасы, хорошо сохраняющие
свои размеры.
Для металлических каркасов преимущественно используют
алюминий, так как он легок и немагнитен. Подвижные рамки при-
боров изготовляют из легких металлических каркасов, обеспечи-
вающих малый зазор между магнитом и магнитопроводом. Кар-
касы симметрирующих трансформаторов паяют из латунной фольги
(рис. 3.3, б) толщиной 0,254-0,5 мм; изнутри, а иногда и снаружи
такой каркас оклеивают слоем изолирующего материала. Для пре-
дотвращения образования короткозамкнутого витка каркас делают
с продольным разрезом, проходящим через гильзу и щеки. Ме-
таллические каркасы потенциометров изготовляют из прутка или
алюминиевой трубы сплавов АМг или Д16, обеспечивающих высо-
кую точность потенциометра.
Каркасы для линейных резисторов после предварительной об-
точки обрабатывают на прецизионных токарных станках и тща-
тельно выверенных оправках. Толщина стенки каркаса не менее
0,44-0,8 мм. После механической обработки шероховатость по-
верхности Rz 6,3 и выше. Наиболее трудоемким и сложным явля-
ется изготовление ступенчатых каркасов синусно-косинусных рези-
сторов. Такие каркасы обрабатывают в специальных оправках
фасонным резцом, при этом непараллельность торцов не должна
превышать ±0,02 мм. Далее ступенчатые каркасы обрабатывают
на фрезерном станке с оптической делительной головкой, позво-
ляющей выдерживать требуемые углы с допуском ± 10°.
56
Поверхность металлических каркасов изолируют путем глубо-
кого анодирования в растворах щавелевой и серной кислот с по-
следующим покрытием их эпоксидной эмалью ОЭП-107-1 или кле-
ями АК-20 и БФ-2. Поверхность анодируют в комбированном/
электролите, состоящем из 150 г/л серной кислоты и 20 г/л щаве-
левой при t =—5-Ь+ 2° С. Плотность тока 30 А/дм2 при начальном
напряжении 234-25В и конечном 704-75 В. Время анодирование
1 ч 40 мин.
§ 3.5.	Заготовка электроизоляционных материалов
Электроизоляционные материалы поступают на произ-
водство в виде рулонов, лент, листов и бухт. Эти материалы в за-
готовительных участках или цехах нарезают на полосы и ленты
гильотинными, рычажными, роликовыми или вибрационными нож-
ницами, а также отрезными штампами. Широкое применение по-
лучили гильотинные ножницы, обеспечивающие точность обработки
±0,5 мм. Материал подают до упора и срезают при опускании но-
жа. Гильотинные ножницы в отличие от рычажных имеют ме-
ханический привод от электродвигателя через резистор. Вибраци-
онные ножницы имеют нож, который делает до 2500 ходов в мину-
ту, что дает возможность резать материал по разметке с радиусом
закругления менее 15 мм.
Твердые материалы (картон, металлические листы) можно раз-
резать и на отрезном штампе. В этом случае заготовку кладут на
матрицу до упора, опускающийся пуансон срезает часть материа-
ла и отделяет его. Такие материалы, как гетинакс и текстолит, не-
обходимо предварительно подогревать для предохранения их от
растрескивания и расслаивания.
Для нарезки лент в условиях мелкосерийного производства при-
меняют механизированное приспособление, состоящее из двух на-
боров ножей: верхнего и нижнего. Нижний набор состоит из ва-
лика, дисковых цилиндрических ножей и распорных колец с рези-
новыми прокладками. Против каждого ножа нижнего набора
расположены распорное кольцо и резиновая прокладка верхнего
набора.
В условиях крупносерийного и массового производства нареза-
ют ленты на узкие полосы высокопроизводительными многодиско-
выми ножницами (рис. 3.4). Многодисковые ножницы позволяют
разрезать ленту из электроизоляционного материала на узкие по-
лосы минимальной шириной 5 мм и толщиной до 0,02 мм. Разре-
заемая лента может иметь максимальную ширину до 500 мм. Про-
цесс разрезки материала на многодисковых ножницах состоит из
следующих операций: укладка «расшитого» пакета листов на столе,
подача листов (по одному) к ножам ножниц, разрезка листов на
полосы и укладка нарезаемых полос в кассеты. Все операции, кро-
ме укладки, выполняются автоматически. Материал разрезают си-
стемой дисковых ножей, установленных на специальных оправках,
27
которые настраивают на нужную ширину полос сменными проме-
жуточными втулками.
Многодисковые ножницы снабжены запасным комплектом оп-
равок, что позволяет с минимальной затратой времени перестраи-
вать агрегат с одного размера нарезанных полос на другой. Меха-
низм установки оправок дает возможность использовать ножи после
Рис. 3.4. Кинематическая схема многодисковых автоматических ножниц:
I, II, III, IV, V, VI, VII — валы, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 11 — зубчатые колеса; 7 — маховик; 8,
25 — клиноременная передача; 9 — приводной электродвигатель; 12 — прижим; 13— электро-
магниты; 14 — листы; 15 — стол; 16 — толкатель; 17 — направляющая; 18, 19, 21, 22 — рычаги;
20 — ползун; 23 — электродвигатель; 24 — шатун; 26, 27, 29, <3/— кулачки; 28 — кривошипный
кулачок; 30, 34 — конечные выключатели; 32 — рычаг; 33 — механизм блокировки; 35 — но-
жи; 36, 38 — винты; 37, 39 — маховики; 40 — кассеты приемного устройства
переточки их по диаметру 40 мм. Чтобы кромки нарезаемых полос
были прямолинейными, рекомендуется применять резиновые коль-
ца, устанавливаемые на оправки между ножами. Подают листы
автоматически специальными электромагнитами и толкателями.
Чтобы работа агрегата в автоматическом цикле была устойчивой
и надежной, разрезаемый материал не должен иметь гнутых кро-
мок, заусенцев и загрязнений. Для удобства транспортировки к
прессам (штампам) разрезаемый материал укладывают, в кассе-
28
ты. Благодаря применению механизма автоматической подачи ли-
стов и приемного устройства для укладки нарезаемых полос в кас-
сеты ручной труд при обслуживании агрегата сведен к минимуму.
Техническая характеристика многодисковых ножниц: скорость
резания 20 м/мин, длина листов, разрезаемых за автоматический
цикл, 12004-1500 мм, толщина разрезаемых листов до 1 мм, про-
изводительность 94-12 листов в минуту. Приводы основного рабо-
чего движения (вращение ножей) и механизма подачи осуществля-
ются от самостоятельных электродвигателей (рис. 3.4). Частоту
вращения шпинделей п = 36 об/мин (3,8 рад/с) можно изменить
сменой шкивов клиноременной передачи. На кромках изоляцион-
ных лент насекают бахромы на установках типа Н-171 или АБЛ.
Изоляционные трубки заготавливают на автоматах для резки и
маркировки трубок. Заготавливают монтажные выводы с фторо-
пластовой и полиэтиленовой изоляцией на автоматах типа ЛМ-1.
При длине отрезаемого провода 504-380 мм производительность
автомата 3000 шт/ч. Сечение провода 0,54-3,0 мм2. Длина зачищен-
ных концов 54-35 мм. Для резки тонких пленок и конденсаторных
бумаг применяют машину типа 180А. Ширина нарезаемых пленок
34-150 мм, толщина 0,0054-0,2 мм. Стеклоленты необходимо пред-
варительно термически обработать при 3504-400° С в течение
14-1,5 ч. Лакоткани разрезают на полосы под углом 45° к основе.
§ 3.6.	Снятие изоляции с намоточного
и монтажного проводов
Снятие эмалевой изоляции с выводных обмоток перед
их пайкой — важная операция, определяющая в значительной сте-
пени качество последующей пайки или сварки. Эмалевую изоля-
цию с намоточного провода снимают механическим, химическим,
термическим и комбинированным способами. Выбор способа сня-
тия эмалевой изоляции зависит от конструктивно-технологических
особенностей элемента. Получивший распространение механиче-
ский способ зачистки изоляции снижает прочностные характери-
стики микропроводов и рекомендуется для проводов диаметром в
пределах 0,054-2,0 мм (рис. 3.5). Зачищают изоляцию механическим
способом установкой с вращающимися проволочными щетками или
ножами для проводов диаметрами свыше 0,5 мм. Эмалевую изо-
ляцию для проводов диаметрами 0,024-0,5 мм снимают вручную'
шлифовальной шкуркой, марку которой выбирают по табл. 3.2.
Таблица 3.2
Диаметр провода, мм	Номер шкурки	Диаметр провода, мм	Номер шкурки
0,05	28	0,324-0,73	8
0,06--0,07	4	0,744-1,00	12
0,08<-0,16	5	выше 1,00	16
0,17^-0,31	6		
29
Рис. 3.5. Приспособления
для 'снятия изоляции с эма-
лированных проводов:
1 — электромотор; 2 •— эксцент-
рик; 3 — кольцеобразный нож;
4 — поворотный механизм; 5 —
направляющая часть
Однако зачистка изоляции таким способом для проводов диа-
метром 0,024-0,2 мм вызывает серьезные затруднения из-за малой
механической прочности, особенно медных проводов. Провода мар-
ки ПЭВ диаметром 0,02 мм зачищают миниатюрным стальным за-
каленным роликом диаметром 20 мм. Отрезок провода укладывают
на полированную поверхность плитки
и легким нажимом ролика с помощью'
рукоятки снимают на проводе изоля-
цию. При этом способе проволока рас-
плющивается. Поэтому применение:
ролика для снятия изоляции микро-
проводов рекомендуется в тех случаях^
когда допускается расплющивание1
круглой проволоки. Кроме того, концы-
обмоток должны быть длиной не менее
204-40 мм.
Стеклянную изоляцию провода диа-
метром 0,0054-0,05 мм не зачищают,
а диаметром 0,054-0,15 мм — снимают
пинцетом. Для этого кончик провода
закладывают вдоль пинцета и легким
нажатием разрушают стеклянную изо-
ляцию. Щечки такого пинцета снабже-
ны кусочками надфиля. При удалении
с провода винифлексового лака хи-
мическим способом провод погружа-
ют в муравьиную кислоту при 804-'
4-90° С. Винифлексовый лак набухает, размягчается и отделяется
от провода. Тщательная нейтрализация кислоты гарантирует каче-
ство. Муравьиная кислота обладает свойством разрушать эмаль,
вдоль провода выше заданного уровня при погружении провода в'
кислоту. За счет применения защитного слоя касторового масла,
налитого в ванну поверх кислоты, это исключается. Муравьиная
кислота летуча и в процессе последующей сушки при 1104-120°С
целиком разлагается и улетает. Этот способ требует наличия длин-
ных выводных концов обмоток и не всегда применим. Кроме того,
он очень длителен. Выделяющиеся пары химических реагентов,
вредно действуют на организм рабочего, поэтому необходимо со-
блюдать технику безопасности. Распространение получил способ-
обжига винифлексового лака путем введения конца провода в воз-
душную среду, нагретую электрической спиралью. При обжиге
изоляции в воздушной среде возможны пережоги, в результате
которых образуется очистная пленка на проводе и изменяется
структура его материала. Обжиг изоляции провода в среде аргона
выгоден для подготовки к пайке проводов диаметром 0,024-0,07 мм.
Поверхность провода в этом случае не окисляется, поэтому нетруд-
но зачищать разрушенный слой винифлексового лака. На рис. 3.6
показана принципиальная схема приспособления для снятия изо-
ляции в среде аргона. Вокруг одного из концов кварцевой трубки &
30
размещен нихромовый нагреватель 1, получающий питание от ла-
бораторного автотрансформатора 3. С помощью этого трансформа-
тора можно регулировать степень нагрева спирали и, следователь-
но, внутренней полости трубки 5. Во внутреннюю полость трубки
вводится термопара 4, а на трубку надевают резиновый шланг, сое-
диняющий ее через ротаметр 6 и редуктор 7 с баллоном 8, содер-
жащим нейтральный газ. Приспособление позволяет регулировать
и измерять температуру нагрева полости трубки, создавать внутри
любую среду и регулировать расход газа, проходящего через квар-
Рис. *3.6. Схема устройства для обжига изоляции в сре-
де аргона
цевую трубку. Для обжига провод 2 вводят в отверстие трубки 5.
При пропускании через трубку газа последний нагревается и раз-
рушает изоляцию проводника, одновременно защищая его от окис-
ления. Проходящий через трубку аргон способствует выходу из
полости трубки дыма, возникающего в результате, обжига, что
позволяет визуально устанавливать начало и конец разрушения
лака. Наиболее эффективная температура при обжиге 500н-600°С,
оптимальное время 3-?5 с, расход газа минимальный. Обуглив-
шаяся часть изоляции удаляется протиркой провода тампоном,
смоченным спиртом. В случае применения нейтральных газов
требуются специальные устройства: газовый баллон, ротаметр, ре-
дуктор. Для снятия изоляции с проводов диаметром от 0,05 мм и
выше методом обжига в расплавленных солях используют более
простую установку. Сущность технологического процесса обжига
изоляции в расплавленных солях заключается в следующем. Соль
(хлористый калий) засыпают в специальный тигель и помещают в
муфель. Включают нагревательные элементы, расплавляют соль
(£ = 760° С) и поддерживают заданную температуру. Перед сняти-
ем изоляции провод окручивают, для чего его складывают вдвое
и петлю надевают на крючок, находящийся на валу вращающегося
электродвигателя. Провод опускают сначала в соляную ванну, а
31
затем в ванну с охлажденной жидкостью и протирают. Наличие на
проводе соли в момент его извлечения защищает его от окисления.
Изоляцию в монтажных проводах -снимают механически спе-
циальными приспособлениями (рис. 3.7). Оплетка у монтажных
проводов с волокнистой изоляцией нуждается в закреплении после
изоляции, иначе обмотка на концах провода разматывается, а оп-
летка лохматится. Закрепляют обмотку и оплетку промазыванием
клеем БФ-4 с последующим на-
Рис. 3.7. Схема приспособления для ме-
ханической зачистки изоляции монтаж-
ных проводов 'Стальными щетками:
1 — электродвигатель; 2 — шестерни привода;
3 — монтажный провод; 4 — вращающиеся
щетки
жилу — на 34-5 мм, после чего, с,
деванием чулка из термопла-
стического материала или на-
конечника из пластмассы мар-
ки К21-22. Концы высоко-
вольтных проводов с резино-
вой изоляцией также иногда
опрессовывают резиновыми на-
конечниками. Для закрепле-
ния концов волокнистой изо-
ляции применяют также про-
цесс оплетневки с помощью
лакоткани и ниток. Провод с
зачищенным от изоляции кон-
цом обертывают двумя слоями
лакоткани, чтобы она покры-
вала изоляцию на длину
5-4-10 мм, а токопроводящую
пав из нитки петлю, укладыва-
ют нитку плотными рядами, виток к витку, в направлении зачищен-
ной части провода. Место оплетневки покрывают клеем БФ-4 или
нитролаком АК-20.
Концы монтажных проводов, покрытых фторопластовой и поли-
хлорвиниловой изоляцией, обжигают специальным приспособле-
нием, имеющим петлю из нихромовой проволоки.
Рис. 3.8. Приспособление для скручивания выводов катушек
Для подготовки монтажных проводов типа БПВЛ и МГШВ в
условиях крупносерийного и массового производства применяют
полуавтоматы типа ПМ-1, которые надрезают изоляцию электро-
обжигом, снимают изоляцию и скручивают проволоку, флюсуют и
32
лудят ее концы. Длина зачищенных концов не менее 204-25 мм,
производительность — до 8000 проводов в смену. Ритм работы
34-5 с. Снятие изоляции основано на вышеописанных принципах.
Для скручивания выводов катушек пользуются приспособле-
нием (рис. 3.8), состоящим из корпусов 2 и 7, снабженным малога-
баритным электродвигателем (ДПМ-20) 3, получающим питание
от сети постоянного тока напряжением 6 В и поджатым втулкой 6,
Микропереключатель 4 мгновенно включает двигатель через пре-
дохранительную пружину 5. Крючок 1 зацепляется за выход нама-
тываемой катушки в петлеобразном положении. Скручивание кон-
ца вывода в два или три слоя обеспечивает механическую проч-
ность вывода при монтаже элемента.
Глава 4
СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК
Детали, изготовляемые из материалов с высокими меха-
ническими свойствами, требуют специальных методов обработки —•
электрических, ультразвуковых и электронных (лучевых).
Большие технологические возможности специальных методов
обработки способствуют широкому внедрению их в промышлен-
ность. Этими методами можно резать, шлифовать и сваривать де-
тали, изготовлять сквозные и глухие отверстия, затачивать инстру-
мент, «фрезеровать» пленки, получать полупроводниковые «пере-
ходы». В ряде случаев специальные методы — единственно
возможные для выполнения некоторых операций (сверление отвер-
стий с криволинейной осью или малого диаметра в твердом сплаве).
*	§ 4.1. Электрические методы обработки
Электрическими называют такие методы обработки, ко-
торые для технологических целей используют электрическую энер-
гию, подводимую в зону обработки без промежуточного преобразо-
вания в другие виды энергии. Съем металла происходит за счет воз-
действия электрической энергии на обрабатываемую поверхность.
К электрическим методам относят анодно-механический, электро-
эрозионный (электроискровой) и ультразвуковой, а также электро-
полирование.
Анодно-механическая обработка. При этой обработке заготовку
4 (рис. 4.1) и инструмент 3 присоединяют к источнику тока 1 через
регулируемое сопротивление 5. Заготовку соединяют с положитель-
ным полюсом, а инструмент—с отрицательным. В процессе обра-
ботки инструмент смачивают рабочей жидкостью 2, которую пере-
мещают по заготовке. Инструмент 3 совершает главное рабочее
движение относительно заготовки.
На поверхности заготовки (анод) образуется пленка, электри-
ческое сопротивление которой значительно выше сопротивления
слоя рабочей жидкости между пленкой и инструментом (катод).
Движущийся инструмент удаляет пленку только с поверхности
2—1041	33
обрабатываемого участка металла; создаются многочисленные ко-
роткие замыкания, которые приводят к сильному нагреву и рас-
плавлению металла на отдельных микроскопически малых участках
поверхности изделия. Расплавленные частицы металла в виде рас-
каленных шариков выносятся движущимся инструментом из зоны
обработки. Если напряжение постоянного тока мало, то съем ме-
талла происходит вследствие электромеханического растворения.
При более высоких напряжениях и большой силе тока съем метал-
ла более интенсивен. Кроме того, на производительность процесса
влияют давление на обрабатываемую поверхность и скорость дви-
Ри-с. 4.1. Принципиальная схема
при анодно-механической обработ-
ке
Рис. 4.2. Схема установки для элек-
троискрового 'Сверления
жения инструмента. Регулируя плотность тока, можно изменять в
широких пределах интенсивность процесса и качество обработки.
При низких плотностях тока высота неровностей на обрабатывае-
мой поверхности составляет менее 1 мкм, а при больших плотно-
стях достигает 5004-600 мкм; напряжение источника питания
144-28 В; линейная скорость вращения инструмента 144-30 м/с;
величина давления на заготовку 504-200 кН/м2. Большое значение
для успешного ведения процесса имеет состав рабочей жидкости, в
качестве которой часто применяют жидкое стекло с добавлением
глицерина для снижения прилипания стекла к оборудованию и ин-
струменту. Преимущество этого метода — простота конструкции
инструмента, отсутствие структурных изменений в зоне реза и ма-
лые усилия, возникающие в процессе работы. Анодно-механический
метод позволяет обрабатывать поверхность заготовки с шерохова-
тостью от RzlO до Rz0,2 при 3, 2 и 1-м классах точности.
Электроэрозионная (электроискровая) обработка. Такая обра-
ботка основана на использовании направленного разрушения токо-
проводящих материалов в результате теплового воздействия элек-
трических разрядов между инструментом и обрабатываемой
деталью. Этот метод обработки предложен в 1943 г. советскими
учеными Б. Р. Лазаренко и Н. И. Лазаренко. Обрабатываемая де-
таль Д и инструмент И включены в цепь электрического колеба-
тельного контура, работающего в области искрового разряда
(рис. 4.2). Схема имеет два контура: зарядный I, состоящий из
буферного сопротивления R, конденсатора С и проводов, и разряд-
34
ный II, включающий в себя конденсатор, провода и рабочие элект-
роды (деталь и инструмент). Емкость накапливает энергию, а за-
тем мгновенно выделяет ее в виде сильного искрового разряда. Все
операции происходят в жидкой среде (керосин, минеральные мас-
ла), способствующей повышению эффективности разрушения ме-
талла. Искровой разряд протекает в миллионные доли секунды и
практически не нагревает обрабатываемое изделие. Источником
питания обычно служат генераторы постоянного тока напряжением
304-220 В, создающие силу тока зарядного контура в пределах
14-5А. При зарядке конденсаторов разность потенциалов на элект-
родах растет до такой величины, при которой начинается разряд
и происходит выделение энергии. Сила тока в разрядном конден-
саторе 100 А; время зарядки 54-10 с; время разрядки 10“54-10~8 с.
При разрядке конденсаторов основная часть энергии выделяется в
виде тепла, температура достигает 11 000° С, обрабатываемый ме-
талл плавится и испаряется. Электроэрозионным способом получа-
ют фасонные профили при помощи фасонного инструмента, сквоз-
ные отверстия, а также чистовую и точную обработку. Наиболее
распространенные операции — прошивка отверстий и шлифование.
Класс шероховатости обрабатываемой детали и точность зависят
от режимов обработки (жесткого, среднего и мягкого) и колеблют-
ся в пределах:
Шероховатость....... Rz320	Rz360	RzlO
Точность обработки, мм ±0,30	±0,15	±0,01
Точность обработки зависит (кроме режимов) от точности изго-
товления электрода — инструмента, жесткости механической части
оборудования, состава рабочей жидкости и способа ее подачи. Оте-
чественная промышленность выпускает
искровых станков: модели 4Б721,
Л КЗ-18, 473, 4722 и др. Настольный
универсальный станок модели 4Б721
предназначен для обработки отверстий
диаметром 0,154-5 мм с наибольшей
глубиной 20 мм; станок модели 473 —
для обработки полостей глубиной до
100 мм (производительность его при
обработке стали 3000 мм3/мин при
токе 200 А).
Ультразвуковая обработка. Схема
ультразвуковой сверлильной установ-
ки показана на рис. 4.3. Обрабатывае-
мую деталь 8 смачивают суспензией I
абразива, поступающей через трубку
7. Режущий инструмент 2 установлен
на съемной оправке 3, закрепленной
на хвостовике 4 магнитострикционного
вибратора 5, получающего энергию oi
ультразвукового генератора 6.
различные типы электро-
Рис. 4.3. Схема процесса
ультразвукового сверления
отверстий
2*
35
Высокая интенсивность процесса обеспечивается частотой по-
вторения ударов инструмента 2 (16 000-4-25 000 ударов в секунду) и
большим количеством абразивных зерен, одновременно участвую-
щих в резании. Вибрирующий с такой частотой инструмент 2 за-
ставляет проникать в обрабатываемый материал (деталь) 8 абра-
Рис. 4.4. Схема ультразвуковой размерной обработки:
а _ фрезерование узких пазов; б — сверление отверстия
зивные зерна, производя его разрушение. При этом на детали ус-
ловно копируется форма и размеры инструмента. Ультразвуковую
обработку применяют для обработки хрупких и твердых материалов
(ферриты, ситаллы, кремний, керамика, германий, кварц), твердых
сплавов, закаленной стали, стекла и фарфора обеспечивает высо-
кую точность и шероховатость. При такой обработке материал не
подвергается механическим уси-
лиям и температурным деформа-
циям и сохраняет вследствие это-
го первоначальную структуру. В
момент удара ультразвукового
инструмента 1 (рис. 4.4) по абра-
зивным зернам 2 наиболее круп-
ные из них внедряются в обраба-
тываемый материал 3 и выкалы-
вают его микрочастицы. При
Рис. 4.5. Инструмент «ерш» для
группового сверления отверстий
в ферритовой пластине
этом величина последних при-
мерно равна размерам зерен абразива. Отверстия диаметром
0,2 мм в ферритовой пластине размером 21X3 мм сверлят ультра-
звуком с помощью группового инструмента — «ерша» (рис.' 4.5).
Ерш — специальный инструмент, состоящий из набора стержней,
изготовленных из углеродистой проволоки 1-го класса и располо-
женных так, как должны быть расположены отверстия в готовой
пластине. Инструмент крепят на ультразвуковом станке, сообщаю-
щем стержням колебания. Изготовление «ерша» включает в себя
следующие операции: а) рихтовку, разрезку и лужение проволоки
на стержни; б) набор стержней в кондуктор — в пластину с отвер-
стиями; в) монтаж инструмента — заливку свободных концов
стержней оловом в специальной форме и съем кондуктора; г) об-
36
работку торцов стержней с целью снятия заусенцев (притирка).
Инструмент крепят на ультразвуковом станке, сообщающем стерж-
ням колебания.
Надрезают ферритовые пластины на полосы, например, разме-
ром 21X3 мм ультразвуковым резанием -с помощью группового ин-
струмента— «резака». Эта технология наиболее целесообразна для
серийного и массового производства, так как позволяет сократить
затраты вспомогательного и машинного времени. Деталь по отно-
шению к инструменту ориентируют с помощью установочных цент-
ровок. Процесс прошивки отверстий происходит в такой последо-
вательности: а) опускают плавно без ударов «ерш» на установлен-
ное основание с наклеенной на него с помощью мастики
ферритовой заготовкой; б) создают давление 2400±200 г и уста-
навливают индикатор давления на 0; в) вводят в зону обработки
абразивную суспензию (40% абразива из микропорошка карбида
бора или карбида кремния КЗМ14 и 60% воды); г) включают
генератор и прошивают отверстия на глубину h = 0,55±0,05 и, где
п — порядковый номер пластины, обрабатываемой одним инстру-
ментом. Одним «ершом» разрешается прошивка отверстий не более
чем в Юн-15 пластинах при диаметре отверстий 0,2 мм. Перед на-
чалом работы и после каждой 3-й смены «ерша» ультразвукового
концентратора проверяют параллельность между плоскостью стола
и торцовой плоскостью концентратора. Диаметры отверстий в об-
рабатываемой ферритовой пластине на 0,014-0,03 мм больше диа-
метров стержней инструмента. При прошивке отверстий диаметром
0,2 мм в пластинах толщиной 0,54-0,6 мм стержень «ерша» изна-
шивается примерно на 0,5 мм при прошивке каждой пластины.
Отверстия в пластине имеют конусность около 0,03 мм, при этом
выходное отверстие меньше входного; если ферритовая заготовка
имеет толщину свыше 0,5 мм, то для уменьшения конусности плас-
тину прошивают не насквозь, а отверстия вскрывают шлифовкой
с обратной стороны. Технологическая характеристика ультразвуко-
вой размерной обработки определяется производительностью тру-
да, точностью и качеством обработки.
Производительность процесса зависит от амплитуды и частоты
♦колебаний инструмента, давления его на обрабатываемую деталь,
твердости материала детали и инструмента, характера абразива и
его концентрации и суспензии, условий обмена абразива в зоне ре-
зания и других факторов. С увеличением амплитуды колебаний
рабочего инструмента производительность процесса при прочих
равных условиях возрастает в линейной зависимости. Выбранный
режим ультразвуковой обработки наиболее эффективно использует
оптимальные условия при сравнительно малых амплитудах (поряд-
ка 154-20 мкм). Установлено, что квадратичная зависимость произ-
водительности от амплитуды заметна только в диапазоне низких
звуковых частот (4004-500 Гц). Дальнейшее повышение частоты
не приводит к увеличению производительности. Производитель-
ность обработки максимальна при оптимальной величине давления
инструмента на деталь. При возрастании давления от нуля до оп-
37
тимальной величины рост производительности носит линейный
характер (рис. 4.6). Дальнейшее увеличение давления приводит к
снижению производительности процесса, что объясняется ухудше-
нием условий обмена абразива в рабочей зоне. Зернистость абра-
зива в значительной -степени влияет на производительность про-
цесса. Уменьшение величины зернистости снижает производитель-
Рис. 4.6. Зависимость скорости обра-
ботки v от величины давления р ин-
струмента на изделие (d — диаметр
'Стержня инструмента)
ность. При постоянных ампли-
тудах и давлении инструмента
на деталь максимальной про-
изводительности достигают
при оптимальной зернистости
абразива. Производительность
составляет при обработке стек-
ла и кварца 54-20 мм/мин;
твердых сплавов — 0,054-0,3
мм/мин; сталей твердостью
HRC 554-60—0,054-0,1 мм/мин.
Применяемые абразивы обла-
дают высокой твердостью,
прочностью и незначительной
хрупкостью. В табл. 4.1 приве-
дены основные абразивные ма-
териалы, используемые при
ультразвуковой размерной об-
работке твердых хрупких ма-
териалов.
Таблица 4.1
Абразив	Относительная режущая способноеть	Твердость		Микротвер- дость, кГ/мм2 (Н/м2)	Плотность, г/см3
		по Моосу	по Риджу ЗЮ		
Алмаз . . . .,. . .	1	10	15	10 000	3,484-5,5
Карбид бора . . .	0,54-0,6	9	14	4 300	2,5
Карбид кремния .	0,25-т-0,45	9	13	3 000	3,124-3,22
Электрокорунд . . .	0,144-0,16	8	12	2 060	3,24-3,4
Наиболее распространенными абразивами являются карбиды
Кремния и бора. Карбид бора — дорогой материал, по своим режу-
щим свойствам он является лучшим материалом (содержит зна-
чительное количество графита). Для обработки ферритовых мате-
риалов применяют карбид кремния КЗМ14 (номер зерна 600 меш.,
пределы размеров зерна 104-14 мкм). Этот материал менее дефи-
цитен, меньше загрязняет рабочее место, руки и одежду оператора.
Карбид бора применяют при обработке особо твердых материалов
(кварц, стекло, германий).
Для приготовления суспензии лучшей из жидкостей является
вода, которая обладает невысокой вязкостью, хорошими смачивае-
мостью и охлаждающими свойствами. Ниже приведены данные для
38
жидкостей по .производительности (относительные условные еди-
ницы) при размерной ультразвуковой обработке:
Вода............ 1	Масло машинное 0,3
Керосин.......... 0,7	Глицерин . . ... .	0,03
Спирт ... . ,., .	0,57
Производительность увеличивают за счет непрерывной подачи
насосом абразивной суспензии в зону обработки детали.
Так, например, прошивка 256 отверстий диаметром 0,25 мм в ферритовой
пластине на ультразвуковом станке модели 4770 с помощью группового инстру-
мента производится в течение 1 мин при точности их взаимного расположения
±0,025 мм. Точность получения диаметра отверстия в пластине ± 0,05 мм опре-
деляется точностью производства стержней «ерша». Точность расположения от-
верстий в пластине зависит от точности взаиморасположения стержней и может
быть выполнена достаточной для производства пластин, содержащих несколько
сотен отверстий диаметром до 0,15 мм. Взаиморасположение стержней относи-
тельно друг друга в «ерше» зависит от того, с какой точностью изготовляется кон-
дуктор — пластина с отверстиями, в которую набирают стержни «ерша». Точ-
ность сверления отверстий в кондукторе ±0,015 мм.
Контролируют размеры отверстий и точность их взаиморасположения на
часовом проекторе с помощью прозрачного шаблона, выполненного из плекси-
гласа (оргстекла). На шаблоне с большой точностью нанесено увеличенное изоб-
ражение пластины памяти в масштабе 25: 1; 50: 1 или 100: 1. Масштаб зависит
от размеров пластины памяти. На рабочем столике часового проектора устанав-
ливают ферритовую пластину, изображение которой методом отражения с по-
мощью оптической системы проектируют на жран часового проектора в увели-
ченном виде. Масштаб изображения пластины должен соответствовать масштабу
шаблона.
Промышленность выпускает универсальные ультразвуковые
станки мощностью от 50 Вт до 3 кВт и более (табл. 4.2), а также
специализированные станки следующих моделей: МЭ-11—для об-
работки полупроводниковых материалов (кремния, германия),
УЗС-5М — для обработки минералов и М.Э-22 — для сверления
алмазных фильер.
Таблица 4.2
Модель станка ультразвуковой обработки	Мощность, кВт	Производитель- ность по стеклу, мм2/мин	Максимальный диаметр обра- ботки, мм	Максимальная глубина обработ- ки, мм
4770	0,25-4-0,4	250	10	10
4771	0,5	1200	15	15
4772 М	1,5	120	70	30
4772А	1,5	4000	80	40
Специальные ультразвуковые установки и приборы применяют
для измельчения, помола и смешивания керамических, ферритовых
и других материалов; ускорения промывки и очистки деталей; пап-
ки, сварки и лужения деталей; обнаружения внутренних дефектов
(пор, пустот и трещин) в соединениях и изделиях.
Электрополирование. Оно заключается в удалении мельчайших
неровностей и придании металлической поверхности блестящего,
39
зеркального вида. Для получения шероховатости поверхности 10—
11-го классов поверхность исходной заготовки должна быть 6—
7-го. Подготовка поверхности состоит в обезжиривании, выполняе-
мом в щелочной ванне с последующей промывкой в горячей и хо-
лодной воде. Полируемую деталь I, являющуюся анодом (рис. 4.7),
помещают на контактной подвеске в ванну с электролитом. В ка-
честве катода 2 в зависимости от материала обрабатываемого из-
делия используют медь, свинец, алюминий и другие материалы.
i Рис. 4.7. Схема электрополиро-
Материал катода, площадь которо-
го в несколько раз больше площади
полируемых изделий, не должен
подвергаться разрушению электро-
литом при отсутствии тока и покры-
ваться пленками. Состав электроли-
та зависит от материала изделия.
Так, медь и медные сплавы полиру-
ют в растворах фосфорной кислоты
в течение 24-10 мин при 154-25° С
и плотности тока 44-10 А/дм2, чер-
ные металлы и легкие сплавы по-
лируют в сернофосфорнокислых
электролитах при 804-90° С и плот-
ности тока 304-60 А/дм2. Процесс
вания	ведут при постоянном токе, напря-
жение которого 74-10 В, сила тока
0,94-1,2 А. При прохождении тока
через деталь и электролиты на поверхности изделия образуется
вязкая, плохо проводящая ток пленка, представляющая собой пе-
ренасыщенный раствор солей. Задерживаясь во впадинах неров-
ностей, пленка изолирует их от действия тока. На выступах тол-
щина пленки незначительна и ее электросопротивление мало,
вследствие чего выступы усиленно растворяются и происходит по-
степенное сглаживание неровностей. Процесс продолжается до тех
пор, пока пленка не покроет всю поверхность ровным слоем.
§ 4.2. Электронные методы обработки
Сущность электронных (лучевых) методов обработки со-
стоит в использовании энергии электронов и фотонов, получаемой
при интенсивной бомбардировке мест обработки, для сверления от-
верстий, «выжигания» тонких пленок, образования полупроводнико-
вых переходов типа р-п, выполнения сварки методом плавления.
К электронным методам обработки относят электронно-лучевой,
ионный и фотонный (лазерный).
Электронно-лучевой метод обработки. При этом методе обра-
ботки движение электронов, испускаемых накаливаемым катодом,
расположенным в вакуумной камере, ускоряется под действием
приложенного высокого напряжения (рис. 4.8, а). Во избежание
образования дугового разряда вакуум должен быть не ниже 0,8 Па
40
(6-10-3 мм рт. ст.). При столкновении электронов с металлами поч-
ти вся кинетическая энергия превращается в тепловую. Для увели-
чения тепловой энергии необходимо сконцентрировать возможно
большее количество электронов на малой площади. Это дает воз-
можность получить мощный сосредоточенный источник тепла.
Плотность энергии достигает
1-Ю6 Вт/см2, вследствие чего
материал не только плавится,
но и испаряется. Вакуумом
обеспечивается высокая хими-
ческая чистота процесса. Осо-
бенность теплового эффекта,
создаваемого электронным лу-
чом, — кратковременность,
вследствие чего не желатель-
ные химические реакции, на-
пример окисление, исключены.
Электронным лучом в ва-
кууме сваривают тугоплавкие
и легкоокисляющиеся металлы
(молибден, вольфрам, медь,
нержавеющая сталь), выпол-
няют микросварочные опера-
ции, «сверлят» тонкие отвер-
стия, получают пазы и щели в
труднообрабатываемых мате-
риалах, испаряют металл при
осаждении тонких пленок, ис-
пользуемых в микросхемах, и
получают переходы при изго-
товлении диодных структур.
Энергию сфокусированного лу-
ча размером 0,01-4-0,1 мм мож-
но использовать для обработки
детали по сложному контуру
без разрушения изделия; фоку-
сировать электроны можно ус-
тановкой электростатических
или магнитных фокусирующих
линз и созданием магнитного
^поля, которое может сжимать
электроны в пучок.
Перемещают электронный
пучок 1 при помощи магнит-
ной отклоняющей системы 2
или за счет изменения угла наклона электронной пушки. Импуль-
сный электронный луч характеризуется частотой 1-4-3000 Гц, дли-
тельностью импульсов 0,014-0,00005 с при скорости электронов
И 500-4-16 500 мм/с и температурой в зоне обработки около 6000° С.
41
Производительность обработки электронным лучом высокая. Так,
на образование паза шириной 0,05 мм и длиной 3 м в стальной
пластине толщиной 0,5 мм затрачивается всего 30 с; стальные
листы толщиной 1 мм разрезают со скоростью 1200 м/мин.
Ионный метод обработки (рис. 4.8, б). Его успешно применяют
для очистки, травления поверхностей и образования тонких пленок
при изготовлении интегральных микросхем. В качестве ионного
источника используют электрическую дугу 4, образуемую дуго-
плазмотроном. Принцип его работы состоит в том, что ионизация
паров осаждаемого материала производится потоком ионов 1. Об-
разующаяся ионная плазма с помощью специальной диафрагмы
2, 3, 5 преобразуется в узкий ионный пучок. Особенность метода —
большая глубина проникновения луча при чрезвычайно малом объ-
еме, который он занимает.
Фотонный (лазерный) метод обработки. Этот метод основан на
использовании в промышленности квантовых генераторов или ла-
зеров (рис. 4.8, в). Лазер — это физический прибор, обладающий
способностью в определенных условиях генерировать непрерывно
или импульсно световые лучи, характеризуемые высокой плотностью
энергии и практически не расширяемые даже при значительной
длине. Энергия светового импульса лазера сосредоточена в луче
диаметром около 0,01 мм и выделяется в миллионные доли секунды.
Такая высокая концентрация энергии и мгновенное ее выделение
дает возможность лучом сверлить, резать, сваривать материал
и т. д.
Принцип действия оптического квантового генератора заклю-
чается в следующем. Свет строго определенной длины волн направ-
ляется на вещество, содержащее атомы, находящиеся на различных
энергетических уровнях, и возбуждает эти атомы, т. е. передает им
дополнительную энергию, которая усиливается и выделяется в
форме электромагнитного излучения определенной длины волн,
обычно в диапазоне волн видимого света. Для изготовления лазе-
ров на твердом теле в качестве активных материалов применяют
кристаллы различных минералов или стекла с примесями редких
элементов: кристаллы синтетического рубина или неодимовое стек-
ло в форме стержня. Световой импульс лампы-вспышки 1 внутрен-
ней отражающей поверхностью возбуждает атомы, которые осво-
бождают энергию в виде излучения в видимой или инфракрасной
части спектра. На обрабатываемой поверхности луч концентриру-
ется линзой 2. Энергия импульса светового излучения длитель-
ностью в миллионную долю секунды и мощностью 204-50 Дж,
сконцентрированная на площади обрабатываемой детали 3 диа-
метром до 0,01 мм, создает очень высокую температуру, которая
может вызвать плавление и даже испарение материала детали в
зоне падения луча. Производительность этого метода обработки
10 мм3/с. За несколько долей секунды в ферритовом материале,
например, прошивается отверстие диаметром 0,5 мм. Преимущест-
во этого метода обработки по сравнению с электронно-лучевым в
том, что не требуется вакуумных камер, не нужна защита от рент-
42
Таблица 4.3
Характеристика	Тип установки		
	„Квант-3“	„Свет-30“	„Искра-8“
Длительность импульса излучения, мс		0,54-5,0	1,2; 3,8; 5,7	1,6;4,2;5,8;7,2
Максимальная частота следования импульсов, ИМП/М'ИН		240	12	60
Энергия излучения, Дж (при дли- тельности импульса 1 мс)		2	30	54-8
геновского излучения. Недостатки его: низкий к. п. д. квантовых
генераторов, перегрев стержня, трудность его охлаждения, невысо-
кая точность обработки.
В нашей стране разработаны и выпускают различные типы ла-
зерных технологических установок, предназначенных для фрезеро-
вания, разрезки, «сверления» отверстий и др. Для выполнения раз-
личных технологических операций требуется рравнительно неслож-
ная перестройка установки с одного технологического процесса на
другой, заключающаяся в изменении длительности излучения и
величины энергии на выходе из оптической системы. В табл. 4.3
даны характеристики основных отечественных технологических ла-
зерных установок.
Глава 5
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИИ
§ 5.1. Общие сведения
Керамика — твердый, плотный материал сложной много-
фазной системы, получаемый спеканием измельченных компонентов
минерального происхождения. Основные фазы системы — кристал-
лическая и стекловидная. Кристаллическая фаза представляет со-
бой определенные химические соединения или твердые растворы
этих соединений, стекловидная фаза — прослойки стекла, связы-
вающие кристаллическую фазу. От количества той или другой фа-
зы, от ее состава и структуры зависят диэлектрические, физические
и механические свойства изделия. Преимуществом производства
керамики является возможность получения заранее заданных ха-
рактеристик материала путем изменения состава массы и техноло-
гии производства изделий.
Основные сырьевые материалы для производства керамических
деталей разделяют на природное непластичное сырье (тальк, маг-
* незит, мрамор, мел, волластонит, цирконий, кварцевый песок, пла-
виковый шпат, ашарит, полевой шпат), природное пластичное
сырье (каолин, глина, бентонит) и продуюы химической перера-
43
ботки сырья (глинозем, двуокись титана и циркония, окиси олова,
цинка, свинца, углекислый барий и углекислый стронций).
Основные кристаллообразующие компоненты—тальк, глинозем,
каолин, двуокись титана, двуокись циркония, окислы бария, маг-
ния, кальция, олова, свинца; стеклообразующие компоненты —
глина, плавиковый шпат, ашарит и др. Для придания керамике
технологической пластичности применяют органические пластифи-
каторы: парафин, деготь, тунговое древесное масло. Для связи
компонентов используют поливиниловый спирт, керосин, скипидар,
некоторые эфиры целлюлозы и виды смол. При обжиге заготовок
органические пластификаторы и связка выгорают, а основные ком-
поненты смеси спекаются, образуя прочную деталь. В производстве
приборов и устройств автоматики широко применяют детали, из-
готовленные из керамики, так как им присущи высокая нагрево-
стойкость, большая химическая прочность, малый температурный
коэффициент линейного расширения, малые диэлектрические поте-
ри, высокая стойкость к длительному воздействию температуры,
влажности, к действию химических веществ. Характерная особен-
ность керамических деталей — отсутствие у них старения, т. е.
постоянство свойств во времени. Возможность металлизации кера-
мических поверхностей позволила еще шире и полнее использовать
керамические изделия в качестве различных плат, оснований, под-
ложек в производстве интегральных схем и элементов (например,
конденсаторов).
К недостаткам керамики как конструкционного материала сле-
дует отнести ее хрупкость, что заставляет увеличивать толщину
изготовляемых деталей. Керамические материалы по назначению
и электрическим свойствам можно подразделить на установочные,
конденсаторные, пористые и сегнетокерамические.
Установочные керамические материалы. Они являются конст-
рукционными материалами; характеризуются высокой механиче-
ской и электрической прочностью, малыми диэлектрическими поте-
рями на высокой частоте. Основные виды — радиофарфор, ультра-
фарфор, алюминоксид, стеатит, материал КМ-1, ЦМ-4 и др.
Радиофарфор — низкочастотный материал, получаемый из као-
лина, часовъярской глины, кварцевого песка, мрамора и углекисло-
го бария при температуре спекания 12804-1310° С. Из него изго-
товляют основания непроволочных резисторов, роторные оси пере-
менных конденсаторов, различные изоляторы и другие детали
повышенного качества, оформляемые прессованием и выдавлива-
нием через мундштук.
Ультрафарфор — керамический материал, кристаллической ос-
новой которого является корунд, а стекловидной — бариевое стекло;
характеризуется высокими механическими свойствами, температу-
ра спекания 1360-4-1380° С. Из него изготовляют крупногабаритные
изоляторы, оси и другие детали, работающие при температурах до
125° С, а также платы для микромодульного конструирования, не-
большие детали сложной конфигурации, оформляемые прессовани-
44
ем, горячим литьем под давлением, выдавливанием через мунд-
штук.
Алюминоксид— высокоглиноземный керамический материал вы-
сокой абразивности, непластичен, температура спекания до 1750° С.
Из него изготовляют изоляторы плотной структуры и внутрилам-
повые изоляторы с пористой структурой.
Стеатит — керамика на основе природного талька. Стеатит мар-
ки С-4 содержит жженый онотский тальк, сырой тальк, часовъяр-
скую глину, углекислый барий, жженый глинозем. Температура спе-
кания 13804-1400° С. Его применяют для изготовления каркасов
высокочастотных катушек индуктивности, различных плат, изоля-
торов, оформляемых выдавливанием через мундштук, прессовани-
ем, горячим литьем под давлением.
Материал КМ-1 — керамика на основе корунда и муллита, об-
ладающая высокой прочностью. Температура спекания 1380° С. Из
него изготовляют проходные изоляторы, герметизированные конст-
рукции с использованием пайки, оформляемые горячим литьем под
давлением, выдавливанием через мундштук.
Материал ЦМ-4 — керамика на основе цельзиана с добавлением
каолина, глины, углекислого бария. Температура спекания 1400° С.
Его применяют для изготовления каркасов катушек индуктивности
высокой стабильности, оснований для печатных схем. Оформление
деталей осуществляют всеми способами.
Конденсаторные керамические материалы. Они предназначены
для изготовления высокочастотных термостабильных или термо-
компенсирующих керамических конденсаторов, характеризуемых
высокой диэлектрической проницаемостью и электрической проч-
ностью, и низкочастотных, однополярных, разделительных и блоки-
ровочных конденсаторов с высокой диэлектрической проницае-
мостью и относительно большим тангенсом угла диэлектрических
потерь. Основными материалами конденсаторной керамики явля-
ются тиконд Т-60, тиконд Т-150, тиглин, термоконды ТК-М и ТК-Р.
Тиконд Т-60 изготовляют из двуокиси титана с добавлением не-
большого количества глины; он имеет отрицательный температур-
ный коэффициент диэлектрической проницаемости.
Тиконд Т-150 состоит из титаната кальция, двуокиси циркония
и других добавок, имеет значительный отрицательный температур-
ный коэффициент диэлектрической проницаемости. Из тикондов
изготовляют термокомпенсирующие конденсаторы.
Тиглин — керамика, предназначенная для изготовления высоко-
частотных термостабильных конденсаторов.
Термоконды — керамические материалы на основе двуокиси ти-
тана и двуокиси циркония с положительным (ТК-Р) и отрицатель-
ным (ТК-М) температурным коэффициентом диэлектрической про-
ницаемости. Предназначен для изготовления термостабильных кон-
денсаторов, используемых в цепях высокой частоты.
Пористые керамические материалы. Эти материалы являются
разновидностью установочной керамики и подразделяются на две
группы: вакуумные керамические материалы, используемые для
45
изготовления электронных ламп, и нагревостойкие керамические
материалы (талькошамотная, алундовая керамика), используемые
для изготовления нагревательных приборов и оснований проволоч-
ных резисторов.
Сегнетокерамические материалы. Это керамические материалы
со сверхвысокой диэлектрической проницаемостью (до 30 000), за-
висящей от температуры и напряженности электрического поля.
Одним из основных керамических материалов с сегнетоэлектриче-
скими свойствами является титанат бария. Его получают при обжи-
ге смеси порошкообразной двуокиси титана и углекислого бария
при температуре 1400° С.
На основе титанобариевой керамики разработаны сегнетокера-
мические материалы для конденсаторов, варикондов, нелинейных
конденсаторов, позисторов, терморезисторов с положительным ТКС,
а также пьезокерамические материалы. Материал СМ.-1 — материал
со сглаженной зависимостью диэлектрической проницаемости от
температуры. Изготовляется на основе титаната бария с добавкой
окислов циркония и висмута. Температура спекания 1360° С. Его
применяют для изготовления малогабаритных конденсаторов на
низкие напряжения. Материал Т-7500 — материал -с максимальным
значением диэлектрической проницаемости в определенном интер-
вале температур, который получают на основе титаната бария с
добавлением титаната стронция и кальция. Температура спекания'
1350° С. Его используют для изготовления низкочастотных конден-
саторов большой емкости, работающих при комнатной темпе-
ратуре.
Для изделий различного назначения используют керамические
материалы со специфическими свойствами, как, например, материа-
лы для варикондов, позисторов и др.
Материалы для варикондов — материалы с резко выраженными
нелинейными свойствами, которые изготовляют на основе титаната
бария с добавлением небольших количеств некоторых окислов. Их
применяют для изготовления варикондов, используемых для уп-
равления параметрами электрических цепей- за счет изменения их
емкости при воздействии постоянного или переменного напряжения.
Материалы для позисторов — полупроводниковые керамические
материалы с терморезистивными эффектами, которые изготовляют
на основе твердых растворов титаната бария-стронция, титаната-
станната бария с добавлением редкоземельных элементов — лан-
тана, церия и др. Их применяют для изготовления позисторов, ис-
пользуемых в ограничителях и регуляторах температуры, в стаби-
лизаторах тока, в схемах температурной компенсации.
Пъезокерамические материалы — поликристаллические мате-
риалы с пьезоэлектрическими свойствами, для изготовления кото-
рых используют титанат бария-кальция с кобальтом, ниобат бария-
свинца, цирконат-титанат свинца. Пьезокерамические материалы
используют в пьезоэлектрических преобразователях, фильтрах, для
изготовления датчиков давлений, ускорений, вибраций и переме-
щений.
46
§ 5.2. Технология изготовления изделий
Технология производства керамических изделий вклю-
чает в себя подготовку керамической массы, формование заготовок,
сушку, пропитку и обжиг заготовок, механическую обработку обож-
женных керамических деталей.
Подготовка керамической массы. Подготовку начинают с хими-
ческого анализа исходных материалов, на основе которого подби-
рают компоненты будущей смеси. Отобранные компоненты тща-
тельно очищают от грязи и
посторонних примесей пу-
тем промывки крупных кус-
ков струями воды и направ-
ляют на дробление, осуще-
ствляемое с помощью бегу-
нов (рис. 5.1). Очищенные от-
дельные компоненты засы-
пают в неподвижную чашу
2. Перекатываясь по засы-
панному материалу с по-
мощью привода 3, гранит-
ные жернова 1 своей тяже-
стью раздавливают куски
сырья, превращая их в по-
рошок. После просеивания
отделяют магнитным сепа-
ратором (рис. 5.2) вредные
примеси, находящиеся в по-
рошке в виде ферромагнит-
ных частиц. Сухой порошок
5 засыпают в бункер 4, и
затем он попадает на повер-
хность вращающегося ци-
линдра 6, внутри которого
расположен электромагнит
2. Порошок, свободный от
примесей, ссыпается в ящик
7, а магнитные примеси при-
Рис. 5.2. Схема установки магнитной сепа-
рации 'сухого порошка
тягиваются поверхностью
попадают в ящик 1.
цилиндра б, снимаются скребком 3 и
Каждый вид керамики составляют из разных компонентов в
строго определенных весовых соотношениях. Подготовленные ком-
поненты перемалывают по заданной рецептуре в шаровой мельни-
це, изображенной на рис. 5.3. В барабан 4 через загрузочное окно
5 засыпают набор компонентов — шихту 3 — и металлические или
фарфоровые шары 2. Барабан, загруженный шихтой и шарами,
приводится во вращение приводом 1. Шары поднимаются и падают
вниз, дробя, перетирая и тщательно перемешивая зерна материала.
Измельчают шихту сухим или мокрым способом. При мокром по-
47
моле в барабан загружают шихту, шары и воду; полученную после
смешивания и помола жидкую смесь называют шликером. Шликер
пропускают через вибрационное сито для удаления грубых неиз-
мельченных зерен, подвергают магнитной сепарации для удаления
остатков примесей, содержащих металлические частицы, и слива-
ют в бассейн с вертикальной пропеллерной мешалкой, где он не-
прерывно перемешивается, чтобы предотвратить расслаивание из*
Рис. 5.3. Шаровая мельница
за неодинаковых размеров частиц и различной плотности компо-
нентов. Из бассейна шликер с помощью мембранного насоса
поступает в фильтр-пресс, где обезвоживается. Затем обезвожен-
ную массу в виде лепешек (коржей) влажностью 204-25% сушат
и получают исходный материал для дальнейшей переработки.
Формование заготовок. Способы формования деталей из кера-
мических масс определяют формой и размером детали, сложно-
стью конструкции, количеством требующихся деталей, составом и
свойствами керамического сырья. Заготовки керамических изделий
получают сухим прессованием, выдавливанием через мундштук,
горячим литьем под давлением, формованием в гипсовых формах.
Изготовляют заготовки сухим прессованием с помощью пресс-
форм и гидравлического пресса. На рис. 5.4 изображена схема су-
хого прессования. Подготовленные для прессовки коржи предва-
рительно подсушивают, затем размалывают, добавляют связку
(поливиниловый спирт, парафин) и смешивают. Доза подготовлен-
ной массы поступает в полость матрицы 2, где под действием пу-
ансона 1 получают заготовку. Этим способом с большой точностью
изготовляют детали простой конфигурации (диски, кольца, пласти-
ны, каркасы и др.) относительно небольших размеров с малыми
выступами и углублениями.
4$
Выдавливанием через мундштук изготовляют за-
готовки на вертикальных или горизонтальных мундштучных прес-
сах. В состав массы входят просушенный порошок, декстрин, тун-
говое масло, вода. Полученный шликер, содержащий 25% влаги по
весу, перемешивают в шнековой мялке, затем для устранения воз-
душных прослоек пропускают через вакуум-мялку.
На рис: 5.5 изображена схема выдавливания заготовок через
мундштук. Подготовленную керамическую массу 1 под действием
Рис. 5.4. Схема сухого прессова-
ния:
1 — пуансон; 2 — матрица; 3 — изделие;
4 — выталкиватель; 5 — платформа
Рис. 5.5. Схема выдавлива-
ния заготовок через мун-
дштук:
1 — керамическая масса; 2 —
мундштук; 3 — нож для отрезки
стержней; 4 — стержень; 5 —
электронагреватель; 6 — термо-
изоляция; 7 — электросушилка;
8 — основание; 9 — стенка ци-
линдра; 10 — пуансон
пуансона 10 выдавливают через мундштук 2. Получают заготовку
4 требуемой формы, поверхность которой, попадая в электросу-
шилку 7, слегка подсушивается. Ножом 3 отрезают заготовку нуж-
ной длины и направляют на сушку для последующего обжига. Этим
способом получают керамические детали удлиненной формы и раз-
личных поперечных сечений: стержни, трубки, каркасы катушек
индуктивности, основания резисторов и др.
Горячим литьем под давлением изготовляют детали на специ-
альных установках с помощью литьевых пресс-форм. Для полу-
чения литьевого шликера применяют порошки, предварительно под-
вергнутые обжигу, что обеспечивает уменьшение усадки отформо-
ванной заготовки после ее окончательного обжига. В состав
литьевого шликера входят тонкоизмельченный порошок, парафин,
олеиновая кислота, воск. Затем эту смесь в вакуумной шаровой
мельнице подвергают помолу при 80-4-90° С и доводят до получения
однородного шликера сметанообразной консистенции. По оконча-
нии помола шликер сливают в плоские сосуды, где после охлажде-
49
ния он затвердевает. Полученный готовый шликер хранят в виде
плит и брикетов, и он является основным полуфабрикатом для из-
готовления деталей методом горячего литья.
На рис. 5.6 изображена схема установки для горячего литья
под давлением. Готовый шликер 1, нагретый до определенной тем-
пературы электрическим нагревателем 6, находится в жидком- со-
стоянии. На выходе литникового отверстия 3 устанавливают лить-
евую форму 4. После включения компрессора 7 сжатый воздух да-
вит на поверхность расплавленного шликера, заставляя его подни-
маться по трубе 2 и за-
полнять полость формы
5. Температура формы на
304-40° С ниже темпера-
туры шликера, что спо-
собствует охлаждению
шликера с последующим
затвердеванием в форме.
После снятия давления
осуществляют разъем
пресс-формы и извлече-
ние заготовки, которую
подают на предваритель-
ный обжиг. Этим спосо-
бом получают небольшие
керамические детали точ-
ных размеров и сложной
конфигурации.
формах изготовляют за-
Рис. 5.6. Схема горячего литья под давле-
нием
Формованием в гипсовых
готовки путем заполнения жидким шликером гипсовых форм, име-
ющих конфигурацию заданной детали. Стенки формы всасывают в
себя влагу из шликера, и на них осаждается плотный слой кера-
мической массы необходимой толщины. Процесс наращивания слоя
длителен и зависит от влажности шликера и требуемой толщины
стенок заготовки. По окончании процесса наращивания остаток
шликера из формы сливают. Заготовку выдерживают, потом извле-
кают из гипсовой формы и подвергают обжигу. Этим способом по-
лучают заготовки горшкообразных конденсаторов, сферических
роторов шаровых вариометров и различных полых деталей круп-
ных размеров и сложной конфигурации.
Сушка и пропитка. Полученные заготовки поступают на сушку.
Высушенные заготовки при 90—100° С пропитывают расплавлен-
ным парафином в специальных пропиточных ваннах. Перед погру-
жением заготовки нагревают до 70—80° С, после погружения вы-
держивают 2—4 ч. Пропитка придает необходимую прочность и
помогает сохранить заготовки от проникновения влаги.
Обжиг заготовок. Обжиг — самая ответственная операция кера-
мического производства. Температура и продолжительность обжи-
га, устойчивость заданной температуры, характер газовой среды
печи определяют качество изготовляемых деталей. Обжиг загото-
50
вок осуществляют в пламенных или электрических печах в два эта-
па: предварительный и окончательный. Предварительный обжиг,
осуществляемый при 8004-1000° С, не спекает керамическую массу,
а окисляет органические вещества (они выгорают). Изделие ста-
новится пористым и не имеет окончательных геометрических раз-
меров. Для повышения точности геометрических размеров изделие
механически обрабатывают. После предварительного обжига заго-
товка поступает на окончательный обжиг, осуществляемый при
12004-1750° С в зависимости от материала заготовки. Изделие по-
лучает свои окончательные размеры и достаточную механическую
прочность в результате спекания.
Весь процесс обжига разделяют на три стадии: подъем темпе-
ратуры, выдержка при максимальной температуре, охлаждение.
Подъем температуры завершает удаление воды, пластификато-
ров и прочих органических примесей. При максимальной темпера-
туре часть компонентов керамической массы расплавляется и про-
питывает поры в кристаллической основе заготовки, в результате
чего образуются новые кристаллические соединения. Точное соблю-
дение заданной температуры спекания и времени выдержки — ре-
шающее условие получения качественного изделия с нужными гео-
метрическими размерами и необходимой механической проч-
ностью.
После охлаждения изделие контролируют по внешнему виду и
размерам согласно ТУ. Качество спекания определяют выборочным
контролем тангенса угла диэлектрических потерь.
Механическая обработка обожженных керамических деталей.
Она заключается в доведении детали до нужных геометрических
размеров (шлифованием), в разрезке заготовок, в выполнении про-
резей, нарезке канавок (алмазными пилами) и в сверлении отвер-
стий (на сверлильных станках, ультразвуковых установках).
§ 5.3. Металлизация керамических заготовок
Керамические детали с металлизированной поверхностью
широко используют в автоматической аппаратуре. Цель металли-
зации— получить на деталях из керамики токопроводящие участ-
ки и соединить их посредством пайки с другими деталями.
Металлические покрытия должны обладать большой электро-
проводностью при малой их толщине, иметь прочное сцепление с
керамическим основанием, характеризоваться стабильностью фи-
зико-химических свойств во времени при действии климатических
и механических нагрузок. Металлические покрытия получают испа-
рением и конденсацией металла в вакууме, химическим и электро-
литическим осаждением металлов из водных растворов, катодным
распылением, вжиганием пасты, содержащей металл. Последний
способ наиболее распространен в производстве металлизированных
керамических изделий на основе серебра. Сущность этого способа
состоит в том, что легкоразлагающееся при повышенной темпера-
51
туре углекислое серебро (Ag2CO3), нанесенное в виде пасты на по-
верхность керамического основания, при нагревании до определен-
ной температуры восстанавливается в металлическое серебро и,
диффузируя, прочно соединяется с поверхностным слоем заготовок.
Технологический процесс металлизации керамики методом вжига-
ния серебра включает в себя подготовку поверхности заготовки и
пасты, нанесение пасты на эту заготовку, сушку и процесс вжига-
ния. Поверхность заготовки очищают от органических или неорга-
нических загрязнений (жировых и масляных пятен, клеевых ве-
ществ, щелочей, кислот и др.) растворителями (спиртом, очищен-
ным бензином), кипячением в двух сменах дистиллированной воды
или промывкой в горячей мыльной воде или щелочи. При массовом
производстве наиболее эффективно очищать поверхность заготовки
прокаливанием в электрических печах при 5004-600° С.
Приготовление пасты заключается в смешивании порошка угле-
кислого серебра (Ag^CO3— 58,5%), плавня (окись висмута BiO3
и борат свинца РЬВО7 — 3,2%) и связки (канифольно-скипидар-
ный раствор — 38,3%). Назначение плавня состоит в образовании
при определенной температуре раствора металлического серебра и
плавня, проникающего в поверхность заготовки и усиливающего
прочность сцепления. Связка улучшает прилипание пасты и полно-
стью выгорает в процессе ее обжигания.
Пасту на изделия наносят пульверизатором, вручную (беличьей
кисточкой на предварительно размеченную поверхность), с по-
мощью спецприспособлений, различных по конструкции и принципу
действия повышающих производительность труда. После нанесения
пасты заготовки подвергают сушке (подъем температуры со ско-
ростью 3—4° в минуту до 200° С) и выдержке. Основная цель суш-
ки— удаление из пасты летучих компонентов связки, которые в
процессе вжигания могут быть причиной образования чешуек на
поверхности серебра.
Процесс вжигания состоит из четырех стадий: первая — подъем
температуры до 370° С (выгорает канифольно-скипидарная связ-
ка); вторая — подъем температуры с 370 до 510° С (восстанавли-
вается металлическое серебро из углекислого серебра); третья—
подъем температуры с 510 до 850° С (осуществляется процесс вжи-
гания, т. е. проникновение коллоидного соединения металлического
серебра с плавневыми веществами и сцепление кристаллов серебра
между собой и керамической поверхностью); четвертая'—охлаж-
дение (скорость охлаждения 6° С в минуту, т. е. в течение 4 ч).
Получают с серебряным покрытием: обкладки керамических дис-
ковых или трубчатых конденсаторов, витки катушек индуктивности
на цилиндрических и плоских каркасах, различные токопроводящие
поверхности на платах в микромодульном конструировании и в
производстве интегральных схем.
Для предохранения от коррозии изделия с серебряной поверх-
ностью, подвергающиеся в дальнейшем пайке оловом, дополнитель-
но покрывают слоем меди (химическим или электролитическим
способом).
52
Глава 6
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПЛАСТИЧЕСКИХ МАСС
§ 6.1.	Общие сведения
Пластические массы представляют собой материалы на
основе природных или искусственных связующих смол с добавлен
нием некоторых компонентов для придания определенных свойств
изготовляемым изделиям. Характерная особенность пластических
масс — способность под воздействием давления и температуры
принимать требуемую форму и сохранять ее. Основные компоненты
пластмасс — связующие вещества, наполнители и различные до-
бавки (красители, отвердители, пластификаторы, смазывающие
вещества). Связующее вещество дает возможность массе формо-
ваться и превращаться после отвердевания в монолитную деталь.
В качестве связующих веществ используют феноломеламинофор-
мальдегидные, фенолокрезольные смолы. Наполнители обеспечива-
ют механическую прочность пластмассовым изделиям, повышают
нагревостойкость и электроизоляционные свойства. Наполнители
могут быть органическими (древесная мука, бумажная крошка,
обрезки тканей, хлопковые очесы) и неорганическими (слюдяная и
кварцевая мука, асбест, мел, тальк, стекловолокно). Красители до-
бавляют в пластмассу для придания деталям нужного цвета. На-
пример, нигрозин (органическое вещество черного цвета) обеспе-
чивает получение пластмассовых изделий черного цвета; радо-
мин — красного, метилфиолет — фиолетового. Отвердители обеспе-
чивают ускорение процесса отвердевания связующего вещества при
формовании изделия. Отвердителями служат полиэтиленполиамин
(киселеподобная жидкость коричневого цвета с запахом аммиака)
и пиридин (бесцветная жидкость с резким запахом).
Пластификаторы — дибутилфталат (маслянистая жидкость) и
трикрезилфосфат (бесцветная жидкость без запаха) — обеспечива-
ют пластичность, текучесть прессматериала и придают эластич-
ность (гибкость) готовым изделиям. Смазывающие вещества пре-
дупреждают прилипание прессматериала к стенкам пресс-формы
при формовании. В качестве смазывающих веществ используют,
например, олеиновую кислоту, стеарин и касторовое масло. Широ-
кое использование пластических масс в производстве электронных
и электрических средств автоматизации объясняется тем, что из
них возможно получать детали сложной конфигурации, красивого
внешнего вида с достаточной механической прочностью, низким
удельным весом, с высокими электроизоляционными, теплоизоля-
ционными, антикоррозионными свойствами. При изготовлении
пластмассовых изделий значительно сокращается или полностью
исключается трудоемкая и дорогая механическая обработка. Из
пластмасс изготовляют корпуса приборов, кожухи, крышки, карка-
сы, кронштейны, стойки, платы переключателей, подложки печат-
ных и интегральных схем.
53
§ 6.2.	Пластические массы, применяемые
в производстве изделий
Пластические массы, применяемые в производстве изде-
лий, в зависимости от свойств и способа переработки разделяют на
две основные группы: термореактивные и термопластичные. Пласт-
массы, затвердевающие при нагреве и сохраняющие в дальнейшем
при повторном нагреве приданную им форму, называют термореак-
тивными. Пластмассы, затвердевающие при нагреве и способные
при повторном нагреве и давлении изменять приданную им форму,
называют термопластичными. Для изготовления изделий из термо-
реактивных пластмасс применяют пресспорошки К18-2М, К21-22,
К211-ЗТ, К211-4, пресоматериалы В4-70, ФАК-4, К78-51, АГ-4, во-
локнит, К-6.
Пресспорошок К18-2М изготовляют на основе фенолоформаль-
дегидной смолы, древесного наполнителя и других добавок. Приме-
няют для изготовления изделий, работающих в условиях повышен-
ной влажности (до 90%) и при температуре до 125° С. Изделия
имеют высокую механическую прочность (до 700-105 Н/м2) и их
легко обрабатывать.
Пресспорошок К21-22 — композиция на основе фенолокрезоль-
ной смолы, древесного наполнителя и других добавок. Применяют
для изготовления изделий, к которым предъявляют повышенные
требования в отношении электроизоляционных свойств. Изготов-
ляют из него ножевые разъемы, платы, колодки, каркасы катушек.
Пресспорошки К211-ЗТ и К221-4 изготовляют на основе феноло-
анилиноформальдегидной смолы; в качестве наполнителей исполь-
зуют кварцевую и древесную муку, слюду, применяют для изготов-
ления ламповых панелей, плат печатных схем, штепсельных разъ-
емов. Изделия имеют коричнево-желтый цвет, механическая проч-
ность 490 • 105 Н/м2.
Прессматериал В4-70 — композиция на основе фенолоформаль-
дегидной смолы с полиамидами, кварцевой мукой и другими добав-
ками. Применяют для изготовления изделий электрической авто-
матики повышенного класса точности (контактные колодки, штеп-
сельные разъемы, резьбовые шпильки, тонкостенные каркасы кату-
шек), используемых в условиях повышенной влажности (98%) и
температуры (140° С).
Прессматериал ФАК-4 — композиция фенолоформальдегидной
смолы, полиамидов, синтетического каучука, молотого кварца и
других добавок; применяют для изготовления изделий, работающих
в условиях вибрационных и ударных нагрузок, повышенной темпе-
ратуры (до 200° С).
Прессматериал К78-51—композиция из меламиноформальде-
гидной смолы, целлюлозы и других добавок. Применяется для из-
готовления электроизоляционных дугостойких изделий.
Прессматериал АГ-4 изготовляют на основе модифицированной
фенолоформальдегидной смолы, стекловолокна и других добавок.
Применяют для изготовления различных изделий, работающих в
54
широком диапазоне температур (от 60 до 280° С) и в условиях по-
вышенной влажности (98%). Изделия отличаются большой проч-
ностью (до 1100-105 Н/м2), легко подвергаются механической об-
работке.
Прессматериал волокнит изготовляют на основе фенолофор-
мальдегидной смолы с добавлением хлопковой целлюлозы и других
добавок. Применяют для изготовления изделий, к которым предъ-
являют требования повышенной прочности (до 1000-105 Н/м2) и
стойкости к истиранию, кручению (фланцы, кулачки, шестерни,
корпуса, ролики). Изделия могут работать при температуре до
140°С в условиях средней влажности (до 70%).
Прессматериал К-6—композиция на основе фенолоформальде-
гилной смолы, асбестового Ьолокна. талька и других добавок. При-
меняют для изготовления деталей с повышенной механической
прочностью (до 1000-105 Н/м2), а также как фрикционный матери-
ал (коллекторы электрических машин, контактные панели, трущие-
ся детали, фрикционные ролики). Изделия имеют коричневый цвет.
Для изготовления изделий из термопластичных пластмасс на
основе полимеризационных смол и эфиров применяют фторо-
пласт-3, фторопласт-4, полиамидную смолу-68, оргстекло, полиэти-
лен, полистирол, полихлорвинил.
Фторопласт-3 представляет собой полимер трифторхлорэтиле-
на. Он обладает хорошими механическими свойствами, теплостоек
(200° С) и морозоустойчив. (—200° С). Выпускают в виде порошка
белого цвета; применяют для изготовления электроизоляционных
деталей, работающих в цепях низкой частоты.
Фторопласт-4 представляет собой полимер тетрафторэтилена.
Он негорюч и стоек к действию кислот, щелочей и растворителей,
хорошо обрабатывается, может работать в широком диапазоне
температур (от —60 до +230° С). По своим электроизоляционным
свойствам является одним из лучших материалов. Выпускают в
виде рыхлого порошка белого цвета. Используют для изготовления
прокладок, уплотнителей, оснований печатных схем, нагревостой-
ких корпусов, деталей, пленок с высокими диэлектрическими свой-
ствами и с повышенной химической стойкостью, применяемых в
высокочастотных кабелях, катушках, конденсаторах и трансфор-
маторах.
Полиамидная смола-68 — гранулированный роговидный пресс-
материал от белого до светло-коричневого цвета. Отличается высо-
•кими механическими и диэлектрическими свойствами, хорошо сцеп-
ляется с металлами. Применяют для изготовления электроизоляци-
онных деталей и деталей, к которым предъявляют требования стой-
кости к бензину, маслам, щелочам и к истиранию.
Оргстекло — полимер метилового эфира метакриловой кислоты,
хорошо обрабатывается и склеивается (например, дихлорэтаном),
обладает стойкостью к действию разбавленных кислот и щелочей.
Выпускают в виде бесцветных, цветных, прозрачных и непрозрач-
ных листов и блоков. Применяют как декоративный, электроизоля-
ционный, конструктивный материал.
55
Полиэтилен—продукт полимеризации этилена при соответст-
вующем давлении. Характеризуется температурой размягчения
904-100° С и плавления 1104-125° С, негигроскопичен, стоек к дей-
ствию азотной, соляной и серной кислот и щелочей, легко подверга-
ется механической обработке. Выпускают в гранулированном виде
различной окраски. Применяют как изоляционный материал и как
конструкционный для изготовления трубок, различных технических
изделий.
Полистирол — продукт полимеризации стирола. Отличается
стойкостью к действию кислот (кроме азотной) и щелочей, но не
стоек к воздействию растворителей (ацетон, дихлорэтан и др.). Вы-
пускают в виде порошка, гранул, листовых заготовок различного
цвета. Применяют для изготовления различных деталей, исполь-
зуемых в производстве конденсаторов, катушек индуктивности, для
изготовления изделий в виде пленок, изоляционных материалов.
Полихлорвинил — продукт полимеризации хлористого винила с
добавлением наполнителей и пластификаторов. Характеризуется
высокой стойкостью к действию кислот, щелочей и минеральных
масел. Полихлорвинил может работать при температуре от —20 до
+ 70° С. На его основе выпускают пластмассы в виде листов (вини-
пласт листовой), пленок, ленты, стержней диаметром от 5 до 45 мм,
гранул натурального цвета и прутков диаметром 24-4 мм и длиной
не менее 500 мм. Из полихлорвинила изготовляют шланги для эле-
ктроизоляции и химзащиты, трубки, втулки, различные сосуды, ак-
кумуляторные баки и др.
§ 6.3.	Способы изготовления изделий из пластмасс
Способы изготовления изделий из пластмасс определя-
ются технологическими свойствами прессматериалов, формой, раз-
мерами и назначением изделий. Для изготовления изделий, исполь-
зуемых в производстве приборов и средств автоматизации, приме-
няют следующие способы: прямое (холодное и горячее) и литьевое
прессование, литье под давлением, формование, шприцевание.
Прямое прессование изделий. Способ прямого прессования наи-
более прост и широко распространен. Его осуществляют на гидрав-
лических прессах с помощью различных пресс-форм. При изготов-
лении изделий из пластмасс пресс-формы являются основной тех-
нологической оснасткой для формообразования изделий. По кон-
структивным признакам пресс-формы разделяют на два основных
вида: съемные и стационарные. В свою очередь их делят на пресс-
формы открытого и закрытого типа (рис. 6.1). Изготовляют пресс-
формы из углеродистых инструментальных сталей, выдерживаю-
щих длительный нагрев (до 2004-250° С), высокие давления (до
2000-105 Н/м2), трение при прохождении прессматериала и дейст-
вие различных химических веществ.
На рис. 6.2 показана схема прессования, включающая загрузку
(рис. 6.2, а) прессматериала 3 в полость матрицы 2, процесс прес-
сования (рис. 6.2, б) — давления пуансона 1, выдержки для полу-
56
чения необходимой твердости изделия 5 и извлечения изделия (рис.
6.2, в) из формы с помощью выталкивателя 4. Прессматериал перед
загрузкой сушат в специальных сушильных камерах при 804-100° С
(глубокий прогрев при 1504-200° С), а затем проводят дозировку в
Рис. G.I. Пресс-формы для изготовления термореактив-
ных пластиков:
а — пресс-форма открытого типа; б — пресс-форма закрытого ти-
па; / — втулка; 2 — колонка; 3 — пуансон: 4 — изделие, 5 — мат-
рица; 6' — основание; 7 — выталкиватель
соответствии с требуемым количеством, необходимым для прессо-
вания изделия. Существует три способа дозировки: весовая, объем-
ная и в виде таблеток различной формы (диски, цилиндры, заго-
товки по форме, приближающейся к конфигурации готового изде-
лия). Таблетирование осуществляют на таблетировочных прессах
Рис. 6 2. Схема прямого прессования
без подогрева под давлением в пределах (200С-400) -105 Н/м2. Таб-
летирование упрощает и ускоряет технологический процесс изго-
товления деталей. Основные режимы прессования — давление, тем-
пература и время выдержки при этих температуре и давлении —
должны соответствовать режимам прессования, указанным в тех-
нических условиях на тот или иной прессматериал.
Отклонение от указанного режима прессования вызывает появ-
ление изделий с недостаточной механической прочностью, со сме-
57
щением запрессованной арматуры и изменением геометрических
размеров. После разъема пресс-формы и извлечения изделия его
механически обрабатывают (снимают облой и заусенцы, доводят до
нужных геометрических размеров).
Различают холодное и горячее прессование. При холодном прес-
совании прессматериал и пресс-форму не нагревают и процесс прес-
сования происходит при обычной комнатной температуре. Отпрес-
сованные изделия затем подвергают термостатированию для осу-
ществления процесса полимеризации связующего вещества.
Часто используют хо-
лодное прессование с по-
следующим спеканием.
Этот способ относится к.
переработке прессмате-
риала фторопласта-4.
Для изготовления дета-
лей и изделий использу-
ют гидравлические прес-
сы и пресс-формы, тун-
нельные электрические
печи. Прессматериал за-
сыпают в полость пресс-
Рис. 6.3. Схема литьевого прессования формы, а затем прессуют
гидравлическим прессом.
Температура прессования 25° С, давление 400-105 Н/м2. Получен-
ную заготовку термически обрабатывают — спекают в туннельных
печах с электрическим нагревом при 375±10°С в течение 20 мин
на 1 мм толщины. После спекания изделие переходит в однородное
состояние, что характеризуется появлением прозрачности. Для уве-
личения прочности при растяжении некоторые изделия подвергают
закалке путем быстрого погружения в холодную воду. Если закал-
ка не требуется, то изделия медленно охлаждают путем постепен-
ного снижения температуры до 250° С в течение 14-3 ч. Далее его
охлаждают при комнатной температуре или в воде. Для получе-
ния требуемых геометрических размеров изделие механически об-
рабатывают.
При горячем прессовании нагревают или прессматериал, или
пресс-форму, или одновременно то и другое, процесс полимериза-
ции осуществляют в пресс-форме.
Литьевое прессование изделия. При этом способе прессования
изделия изготовляют на гидравлических прессах с помощью слож-
ных пресс-форм (рис. 6.3, а). Нагретый прессматериал 4 в опреде-
ленной дозе поступает в загрузочную камеру 5. Под действием дав-
ления пуансона 6 прессматериал 4 из этой камеры через литнико-
вый канал 3 поступает в оформляющую полость формы 2 и запол-
няет ее. С повышением давления увеличивается скорость прохож-
дения прессматериала через литниковый канал 3, стенки которого
нагреваются, в результате чего повышается температура прессма-
териала, приобретающего необходимую пластичность или полужид-
58
кое состояние. После выдержки, необходимой для затвердевания,
пресс-форму разжимают и извлекают (|рис. 6.3, б) готовое изделие
7 выталкивателем 1. Этим способом получают точные и тонкостен-
ные детали сложной конфигурации высокого качества.
Литье под давлением. Изготовляют изделия этим способом на
литьевых машинах с помощью специальных литьевых пресс-форм.
Такие машины обеспечивают наиболее высокую производитель-
ность труда и получение деталей сложной конфигурации и хороше-
го качества. .
Рис. 6.4. Схема литья под давлением
Рис. 6.5. Схема формования
На рис. 6.4 изображена схема, показывающая процесс литья
под давлением. Высушенный прессматериал загружают в бункер
4, откуда он поступает в загрузочную камеру 6, где с помощью на-
гревателей 3 получает состояние текучести. Одновременно пресс-
форму нагревают на отдельном устройстве до температуры, кото-
рая на 404-50° С ниже температуры расплавленного прессматериа-
ла. В пресс-форму вводят немного парафина, который уменьшает
прилипаемость изделия к внутренним стенкам полости формы 1.
Затем подогретую пресс-форму прикрепляют спецприспособлением
к машине так, чтобы сопло 2 литьевой машины входило в гнездо
формы 8. Открыв кран, расплавленная масса под давлением плун-
жера 5 нагнетается в пресс-форму. После небольшой выдержки
кран 7 закрывают; плунжер 5 отходит в первоначальное положе-
ние. В пресс-форме прессматериал охлаждается, затвердевает, за-
тем, сняв пресс-форму и раскрыв ее, извлекают изделие. Литьем
под давлением получают различные детали любой конфигурации.
Это самый распространенный способ для переработки термопла-
стичных материалов.
Формование. Изготовление изделий формованием осуществляют
на специальных вытяжных штампах. На рис. 6.5 изображена схема
59
формования подогревателями 3. Вначале подогревают матрицу 5
и головку пуансона 1, двигающегося по втулке 2. Затем заготовку
4 из листового материала укладывают над полостью матрицы 6,
нагревают и формуют в изделие требуемой формы. После охлаж-
дения матрицы готовое изделие извлекают. Этот способ применяют
для придания листовым заготовкам различной формы и наиболее
широко используется в производстве изделий.
Шприцевание. Изготовление изделий шприцеванием осуществ-
ляют на специальных шприц-машинах. На рис. 6.6 изображена схе-
ма шприцевания. В бункер 1 поступает прессматериал 2 и попада-
Рис. 6.6. Схема шприцевания
ет в цилиндр 3 машины. Захватываемый шнеком 6 прессматериал
при своем движении вдоль цилиндра 3 перемешивается, с помощью
подогревателей 4 переходит в текучее состояние и выдавливается.
Выдавливаемый профиль 5 охлаждают. Этот способ применяют в
основном для изготовления трубок различного диаметра и канати-
ков.
Глава 7
ТЕХНОЛОГИЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИИ
§ 7.1.	Классификация и выбор покрытий
Все материалы, а особенно металлы, под действием кис-
лорода воздуха и влаги разрушаются, изменяются не только внеш-
ний вид, но также и механическая прочность и электрические
параметры изделий. Поэтому применяют покрытия, при выборе ко-
торых для детали учитывают условия эксплуатации, коррозионную
устойчивость материала детали при данных условиях эксплуата-
ции, допустимые и недопустимые гальванические пары, механиче-
ские, электрические и другие свойства материала покрытия.
С точки зрения воздействия условий окружающей среды их де-
лят на следующие группы: а) легкие условия, которые характери-
зуются эксплуатацией приборов в закрытых отапливаемых и вен-
тилируемых помещениях, атмосфера которых лишена прюмышлен-
60
ных газов; б) средние условия, в которых находятся приборы, экс-
плуатируемые в атмосфере, содержащей незначительное количест-
во газов и морских испарений: относительная влажность воздуха
периодически достигает 98%; температура колеблется от —50 до
+ 70° С; непосредственного воздействия дождя, снега и морской во-
ды нет; в) жесткие условия, когда на приборы непосредственно
воздействует атмосфера или морская вода, насыщенная испаре-
ниями.
По назначению все покрытия делят на: а) защитные, предназ-
наченные для защиты от коррозии деталей, эксплуатируемых в лег-
ких, средних и жестких условиях; б) защитно-декоративные — для
декоративной отделки поверхности с одновременной защитой от
коррозии; в) специальные — для придания поверхности специаль-
ных свойств (твердости, электропроводности и др.).
По виду покрытия делят на металлические и неметаллические
(лакокрасочные).
По способу выполнения металлические покрытия делят на галь-
ванические, химические, горячие и металлизационные.
Коррозией называют разрушение металла вследствие его хими-
ческого или электрохимического взаимодействия с окружающей
средой. При эксплуатации материал детали взаимодействует с кис-
лородом воздуха и окисляется. Во влажной среде процесс разру-
шения идет более интенсивно: различные газы, загрязняющие воз-
дух, реагируя с водой, образуют вещества, которые воздействуют
на поверхность металла и разрушают его. Одной из причин быст-
рого разрушения металлов является контактная коррозия, которая
возникает при воздействии влаги на месте соединения двух разно-
родных металлов. Влага с содержавшимися в ней газами и солями
различных веществ образует электролит. В результате получается
элементарный гальванический элемент, возникает электрический
ток, величина которого зависит от разности потенциалов соединяе-
мых металлов (табл. 7.1). Металл, имеющий более отрицательный
электрохимический потенциал, ведет себя как анод в ванне и раз-
рушается.
Таблица 7.1
Металл	Электродный потенциал, В	Металл	Электродный потенциал, В	Металл	Электродный потенциал, В
Магний . . .	-1,55	Железо .	-0,44	Свинец .	-0,13
Алюминий .	—1,3	Кадмий .	-0,4	Медь . .	+0,34
Цинк ....	—0,76	Никель .	-0,25	Серебро .	+0,8
Хром ....	—0,56	Олово . .	-0,14	Золото .	+1,5
Детали, подвергаемые покрытию, должны по возможное! г ”)ыть
простыми, не иметь узких щелей, глухих и глубоких отверстий,
резьбу, сварочных точек и швов. На чертеже указывают размеры
61.
Таблица 7.2
Основные металлы и сплавы
Алюминий и >все сплавы
на его основе
Магяиево-алюминиевый
оплав
Цинк и его сплавы, неле-
гированная сталь, олово,
свинец, кадмий
Никель, хром
Дополнительные металлы и сплавы, образующие недопусти-
мые гальванические пары с основными
Медь и ее сплавы, серебро, золото, платина,
палладий, родий, олово, никель, хром
Сталь легированная и нелегированная, хром,
никель, серебро, медь, свинец, олово, золото, пла-
тина, палладий, родий
Медь и ее сплавы, серебро, золото, платина, пал-
ладий, родий
То же, кроме меди
детали и шероховатость ее поверхности до покрытия. Без покрытия
применяют детали из платины, золота, радия, палладия, серебра,
бериллиевой бронзы, сплавов титана и вольфрама.
Необходимо исключить соприкосновение деталей, которые изго-
товлены из металлов с большой разностью электрохимических по-
тенциалов (табл. 7.2).
§ 7.2.	Металлические покрытия
Металлические покрытия представляют собой тонкий
слой металла, нанесенного на защищенную поверхность. В, зависи-
мости от характера защиты изделия от коррозии металлические
покрытия делят на анодные и катодные.
Анодными называют такие покрытия, электрохимический потен-.
циал металла которых более электроотрицателен, чем электрохими-
ческий потенциал основного металла. В этом случае при воздейст-
вии влаги в первую очередь будет разрушаться металл покрытия.
Анодное покрытие хорошо защищает материал детали от коррозии,
но непригодно в тех случаях, когда требуется хороший внешний
вид.
Катодными называют такие покрытия, материал которых имеет
более положительный потенциал, чем у основных металлов детали.
Такое покрытие защищает деталь только механически. В этом слу-
чае при образовании в слое покрытия даже незначительного меха-
нического разрушения (например, царапины) и проникновении ту-
да влаги начинается контактная коррозия, при которой разруше-
нию подвергается металл детали.
Основные требования, предъявляемые к металлическим покры-
тиям,— прочное сцепление с основным металлом (адгезия); мини-
мальная пористость; равномерная толщина покрытия и мелкокри-
сталлическая структура, обеспечивающая наилучшие механические
свойства.
62
Рис. 7.1. Схема электролитического осаж-
дения:
1 — аноды; 2 — катод; 3 — деталь; 4 — электро-
лит; 5 — ванна; 6 — вентиляционный отсос
Иногда предъявляют дополнительные требования, которые при
определенных условиях эксплуатации могут стать основными.
Основные этапы технологического процесса нанесения покрытий
следующие: подготовка поверхности, нанесение покрытий, промыв-
ка и сушка детали.
Подготовка поверхности. Она заключается в механической обра-
ботке, обезжиривании и травлении. Механическую обработку вы-
полняют для повышения чистоты поверхности, которая в значитель-
ной степени определяет
прочность покрытия. С этой
целью применяют полирова-
ние, крацовку и гидроабра-
зивную обработку. Для уда-
ления жиров поверхность
промывают в органических
растворителях (бензине, ке-
росине), обезжиривают из-
вестью и обрабатывают в
горячих щелочных раство-
рителях.‘Для небольших де-
талей сложной формы при-
меняют ультразвуковую
очистку.
Для удаления пленок
окислов с поверхности обез-
жиренных и промытых де-
талей применяют травление с
и азотной кислот. Декапирование (легкое травление) осуществля-
ют путем погружения изделия на 1—2 мин в 54-10%-ный раствор
серной или соляной кислоты. Цель декапирования — удалить с по-
верхности детали
тонкие пленки окис-
лов, что будет спо-
собствовать лучше-
му сцеплению основ-
ного металла с ме-
таллом покрытия^
Промывка проточ
ной холодной и го-
рячей водой и сушка
— заключительные
операции перед и
после покрытия.
Нанесение по-
крытий. Металли-
ческие покрытия вы-
полняют гальвани-
ческим, химическим,
горячим, диффузи-
помощью растворов серной, соляной
6
Рис. 7.2. Ванна-колокол для гальванического покры-
тия мелких деталей:
1 -=- анод; 2 — ванна; 3 — электролит; 4 — катод; 5 — двига-
тель; 6 — детали
63
онным и металлизированным способами. Наиболее распростране-
ны гальванические покрытия — осаждение металла при электроли-
зе водных растворов соответствующих солей.
Покрытия его наносят в гальванических стационарных ваннах
(рис. 7.1). Крупные и средние детали помещают на специальных
подвесах, а более мелкие детали — в сетках. Чаще всего применя-
ются ванны металлические, футерованные свинцовыми листами или
полихлэридным пластикатом или винипластом; для мелких дета-
лей — вращающиеся ванны-колокола, при вращении ванны детали
перемещаются и равномерно покрываются металлом (рис. 7.2). В
условиях массового и крупносерийного производства для гальвани-
ческих покрытий применяют автоматы, при этом детали закрепля-
ют на транспортных устройствах, с помощью которых их передви-
гают в соответствии с процессом обработки.
Гальваническое покрытие дает возможность получить покрытие
-высокого качества, строго определенной толщины. К числу недо-
статков относятся пористость и плохое качество гальванического
покрытия на поверхности детали сложной формы. Приведем крат-
кие характеристики основных видов гальванических покрытий.
Цинковые покрытия. Их применяют для защиты от кор-
розии стальных деталей. Покрытие хорошо выдерживает раз-
вальцовку, изгибы, но плохо паяется и приваривается, на воздухе
тускнеет, теряет декоративный вид, покрываясь тонкой пленкой
окислов. Усиление защитных свойств достигается пассированием,
которое заключается в обработке растворами хромовых кислот или
их солей. Вместо пассирования можно применять фосфатирование.
Цинкофосфатная пленка обладает высокой механической проч-
ностью и коррозионной устойчивостью. Для блестящего покрытия
оцинкованные детали подвергают иногда крацеванию с последую-
щей окраской бесцветным лаком.
Кадмирование. Применяют как антикоррозионное и декора-
тивное покрытие деталей из стали, цветных металлов и сплавов.
Кадмий — химически стойкий элемент, рекомендуется для защиты
деталей, работающих в морских условиях. Хорошо покрывает уг-
лубленные места, резьбу, подвергается развальцовке и вытяжке.
Из-за высокой стоимости кадмий ограничен в применении.
Меднение. Его применяют в качестве подслоя перед золоче-
нием, никелированием, хромированием и серебрением, так как медь
на воздухе быстро окисляется.
Никелирование. Это защитно-декоративное покрытие, из-
за пористости его применяют с подслоем меди. Плохо поддается
пайке, имеет зеркально-блестящую поверхность.
Хромирование. Применяют как защитное и декоративное
покрытие для придания поверхностному слою высокой коррозион-
ной стойкости и твердости, а также износе- и жаростойкости (до
500° С).
О л о в я н и ров ан и е. Применяют как защитное покрытие для
подготовки поверхности к пайке. Стальные детали покрывают с
подслоем меди.
64
Серебрение. Применяют как токопроводящее покрытие,
улучшающее паяемость деталей, их внешний вид и антикоррозион-
ную стойкость.
Золочение. Это химически стойкое покрытие, применяемое
Для надежной работы в тех условиях, когда другие покрытия не
обеспечивают надежности.
Химический способ. Это осаждение металла из специаль-
ных растворов без электрического тока. Применяют для защиты
.внутренних поверхностей деталей сложной формы.
Оксидирование стальных деталей. Оксидирование
деталей применяют в растворах едкого натра или в растворе фос-
форной кислоты, азотнокислого кальция и перекиси марганца.
В этом горячем растворе детали выдерживают от 60 до 90 мин, за
это время на поверхности детали образуется окисная пленка. Пос-
ле промывки горячей водой и сушки покрывают детали вазелином,
маслом или проворачивают в масле для лучшего заполнения пор
в пленке.
Фосфатирование. Применяют при сочетании с защитными
покрытиями для изоляции трансформаторных, роторных или ста-
торных пластин и.др. Осуществляют погружением деталей в ванну,
содержащую фосфорнокислые соли марганца и железа. Фосфат-
ная пленка очень пористая, не поддается пайке, не обладает стой-
костью при высоких температурах; для повышения влагостойкости
покрывается лаком.
Горячее покрытие. Используют при погружении покрывае-
мого изделия в ванну с расплавленным металлом (Zn, Sn, Pb
и др.), в результате взаимного растворения металлов образуется
их прочное сцепление. Недостаток — неравномерность покрытия по
толщине.
М е т а л л и з а ц ио н но е покрытие. Выполняют распылени-
ем жидкого металла при помощи газа, подаваемого под давлением.
Поверхность деталей должна быть чистой и шероховатой для
лучшего сцепления. Распыливают жидкий металл с помощью пис-
толета, в камере которого плавится проволока необходимого ме-
талла. При перемещении частиц расплавленного металла они оки-
сляются, поэтому слой получается пористый.
Лакокрасочные покрытия. Применяют в качестве де-
коративных, защитных и специальных. Процесс подготовки поверх-
ности перед покрытием зависит от материала детали, выбор лако-
красочных покрытий — от условий эксплуатации, требований, предъ-
являемых к внешнему виду, материала, из которого изготовлена
деталь, и адгезии.
Металлические поверхности для покрытия лаком подготавлива-
ют так же, как и перед гальваническими покрытиями, дополнитель-
но применяя грунтовку, чтобы лучше приставала эмаль и лак
(краска), шпаклевку для выравнивания поверхностей и зачистку
шкуркой.
Эмаль, лак и краску наносят кистью, распылением, накаткой
3—1041
65
валиком. В массовом производстве применяют окрашивание дета-
лей способом распыления в электростатическом поле высокого на-
пряжения. Этот способ основан на образовании проводящего про-
странства вследствие новообразования между двумя электродами
(рис. 7.3). Если в это пространство ввести мелко распыленную
краску, то электроны увлекают ее за собой. Практически детали
окрашивают в специальной камере. Детали, перемещаемые по кон-
вейеру, могут поворачиваться. Внутри камеры на высоковольтных
изоляторах 3 размещают электронные сетки 4, к которым присоеди-
нен минус источника литания, а к конвейеру с деталями 2 — плюс.
Краску равномерно распыляют распылителем 1. Высокое напряже-
ние (до 150 кВ) подают от трансформатора 5. Этим способом ок-
рашивают металлические,
__________________________г-!_	пластмассовые и другие де-
|Г	'П'	тали. По сравнению с обыч-
ными методами окраска и
Рис. 7.3. Схема окраски в электростати-
•	ческом поле:
1 — краскораспылитель; 2 — транспортная лен-
та с деталями; 3 — высоковольтные изоляторы;
4 — электронные сетки; 5 — высоковольтный
трансформатор
рефлекторных сушилках с помощью
распыление в электростати-
ческом поле повышают про-
изводительность труда в
34-12 раз, улучшаются усло-
вия работы, экономятся ма-
териалы. К особенностям
этого метода следует отне-
сти наличие высокого на-
пряжения и невозможность
окрашивания внутренних
поверхностей полых дета-
лей. Заключительной опера-
цией является сушка дета-
лей в сушильных шкафах и
инфракрасных лучей. Этот
способ сушки наиболее эффективный и экономичный.
Перспективным процессом является горячее напыление плас-
тических масс (полиэтилена, эпоксидной сколы и др.) на по-
верхность металлических материалов. Частицы порошка доводят-
ся до жидкого состояния и распыляются под давлением
0,24-0,4 МН/м2.
Гальванические и лакокрасочные покрытия проверяют внешним
осмотром на отсутствие непокрытых мест. Толщину покрытия про-
веряют методами капли и струи, электромагнитным и радиоактив-
ным. Капельный метод состоит в том, что на проверяемую поверх-
ность капают растворитель. Толщина покрытия 6=(п—1)/, где
п— число капель, t— толщина слоя покрытия, снимаемая одной
каплей. Струйный метод отличается тем, что на проверяемую по-
верхность подают струю растворителя. При электромагнитном спо-
собе применяют установку, снабженную иглой-датчиком, и по току
насыщения определяют толщину покрытия. Радиоактивный метод
основан на измерении рассеивания (3-частиц, интенсивность кото-
рого зависит от толщины покрытия.
66
Глава 8
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШКАЛ И ШИЛЬДИКОВ
Шкалы приборов обычно делают плоскими на металле,
пластмассе, стекле и бумаге. Шильдики — надписи, нанесенные на
металлические или пластмассовые пластины (основания) небольших
размеров. Шкалы являются основной частью любого отсчетного уст-
ройства и представляют собой ряд делений и знаков, расположен-
ных на прямой линии или окружности оснований. Шкалы могут
иметь различную геометрическую форму и размеры в зависимости
от назначения прибора или автоматического устройства. Однако
во всех случаях отсчет ведут зрительной оценкой величины линей-
ного или углового перемещения стрелки относительно шкалы или
шкалы относительно неподвижной индикаторной стрелки. Иногда
применяют неподвижное «окно» для отсчета, это увеличивает быст-
роту и точность «чтения» шкалы. Бортовые или наземные приборы,
а также автоматические устройства, эксплуатирующиеся в небла-
гоприятных условиях, снабжены шкалами, имеющими черный фон.
 Все остальные приборы с неподвижным отсчетом и самопишущие
приборы имеют шкалы с белым фоном. Основания шкал и шиль-
диков изготовляют из латуни, алюминия, реже из изоляционного
материала. Изображения шкал на основания наносят фотохимиче-
ским способом, литографской печатью, декалькоманией, тиснением,
травлением и гравировкой. Выбор способа нанесения изображения
шкалы или шильдика зависит от требований эксплуатации, назна-
чения прибора, материала основания и точности отсчета. Шкалы
на металлических основаниях можно изготовлять любым из пере-
численных способов. На пластмассовые основания шкалы наносят
гравировкой и тиснением. Фотопечать и литографский способ при-
меняют для шкал на бумаге и стекле.
Точность отсчета зависит от способа нанесения шкалы и опре-
деляется в большой степени толщиной штрихов и точностью их
расположения. Наибольшая точность шкалы будет при гравировке
и фотопечати, так как в этом случае можно получить штрихи ши-
риной от 34-40 до 100 мкм с точностью расположения до 5 мкм
или до 15" в угловом исчислении.
Изготовление шкал и шильдиков фотохимическим методом. Фо-
топечатанием получают шкалы на любых основаниях. Для этого
способа необходимо иметь негатив. Для получения негатива шкалу
или шильдик вычерчивают тушью на плотной белой бумаге в уве-
личенном масштабе, затем фотографируют на контрастную пленку
или пластину. На одном негативе может быть несколько шкал.
Поверхность заготовки должна быть хорошо подготовлена, без
царапин и вмятин. Металлические заготовки после вырубки и тер-
мообработки шлифуют, травят в 10 %'-ном растворе едкого натра и
промывают водой. Заготовки из пластмассы или органического
стекла обезжиривают венской известью и промывают водой, затем
наносят на них чувствительную эмульсию и сушат. Для выравни-
вания слоя эмульсии и сушки заготовки помещают в центрифугу.
В*	67
Центрифуга — это устройство с вращающимся столом, частота вра-
щения .которого регулируется. Высушенные заготовки устанавлива-
ют в приспособлении эмульсионным слоем .вверх, совмещают с не-
гативом и включают освещение. После экспонирования заготовки
помещают в ванну с раствором черной анилиновой краски. Окра-
шенные заготовки проявляют в холодной воде. Черное изображение
шкалы или шильдика остается, а необлученные участки эмульсии
вымываются.
При фотохимическом способе после проявления рисунка для
повышения его стойкости к действию кислот металлические заго-
Рис. 8.1. Гравировальный станок
товки прокаливают при 250° С, а затем травят для получения ри-
сунка. Алюминиевые заготовки травят в растворах щелочей, сталь-
ные— в растворе серной кислоты и хлористого натрия, латунные —
в азотной кислоте.
Для литографского способа используют клише, представляю-
щее собой алюминиевую или латунную пластину с выпуклым изо-
бражением. Клише, изготовленное фотохимическим способом, сов-
мещают с заготовкой (обычно из стекла или металла) и устанав-
ливают на специальный литографский станок. На клише с помощью
валика наносят краску, которую затем сушат и покрывают лаком
из пульверизатора для ее закрепления.
Декалькомания — перенос изображения способом переводных
картинок, отличается высокой производительностью, но не обеспе-
чивает хорошей стойкости изображения.
Изготовление шкал и шильдиков гравированием, тиснением и
травлением металла. Гравирование. Выполняют на гравиро-
вальных станках-пантографах (рис. 8.1), имеющих два стола, на
одном из которых закрепляют шаблон 7, на другом — деталь 2.
Пантограф 5, установленный на станине 3, представляет собой шар-
нирный параллелограмм с неподвижной осью поворота. С пантогра-
фом связаны щуп 6, скользящий по копиру (шаблону) 7, и шпин-
68
дель I с закрепленным на нем резцом. Изменением соотношения
плеч пантографа уменьшают количество знаков на гравируемой де-
тали по сравнению с шаблоном. Шпиндель 1 вращается с помощью
электродвигателя 4. Во время гравирования шуп 6 скользит по
шаблону 7, его перемещения передаются с помощью рычагов на
шпиндель 1, в котором укреплен резец. Ширина риски зависит от
заточки резца.
Тиснение, или выдавливание. Производят ударным
прессом, на пуансоне которого сделана надпись или рисунок. Под
давлением пуансона на заготовке выдавливают знаки. Этот метод
применяют для изготовления простых по конфигурации шкал.
Способ производства шкал травлением металла получил
широкое распространение для изготовления шкал с выпуклым изо-
бражением цифр и знаков, которые перед травлением закрывают
слоем кислотоупорной краски. Места, не защищенные краской,
вытравливают. Затем заготовку тщательно промывают, сушат и
окрашивают нитролаком. Кроме химического травления применяют
электролитическое, т. е. подготовленное основание помещают в
ванну с электролитом и подключают к положительному концу ис-
точника питания. Происходит процесс растворения металла при
тщательном перемешивании электролита. Изображение при этом
наносят обычно фотопечатью. Метод травления обеспечивает вы-
сокую механическую прочность изображения. Окончательная опе-
рация изготовления шкал — механическая обработка по контуру и
сверление отверстий.
Аналогичным способом изготовляют шильдики.
Глава 9
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГНИТОПРОВОДОВ +
Намоточные изделия для усиления и изменения магнит-
ных свойств снабжают магнитной цепью — магнитопроводом (сер-
дечником). Магнитопроводом называют деталь или несколько де-
талей, предназначенных для концентрации и проведения магнит-
ного потока, возбуждаемого электрическим током в обмотках на-
моточных изделий.
Основные характеристики магнитопровода —напряженность
магнитного поля, магнитная индукция, магнитная проницаемость,
магнитный поток, магнитные потери, магнитное сопротивление, рас-
сеивание магнитного потока, остаточная индукция и коэрцитивная
сила.
Н апряженностъ магнитного поля Н характеризует интенсивность
магнитного поля в данной точке пространства.
Магнитная индукция В характеризует интенсивность результи-
рующего магнитного поля в намагниченном материале и связана
с напряженностью магнитного поля выражением
где ра — абсолютная магнитная проницаемость.
RQ
В технических расчетах используют понятие относительной (маг-
нитной 'проницаемости, безразмерной величины, показывающей, во
сколько раз напряженность поля в намагниченном веществе боль-
ше напряженности внешнего магнитного поля. Относительная маг-
нитная проницаемость равна отношению абсолютной магнитной
проницаемости к проницаемости вакуума:
Р'отн = Р'а/Р'О.
где цо = 4л10_7 Г/м.
В результате намагничивания материала в нем возникает маг-
нитный поток Ф, т. е. поток магнитной индукции В через площад-
ку сечением S:
Ф = В8.
Магнитные потери, вызывающие нагревание магнитопровода,
возникают в магнитном материале при изменении магнитного пото-
ка по величине и направлению.
Эти потери складываются из
потерь на гистерезис и вихре-
вые токи, а также из потерь,
связанных с магнитным после-
действием.
Магнитное сопротивление
магнитопровода — это сопро-
тивление магнитной цепи маг-
нитному потоку, зависящее от
длины цепи, ее поперечного се-
чения и магнитной проницае-
мости материала, из которого
изготовлен магнитопровод: онс
тем меньше, чем меньше дли-
на, больше поперечное се-
чение цепи и выше маг-
нитная проницаемость мате-
риала.
Рассеивание магнитного потока—ответвление части магнитно-
го поля из магнитной цепи в окружающее пространство. Чем мень-
ше магнитное сопротивление, тем меньше поток рассеивания.
Другие параметры ферромагнитных материалов определяют по
кривым зависимости магнитной индукции в материале от напря-
женности поля. Как видно из рис. 9.1, при одной и той же напря-
женности поля магнитная индукция имеет различные значения.
Кривую, характеризующую процесс перемагничивания магнитного
материала, называют петлей гистерезиса. Магнитную проницае-
мость, определяемую из начального участка кривой намагничива-
ния при напряженности магнитного поля, близкой к нулевому зна-
чению, называют начальной магнитной проницаемостью и обозна-
чают Цнач. При увеличении напряженности поля магнитная
проницаемость возрастает. Максимальная магнитная проницае-
70
Рис. 9.1. Кривая намагничивания и
петля гистерезиса
Таблица 9.1
Наименование величин	Обозна- чение величин	Обозначение единиц в СИ	Обо значение единиц в систе- ме СГСМ	Переходные формулы пере- счета от системы СГСМ к СИ
Напряженность маг- нитного поля	Н	Ампер на метр (А/м)	Эрстэд (Э)	1 Э = 4л10~3 А/м
Магнитная индук- ция	В	Тесла (Т)	Гаусс (Гс)	1 Гс =10-4 т
Магнитная прони- цаемость свободного пространства (магнит- ная постоянная)	Рю	Генри на метр (Г/м)	Гаусс/эр- стэд (Гс/Э)	1-107 	Гс;Э = 4л10-7 Г/м 4л
Магнитный поток	Ф	Вебер (Вб)	Максвелл (Мкс)	1 Мкс = 10-8 Вб
Мощность магнит- ных потерь	Р	Ватт (Вт)	эрг/с	1 Эрг/с = 10—7 Вт
мость Цтах соответствует наиболее крутому участку кривой намаг-
ничивания. Величины р,нач и р,тах — также характеристики магнит-
ных материалов, показывающих их способность намагничиваться.
Величину индукции в точке Bs называют магнитной индукцией
насыщения. С петлей гистерезиса связаны и другие параметры фер-
ромагнетика — остаточная индукция и коэрцитивная сила. Остаточ-
ная индукция Вг — индукция магнитного поля, получаемая при
уменьшении напряженности поля до нуля. Коэрцитивная сила Нс —
напряженность поля, при которой индукция принимает нулевое
значение.
Материалы с малым значением коэрцитивной силы и большой
величиной магнитной проницаемости называют магнитномягкими.
Материалы с большой коэрцитивной силой и меньшим значением
магнитной проницаемости называют магнитнотвердыми. Единицы
измерения магнитных характеристик приведены в табл. 9.1.
Магнитопровод должен иметь минимальные потери и рассеива-
ние магнитного потока, незначительную коэрцитивную силу, высо-
кую магнитную проницаемость, стабильные магнитные характери-
стики в рабочем диапазоне температур, устойчивость к посторонним
механическим воздействиям, высокую стабильность параметров во
времени.
Магнитопроводы изготовляют из электротехнической стали,
железоникелевых сплавов, магнитодиэлектриков и ферритов.
Электротехническая сталь. Такая сталь представляет собой
сплав железа с кремнием, содержание которого в неД 0,84-4,8%'.
Кремний повышает удельное электрическое сопротивление, в ре-
зультате чего уменьшаются потери на вихревые токи. Электротех-
нические стали изготовляют способом горячего и холодного прока-
та в виде тонких листов или лент. Из горячекатаных сталей изго-
товляют ^магнитопроводы, работающие на низких частотах; из
холоднокатаных сталей — магнитопроводы с повышенными магнит-
71
ны-ми свойствами. Электротехнические стали имеют следующие
марки: ЭН, Э1100, Э12, Э1200, Э13, Э21, Э22; Э31, Э310, Э3100,
Э32, Э320, Э3200, ЭЗЗОА, Э340, Э370, Э380; Э41, Э42, Э43А, Э44,
Э45, Э46, Э47, Э48. Буква Э обозначает «электротехническая
сталь», первая цифра за 'буквой указывает процентное содержание
кремния: 1 — от 0,8 до 1,8; 2 — от 1,8 до 2,8; 3 —от 2,8 до 3,8; 4 —
от 3,8 до 4,8. Вторая цифра характеризует потери при перемагни-
чивании: чем (больше цифра, тем меньше потери. Один ноль озна-
чает, что -сталь холоднокатаная текстурованная (легкого намагни-
чивания); два нуля — холоднокатаная малотекстурованная (сред-
него намагничивания). Буква А указывает на особо низкие
удельные потери при перемагничивании стали.
Железоникелевые сплавы (пермаллои). Эти сплавы содержат
384-80%’никеля, 24-10% легирующих металлов, а остальное — же-
лезо. Пермаллои отличаются очень высокой магнитной проницае-
мостью, имеют низкую коэрцитивную силу. Их выпускают в виде
листов. Основные марки 79НМ, 80НХС, 79НМА, 38НС, 50Н, 50НП,
65НП. Цифры указывают процентное содержание никеля, буквы—
названия входящих-металлов, начинающихся с этих букв (Н — ни-
кель, М. — молибден, X — хром, С — кремний, А—алюминий). Бук-
ва П означает, что сплав имеет прямоугольную петлю гистерезиса.
Из листов пермаллоя делают магнитопроводы, применяемые
для изготовления трансформаторов и дросселей низкой частоты,
магнитных экранов, реле, магнитных усилителей, сердечников для
катушек индуктивности.
Магнитодиэлектрики. Это магнитные материалы, представляю-
щие собой спрессованную смесь мелкозернистых магнитных порош-
ков с изолирующей органической или неорганической связкой.
В качестве основы используют карбонильное железо и альсифер
(сплав алюминия, кремния и железа). Изолирующей связкой обыч-
но служат жидкое стекло, бакелитовый лак, полистирол и стекло-
эмаль. Магнитодиэлектрики имеют низкую величину потерь, высо-
кую температуру и временную стабильность параметров. К числу
недостатков следует отнести сравнительно невысокое значение на-
чальной магнитной проницаемости, что ограничивает возможность
повышения добротности различных индуктивных элементов. Из маг-
нитодиэлектриков изготовляют сердечники различной конфигура-
ции и размеров. Наиболее широко применяют тороидальные бро-
невые сердечники, которые собирают из двух чашек и подстроечни-
ка. Такие сердечники используют при изготовлении фильтров
проводной связи, трансформаторов и дросселей.
Ферриты. Это неметаллические монолитные магнитные материа-
лы, получаемые спеканием при высокой температуре смеси окислов
железа с окислами марганца, цинка, никеля, кобальта, магния,
лития, меди, кадмия. Общая химическая формула ферритов
МоБе2Оз (где Мо — символ любого двухвалентного металла). Фер-
риты имеют некоторое преимущество перед -магнитодиэлектриками,
но не могут полностью заменить эти материалы. Характерная осо-
бенность ферритов — их принадлежность к полупроводникам, по-
72
этому они имеют низкие значения остаточной индукции и удельной
проводимости и высокие значения диэлектрической проницаемости.
В зависимости от области применения различают магнитномягкие
ферриты, ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса, магнито-
стрикционные и магнитнотвердые ферриты. Имея значительную
величину магнитной проницаемости, они во многом заменили маг-
нитодиэлектрические сердечники в контурах и фильтрах, что по-
зволило повысить добротность и уменьшить габаритные размеры
этих деталей. Высококоэрцитивные ферриты широко используют
при изготовлении микродвигателей, микрофонов, а также в элек-
тронной автоматике, различных системах автоматических устройств,
вычислительных машинах.
Современные магнитол роводы по конструктивно-технологиче-
ским признакам делят на три группы: пластинчатые, ленточные,
формованные.
§ 9.1.	Технология изготовления пластинчатых
магнитопроводов
Пластинчатый магнитолровод представляет собой пакет,
собранный из пластин, изготовленных штамповкой из тонколисто-
вой стали. Такая конструкция магнитопровода отличается просто-
той изготовления, обеспечивает получение хороших магнитных
свойств, уменьшает потери на вихревые токи.
Рис. 9.2. Основные конструкции пластин магнитопроводов:
о — Ш-образная и замыкающая пластины сердечника броневого типа; б — П-об-
разная и замыкающая пластины сердечника стержневого типа; в — Г-образная
пластина для сердечника стержневого типа
На рис. 9.2 изображены основные типы пластин для изготовле-
ния магнитопроводов. Мапнитопроводы из пластин делят на два
основных типа: броневые и стержневые. Магнитопроводы бронево-
го типа применяют для изготовления (малогабаритных, импульсных,
низкочастотных, силовых трансформаторов и дросселей, используе-
мых в автоматике. У магнитопроводов броневого типа обмотку
размещают на одном каркасе и защищают ярмом от механических
73
воздействий. При такой конструкции можно получить высокий ко-
эффициент заполнения обмотки .проводом. Магнитопроводы стерж-
невого типа применяют в основном для изготовления мощных
тр ансф о:рм атор ов.
Технологический процесс изготовления пластинчатых магнито-
проводов состоит из штамповки, обжига пластин, нанесения изоля-
ционного слоя, сборки пластин в пакет и контроля магнитных
свойств.
Штампуют пластины из листов стали толщиной 0,33 и 0,5 мм.
Используют или горячекатаные (Э42, Э43, Э48), или холоднока-
таные (Э310, ЭЗЗО, Э340) стали. Холоднокатаные стали по срав-
нению с горячекатаными имеют -меньшие удельные потери, вол-
нистость и хрупкость, но большую ‘магнитную проницаемость. Глад-
кая поверхность холоднокатаной стали дает возможность получить
более высокий коэффициент заполнения пакета (отношение истин-
ного объема металла к фактическому объему магнитопровода).
Вследствие хорошей пластичности такую сталь лучше штамповать.
Для магнитопроводов с особо высокой магнитной проницаемостью
и малой коэрцитивной силой применяют пластины из железопике-
левых сплавов.
Поступившую листовую сталь разрезают на полосы, из которых
на последовательно комбинированных штампах вырубают пласти-
ны с одновременной пробивкой крепежных отверстий. При вырубке
пластин по контуру появляются заусенцы, которые снижают коэф-
фициент заполнения при сборке их в пакет и увеличивают потери
на вихревые токи за счет замыкания пластин по контуру. Поэтому
после вырубки заусенцы удаляют шлифованием с помощью шли-
фовального абразивного круга или шлифовального валика.
При штамповке пластин магнитные свойства материала ухуд-
шаются из-за возникающих внутренних напряжений. Эти напряже-
ния располагаются узкой полосой по контуру вырубки. Отжиг пла-
стин снижает внутренние напряжения, в результате этого увеличи-
вается магнитная проницаемость, уменьшаются гистерезисные
потери и коэрцитивная сила. Для отжига пластин применяют спе-
циальные установки. Широко используют безокисный отжиг пла-
стин в вакууме при остаточном давлении менее 666 Па (5 мм
рт. ст.), который не только восстанавливает, но и улучшает маг-
нитные свойства стали. Заготовки устанавливают в герметичных
камерах или печах и подвергают термической обработке при
температуре 800° С в течение 3-4-5 ч. Одновременно с термообра-
боткой откачивают воздух.
Изоляционный слой наносят для уменьшения потерь от вихре-
вых токов. Во многих случаях изолируют пластины покрытием
фосфатной пленкой, которая по своим механическим и электриче-
ским свойствам превосходит лаковую изоляцию. Фосфатная плен-
ка состоит из смеси фосфатов железа и марганца, имеет светло-
или темно-серый цвет.
На рис. 9.3 показана схема сборки пакета вперекрышку и встык.
Сборку вперекрышку производят путем вставки пластин вырезами
74
© разные стороны в окно каркаса с обмоткой. Такая сборка дает
лучшую заполняемость магнитопровода, но трудоемка. Сборку
встык производят путем набора стопки Ш-образных пластин и
вставки ее в окно каркаса с обмоткой. Отдельно набирают стопку
замыкающих пластин, которая встык замыкает мапнитопровод. Та-
кая сборка создает зазор ,в магнитсмпроводе, который возникает
иногда от конструктивных или эксплуатационных требований. Ве-
личина зазора колеблется в пределах 0,05-4-0,1 м«м и регулируется
а — вперекрышку,
Рис. 9.3. Схема сборки пакетов:
б — встык; 1 — замыкающая пластина;
пластина; 3 — изоляционная прокладка
2 — Ш-образная
•изоляционными прокладками. Для улучшения коэффициента за-
полнения магнитопровода пакеты в процессе сборки подвергают
сжатию с определенным усилием. Усилие должно иметь оптималь-
ную величину и не влиять на изменение электрических и магнит-
ных характеристик материала. Стягивают пакет магнитопровода
изолированными шпильками, стяжными болтами или обжимными
скобами. Собранные пакеты контролируют.
§ 9.2.	Технология изготовления ленточных
магнитопроводов
Ленточный магнитопровод представляет собой конст-
рукцию в виде опирали, полученную навивкой на оправку ленточ-
ного магнитного 'материала. Такая конструкция магнитопровода
отличается наиболее полным использованием магнитных свойств
стали из-за прохождения магнитного потока только в направлении
прокатки. Для изготовления магнитопроводов низкочастотных
трансформаторов используют стали марок Э310 и ЭЗЗО в виде лен-
ты шириной 250 мм и толщиной 0,24-0,5 мм. Для переключающих
и запоминающих устройств, магнитных усилителей, импульсных
утрансформаторов, накопительных элементов изготовляют ленточ-
ные сердечники из железоникелевых сплавов (79НМ, 79НМА,
77ННД, 34НКМП, 50НП, 65НП и др.). Толщина ленты в таких
случаях составляет 1,5; 2; 3; 10; 20; 50; 100 мкм. Применение тон-
ких магнитных материалов снижает до минимума потери на вихре-
вые токи.
75
На рис. 9.4 изображены ленточные магнитопроводы. Форма лен-
точного магнитопровода определяется его назначением. Различают
тороидальные (а), овальные (б), С-образные разрезные (в), пря-
моугольные, квадратные и другие магнитопроводы.
Технологический процесс изготовления ленточных магнитопро-
водов состоит из следующих основных операций: нарезка ленты
по ширине, удаление заусенцев, обезжиривание ленты и сушка, на-
несение межвитковой изоляции и навивка сердечника, отжиг, про-
питка, проверка качества сердечника.
Рис. 9.4. Ленточные мапнитопроводы
Разрезают магнитный материал на ленты необходимой шири-
ны многодисковыми ножницами на заготовительных участках. При
нарезке ленты образуются заусенцы размером 34-5 мкм, которые
снимают абразивными брусками. Обезжиривают ленты ультразву-
ковой установкой, а затем сушат в электропечи при 3504-500° С.
Межвитковую изоляцию наносят и навивают сердечник одно-
временно с помощью специальной установки. Изоляционное покры-
тие осуществляют электрофорезным методом, т. е. ленту пропу-
скают через раствор кремниевой кислоты в ацетоне. Частички
порошка в растворе находятся во взвешенном состоянии, pi при соз-
дании разности потенциалов эти частички движутся к электроду,
которым в данном случае является лента. Этот метод позволяет по-
лучить толщину покрытия 54-10 мкм. Навивают сердечник на оп-
равку, установленную на шпинделе намоточного устройства. Оп-
равка придает определенную форму магнитопроводу. По окончании
навивки магнитопровода ленту перерезают и конец последнего
витка закрепляют точечной сваркой для предотвращения разматы-
вания конструкции. При навивке в сердечнике возникают внутрен-
ние напряжения, которые тем выше, чем меньше размеры магни-
топровода и толще лента. Эти напряжения снимают отжигом. От-
жиг осуществляют в вакуумной печи при остаточном давлении
133 Па и температуре 8504-1100° С. Заготовки выдерживают
34-5 ч, затем охлаждают. После отжига сердечники пропитывают,
что улучшает жесткость изделия и повышает влагостойкость. В ка-
честве пропиточных материалов применяют лаки МЛ-92, № 976-1,
клей БФ-4, компаунд КГСМ-2. Высушенные заготовки помещают
7G
в пропиточный бак и заливают пропиточным материалом. Затем
бак помещают в автоклав и при остаточном давлении 4 кПа
магнитопроводы выдерживают в течение 204-40 мин. Затем про-
питанные магнитопроводы сушат при 1004-120° С в течение
104-12 ч. Пропитанные магнитопроводы разрезают различными
способами: фрезерованием, абразивными кругами, электроискро-
вой обработкой. Электроискровая разрезка не вызывает внутрен-
них напряжений и не ухудшает магнитные свойства материала.
Готовые магнитопроводы подвергают техническому контролю,
включая проверку магнитных параметров: индукции, магнитной
проницаемости, потерь (на гистерезис, рассеивание и вихревые
токи).
§ 9.3.	Технология изготовления магнитопроводов
из магнитодиэлектриков
Магнитопроводы из магнитодиэлектриков представляют
собой конструкции, сформованные из порошков магнитных мате-
риалов^_Таки_е_магнитопроводы имеют небольшие геометрические
размеры и отличаются стабильностью параметров при различных
воздействиях. Магнитопроводы такого типа изготовляют различной
конфигурации и применяют в ви-
де сердечников трансформаторов
катушек индуктивности, фильт-
ров.
На рис. 9.5 представлена кон-
струкция броневого сердечника с
замкнутой магнитной цепью,
Сердечник состоит из двух чашек,
соединенных клеем БФ-4, и под-
строечника 2, имеющего шлиц 1.
Верхняя чашка 3 имеет резьбу
для перемещения подстроечника;
нижняя чашка 4 — гладкий
ствол; подстроечник в нем прохо-
дит с некоторым зазором.
Технологический процесс из-
готовления броневого прессованного
приготовление прессматериала, формование изделия, термообра-
ботку, пропитку, контроль готового изделия.
Приготовление прессматериала состоит из подбора марки по-
рошка и смешивания его с изоляционным материалом. На качество
изготовления броневого сердечника влияют химический состав по-
рошка, величина зерна, концентрация изоляционного материала.
Промышленность выпускает карбонильный железный порошок
марок Р-10, Р-20, Р-100, П, Пс, содержащий сферические железные
частицы с примесями углерода, азота и кислорода. Средний диа-
метр частиц 1,54-8 мкм. Порошки карбонильного железа, отличаясь
высокой дисперсностью, требуют изоляции (жидкое стекло, баке-
литовая смола, полистирол).
Рис. 9.5. Конструкция броневого
1магни’топровода с замкнутой маг-
нитной цепью
сердечника включает в себя
77
Порошок в определенном количестве засыпают в смеситель и
заливают раствором жидкого стекла в дистиллированной воде.
Смесь перемешивают, затем нагревают до 100° С и выдерживают
при этой температуре до тех пор, пока не окончится процесс вы-
сыхания массы. Далее охлажденную сухую массу заливают баке-
литовой смолой, увлажняют этиловым спиртом, перемешивают,
насыпают тонким слоем на металлические противни, просушивают,
просеивают и подают на прессовку.
Сердечники формуют с помощью одноместных пресс-форм и ги-
дравлических прессов, прессуют при комнатной температуре под
давлением 1 • 109 Па с выдержкой 1—2 с. Отформованные сердеч-
ники выдерживают при температуре 130° С в течение 4 ч, при этом
происходит полимеризация изоляционного материала. Для повы-
шения влагостойкости и защиты от окисления сердечники пропи-
тывают в парафине или церезине. У готовых изделий проверяют
геометрические размеры, относительную магнитную проницаемость,
добротность и потери.
§ 9.4.	Технология изготовления магнитопроводов
из магнитномягких ферритов
К магнитномягким ферритам относятся ферриты, име-
ющие малую коэрцитивную силу. Это марганец-цинковые и никель-
цинковые ферриты, представляющие собой твердые растворы фер-
рита марганца MnOFe2O3 с ферритом цинка ZnOFe2O3 и феррита
никеля NiOFe2O3 с ферритом цинка.
Характерные свойства марганец-цинковых ферритов — высокая
начальная магнитная проницаемость, низкая остаточная индукция,
высокая индукция насыщения. По сравнению с никель-цинковыми
ферритами марганец-цинковые ферриты имеют меньший темпера-
турный коэффициент начальной магнитной проницаемости, более
высокий интервал рабочих температур, меньшую временную ста-
бильность, малое удельное сопротивление, что затрудняет их ис-
пользование на высоких частотах: Никель-цинковые ферриты об-
ладают высоким удельным сопротивлением и малыми диэлектриче-
скими потерями, что дает возможность использовать их в качестве
материалов в области более высоких частот. Никель-цинковые
ферриты проницаемостью 1000 и 600 мкм просты в производстве,
сравнительно недороги и поэтому их широко применяют в тех слу-
чаях, когда к изделиям не предъявляют высоких требований.
Промышленность выпускает следующие марки ферритов.
6000НМ, 4000НМ, 3000НМ, 2000НМ, 1000НМ, 2000НН, 1000НН,
600НН, 100НН, 100ВЧ, 50ВЧ. Цифры перед буквами указывают
начальную магнитную проницаемость; буквы после цифр обозна-
чают: первая буква Н — низкочастотные ферриты; вторая буква
Н — никель-цинковые ферриты; буква М — марганец-цинковые
ферриты, буквы ВЧ — высокочастотные ферриты.
Магнитномягкие ферриты широко используют для изготовле-
ния магнитопроводов, применяемых в катушках индуктивности,
78
дросселях, трансформаторах. Кольцевые сердечники из магнитно-
мягких ферритов используют в магнитных усилителях, преобразо-
вателях постоянного и переменного напряжения; броневые сердеч-
ники— для изготовления малогабаритных антенн.
Сердечники П-образной формы применяют в постоянных запо-
минающих устройствах (ПЗУ) электронных вычислительных ма-
шин, а также в качестве индуктивных элементов связи долговре-
менных запоминающих устройств (ДЗУ). Из ферритов марок
1500НМ и 1000НМ изготовляют магнитные головки, используемые
в устройствах записи и воспроизведения информации.
Рис. 9.6. Магнитопроводы из магнитномягких ферритов:
а — тороидальный; б — броневой в сборке; в — для магнитных стирающих головок
типа МГ-4; г — П-образный с крышкой для элементов связи ДЗУ; д — Е-образный
с постоянным зазором для элементов связи ДЗУ; е — Ш-образный в собранном виде
с зазором
На рис. 9.6 представлены некоторые виды магнитопроводов из
магнитномягких ферритов. Технологический процесс изготовления
таких конструкций состоит из трех основных операций: приготов-
ления исходной смеси окислов с шихтой, прессования заготовки,
получения изделия спеканием при высокой температуре.
Магнитномягкие ферритовые изделия изготовляют на основе
окислов: NiO — ZnO — Ре20з или MnO — ZnO — Ре20з.
Наиболее распространенный метод приготовления шихты —
смешивание порошкообразных окислов в необходимом соотноше-
нии и помол их в шариковых мельницах. После получения одно-
родной массы прессуют брикеты различной формы при давлении
490-105 Па. Брикеты прокаливают в электропечах при 1000° С в
течение 4 ч. Прокаливание уменьшает усадки заготовок после прес-
сования. Затем брикеты дробят на куски и размалывают в шаро-
вых или вибромельницах. В результате образуется однородная и
измельченная шихта, которая поступает на формовку заготовки.
79
Подготовленная порошкообразная смесь без связки не обладает
пластичностью, а заготовка, спрессованная из нее, не имёет необ-
ходимой прочности. Поэтому применяют органические пластифи-
каторы. Основное требование к пластификаторам — возможность
полного удаления его из ферритовых деталей при нагревании до
температуры 600° С. В качестве пластификатора наиболее широко
используют поливиниловый спирт, реже парафин. В порошкообраз-
ную смесь вводят поливиниловый спирт и после размешивания по-
лучают прессматериал.
Заготовки требуемой формы получают прессованием. В пресс-
форму засыпают определенную дозу прессматериала и прессуют
под давлением 2-Ю8 Па гидравлическими или механическими прес-
сами. Величина давления зависит от свойств шихты и размеров за-
готовки.
Полученные заготовки спекают в электрической печи в течение
4 ч при 10504-1350° С. После спекания заготовки получают усадку
(коэффициент усадки &у= 1,14-1,2). В результате спекания струк-
тура изделия становится плотной и однородной, изделие приобре-
тает значительную твердость и окончательные геометрические раз-
меры.
После механической обработки (резка, сверление отверстий,
шлифование, полирование) изделия дополнительно подвергают
термообработке при 150° С в течение 48 ч. У готовых изделий из-
меряют габаритные размеры и определяют электромагнитные па-
раметры.
§ 9.5.	Технология изготовления магнитопроводов
из ферритов с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ)
Основной параметр ферритов с ППГ — коэффициент
прямоугольное™ йпу петли гистерезиса. Его определяют как отно-
шение остаточной индукции Вг к максимальной индукции Втах*.
^пу &г/Вmax*
Высокой прямоугольностью петли гистерезиса обладают мар-
ганцево-магниевые ферриты, коэффициент прямоугольности кото-
рых 0,904-0,93. В идеальном случае коэффициент прямоугольности
равен единице.
Ферриты с ППГ обладают двумя устойчивыми состояниями, '
которые характеризуются положительным и отрицательным значе-
ниями остаточной индукции. Эти ферриты имеют высокое удельное
электрическое сопротивление и характеризуются малыми потеря-
ми. Изготовление таких ферритов отличается относительно простой
технологией. Элементы, построенные на изделиях из ферритов с
ППГ, имеют малые габариты и продолжительный срок службы,
экономичны и надежны в эксплуатации. В последнее время разра-
ботаны новые термостабильные ферриты с ППГ, практически не ме-
няющие своих параметров в диапазоне температур — 604-+ 80° С.
Промышленность выпускает ферриты следующих марок 0,12ВТ;
80
0,16ВТ; 0,2ВТ; 0,25ВТ; 0,ЗВТ; 0,7ВТ; 0,9ВТ; 1,ЗВТ; 1,5ВТ; 1,75 ВТ;
2ВТ; 102П и др. Цифры перед буквами соответствуют величинам
коэрцитивной силы (в эрстедах); буквы обозначают: ВТ — ферри-
ты с ППГ, применяемые в вычислительной технике, П — ферриты
с ППГ.
Изделия, изготовляемые из ферритов с ППГ, имеют самую раз-
личную конфигурацию. Применяются в различных устройствах
средств автоматизации и вычислительной техники.
Рис. 9.7. Много отверстные сердечники из ферритов с ППГ
Тороидальные (кольцевые) сердечники (рис. 9.6, а) — основной
вид изделий из ферритов с ППГ. Сердечники для логических и
переключающих устройств из ферритов марок 0,16ВТ; 0,25ВТ;
О,ЗВТ; 0,7ВТ изготовляют размерами от 2X1,3X0,7 до 10Х6Х
Х2 м, а сердечник для запоминающих устройств из ферритов ма-
рок 0,9ВТ; 1,ЗВТ; 2ВТ — размерами от 1X0,7X035 до 4x2,5Х
XI,5 мм.
Кроме кольцевых ферритовых сердечников из материалов с
ППГ изготовляют также интегральные конструкции: трансфлюк-
соры, линейки, пластины, биаксы. Трансфлюксорами называют из-
делия со сложным магнитопроводом. В основе работы трансфлюк-
сора лежит принцип перераспределения магнитного потока в слож-
норазветвленной магнитной цепи под действием управляющих
токов.
Двухотверстный трансфлюксор (рис. 9.7, а), изготовляемый из
феррита марки 1,ЗВТ, имеет два неравных отверстия. Такой сер-
дечник позволяет запоминать информацию с возможностью считы-
вания без разрушения информации и используется для изготовле-
ния быстродействующих вычислительных устройств. Многоотверст-
81
ный трансфлюксор (рис. 9.7,6), изготовляемый из феррита марки
1,ЗВТ, конструктивно представляет собой сдвоенный двухотверст-
ный сердечник. Такой сердечник применяют в блоках памяти ста-
ционарных устройств с термостатированием. Для работы в пере-
ключающих и логических устройствах вычислительных машин ис-
пользуют многоотверстные сердечники из феррита марки 0,2В1
(рис. 9.7, в). Конструктивно такое изделие представляет собой маг-
нитопровод с одним большим центральным отверстием и четырьмя
малыми, расположенными по периферии с равномерным шагом,
Рис. 9.8. Ферритовая линейка
5©®©©®®®®©®
5®©®®®®®®©©
р©®©®®©®®©©
л® ®®©®®®®©® О
5®®®®®®®®©®
5®®®®®®®®®® w
S®®®®®©®©®©
S©®©®©®®®®®
S©®®©©®®®®©
>®е©®®©®®'©®
Рис. 9.9. Ферритовая пластина
причем диаметр одного из малых отверстий немного больше диа-
метра трех остальных. Для работы в устройствах памяти вычис-
лительных и управляющих машин со считыванием без разрушения
информации используют также многоотверстные трансфлюксоры,
изготовляемые из феррита марки 102П (рис. 9.7,г). Конструктивно
такое изделие представляет собой разветвленный магнитопровод
с тремя отверстиями: одним отверстием большого диаметра для
записи информации и двумя отверстиями малого диаметра для
неразрушающего считывания информации.
Многоотверстные линейки представляют собой малогабаритные
сердечники удлиненной формы (рис. 9.8). Изготовляют такие ли-
нейки из феррита марки 0,ЗВТ размерами (154-20)ХМХ0,7, и
предназначены они для работы в быстродействующих ЗУ. Пласти-
ны представляют собой многоотверстные сердечники удлиненной
либо квадратной формы с равномерно расположенными отверстия-
ми, изготовляемыми из ферритов марок 1;3 Вт; 1,5ВТ; 2ВТ. Удли-
ненные и квадратные пластины применяют для изготовления кубов,
памяти ЗУ вычислительных машин. На рис. 9.9 изображена пласти-
на дешифратора для малогабаритных накопителей типа КП-128.
Изготовляют такую пластину из феррита марки 1,5ВТ размерами
13,2X13,2X3,2 мм; она имеет 100 отверстий. Биакс — сердечник со
сложным магнитопроводом (рис. 9.10), состоящий из верхнего и
82
Рис. 9.10. Биакс
нижнего отверстий, оси которых перпендикулярны, и перемычки
между отверстиями, где происходит взаимодействие двух магнит-
ных потоков. Изготовляют такие сердечники из феррита марки
1,ЗВТ.
Технологический процесс изготовления изделий из ферритов с
ППГ включает в себя приготовление шихты, формование загото-
вок и спекание их при высокой температуре. Шихту для изделий с
ППГ изготовляют методом смешивания окислов магния MgO, мар-
ганца МпО, железа Fe2O3 и добавок (окислов
различных металлов). В связи с малогаба-
ритностью изготовляемых изделий шихта дол-
жна быть, однородной и мелкодисперсной,
Смешивают компоненты шихты и помола в
шаровых' мельницах. Полученную смесь бри-
кетируют и обжигают при 900° С. Далее
обожженные брикеты дважды размалывают и
получают мелкодисперсный порошок, который
смешивают с поливиниловым спиртом в опре-
деленных соотношениях и протирают через
калиброванное сито. Формуют заготовки
пресс-формами и автоматическими прецизион-
ными прессами. Так, принудительно заполня-
ют полости пресс-форм, чтобы повысить точность изготовляемых
\ изделий. В связи с усадкой материала при спекании размеры спрес-
сованных заготовок выполняют на 104-20% больше, чем оконча-
тельно заданные. Многоотверстные заготовки получают литьевым
прессованием или литьем прессматериала под давлением.
Спекание изделий — ответственная операция, ибо при этом
происходят физико-химические процессы ферритизации и образо-
вание кристаллической и магнитной структуры, которые определя-
ют электромагнитные свойства изделия. В камеру обжига загру-
жают заготовки, одинаковые по габаритным размерам, что способ-
ствует улучшению однородности свойств изделия. Спекают
заготовки по определенному температурному режиму при 11004-
4-1400° С в течение 3—4 ч. После спекания их механически обраба-
тывают: снимают заусенцы и шлифуют. С помощью ультразвука в
пластинах сверлят отверстия. У готовых сердечников проверяют
геометрические размеры и магнитные характеристики.
§ 9.6.	Технология изготовления магнитопроводов
из магнитострикционных ферритов
Изменение формы и размеров изделий при намагничи-
вании и изменение намагничивания при механических деформациях
называют магнитострикцией. Под магнитострикционными феррита-
ми понимают такие ферритовые материалы, на основе которых мо-
гут быть изготовлены изделия с изменяющимися геометрическими
размерами вследствие их намагничивания. Явление магнитострик-
83
ции используют в генераторах звуковых и ультразвуковых колеба-
ний, прецизионных фильтрах, магнитострикционных резонаторах,„
электромеханических и магнитострикционных фильтрах и преобра-
зователях. В магнитострикционных преобразователях используют
тесно связанные между собой следующие явления: преобразование
электрических колебаний в механические (магнитострикция), ме-
ханическую фильтрацию (за счет собственных упругих колебаний
стержня), преобразование механических колебаний в электрические
(пьезомагнетизм). Магнитострикционные ферриты характеризуют-
ся высокими магнитомеханическими свойствами — большой магни-
тострикцией в сочетании с доста-
точно высокой начальной магнит-
ной проницаемостью. В настоящее
время промышленность выпуска-
ет пять марор магнитострикцион-
ных ферритов: 12СП; 15СП;
10СК; 11CK;112СК. Ферриты ма-
рок 12СП иД5СП работают с
использованием внешнего под-
магничивающего поля, ферриты
марок 10СК4-12СК — на оста-
точной индукции. Цифры обоз-
начают значение коэффициента
магнитомеханичёской связи, бук-
вы СП — стрркционные продольные колебания, букЪы СК — стрик-
цирнные крутильные колебания.
На рис. 9.11 изображены конструкции сердечниковчиз'феррита
марки 10СК трубчатой (а) и гантельной (б) форм, предназначен-
ные для преобразователей, работающих в режиме крутильных ко-
лебаний. Магнитострикционные изделия изготовляют из окисей
железа, никеля и добавок. Особенно эффективной является добав-
Рис. 9.11. Конструкция- изделий из
магнитострикционных ферритов
ка ионов кобальта, влияющего на улучшение магнитных парамет-
ров. Эти компоненты тщательно перемешивают в вибромельнице,
затем полученную смесь подвергают прокаливанию в электриче-
ских печах при 700-4-1000 °C в течение 2 ч. Далее смесь повторно
измельчают и перемешивают, добиваясь в ней равномерного рас-
пределения добавки,.протирают ее через сито с водным раствором
поливинилового спирта и подают на пресс-форму. Прессуют под
давлением 294-Ж6 Па в течение 1—2 с. Спрессованные заготовки
спекают при 1100-4-1300° С в течение 4-4-6 ч, а затем, доведя до
нужных геометрических размеров шлифованием, подвергают тер-
момагнитной обработке. Сущность термомагнитной обработки со-
стоит в том, что трубчатые сердечники нанизывают на проволоку^
вставляют в муфель и нагревают до 600° С. ^ерез проволоку пропу-
скают постоянный ток в несколько десятков ампер, при этом воз-
никает постоянное магнитное поле, в котором сердечники охлаж-
даются, в результате чего сердечники намагничиваются. У готовых
изделий из магнитострикционных ферритов проверяют коэффици-
ент магнитомеханической связи, механическую добротность, темпе-
84
ратурный коэффициент резонансной частоты, скорость распростра-
нения упругих колебаний.
§ 9.7.	Технология изготовления магнитопроводов
из магнитнотвердых ферритов
Под магнитнотвердыми ферритами понимают такие фер-
риты, на основе которых могут быть изготовлены постоянные маг-
ниты. Такие магниты изготовляют из феррита бария BaO-6Fe2O3
и других магнитнотвердых ферритов. Их широко применяют вместо
литых постоянных магнитов из металлических сплавов. Это объяс-
няется тем, что магниты из феррита бария обладают высоким
удельным электрическим сопротивлением, значительной коэрцитив-
ной силой, отличаются
стабильностью магнитных
характеристик к различ-
ным воздействиям и име-
ют наименьшую плот-
ность материала, что сни-
жает вес конструкции.
Постоянные магниты из
феррита бария применя-
ют для создания посто-
янных магнитных полей
в различных автоматиче-
Рис. 9.12. Постоянные магниты из феррита*
бария:
а — пластинчатый магнит марки 1БИ; б — коль-
цевой магнит марки 2БА1; в — дисковый магнит
марки ЗБА
ских устройствах — элект-
ромеханических фильтрах, реле, магнитных
муфтах, электрораз-
рядных магнитных насосах, малогабаритных двигателях и др.
На рис. 9.12 представлены конструкции постоянных магнитов.
Бариевые магниты могут быть изотропными (одинаковые магнит-
ные свойства независимо от направления намагничивания) и ани-
зотропными (свойства зависят от направления намагничивания).
Промышленность выпускает изотропные бариевые ферриты
марок 1БИ, 1БИ1 и 1БИ2 и анизотропные — 2БА, 2БА1, ЗБА и
ЗБА2.
Технологический процесс изготовления изотропных и анизотроп-
ных магнитов включает в себя подготовку порошка, получение за-
готовок, спекание, механическую обработку, намагничивание, кон-
троль параметров.
Исходными материалами являются углекислый барий ВаСО3,
окись железа Fe2O3, каолин. Компоненты в определенных соотно-
шениях поступают в бункер вибромельницы, где перемешиваются
и размалываются. Эту смесь прокаливают в течение 2—3 ч при
1100° С, после чего ее размалывают в шаровых мельницах, получая
величину зерна от 1 до 10 мкм. Полученный порошок поступает
для приготовления прессматериала и получения заготовок. Порошок
для получения заготовок изотропных магнитов смешивают с поли-
виниловым спиртом в определенных весовых соотношениях. Доза
полученного прессматериала поступает в пресс-форму. Заготовки
85»
прессуют под давлением 98-106 Па гидравлическими прессами, за-
тем они поступают на спекание. Порошок для получения заготовок
анизотропных магнитов дополнительно промалывают с добавле-
нием воды. Мокрый помол уменьшает размеры зерен и сглаживает
их поверхности. После удаления избыточной влаги оставшаяся мас-
са представляет собой пастообразный прессматериал, требуемая
доза которого поступает в пресс-форму. Заготовки прессуют под
определенным давлением в магнитном поле. Пресс-формы снабже-
ны намагничивающим устройством, которое создает магнитное по-
ле и ориентирует зерна прессуемого материала в заданном направ-
лении. Полученные заготовки поступают на спекание в туннельные
электрические печи и находятся в них при 1100-41300°С в течение
2н-4 ч, после чего их медленно охлаждают вместе с печью. Спечен-
ные заготовки механически обрабатывают: удаляют заусенцы и
кромки краев, доводят до нужных геометрических размеров.
С помощью мощных электромагнитов спеченные заготовки на-
магничивают. Полученные постоянные бариевые магниты благода-
ря высокой коэрцитивной силе отличаются большой устойчивостью
размагничивания.
Глава 10
ТЕХНОЛОГИЯ НАМОТОЧНЫХ РАБОТ
§ 10.1.	Общие сведения
К намоточным изделиям (элементам) относят детали
приборов и средств автоматизации, имеющие обмотки и характери-
зующиеся электрическими параметрами: сопротивлением, мощ-
ностью, индуктивностью и др. Обмотками называют токопроводя-
щие части намоточных изделий, выполненные из круглых или пло-
ских проводниковых материалов; катушками называют гильзы или
каркасы, на которые в определенном порядке уложены обмотки;
гильза и каркас — это конструктивные части катушки, предназна-
ченные для размещения обмоток (иногда роль каркаса выполняет
магнитопровод или сердечник, предназначенный для прохождения
магнитного потока, например при тороидальной намотке);* боби-
ной называют тарную катушку, на которую наматывают провод.
Большинство обмоток наматывают на каркасы, гильзы, рамки.
Бескаркасные обмотки выполняются на разъемных оправках или
шаблонах, обеспечивающих получение требуемой формы изделий.
Сохранения формы бескаркасных обмоток достигают с помощью
склеивающих материалов или ниток.
Наматыванием или намоткой называют намоточные работы по
укладке и закреплению провода на каркасах, гильзах, магнитопро-
водах или оправках. Наматывают как в один слой с укладкой про-
вода «виток к витку» с постоянным или меняющимся шагом по
определенной функциональной зависимости, так и в несколько сло-
ев с укладкой межслойной или междуобмоточной изоляцией, а
36
также без нее. По направлению укладки витков различают правую
и левую намотку. Наматывать можно одним или несколькими про-
водами одновременно. Режим наматывания характеризуется ско-
ростью укладки провода, величинами подачи провода на шаг и
натяжения провода. Конструктивные и технологические особенно-
сти выполнения обмоток зависят от витка, шага, ряда, слоя секции,
вывода и отвода.
Виток — это отрезок провода, размещенный по окружности или
периметру обмотки (360°), конец этого отрезка при намотке сме-
щается по отношению к началу его в осевом или радиальном на-
правлении на величину, равную шагу намотки. Шаг намотки —
расстояние между центрами двух соседних витков (шаг — расстоя-
ние между двумя соседними витками). Ряд — количество витков
провода, укладываемого по всей ширине обмотки. Слой — группа
витков, намотанных по всей ширине обмотки. Секция — группа
витков, намотанных на одном из участков секционного каркаса
или оправки. Вывод — начало или конец обмотки, выполненный
монтажным проводом или проводом обмотки. Отвод — промежу-
точная часть обмотки, выполненная монтажным или намоточным
проводом.
Намоточное оборудование — станки — делят на три класса:
1) станки для открытых обмоток; 2) станки для тороидальных
(кольцевых) обмоток; 3) станки для пазовых обмоток.
К открытым относят обмотки, которые получают при наматы-
вании проволоки на каркас, вращающийся вокруг собственной осиу
при этом проволока или каркас кроме основного движения в по-
давляющем большинстве случаев имеет еще дополнительное зако-
номерное движение вдоль оси катушки, необходимое для заданной
раскладки витков (рис. 10.1, а).
Тороидальные (кольцевые) обмотки получают вращением про-
волоки вокруг оси сечения каркаса, имеющего форму кольца или
полукольца, который медленно поворачивается относительно своей
оси, обеспечивая необходимую раскладку витков. Для обхода вок-
руг сечения каркаса проволока должна быть пропущена внутрь
контура (рис. 10.1, б).
Однослойные обмотки могут выполнять как строго рядовыми
«виток к витку» с шагом t = d^ так и шаговыми / = йИз+Д (рис.
10.1, в, г, д). Намотку делают изолированной и неизолированной
проволокой. Разновидностью открытой однослойной обмотки с ша-
гом является прогрессивная обмотка, которую укладывают с воз-
растающим шагом укладки:
/1 <Д ^3	^п‘
Такие обмотки имеют небольшую величину индуктивности и
малую собственную емкость.
При пазовой обмотке проволоку укладывают в пазы пакета
ротора или статора (рис. 10.2).
К многослойным обмоткам относятся обмотки, выполняемые
«виток к витку», «внавал», и универсальные. Многослойные обмот-
87
Рис. 10.1. Виды обмоток:
a — рядовая многослойная; б — тороидальная однослойная; в — рядовая однослойная; г — бифилярная; д — галетная; а, с — ширина обмотки;
b — высота обмотки; D — диаметр каркаса; — диаметр катушки; d и3 —диаметр провода с изоляцией; t — шаг обмотки; А — шаг
Co00000006)
(OOOOOOOOCj)
^ooooooocj)
I , a
ки «виток к витку» наматывают с шагом А без перекрещивания
витков. Из-за непостоянства диаметров провода и влияния ранее
уложенных витков невозможна механизированная укладка данного
вида обмоток на существующих станках с жесткой кинематической
схемой механизма подачи. Например, при рядовой многослойной
намотке обмоток при внешнем осмотре кажется, что витки прово-
локи расположены правиль-
но и равномерно, фактиче-
ски же витки обмотки могут
быть уложены с различны-
ми отклонениями от пра-
вильного расположения, как
показано на рис. 10.3. Витки
8 и 9 второго ряда располо-
жены между витками пер-
вого ряда, витки 6 и 7 лежат
на витках первого ряда. Это
могло произойти в резуль-
тате действия случайных
факторов: непостоянства ди-
аметров проволоки, ее смя-
тия, различного натяжения
и др. Витки 6 и 7 располо-
жены выше витков 8 и 9 на
величину Дг, и их парамет-
ры различны. Виток 5 не-
Рис. 10.2. Элементы обмоточных электриче-
ских машин:
а — паз ротора с обмоткой; б — пакет статора
сколько выступает над пло-
скостью второго ряда вит-
ков. Это ’ может произойти
вследствие упругих отжатий
проволоки, недостаточного
ее натяжения при наматыва-
нии, прилипания соринок к
лаковой изоляции проволо-
ки. По тем же причинам, а
может быть, из-за отклоне-
। 4u.3=t

ний диаметра и формы се-
чения проволоки или нерав-
номерности слоя изоляции
виток 3 выступает из пер-
вого ряда, приподнимая со-
прикасающиеся с ним витки
4 и 2 второго ряда. Виток 1
приподнят, так что для него
мал зазор между предыду-
щими витками и торцом
каркаса. Все это влияет
на качество укладки про-
вода.
Рис. 10.3. Схема расположения витков
в многослойной рядовой обмотке:
а — идеальное расположение витков; б — воз-
можное реальное расположение витков; в —
положение крайнего витка при переходе к сле-
дующему ряду намотки
89
Использование микропроволоки при многослойной намотке вы-
зывает самое различное расположение витков, при этом большое
влияние оказывают смятие проволоки и изоляции, угол наклона
укладки витков, сила трения между витками и каркасом. Переход
ко второму ряду витков при наматывании вызывает изменение на-
правления укладки витков и увеличение длины витка (рис. 10.3, в).
Механизированную намотку строго рядовых многослойных об-
моток производят при использовании межслойной изоляции. Об-
мотки, открытые «внавал», наматывают слоями без строгого соблю-
дения шага и числа витков в слое, т. е. с перекрещиванием и за-
паданием витков. Такая обмотка может быть бифилярной.
Бифилярную обмотку укладывают сложением вдвое проводов
с шагом / = 2dH3 (см. рис. 10.1, а) и применяют для безиндукци-
онных сопротивлений. Начало и конец такой обмотки находятся
всегда рядом, под наибольшей разностью потенциалов. Поэтому
ее применение ограничено.
Разновидность открытой многослойной обмотки — обмотки тра-
пецеидальные и секционированные. Трапецеидальную обмотку вы-
полняют с разной длиной слоя и наматывают на гильзы и каркасы
с уменьшением длины каждого слоя по закону трапеции. Секцио-
нированную обмотку выполняют на специальных каркасах с про-
межуточными щеками или без щек с воздушным зазором между
секциями. Такая обмотка может быть индукционной, когда число
секций любое, и безындукционной, когда обмотка состоит из четно-
го числа секций, при этом нечетные секции имеют одно направле-
ние обмотки, а четные — противоположное.
Многослойные обмотки имеют большую индуктивность и собст-
венную емкость. Между витками, расположенными в соседних ря-
дах по краям многослойной обмотки, повышенная разность потен-
циалов.
Галетные обмотки (см. рис. 10.1, <5) наматывают на различные
оправки или шаблоны, затем перевязывают нитками и обволаки-
вают или пропитывают лаками.
По конструктивному выполнению различают катушки (или об-
мотки): а) по числу секций — односекционные, двухсекционные
и др.; б) по типу выводов — с гибкими или мягкими выводами, вы-
полненными монтажным или намоточным проводом, и с жесткими
выводами, выполненными с помощью лепестков; в) по выполнению
внешней изоляции — с изоляцией из тонкого листового материала
(кабельная бумага), с литой изоляцией (заливка).
Габаритные размеры катушки и элемента и качество намотки
характеризуются величиной коэффициента заполнения обмоточ-
ного пространства катушек
^з=^м/^вс.обм, или k3 = ws/(ab),
где — объем, занимаемый проволокой без учета размеров изо-
ляции; Гвс.обм — объем, занимаемый всей обмоткой, включая изо-
ляционные материалы и толщину изоляции провода; w — число
витков; s — сечение провода без изоляции, мм2; а — ширина об-
90
моточного пространства с изоляцией, мм; b — высота обмоточного
пространства с изоляцией, мм.
Коэффициентом заполнения обмоточного пространства называ-
ют отношение суммарной площади сечения всех витков провода
без изоляции к площади поперечного сечения обмоточного прост-
ранства, т. е. пространства, занимаемого проводом, с учетом внут-
ренней и внешней изоляции катушки. На величину коэффициента
заполнения влияют марка, форма и размеры сечения провода,
толщина и размеры электроизоляции, форма и размеры каркасов
катушки, тип обмотки (строго рядовая, «внавал»), величина натя-
жения проволоки при намотке, состояние намоточного оборудова-
ния и его настройка.
Характерные особенности изготовления обмоток — большое
разнообразие конструктивных типов обмоток и разнообразие
применяемых технологических процессов и оборудования; приме-
нение проводов весьма малых сечений, микропроводов, имеющих
диаметр 10 мкм и выше, и монтажных проводов сечением 0,024-
4-0,03 мм2; разнообразие и широкий ассортимент применяемых
материалов, сплавов и металлов; высокая точность выполнения
обмоток и трудоемкость их выполнения.
/ Основные виды погрешностей, возникающих в процессе изго-
товления обмоток, делят на две группы: погрешности, вызываемые
применяемыми материалами (проволока, изоляция), и погрешно-
сти, присущие процессу наматывания (неточность кинематической
схемы оборудования, применяемой оснастки, погрешности изме-
рений).
§ 10.2.	Материалы, применяемые при выполнении
намоточных работ
По применению материалы делят на основные и вспомо-
гательные. Основные материалы (провода, электроизоляция, при-
пой) входят в конструкцию изделия как его составная часть и за-
писываются в спецификацию чертежа. Вспомогательные материалы
(например, флюсы) применяют для производства изделий, но они
не входят в его состав.
Металлические проводниковые материалы делят на материалы
высокой проводимости и высокого сопротивления. Материалы вы-
сокой проводимости используют для изготовления обмоток транс-
форматоров, индуктивностей, дросселей, электрических машин.
Материалы высокого сопротивления применяют в резисторах (по-
стоянных и переменных), реостатах и образцовых сопротивлениях.
К проводниковым изделиям относят провода (рис. 10.4), состо-
ящие из проволоки — токопроводящей части круглого и прямо-
угольного сечения — и изоляции, изготовленной из диэлектрических
материалов, наложенных поверх токопроводящей части.
Электроизоляционные материалы, так же как и проводники,
делят на твердые, жидкие и газообразные. Диэлектрики бывают
органические (пластмассы, пропиточные материалы, лаки, клеи,
91
Рис. 10.4. Разрез эмалированного
провода:
1 — термопластичный полиэфир, обладаю-
щий склеивающими свойствами при нагре-
вании и расплавлении; 2 — термореактив-
ный полиэфир; 3 — медная проволока
компаунды) и неорганические (слюда, электротехнические стекла,
керамика). Такие диэлектрики, как лакоткань и лакошелк, при-
меняют как прокладочный изоляционный материал, пластмассо-
вые и волокнистые — для производства каркасов и гильз.
По механическим свойствам применяемую проволоку делят на
две группы: мягкую, к которой относятся главным образом отож-
женная медная проволока, реже алюминиевая, и твердую — не
отожженную из сплавов с высо-
ким электрическим сопротивле-
нием, а также из меди и алюми-
ния.
Наматывание мягкой прово-
локи, особенно с малым сечением,
вызывает особые трудности. Мяг-
кая проволока характеризуется
значительным растяжением,
твердая — малым растяжением
Физические свойства провод-
никовых материалов определяют
их поведение в электрических,
магнитных и тепловых полях.
Например, под действием элек-
трического напряжения металлы,
как известно, проводят электри-
ческий ток. В магнитном поле
железо и никель способны намагничиваться, в то время как медь
и алюминий не обладают этой способностью. В тепловых полях
металлы расширяются или сжимаются в зависимости от того, по-
вышается или понижается их температура. При изменении темпе-
ратуры проводниковые материалы характеризуются температур-
ными коэффициентами теплового линейного расширения, сопро-
тивления и удельного электрического сопротивления, известными
из курса материаловедения.
Натяжение проволоки в процессе наматывания — один из основ-
ных технологических факторов, определяющих точность раскладки
по шагу и неизменность сопротивления обмотки. Натяжение про-
волоки зависит от числа оборотов шпинделя станка, формы попе-
речного сечения каркаса изделия или оправки, на которую произ-
водят намотку, трения провода, инерционности массы бобины с
проводом и конструкции натяжных устройств. В процессе намотки
величина натяжения проволоки не должна выходить за пределы
упругих колебаний проволоки, т. е. не должно быть обрывов,
утопления металлической жилы провода и повреждения изоляции,
что вызывает изменение электрических параметров намоточных
изделий.
Эмалевая изоляция провода — гибкое лаковое покрытие, обла-
дающее значительно меньшей толщиной и более высокими электро-
изоляционными свойствами по сравнению с эмалево-волокнистой
и волокнистой изоляциями. Важная характеристика эмалированных
92
проводов — механическая прочность изоляции, которую проверяют
путем ее истирания стальной иглой диаметром 0,6 мм на скребко-
вом приборе. Число двойных ходов иглы, движущейся под механи-
ческой нагрузкой до замыкания электрической цепи при разруше-
нии изоляции провода, характеризует ее механическую прочность.
Число точечных повреждений эмалированных проводов, ого-
воренное стандартами на провода, также характеризует качество
изоляции провода.
Рассмотрим назначение и особенности применения некоторых
намоточных проводов с эмалевой изоляцией.
Провод ПЭЛ — медный эмалированный, лакостойкий с эмале-
во-волокнистой изоляцией; применяют для намотки изделий в ди-
апазоне рабочих температур от —60 до +150° С. Провод ПЭВ-1 —
эмалированный высокопрочный с однослойной и ПЭВ-2 — с двух-
слойной усиленной винифлексовой изоляцией. ПЭВ применяют без
дополнительного покрытия волокнистыми материалами, он обла-
дает нагревостойкостью от —60 до +110° С. Аналогичными особен-
ностями обладают провода ПЭМ-1 и ПЭМ-2. Провода ПЭВТЛ-1
ПЭВТЛ-2 — медные, изолированные прочной полиуретановой
эмалью; можно использовать их в устройствах без зачистки изоля-
ции; рабочая температура от —60 до +120° С. Провода имеют
медную жилу, покрытую слоем высокопрочного полиуретанового
лака УЛ-1, обладающего флюсующими свойствами при темпера-
турах 320-4-350° С. Провода рекомендуют лудить припоем ПК-70
при температуре 3804-400° С окунанием или паяльником. Провод
ПЭВКЛ — медный с капроновой изоляцией, лудящийся. Предназ-
начен для аппаратов и приборов, эксплуатируемых в помещениях.
Провод имеет медную жилу, покрытую слоем высокопрочной изо-
ляционной эмали на основе капрона, им можно пользоваться без
предварительной зачистки эмали при температуре 2504-260°С
в течение не более 5 с. Провод ПЭВТЛ-К — медный с двойной уп-
роченной эмалевой изоляцией. Предназначен для прошивки матриц
запоминающих устройств, а также для изготовления электронных
устройств в приборах автоматики в тех случаях, когда требуется
высокая механическая прочность изоляции. Токопроводящую жилу
провода, изготовленного из медной твердой проволоки, покрывают
слоями полиуретанового и полиамидного лаков, могут им пользо-
ваться без предварительной зачистки эмали. При погружении про-
вода в расплавленный припой при температуре 3204-360° С погру-
женную часть провода в течение 104-30 с покрывают прочным сло-
ем олова, не снимая изоляционных лаков. Рабочая температура
от —60 до +120° С; допускаются кратковременные перегревы до
+ 150° С.
Провода ЛЭП и ЛЭПКО — высокочастотные, типа литцендрат.
Эти провода состоят из пучка эмалированных проводов, обмотан-
ных шелком. Применяют в обмотках высокочастотных намоточных
изделий, предназначенных для работы при температуре окружаю-
щей среды от —60 до +120° С. В качестве токопроводящих жил
используют провода марок ПЭВТЛ-1 и ПЭВТЛ-2 с изоляцией из
93
высокопрочной нагревостойкой полиуретановой эмали без специ-
альной зачистки при обслуживании. ЛЭП — литцендрат, скручен-
ный из проволоки ПЭВТЛ-2. ЛЭПКО — литцендрат, скрученный
из проводов ПЭВТЛ-1 и обмотанный полиамидным (капроновым)
волокном. Провод ПЭВД — медный, изолированный высокопрочной
эмалью с дополнительным термопластичным слоем для изготов-
ления бескаркасных катушек. Дополнительный термопластичный
слой, наложенный по эмалевой изоляции (рис. 10.4), обеспечивает
слипание соседних витков обмотки из этого провода. При темпе-
ратуре 1504-160° С в течение 154-20 мин дополнительный термо-
пластичный слой размягчается и склеивает витки между собой.
Провод ПЭВТЛН — со всеми свойствами ПЭВТЛ, но без магнит-
ных примесей. Предназначен для работы в температурных усло-
виях от —60 до +120° С. Провод ПЭКФ — медный, эмалированный
нагревостойкий с керамико-фторопластовой изоляцией, предназна-
чен для работы в условиях от —60 до +250° С ПЭЛР-1 и ПЭРЛ-2
— алюминиевые эмалированные провода, применяемые для эксплу-
атации при температурах от —60 до 4-125° С. Провода ПЭВНХ-1
и ПЭВНХ-2 — нихромовые, эмалированные из сплава Х2ОН80, ис-
пользуют в проволочных резисторах. Провод ПЭМТ — манганино-
вый, провод ПЭК — константановый, изолированный лакостойкой
эмалью.
В качестве волокнистой изоляции применяют пряжу хлопчато-
бумажную, шелковую, из капроновых, асбестовых, лавсановых и
стеклянных волокон. На провода с эмалево-волокнистой изоляцией,
провода из сплавов высокого сопротивления, на алюминиевую и
медную проволоку поверх слоя эмали наносят обмотку из пряжи.
Медные провода марок: ПВО — с однослойной хлопчатобу-
мажной изоляцией; ПБД — то же, с двухслойной изоляцией; ПШО,
ПШД — с шелковой одно- и двухслойной изоляцией; ПЭЛШО,
ПЭЛШКО — эмалированные провода, поверх которых нанесена
шелковая и шелко-капроновая изоляция. Наибольшую механиче-
скую прочность имеет обмотка из лавсановых волокон. Провод
ПЭПЛОТ имеет изоляцию из теплостойкой полиуретановой эмали
и слоя обмотки из лавсанового шелка, оплавленной в процессе тер-
мообработки. Провод марки ПЭПЛОТ применяют для запоминаю-
щих устройств счетно-решающих машин, а также для изделий, в
которых можно использовать жилы без зачистки изоляции с повы-
шенной механической прочностью. Пределы рабочих температур —
от —60 до 4-120° С. Провод ПЭЛКО имеет эмалевую изоляцию на
масляно-смоляной основе и изоляцию из утолщенного капронового
волокна. Провод ПЭВШО имеет высокопрочную эмалевую изоля-
цию и изоляцию из натурального или искусственного шелка. Про-
вод ППТБО покрыт двумя слоями триацетатной пленки, слоем
телефонной бумаги и слоем хлопчатобумажной изоляции.
Провода из сплавов высокого сопротивления марок’. ПЭШОК —
константановый провод, изолированный эмалью и слоем изоляции
из натурального шелка; ПЭЛОК — константановый провод, изо-
лированный эмалью и слоем изоляции из лавсанового волокна;
94
Таблица 10.1
Диаметр проводи, мкм	Пробивное напряжение, В	
	эмалевая изоляция	стеклянная изоляция
204-50	200 -г- 400	1Ю00 (переменный ток)
50-510	100-^300	1'500 (постоянный ток)
ПЭШОМТ — магнитный провод твердый, изолированный эмалью
и слоем изоляции из натурального шелка; ПЭШОММ — мангани-
новый провод мягкий, с той же изоляцией; ПЭШОНХ — нихромо-
вый провод, изолированный эмалью и слоем изоляции из натураль-
ного шелка.
Алюминиевые провода марок: АПБД — с изоляцией двумя сло-
ями хлопчатобумажной пряжи; АПЛБД — провод, имеющий изо-
ляцию из лавсанового волокна и хлопчатобумажной пряжи.
Особую группу представляют провода в сплошной стеклянной
изоляции. Стеклянная изоляция обладает повышенной термо-, вла-
го- и химической стойкостью, высокой электрической прочностью
и хорошими электроизоляционными свойствами. В табл. 10.1 дано
сравнение пробивного напряжения для проводов в эмалевой и стек-
лянной изоляции.
Медные микропровода в стеклянной изоляции используют в
элементах, работающих в условиях высоких температур. Пробив-
ное напряжение этих проводов с номинальным диаметром от 5 до
200 мкм колеблется в пределах от 2 до 4,5 кВ. Допустимая плот-
ность тока до 100 А/мм2, т. е. в пять раз выше по сравнению с про-
водами в эмалевой изоляции. Этого добиваются за счет высокой
теплостойкости стеклянной изоляции, которая достигает темпера-
туры 400° С. По всей длине провода отсутствуют точечные повреж-
дения изоляции. Элементы с обмоткой, выполненной из медного
провода в сплошной стеклянной изоляции, устойчиво работают в
вакуумной среде. Недостаток этих проводов — малая эластичность
и большая хрупкость стеклянной изоляции.
§ 10.3.	Технология намотки элементов с открытыми
обмотками
Каркасные катушки. Намотку катушек трансформаторов
и дросселей производят в такой последовательности: намотка пер-
вой обмотки и заделка выводов; намотка последующих обмоток;
заделка лепестков; контроль. Гильзу или каркас закрепляют на
оправке станка. В случае применения сборного каркаса на каркас
катушки накладывают кабельную бумагу. Обмотку наматывают
на гильзу или каркас в соответствии с намоточными данными чер-
тежа на станках с автоматической раскладкой провода в зависи-
мости от диаметра наматываемого провода. Для катушек с диаме!-
95
рами проводов 0,06-4-0,5 мм намотку производят на станках типа
СРН-05 или ПР-159; для катушек с диаметром проводов 0,5-4-2 мм
— на станках типа НТП-2 или ПР-160 или других станках рядовой
намотки. В условиях массового производства намотку катушек
Рис. 10.5. Полуавтоматический станок для рядовой на-
мотки
производят на автоматических станках, один из которых показан
на рис. 10.5.
Строго рядовую оболочку можно получить при правильном рас-
положении рядов и витков обмоток с применением изоляции между
каждым слоем.
Допускается неплотное прилегание витков провода по перимет-
ру. Для провода диаметром 0,2 мм возможны отдельные случаи
перекрещивания соседних витков. Намотка рядовая-«внавал»
характеризуется укладкой витков без применения изоляции между
96
слоями. Намотка «внавал» характеризуется укладыванием прово-
да без соблюдения правильных слоев и расстояний между витками:
допускается спайка провода в одной обмотке, причем количество
спаек в местах обрывов обмоточного провода определяется требо-
ваниями чертежа. Места спаек изолируют. Размеры изоляционного
материала должны быть такими, чтобы полностью закрыть места
спая и оголенную часть провода. Размеры и марка изоляционного
провода указаны в чертеже. Крайние витки каждого слоя обмотки
промазаны клеем БФ-4. В случае пропитки катушки компаундом
МБК витки обмотки можно промазывать любым клеем, кроме
БФ-4. Выводы начала и конца обмотки и отводы следует заделы-
Рис. 10.6. Выполнение отводов от обмоток:
а —намоточный провод диаметром 0,24-0,7 мм; б — намоточный провод
диаметром 0,2 мм; 1 — изоляция обмотки; 2 — намоточный провод; 3 —
хлопчатобумажный чулок; 4 — петля отвода; 5 — карман из кабельной бу-
маги; 6 — вывод монтажного провода; 7 — место пайки вывода
вать в процессе намотки. Места расположения, а также направле-
ние выводов и отводов в каждом случае выполняют строго по чер-
тежу. При применении для обмотки провода диаметром свыше
0,7 мм вывод начала и конца обмотки выполняют самим обмоточ-
ным проводом. На выходной конец надевают хлопчатобумажный
чулок, и укрепляют вывод затяжной петлей из электроизоляцион-
ной ленты. Соединяют выводной провод с намоточным на длине
6-4-8 мм с последующей пайкой, причем провод меньшего сечения
навивают на провод большего сечения (рис. 10.6). Карманы 5 для
изоляции мест соединения намоточного провода с выводами изго-
товляют из материала межобмоточной изоляции. Длина карманов
должна быть равна двойной ширине межобмоточной изоляции 1, а
ширина — не менее 20 мм. Выводы и отводы от обмотки диаметром
более 0,7 мм выполняют намоточным проводом 2, который скручи-
вают в виде петли 4 и изолируют хлопчатобумажным чулком <?.
Выводы 6 и отводы обмотки диаметром провода менее 0,2 мм
выполняют монтажным проводом. Намоточный провод скручивают,
соединяют с монтажным и опаивают (место пайки 7). При заделке
выводов в одном слое применяют двойной карман из лакоткани или
кабельной бумаги.
4—<104(1
97
Вывод обмотки, диаметр провода которой более 0,7 мм, оформ-
ляют в виде петли и тщательно изолируют. Крепление лепестков
показано на рис. 10.7.
Бескаркасные миниатюрные катушки имеют широкое примене-
ние. Основанные на применении микропроводов, эти катушки при-
меняют, например, в механизме наручных электрических часов,
Рис. 10.7. Крепление лепестков:
а — бескаркасная катушка: 1 — изоляция поверх обмотки; б — каркасная
катушка: 2 — торцовая изоляция
размеры которых показаны на рис. 10.8,6. Используют микропро-
вод типа ПЭВ диаметром 0,0144-0,017 мм. Число витков: в им-
пульсной обмотке — 2500, в базовой — 2800. Сопротивление около
2800 Ом в каждой обмотке. Последовательность операции такая:
подготовка намоточного станка к работе, намотка, сушка, контроль
катушки.
Подготовка намоточного станка к работе заключается в уста-
новке на станке двух бобин с проводом и счетчика для намотки
двух обмоток на заданное количество витков; в приготовлении клея
БФ-6, который разбавляют бутиловым спиртом для вязкости до
25 Ст по воронке ВЗ-4 и регулировке натяжения провода согласно
ниже приведенным данным:
Диаметр провода, м . . . . . 0,014 0,015 0,016 0,017
Исходное натяжение, г.,. . .i. 1,0	1,5	1,5	2,0
Провод с одной бобины заправляют через направляющий ролик
на оправку. Конец провода закрепляют на оправке пластилином.
Нажимают кнопку «Пуск», включают станок и наматывают обмот-
ку, затем провод со второй бобины через второй направляющий
ролик заправляют на ту же оправку. Закрепляют пластилином
конец провода. С помощью пипетки берут каплю клея и опускают
ее на наматываемую катушку. Включают станок и наматывают
вторую катушку. Затем доворачивают шпиндель станка вручную
98
так, чтобы начала и концы обмоток находились рядом друг с дру-
гом.
С помощью кисточки маркируют выводы одной из обмоток, на-
Рис. 10.8. Намотка бескаркасных катушек:
а — катушки отклоняющихся систем «галетных трансформаторов»;
б — миниатюрная катушка наручных электрических часов; в — схе-
ма приемного механизма намоточного станка
нося на них небольшой слой цветного цапонлака на длине
10-4-12 мм. Пинцетом открепляют от пластилина начала обмоток и
обрезают концы обмоток так, чтобы их длина была 20-4-25 мм.
Необходимо закрепить предварительно провода, идущие с бобин.
Поворотом ручки 4 (рис. 10.8, в) на шпинделе намоточного станка
4*
99
оправку 3 отводят вправо. Нажатием на рычаг 1 выводят стержень
2 из рабочего положения, после чего специальным съемником сни-
мают с оправки катушку и укладывают ее в тару, изготовленную
из фторопласта. После намотки оправку промывают от остатков
клея с помощью бязи, смоченной в спирте. Не вынимая из тары,
катушки сушат на открытом воздухе при комнатной температуре
в течение 6—7 ч. Намоточные провода покрывают стеклянной изо-
ляцией. Из-за ее хрупкости применяют два способа намотки: горя-
чий с подогревом изделия и холодный без подогрева. Выбор спосо-
ба намотки зависит от диаметров каркаса и наматываемого прово-
да, величины натяжения и скорости намотки провода. Наматывание
без подогрева каркаса применяют при диаметре провода не более
20 мкм и диаметре каркаса свыше 5 мм. В этом случае стеклянная
изоляция не нарушается, так как стекло работает в пределах уп-
ругих деформаций. С уменьшением толщины стеклянной изоляции
возрастает его эластичность. Вероятность появления в стекле опас-
ных напряжений возрастает по мере увеличения диаметра провода
и уменьшения диаметра каркаса. Существует определенное соотно-
шение между диаметрами провода и каркаса, при котором насту-
пает разрушение стеклянной изоляции: если каркас наматываемого
изделия имеет диаметр в 250 раз больший, чем диаметр используе-
мого провода, то намотку выполняют без подогрева провода.
В этом случае гарантируется механическая прочность стеклянной
изоляции с двукратным запасом. Если каркас изделия имеет диа-
метр в 250 раз меньший, чем диаметр наматываемого провода, то
для придания эластичности изоляции в процессе намотки провода
подогревают до температуры размягчения стекла (550° С) и намот-
ку ведут в горячем состоянии. Горячая намотка снимает напряже-
ние в стекле и исключает повреждения изоляции. Стеклянная изо-
ляция обладает необходимой вязкостью в широком диапазоне тем-
ператур (5504-700° С) и приобретает пластичность, сохраняя соот-
ветствующую форму обмотки после остывания. С целью получения
монолитности и плотности многослойные обмотки наматывают в
горячем состоянии.
Нагревают каркас и провод при горячей намотке до температу-
ры 5504-700° С. Механическая прочность провода при этом резко
снижается, приближаясь к пределу прочности. Величина разрывно-
го усилия соизмерима с натяжением при намотке и определяется
в основном прочностью стеклянной изоляции. Разогрев стеклянной
изоляции до размягчения может вызвать обрыв провода. Это предъ-
являет повышенные требования к соблюдению режима намотки,
так как нагрев изоляции провода должен быть согласован со ско-
ростью намотки при достаточно малом усилии натяжения провода.
Усилие натяжения должно быть заданным в строго определенных
пределах. Раскладывающее устройство намоточного станка нахо-
дится в зоне подогрева, так же как и каркас катушки. Поэтому
при горячей намотке нельзя пользоваться обычными раскладника-
ми и каркасами, а также обычными при катушечной открытой на-
мотке методами заделки выводов. Теплостойкость, механическая
100
прочность, хорошие электроизоляционные свойства — таковы ос-
новные требования к каркасам при горячей намотке.
Для намотки микропроводов в стеклянной изоляции предназна-
чены станки-полуавтоматы НС-11, НС-12 и НС-14 (рис. 10.9). На-
тяжное устройство, использованное в этих станках, работает по
принципу электромашинного тормоза. Оправку с бобиной устанав-
ливают в центре, связанном с валом асинхронного электродвига-
теля типа РД-09, работающего в тормозном режиме. Станки обору-
Рис. 10.9. Натяжное и нагревательные устройства станка-полу-
автомата НС-14
дованы безынерционными нагревателями (основным и дополни-
тельным) для размягчения стеклянной изоляции до 700° С в про-
цессе намотки. Конструктивно основной нагреватель представляет
собой охлаждаемую водой алюминиевую оболочку с расположен-
ными вблизи внутренней поверхности нагревательными элемента-
ми, которые выполнены в виде проволочных спиралей из жаростой-
кого сплава высокого омического сопротивления ЭИ-595. Проволо-
ка из сплава ЭИ-595 намотана на кварцевые стержни, которые
защеплены в керамических щеках. Для наблюдения за ходом намот-
ки в нагревательном устройстве, изображенном на рис. 10.10, име-
ется смотровое окно, выполненное из кварцевого стекла. Темпера-
туру регулируют изменением напряжения питания нагревательных
элементов. Для эффективного прогрева стеклянной изоляции и
компенсации утечки тепла через медную жилу при намотке прово-
да диаметром более 50 мкм требуется предварительно ее прогреть.
Для этого на станке НС-12 имеется дополнительный нагреватель,
101
устанавливаемый перед наматываемыми изделиями. Расход мощ-
ности двух нагревателей при намотке провода диаметром 150 мкм
со скоростью намотки 20 м/мин составляет 1,3 кВт. Для удобства
заправки провода предусмотрено откидывание основного нагрева-
теля и крышки дополнительного нагревателя.
Технологический процесс намотки катушек реле. Намотку на
станках НС-11 или НС-12 выполняют в такой последо-
Рис. 10.1'0. Обогревательное устройство для намотки проводов
стеклянной изоляции:
1 — смотровое окно; 2 — кожух водяного охлаждения; 3 — дополнитель-
ный нагреватель; 4 — наматываемый провод; 5 — спираль нагревателей;
6 — укладчик раскладывающего устройства; 7 — наматываемая катуш-
ка; 8 — основной нагреватель
вательности. Каркас катушки, изготовленный из ультрафарфора,
закрепляют в центрах намоточного станка. Включают основной
нагреватель и предварительно прогревают каркас при 550° С в те-
чение 1—£ мин. Температуру в нагревателях регулируют и опреде-
ляют по напряжению, подаваемому на нагревательные элементы.
Проверяют температуру с помощью термопары для каждого нагре-
вательного устройства. Затем отводят основной нагреватель от
каркаса, конец провода накладывают на никелевый вывод катушки
и запаивают.
Медные микропровода в стеклянной изоляции диаметром
5-4-50 мкм паяют без зачистки изоляции; провода диаметром 504-
4-150 мкм — с предварительной зачисткой стеклянной изоляции.
Изоляцию снимают пинцетом, для чего концы проводов заклады-
вают вдоль пинцета и легким нажатием разрушают стеклянную
изоляцию.
Для пайки применяют припои ПСр40, ПСр70 и ПСр25, которые
измельчают в порошок. После пайки начального вывода обмотки
вручную наматывают 2—3 витка.
102
§ 10.4.	Технология намотки элементов
с закрытыми (тороидальными) обмотками
Намотку тороидальных катушек выполняют в такой по-
следовательности: изолирование сердечника, намотка первичной и
последующих обмоток, изолирование обмоток, контроль, сборка,
пропитка, лакировка, окраска и окончательный контроль. Одиноч-
ный тороидальный сердечник или несколько сердечников с проло-
женными между ними изоляционными шайбами изолируют ленточ-
ными материалами «внахлест» по наружному диаметру (рис.
10.11), не допуская складок и неровностей.
Ширину изоляционной ленты выбирают в зависимости от внут-
реннего диаметра магнитопровода:
Внутренний диаметр маг-
нитопровода, мм . . . до 8	84-15 15-7-40
Ширина ленты, мм. .. .	24-4	44-6 124-16
Изолируют сердечник на станке марки СНТЛ или вручную.
Начало и конец изоляционной ленты крепят клеем БФ-4. Затем
изолированные сердечники сушат на воздухе в течение 204-30 с.
Намотка тороидальных катушек.
Катушки наматывают на специальных
намоточных станках (рис. 10.12) или
вручную с помощью челнока, изобра-
женного на рис. 10.13,а. Тип намоточ
ного станка выбирают в зависимости
от размеров сердечника катушки, диа-
метра и длины наматываемого прово-
да. Изолированный сердечник устана-
вливают на рабочий столик намоточ-
ного станка и наматывают провод.
Порядок и направление намотки, а
также число витков и их расположе-
ние должны соответствовать требова-
ниям чертежа детали. Обычно обмот-
Рис. 10.11. Изолирование
ку накладывают на сердечник по вну-
треннему диаметру «виток к витку»
без наползания одного витка на дру-
гой или равномерно по периметру сер-
тороидального сердечника:
1 — сердечники; 2 — изоляцион-
ная шайба; 3 — изоляционная
лента (материал по чертежу)
дечника. Расположение выводов тороидальных катушек проверяют
с помощью шаблона, изображенного на рис. 10.13, б.
Соединение вывода катушки с проводом обмотки производят
навиванием 3—4 витков провода обмотки с последующим припаи-
ванием. В местах пайки не должно быть острых углов и наплывов
припоя. Места паек промывают спирто-бензиновой смесью, изоли-
руют лакотканью или другими изоляционными материалами и
крепят последующими витками провода. Изоляционный материал
должен полностью закрывать место спая и оголенную часть про-
103
вода. Выводы и отводы обмоток должны быть расположены по
внешней боковой поверхности тороида.
При намотке проводов диаметром 0,4 мм и более выводы и от-
воды обмоток обычно выполняют намоточным проводом. При на-
Рис. 10.112. Двухчелнючный станок типа 2СНТ-14
мотке обмоток проводом диаметром менее 0,4 мм выводы и отводы
обмоток выполняют монтажным или медным проводом без изоля-
ции марки ММ. Нельзя перекрещивать выводы. Для выполнения
выводов или отводов от какого-либо витка обмотки намотку вре-
менно приостанавливают, провод зачищают на участке длиной
Рис. ГО. 13. Оснастка для ручных работ при выполнении торо-
идальной намотки:
а — плоский челнок; б — шаблон для контроля расположения выводов
104
44-6 мм, двумя-тремя витками накручивают его и припаивают к
зачищенному и предварительно облуженному концу вывода. Место
соединения намоточного провода с выводом изолируют карманом
из двух слоев электроизоляционной ленты. Карман должен пол-
ностью закрывать место пайки и оголенные части провода. Обмотку
изолируют «внахлест» электроизоляционной лентой с соблюдением
расположения выводов. Складки и неровности изоляционного ма-
териала недопустимы.
Рис. 10.14. Схема натяжного устройства с принудительно вращаемой 'боби-
ной
Намотка проволочных переменных резисторов. Для намотки
проводов на кольцевые и круглые каркасы используют специаль-
ные намоточные станки. Намотка на плоские каркасы резисторов
близка к намотке катушечной, и ее выполняют на станках со спе-
циальными устройствами для поддержания натяжения провода
постоянным.
На рис. 10.14 дана схема натяжного устройства с принудитель-
но вращаемой бобиной станка НС-200. Провод, подаваемый с бо-
бины Л, наматывается на каркас 1, вращаемый от приводного
электродвигателя 4. Движение бобины складывается в дифферен-
циале 10 из постоянного движения, подаваемого на полуось диф-
ференциала 9 от приводного электродвигателя 4, и переменного
движения, подаваемого на полуось дифференциала 8 от регулиру-
ющего электродвигателя 7. При нарушении равенства скоростей
приема провода на изделие и отдачи с бобины 11 подпружиненный
рычаг индуктивного датчика 5 поворачивается от среднего положе-
ния в ту или иную сторону и во встречно включенных вторичных
обмотках датчика 5 возникает сигнал. Этот сигнал после усиления
электронным усилителем 6 поступает на обмотку управления ре-
гулирующего электродвигателя 7, вращение вала которого склады-
105
вается в дифференциале 10 с постоянным вращением от приводного
электродвигателя 4, в результате чего происходит соответствующее-
изменение скорости вращения бобины и восстановление скоростей
приема провода на каркас 1 и отдачи с бобины.
Натяжное устройство применяют для намотки пластинчатых
резисторов с диаметрами проводов свыше 0,03 мм. Скорость на-
мотки регулируется с помощью корректирующего кулачка 3 и рас-
кладчика 2.
Тороидальную намотку делят на однослойную и многослойную.
Классификация намотки приведена ниже:
В зависимости от способа расположения запаса проводов стан-
ки для тороидальной намотки делят на две группы: с замкнутым
и с разомкнутым запасом провода.
Рис. 10.1'5. Схема намотки на станке типа СНТ
Для однослойной намотки применяют станки с разомкнутым
запасом провода. Многослойную намотку выполняют на станках,
обеих групп. Однослойную тороидальную намотку применяют для
кольцевых резисторов с плотной укладкой провода «виток к витку»,
а также с шаговой укладкой, причем величину шага определяют
по внутреннему диаметру наматываемого тороида.
106
Многослойную тороидальную обмотку применяют в трансфор-
маторах, дросселях, магнитных усилителях и др. Для наматыва-
ния тороидальных изделий, имеющих большой внутренний диаметр,
используют намоточный механизм, состоящий из кольцевого чел-
нока 1 и кольцевой шпули 4 (рис. 10.15). Процесс намотки состоит
из трех циклов: установки сердечника 2 на станок, заправки и на-
мотки провода с бобины 3 на шпулю, намотки провода на сер-
дечник.
Наматывают провод на шпулю путем ее вращения челноком по
часовой стрелке (в этом случае челнок сцепляется со шпулей).
Провод на сердечник наматывают против часовой стрелки съемным
роликом 5, установленным на ободе челнока 1. По этой схеме рабо-
тают станки СНТ-5, СНТ-8, СНТ-12.
§ 10.5. Технология пазовой намотки
В настоящее время для пазовой намотки узлов малога-
баритных электромашин применяют большое количество техноло-
гических процессов и разнообразное намоточное оборудование.
К малогабаритным относят электрические машины, у которых
Рис. 10.16. Наматывание хордовых обмоток
107

/3
Рис. 10.17. Схема станка СНП
внешний диаметр пакетов якорей и роторов с наружными пазами и
внутренний диаметр (диаметр расточки) пакетов статоров с внут-
ренними пазами не превышает 60 мм при длинах от 3 до 100 мм.
Пазы в пакетах (см. рис. 10.2) могут быть расположены по об-
разующей пакета перпендикулярно оси пакета (прямые пазы) и по
винтовой линии под углом к оси пакета (скошенные пазы).
Среди обмоток с внешними пазами наиболее распространены
хордовые обмотки — однохордовые, двуххордовые, в «елочку», од-
нохордовая с переменным пазовым шагом и др. Для однохордовых
обмоток характерна простая укладка витков всех секций из паза в
паз в одном направлении (рис. 10.16, а). Наматывание двуххордо-
вой обмотки производится по двум хордам, симметричным по отно-
шению к оси пакета якоря (рис. 10.16, б). Так как для изготовле-
ния двуххордовых обмоток приходится менять направление вра-
щения шпинделя, такие станки должны быть реверсивными (оис.
10.16, в).
Хордовые обмотки наматывают на станках типа СНЯ, СНП и
ВНО (рис. 10.17). Электродвигатель 12 приводится в движение че-
рез вариатор, состоящий из фрикционной пары 13, 14 и рычага 11,
на шпиндель электромагнита /, несущий планшайбу 3 с подвиж-
ными центрами 10, предназначенными для закрепления якоря 8, а
к якорю подводят направляющие щечки 6, установленные на зад-
ней бабке 7. С помощью рычага 9 бобина с проводом 2 устанавли-
вается на смоточный механизм с самостоятельным приводом, со-
стоящим из электродвигателя 4 и электромагнитной муфты 5, кото-
рая обеспечивает необходимое натяжение наматывающего провода.
Планшайбу тормозят механизмом, состоящим из электромагнита 1
и муфты 16, связанных между собой тягами 17. Отсчет количества
наматываемых витков провода ведут с помощью счетчика 15.
Наматывают провода в скошенные пазы якорей и роторов с
внутренним расположением паза статоров, а также в сложные пет-
левые обмотки либо на шаблонах секциями, которые затем вкла-
дывают, либо вручную по одному проводу всыпают в узкие пазы
пакетов.
§ 10.6. Контроль намоточных изделий
Качество изделия характеризуется величиной омического
сопротивления и индуктивности, правильностью геометрической
формы и размеров, расположением витков в обмотках и их количе-
ством, высокой прочностью и электрическим сопротивлением изо-
ляции.
Для некоторых обмоток могут быть заданы величины магнитно-
го потока, напряжений на выходе, омического сопротивления п
коэффициент заполнения каркасов на гильзе. Требования к точно-
сти по омическому сопротивлению обмоток очень разнообразны.
Например, величина общего омического сопротивления обмоток
трансформаторов может колебаться до 20-4-10%, обмоток реле —
109
10-4-5% и в отдельных случаях — не более Ь4-1%. Применяют ре-
зисторы с линейностью, не превышающей 14-5% и 0,14-0,01%. На
всех этапах изготовления изделий их производство контроли-
руют.
Предварительный, или входной, контроль состоит в проверке
соответствия используемых проводниковых, магнитных, электро-
изоляционных и всех других материалов, в том числе пропитываю-
щих и покрывающих составов, лаков, эмалей, государственным
стандартам и техническим условиям.
Промежуточный контроль включает в себя проверку изделия по
окончании изготовления каркаса или гильзы; в процессе намотки —
обнаружение обрывов, короткозамкнутых витков, соблюдение за-
данного числа витков катушки и ее рядов, проверка правильности
укладки изоляции, внешнего вида катушки, а также соблюдения
заданных режимов процессов пропитки, лакировки и окраски. Если
задачей промежуточного контроля является проверка качества
выполнения данной операции, то контроль называют операцион-
ным. Если проверяют качество выполнения нескольких операций,
то контроль называют групповым. Операционный контроль требует
дублирования контрольных операций, так как в процессе производ-
ства элементы контролируют на рабочих местах исполнителем, мас-
тером и контролером. Одним из факторов повышения качества из-
готовляемой продукции является бездефектная сдача продукции,
при которой исполнитель предъявляет к сдаче продукцию лишь
после того, как сам тщательно проверит ее качество и устранит
неисправность.
В зависимости от места изготовления изделия различают сле-
дующие виды контроля: стационарный, когда изделия проверяют
на стационарном рабочем месте — контрольном пункте; скользя-
щий— когда изделия проверяют непосредственно на рабочем месте
исполнителя и не требуется громоздкая аппаратура или аппарату-
ра высокого напряжения. Разновидностью скользящего контроля
является летучий контроль, при котором проверяющий обслужива-
ет сборочную линию или отделение, периодически проверяя качест-
во выполнения операций.
По количеству подлежащих проверке образцов различают:
сплошной контроль, когда проверяют все 100% изделий, и выбо-
рочный, когда проверяют лишь часть из них (в количестве 24-5 шт.;
если изделия окажутся хорошими, то вся партия считается годной;
если же обнаружится брак, то всю партию контролируют с отбо-
ром из нее годных экземпляров). Выборочный контроль назна-
чают для проверки налаженного или автоматизированного техно-
логического процесса, при сдаче продукции заказчику или в тех
случаях, когда контроль связан с разрушением элемента.
Окончательный контроль включает в себя проверку электриче-
ских параметров, отсутствия короткозамкнутых витков, числа вит-
ков обмотки, габаритных размеров на соответствие чертежу и его
требованиям, правильности расположения выводов и их заделки,
внешнего вида элемента, электрической прочности и сопротивления
ПО
изоляции. Окончательный контроль производится отделом техниче-
ского контроля.
С целью установления видов и причин брака и принятия мер по
его устранению в производстве пользуются типовыми классифика-
циями брака, устанавливающими единую систему условных обозна-
чений (шифров) на виды брака и его виновников. Основные виды
брака намоточных изделий и способы их устранения приведены в
табл. 10.2.
Таблица 10.2
Виды брака	Причины образования брака	Способы устранения брака
Короткозамкнутые	Число точечных по-	Проверить количество точеч-
витки в обмотках	вреждений изоляции изо- лированного провода пре- вышает допустимое по техническим условиям или стандартам. Низкое качество изоляции про- вода: наличие корявой эмали с пузырями, тре- щины и не покрытые эмалью места Недостаточная механи- ческая прочность эмале- вой изоляции провода. Возможна низкая эла- стичность изоляции Нарушен технологиче- ский процесс заделки вы- водов Царапают или сдирают изоляцию провода, за- усенцы или заостренные части каркасов, рамок или оправок Шероховатость деталей станка, через которые проходит проволока при наматывании	ных повреждений эмали с по- мощью прибора, состоящего из контактов, обжимающих про- вод на длине 2-4-20 мм, меха- низма для протягивания и элек- трического счетчика импульсов для регистрации точечных по- вреждений (допускается про- верка количества точечных повреждений на установке, снабженной ртутной ванной); проверить на входном контроле провода: 5%, или не менее двух бобин от партии Проверить на скребковом приборе среднее число возврат- но-поступательных ходов сталь- ной иглы под нагрузкой на от- резке провода длиной 100 мм; проверить эластичность эмале- вого слоя (после растяжения или навивания провода на стер- жень на проводе не должно быть растрескивания или отсла- ивания эмали) Проверить качество заделки выводов в обмотках Проверить отсутствие заусен- цев или заостренных частей Проверить шероховатость на- правляющих роликов, укладчи- ка провода и другие детали на- моточного станка
Пробой обмотки на	Нарушен технологиче-	Проверить правильность за-
экран	ский процесс заделки экрана	делки экрана
Пробой изоляции на	Низкое качество элек-	Проверить качество электро-
магнитопровод	троизоляционных мате- риалов	изоляционных материалов: со- стояние поставок, технологиче-
111
Продолжение табл. 10.2
Виды брака	Причины образования брака	Способы устранения брака
Пробой между об- мотками Несоответствие ве- личины омического со- противления допускам	Неправильный расчет или выбор межслоевой и межобмоточной изоляции Нарушен технологиче- ский процесс намотки Пробивное напряжение намоточного	провода меньше гарантированного по техническим условиям или стандарту Отклонение номиналь- ного диаметра провода по жиле от принятых до- пусков Изменения удельного сопротивления проволо- ки. Неправильный расчет омического сопротивле- ния Неправильная величи- на натяжения провода при намотке. Неправиль- ная работа натяжных устройств, приводящая к удлинению проволоки Изменение длины витка в обмотках из-за колеба- ний формы и размеров рамок, каркасов и изме- нение толщины изоля- ционных прокладок за- данным значениям Ошибка или неисправ- ность работы отсчетного устройства	ский процесс подготовки мате- риала (разрезки на полосы и ленты и др.). Выполнить контрольные рас- четы пробивных напряжений между обмотками и между сло- ями обмоток. Заменить мате- риал межслоевой и межобмо- точной изоляции Проверить марку и ассорти- мент электроизоляционных ма- териалов и намоточных прово- дов на соответствие чертежу Проверить пробивное напря- жение равномерно скрученного эмалированного провода. Про- верке подлежат 5%, или не ме- нее двух бобин от партии Проверить номинальный диа- метр микрометром или рычаж- ным калибром не менее чем в трех местах на образце длиной 1 м по двум взаимно перпенди- кулярным направлениям в каж- дом измеряемом участке про- вода Определить среднее вероят- ное значение удельного сопро- тивления для данного сорта проволоки. Проверить расчеты омического сопротивления. Для изготовления точных обмоток, имеющих жесткие допуски, при- менить пробное наматывание или произвести специальную сортировку проволоки по со- противлению перед намоткой Отрегулировать работу от- дающего и натяжных устройств, обеспечив поддержание натяже- ния провода в пределах задан- ного по технологическому про- цессу или по чертежу Проверить форму и сечение рамок каркасов (эксцентриси- тет, непараллельность сторон и др.), толщину изоляционных прокладок Проверить работу отсчетного устройства. Отремонтировать пли заменить счетчик
112
Продолжение табл. 10.2
Виды брака	Причины образования брака	Способы устранения брака
Обрыв провода при	Неправильная наладка	Проверить состояние намо-
намотке	или плохое состояние намоточного станка Геометрическая неточ- ность оправок, вклады- шей, каркасов и их де- формация Вибрация	системы (каркас катушки — рас- кладчик — ролик — бух- та) вызывает ускорения проволоки при намотке и ее обрывы Неправильный режим работы — ускорения при пуске и остановке станка	точного станка, биения шпинде- ля, величину натяжения про- вода при намотке, работу рас- кладывающего устройства (точ- ность шага ходового винта или профиля кулачка, точность из- готовления и монтажа зубча- тых колес) Проверить состояние техно- логической оснастки и деталей (гильз, рамок и каркасов), от- клонение от правильной формы сечения, биение каркаса, опра- вок, рамок Проверить вибрацию на соот- ветствие технической характе- ристики станка, допустимые ко- лебания в расположении рас- складчика, провести инструктаж по наладке оборудования Проверить и установить пра- вильный режим наматывания
Асимметрия обмоток	Нарушение заданного	Проверить работу механизма
по напряжению не в норме	напряжения намотки	раскладки, направление намот- ки
Ток холостого хода	Неправильно выполнен	Проверить расчет холостого
не в норме	расчет тока холостого хо- да Неверно выбраны маг- нитные материалы сер- дечника Короткозамкнутые вит- ки в обмотках	хода Проверить правильность вы- бора магнитных материалов сердечника Ввести контроль короткозам- кнутых витков
Низкое сопротивле-	Плохое качество изоля-	Проверить качество изоля-
ние изоляции	ции провода или электро- изоляционного материала Нарушена технология намотки или герметиза- ция катушки	ции, при необходимости заме- нить изоляционный материал Проверить технологию на- мотки или герметизацию
Неправильность рас-	Нарушен технологиче-	Обеспечить правильность за-
положения выводов,	ский процесс заделки	делки выводов, ввести техноло- гические шаблоны и контроль
короткие выводы. Ка-	выводов, перепутана мар-	
чание лепестков	кировка	длины выводов обмоток по чертежу
Несоответствие чис-	Неисправность отсчет-	Проверить работу отсчетного
ла витков заданному	ного устройства	устройства
Не выдержаны га-	Конструктивно-техно-	Провести контрольные расче-
баритные размеры на-	логическая недоработка	ты катушек, правильно выбрать
моточных деталей	катушек: неверно выбран диаметр провода, ошибка при выборе коэффициен- та заполнения катушек	диаметр провода и коэффициент заполнения катушек
113
Продолжение табл. 10.2
Виды брака	Причины образования	Способы устранения брака
Несоответствие из-	Диаметр намоточной проволоки по изоляции превышает указанный в технических	условиях или^в стандартах Неправильная регули- ровка натяжения провода Отставание или запаз- дывание витков при на- мотке, намотка провода неровными рядами, буг- ры из-за неточности срабатывания расклады- вающего устройства или неточности работы на- тяжных регулирующих устройств Неправильное контакт-	Проверить	максимальный диаметр намоточного провода по изоляции микрометром или рычажным калибром Отрегулировать величину на- тяжения провода на намоточ- ном оборудовании Проверить точность шага хо- дового винта или профиля ку- лачка, перемещающих расклад- чик; натяжение провода и ра- боту отдающего устройства, а также правильность укладки провода на бобине Отрегулировать контактное
менения величины со-	ное давление движка по-	давление
противления заданной Механические по-	тенциометра Неправильная величи- на натяжения намоточ- ного провода Деформация провода, каркаса, дефекты карка- сов Погрешность кинемати- ческой схемы раскладки Неточность настройки станка Небрежная транспорти-	Отрегулировать и установить натяжение провода Проверить каркас, пресс-фор- му и усадку пресс-материала Отрегулировать подачу про- вода вдоль каркаса на один оборот шпинделя Проверить настройку станка Усилить контроль за транс-
вреждения, снижение	ровка	портировкой. Ввести в техноло-.
механической прочно- сти элементов Плохой внешний	Неправильное опреде- ление	коэффициента усадки пластмассы Невыполнение опера- ции калибровки сердеч- ников Наплывы, подтеки, ра-	гический процесс тару для транспортировки каркасов, ка- тушек и готовых намоточных изделий Проверить усадку пластмассы Проверить калибровку сер- дечников Уточнить	технологические
вид после покрытия и	ковины, свищи, вздутия	процессы герметизации
окраски	из-за нарушения техно- логических процессов гер- метизации (пропитка, ла- кировка изделия)	
114
Глава 11
ГЕРМЕТИЗАЦИЯ ПРИБОРОВ И ЭЛЕМЕНТОВ
§ 11.1. Общие сведения
Герметизация приборов, а также отдельных узлов и эле-
ментов заключается в защите их от разнообразных климатических
и механических воздействий; в создании надежной электрической
изоляции токонесущих частей высоковольтных элементов. Элемен-
ты обычно располагают внутри блоков аппаратуры, работающей в
стационарных условиях или на передвижных средствах.
Система защиты элементов определяется условиями работы ап-
паратуры. Незащищенные конструкции приборов используют для
работы в стационарных условиях, например в отапливаемых поме-
щениях, с возможным кратковременным пребыванием в более жест-
ких климатических и механических условиях при транспортировке.
Полузащищенные конструкции применяют для работы в стационар-
ных условиях с возможностью периодической работы в условиях
недлительного воздействия разнообразных климатических и ме-
ханических факторов. Герметически защищенные конструкции при-
меняют для длительной работы при наиболее неблагоприятных
эксплуатационных условиях.
Герметизация — это нахождение аппаратуры в единой монолит-
ной среде с целью обеспечения электрической изоляции в рабочих
условиях, предупреждения пробоя, сохранения веса и габаритов,
уменьшения рабочего шума. Особое значение имеет защита от ме-
ханических повреждений.
Элементы, расположенные в аппаратуре на подвижных объек-
тах (в поездах и самолетах), подвергаются воздействию вибрации,
ударов и ускорений. При этом на каждый элемент действует сила
р=та,	(11.1)
где т — масса элемента; а — величина ускорения.
Перегрузкой называют отношение силы, появляющейся в ре-
зультате воздействия ускорения, к весу аппарата Р\.
О=Р)Р1.	(11.2)
Величина перегрузки G показывает, во сколько раз дополни-
тельная сила Р больше собственного веса элемента Р\. Перегрузки,
вибрации, удары, ускорения могут изменять параметры элементов,
вызывать обрывы проводов и разрушения конструкции элемента.
Элементы, нормально выполняющие свои функции при воздействии
вибрации, называются виброустойчивыми. Элементы, способные
противостоять разрушающему воздействию длительной вибрации в
заданном диапазоне частот и ускорений, а также действию ударов
заданной величины и длительности, называют вибропрочными и
ударопрочными.
Для защиты приборов и элементов применяют пропитку, залив-
ку, обволакивание, опрессовку пластическими массами и гермети-
зацию.
115
Пропиткой называют процесс заполнения пор, трещин, капил-
ляров изоляционных материалов, пустот между конструктивными
элементами изделия пропиточным материалом. Проникающее че-
рез электроизоляционный пропиточный материал площадью S и
толщиной h за время т количество влаги
Q = kBtS	(11.3)
где kB — коэффициент влагопроницаемости материала; Др — раз-
ность давлений водяных паров между обеими сторонами мате-
риалов.
Выбор электроизоляционных материалов (бумага, пленка, ткань,
твердая изоляция) определяется не только величиной пробивной
электрической прочности, но и пропитывающей способностью, т. е.
способностью впитывать в себя жидкие пропиточные и заливочные
материалы. Во всех случаях, когда используют бумагу или стекло-
ткань, до заливки компаундом катушки подвергают пропитке в
вакууме. Из различных бумаг наилучшс-й пропиточной способностью
обладают микалентная, пропиточная и крепированная. Хорошо
пропитываются стеклоткань и стеклолзнта.
Из (Н.З) следует, что с увеличением толщины материала соот-
ветственно возрастает его влагозащитное действие. Пропитка по-
вышает электрическую прочность изоляции и собственную емкость
обмоток, так как диэлектрическая проницаемость пропиточных ма-
териалов выше диэлектрической проницаемости воздуха. Для неко-
торых катушек индуктивности следует выбирать пропиточные ма-
териалы с большой величиной диэлектрической проницаемости,
чтобы уменьшить собственную емкость обмоток. Пропитка, напри-
мер, закрепляет («цементирует») витки провода в катушке, увели-
чивает механическую прочность намоточных изделий, улучшает их
тепловой режим, повышает теплостойкость и химическую стой-
кость, увеличивает срок действия изделия. Пропитку изделий, ра-
ботающих в легком тепловом режиме, можно исключить.
Заливка — это заполнение жидким электроизоляционным соста-
вом свободного промежутка между заливаемым изделием и стен-
ками заливочной формы, что позволяет получать изделия опреде-
ленных размеров. В сочетании с пропиткой влагозащитные свой-
ства заливки значительно повышаются.
Обволакиванием называют процесс нанесения слоя электроизо-
ляционного материала на поверхность изделия; этот слой удержи-
вается на поверхности в результате адгезии обволакивающего со-
става. Способ весьма простой. Покрытие на поверхности изделия
является неравномерным по толщине, особенно на заострениях,
ребрах и других местах, где покровный состав, стекая, образует
лишь тончайшие пленки. Наносят обволакивающий состав окуна-
нием, пульверизатором, кистью или под давлением. В зависимости
от назначения и условий эксплуатации элементов заливку и
обволакивание можно применять как раздельно, так и в соче-
тании.
Опрессовка пластическими массами — частный случай обвола-
116
кивания. Защитный слой, наносимый на поверхность деталей или
узлов, удерживается за счет механического сцепления и адгезион-
ных свойств используемых пластических масс.
Однако пропитка, заливка и обволакивание не обеспечивают
полной герметизации, т. е. не могут полностью исключить проникно-
вение влаги внутрь конструкции. Это объясняется тем, что мате-
риалы обладают пористой структурой и геометрические размеры
пор превышают диаметр молекулы воды. Кроме того, вдоль выво-
дов элементов образуются капилляры на границе соприкосновения
материалов, обладающих различными коэффициентами линейного
расширения.
Герметизируют элемент, помещая его в герметически запаян-
ный футляр. Герметизируют выводы элемента с помощью впаива-
ния стеклянных изоляторов (рис.
11.1). При достаточной механиче-
ской прочности футляра может быть
обеспечена защита от непосредст-
венного проникновения в него влаги.
ФутЛяр или кожух, в котором нахо-
дится элемент, заполняют заливоч-
ным составом. Для повышения на-
дежности работы элементов, имею-
щих подвижные контактные группы,
например реле, футляр заполняют
инертным газом, исключающим до-
ступ кислорода. Однако это увели-
Рис. 11.1. Герметизация выво-
дов аппаратуры с помощью
стеклянных изоляторов:
чивает вес И размеры элемента, ПО- / — каркас; 2 —изолятор, 3 — вывод
этому этим способом пользуются
редко, применяют термостатирующие устройства, поддерживающие
постоянную температуру внутри блока, в котором расположены
элементы и климатические устройства, позволяющие регулировать
температуру и влажность внутри блока.
Для защиты от механических воздействий применяют виброизо-
ляторы и амортизаторы, представляющие собой пружинные детали
с вибрирующими основаниями.
Элементы, подлежащие герметизации, имеют следующие конст-
руктивно-технологические особенности: жесткие выводы обмоток
выполняют из меди или латуни, гибкие высоковольтные выводы с
последующей их оплеткой липковой фторопластовой лентой; в ка-
честве электроизоляционных материалов нельзя применять лако-
ткани, линоксиновые трубки, картон и фибру; изделия не должны
иметь острых углов; при проектировании и изготовлении изделий
необходимо учитывать, что усадка эпоксидных компаундов колеб-
лется в пределах 0,54-1,2%. К заливочным формам предъявляют
следующие требования: материал формы — сталь, алюминиевые
сплавы, латунь или жесть (рабочую поверхность форм обрабаты-
вают по 9-му классу точности и хромируют); форма не должна
иметь острых углов, радиусы закруглений рамок и отверстий не
менее 2 мм.

В высоковольтных трансформаторах при напряжении в несколь-
ко киловольт возможно возникновение короны, т. е. свечения
разрядов вследствие ионизации воздушных включений внутри ка-
тушки или в промежутках между изоляцией и заземлениями близ-
расположенными деталями, в частности магнитопроводом транс-
форматора (особенно в местах его заострений). Корона приводит к
разрушению изоляции. Особенно благоприятны условия для разви-
тия короны на высоте, при разреженной атмосфере. Коронирование
усиливается с повышением частоты питания, особенно в ультразву-
ковом диапазоне частот. Для борьбы с наружным коронированием
поверхность катушек покрывают тонким заземлением полупрово-
дящим или проводящим слоем. Это способствует выравниванию
электрического поля в зазорах и ликвидации короны.
Важная задача — выполнение выводов обмоток в высоковольт-
ных трансформаторах. Расстояние между открытыми выводами, а
также между выводом и корпусом необходимо обеспечивать из
расчета не менее 2 мм на киловольт испытательного напряжения
по воздуху и 3 мм на киловольт по поверхности. У трансформато-
ров с литой термореактивной заливкой выводы выполняют гибки-
ми проводами, непосредственно «влитыми» в заливку. Для катушек
с заливкой применяют также металлические выводы, оформляе-
мые при заливке в виде изоляторов из того же компаунда.
Выбор материалов для герметизации. Материал выбирают с уче-
том условий эксплуатации и конструктивных особенностей изделий.
Для герметизации применяют жидкие масла, пропиточные лаки,
компаунды, покровные лаки и эмали.
Жидкие масла (нефтяные, синтетические и растительные) оста-
ются в жидком состоянии после пропитки и заливки, делятся на
высокочастотные и низкочастотные. К высокочастотным жидким
маслам относятся трансформаторное, вазелиновое и конденсатор-
ное; к низкочастотным — касторовое масло и совол. Применение
жидких масел требует установки намоточного изделия в
герметичный корпус. Для пропитки и обволакивания используют
масляно-битумные лаки 447, 458 и 462, глифтале-масляный лак
1154, водно-эмульсионный лак 321—Т, полиэфирные компаунды
МКБ, КГСМ, эпоксидные компаунды на основе смол ЭД-5 и ЭД-6,
Э-37, кремнийорганические лаки ЭФ-ЗБСУ, К-47, К-55, К-57.
В качестве нагревостойкого (до 200° С) и морозостойкого
компаунда применяют строительно-кремнийорганический ком-
паунд К-33.
Наружное покрытие элементов осуществляют покровными ла-
ками (100АСФ, СБ-1с, 976-1 и др.) и различными эмалями, напри-
мер печной сушки СПД, эпоксидными эмалями Э-4071. Последняя
эмаль — непрозрачная, значительно усиливает лучеиспускание с
поверхности прибора.
Пропиточные лаки состоят из пленкообразующих веществ (осно-
вы), растворителей (имеются лаки без растворителей), сиккати-
вов — веществ, ускоряющих процессы отвердения, и пластифика-
торов, придающих гибкость лаковой пленке.
118
Компаундами называют механические смеси из электроизоляци-
онных материалов, не содержащие растворителей. Жидкие компа-
унды твердеют после заливки или пропитки изделий при их ох-
лаждении или в результате процесса полимеризации. Электроизо-
ляционные свойства лаков и компаундов зависят от свойств смолы.
Жидкие компаунды используют с различными наполнителями —
пылевидным кварцем, маршаллитом, тальком, слюдяной мукой. До-
бавление металлического наполнителя (порошкообразного алюми-
ния) значительно увеличивает теплопроводность компаунда. На-
полнители улучшают технологические свойства компаунда, снижа-
ют величину коэффициента линейного расширения и удешевляют
стоимость компаунда.
Для пропитки применяют компаунды без наполнителя, облада-
ющие высокой адгезией к большинству материалов, малой усадкой
(1—2%), высокой электроизоляционной способностью. Для высо-
ковольтных катушек трансформаторов применяют эпоксидные
компаунды на основе смол Э-37, ЭД-6, КЭ-2 и КЭП-1. Лаки и ком-
паунды на основе натуральных смол и масел твердеют при сушке
без подогрева («холодное отвердение») при 20±5° С в течение 24 ч.
Лаки и компаунды на основе синтетических смол твердеют в ре-
зультате полимеризации при повышенной температуре в течение
нескольких часов — «горячее отвердение». Герметизирующие соста-
вы после их приготовления обладают определенным сроком жизне-
способности, т. е. временем сохранения технологических свойств^
при заданной температуре, вязкостью и др.
Основные материалы, используемые в пропиточных, заливочных
и покровных составах (компаунды, лаки, эмали), — эпоксидные,
кремнийорганические, эпоксидно-кремнийорганические и полиуре-
тановые смолы и др. (табл. 11.1). Подбором отвердителей, наполни-
телей, пластификаторов, растворителей и специальных добавок
достигают требуемой эластичности, адгезии, нужной величины тер-
мического расширения и других необходимых в каждом конкрет-
ном случае свойств.
Герметизация миниатюрных ферритовых эле-
ментов. Для герметизации таких элементов очень важно обеспе-
чить эластичность герметизирующего состава. Герметизирующие,
обычно заливочные, составы должны обеспечивать механическую'
прочность магнитных элементов и хорошую теплопроводность и со-
ответствовать предъявляемым требованиям рабочих температур,
влажности и механическим нагрузкам.
Хорошей защитой от проникновения влаги и механических воз-
действий (вибраций, ускорений) является создание монолитного
блока из компаунда и находящегося в нем изделия. Чтобы осла-
бить давление, например на феррит при герметизации, необходимы
эластичные компаунды, имеющие малый модуль упругости (на не-
сколько порядков меньше, чем у магнитного элемента). Тогда при
возникновении деформирующих усилий они только частично будут
передаваться ферриту — деформироваться будет в основном ком-
паунд. Однако практика показала, что в силу особенностей свойств
119
ферритов для их защиты необходимо применять специально выра-
ботанные составы, которые необходимо дифференцировать для кон-
кретных условий работы.
Применяемые обычно для герметизации эпоксидные компаунды
в таких случаях должны быть модифицированы. В качестве зали-
вочного материала хорошо себя оправдал в ряде случаев компа-
унд следующего состава: смола эпоксидная ЭД-5—10 весовых
частей, смола полиамидная низкомолекулярная марки С-20 —
100 весовых частей, каучук низкомолекулярный карбоксилатный
марки СКД-1А—150 весовых частей, смола ДЭГ-1— 20 весовых
частей, маршаллит — 100 весовых частей. В качестве отвердителя
использованы низкомолекулярные полиамидные смолы, которые
одновременно являются и пластификатором в компаунде. Для пред-
отвращения возникновения в слое компаунда опасных внутренних
напряжений, которые могут привести к растрескиванию компаунда
при термоциклах, необходимо равенство или близость коэффици-
ентов термического расширения. Для снижения внутренних напря-
жений в компаунд введен наполнитель — естественный пылевид-
ный кварц, имеющий небольшой коэффициент линейного расши-
рения.
Для облегчения ремонта изделий в компаунд введен карбокси-
латный низкотемпературный каучук марки СКД-1А.
Процесс заливки магнитных плат осложняется тем, что данный
состав компаунда имеет весьма высокую вязкость. Для устранения
этого недостатка в компаунд добавляют активный модификатор
(смолу ДЭГ-1), участвующий в реакции образования полимера.
При добавлении в компаунд смолы ДЭГ-1 уменьшается вязкость
последнего в 5—6 раз. Приготовленный компаунд вакуумируют
при 50° С и остаточном давлении 8-4-10 *мм рт. ст. Заливают магнит-
ные платы в специальных приспособлениях при помощи стеклян-
ной лопаточки или скальпеля. Компаунд распределяется равно-
мерно по магнитной матрице таким образом, чтобы заливка не пре-
вышала заданного уровня. Заливают компаунд на строго горизон-
тальной поверхности, проверяемой уровнем. Полимеризуют компа-
унд в термостате при 75±5° С в течение 14—15 ч.
Для герметизации миниатюрных элементов применяют также
самовулканизирующиеся эластичные компаунды типа КЛ, компа-
унды-герметики ПЭК на основе эпоксидной смолы, модифицирован-
ные карбоксилатным каучуком и полиэфиром.
Герметизация элементов с проводом в сплош-
ной стеклянной изоляции. Для этого применяют сили-
катные стеклоэмали, являющиеся наиболее теплостойкими матери-
алами. Главным стеклообразующим веществом является квар-
цевый песок, содержащий такие термостойкие детали, как
стеклянные проходные изоляторы; изготовляют его из чистого квар-
цевого стекла, температура плавления которого около 2000° С. Си-
ликатные, т. е. неорганические стеклоэмали, — это сложные соеди-
нения, которые по своему составу могут быть щелочными, малоще-
лочнымии бесщелочными. Для герметизации применяют также ще-
120
Условия работы изделия		Изоляция провода и изделия
относительная влаж- ность, %	рабочая тем- пература, °C	
98 при 50° С	—бО-н+135	Волокнистая или эмалевая
98 при 50° С	-604-+120	То же
98 при 20° С	-604-+150	»
98 при 20° С	-604-+ 130	»
98 при 20° С	-60-=-+105	Волокнистая
98 при 20° С	-40-7-+50	»
Таблица 11.1
Характеристика технологи- ческого процесса и область применения	Герметизирующий состав	Т ехнологич ес к ий режим сушки	
		время, ч	темпера- тура, СС
Пропитка высоковольт- ных, силовых и импульс- ных трансформаторов, блоков, узлов высоко- вольтной аппаратуры	Компаунд КГМС-1	—	—
Заливка намоточных изделий, блоков, узлов аппаратуры	Компаунд КГМС-2	—	—
Пропитка низкочастот- ных катушек дросселей и трансформаторов	Водно-эмульсионный лак 321В	3	105-г-110
Двукратная пропитка многослойных обмоток открытого типа с после- дующим наружным по- крытием лаком	Пропиточный	лак МЛ-92; покровный лак СБ-1с	—	—
Двукратная пропитка лаком обмоток высоко- частотных катушек	Лак 447	6	1054-110
Пропитка высокочас- тотных катушек	Церезин	—	—
to
to
Условия работы изделия		Изоляция провода и изделия
относительная влаж- ность» %	рабочая тем- пература, °C	
98 при 50° С	-60-7-4-120	Волокнистая или эмалевая
98 при 50° С	—60-ь+180	Стекловолок- нистая
98 при 50° С	-40-7-4-60	Волокнистая
98 при 29° С	-60-7-4-100	Эмалевая
Продолжение табл. 11.1
Характеристика технологи- ческого процесса и область применения	Герметизирующий состав	Техноло! режим время, ч	шческий сушки темпера- тура, °C
Заливка катушек низ- кой частоты для повыше- ния влагостойкости и улучшения электрических характеристик изделия	Компаунд МБК-1	—	—
Двукратная пропитка лаками многослойных об- моток теплостойких изде- лий открытого типа с последующим наружным покрытием эмали	Пропиточный кремний- органический лак К-47; покровная эмаль ПКЭ-19 или ПКЭ-14	—	—
Пропитка и обволаки- вание высокочастотных катушек индуктивности узлов аппаратуры	Полистироловый лак	—			
То же	Винифлексовый лак ВЛ-7	—	105-4-110
лочные стекла, эмали, сравнительно легкоплавкие, содержащие ще-
лочные (Na2O, К2О) и тяжелые (РЬО и ВаО) окислы. Стеклоэмаль
наносят в жидком виде на изделие и оплавляют при 5004-530° С.
Пробивное напряжение 1200 В/мм толщины стеклоэмали.
Стеклянные проходные изоляторы изготовляют также из мало-
щелочных стекол с содержанием щелочных окислов не более 6% на
автоматах методом горячего прессования с последующей термоза-
калкой. Среднее значение электрической прочности стеклянных
изоляторов 454-48 кВ/мм, предел прочности при статическом изгибе
25-107 Н/м2, удельное объемное сопротивление 1014 Ом. В процессе
обжига у стеклянных изоляторов происходит внутреннее напряже-
ние, возникшее за счет их неравномерного охлаждения при нагре-
вании.
§ 11.2. Технология сушки, пропитки, заливки
и обволакивания
Сушат изделия до и после пропитки, заливки и обвола-
кивания для удаления ©лаги из пор изоляционных материалов и
внутренних промежутков. Температуру сушки устанавливают не
выше температуры теплостойкости изоляционных материалов.
Рис. 11.3. Схема сушильного шкафа с прину-
дительной циркуляцией воздуха
Рис. 11.2. Схема сушки
с естественной циркуляцией
воздуха:
1 — рабочее пространство; 2 —
выход воздуха; 3 — термоизоля-
ция; 4 — обогревательный эле-
мент
Основные виды сушки — конвекционная, тер'морадиационная,
индукционная и вакуумная. Конвекционную сушку производят в
термошкафах и в термостатах с автоматической регулировкой тем-
пературы (рис. 11.2). Тепло от нагревателя переносится либо есте-
ственной циркуляцией воздуха, либо принудительной. Недоста-
123
ток — малая скорость движения воздуха и неравномерность нагре-
ва в разных зонах. Терморадиационная сушка основана на
передаче тепла лучеиспусканием с помощью инфракрасных ламп
накаливания. Этот вид сушки применяют для изделий с небольшой
толщиной пленки. Индукционную сушку производят при нагрева-
нии токами высокой частоты. Вакуумная сушка — разновидность
тепловой. Вследствие пониженного давления удаление влаги идет
значительно быстрее, качество сушки повышается. Преимущество
этой сушки — понижение температуры парообразования.
Одним из новых видов является сушка током высокой частоты,
применяемая для изделий с металлическим каркасом и для сталь-
ных изделий (якорей, роторов и статоров электрических машин). В
отличие от обычной конвекционной сушки при этом способе тепло
выделяется непосредствено в металле изделия. Это сокращает вре-
мя сушки в 6-4-10 раз, но требует внедрения высокочастотной
сушильной установки мощностью до 30 кВт. Непосредственно после
сушки производится пропитка. Сушка после пропитки или заливки
производится в замедленном режиме, чтобы исключить возмож-
ность появления трещин в изоляционном слое. Пропитывают эле-
менты непосредственно после сушки. Даже кратковременное пре-
бывание элементов после предварительной сушки в обычной атмо-
сфере недопустимо. Наиболее прогрессивный метод — сочетание
высушивания с пропиткой, заливкой или обволакиванием в одном
устройстве.
Для сушки применяют сушильные шкафы с естественной цирку-
ляцией воздуха, снабженные электрическим, газовым или паровым
обогревом; термостаты с автоматической регулировкой температу-
ры до 200° С; сушильные шкафы с принудительной циркуляцией
воздуха (рис. 11.3); сушильные установки конвейерного типа: ва-
куум-сушильную установку или шкафы. Процесс сушки с принуди-
тельной циркуляцией воздуха следующий. Нагретый воздух через
отверстие поступает в рабочее пространство шкафа. Обогрев проис-
ходит вследствие непрерывного, циркулирующего от центробежного
вентилятора 5 горячего воздуха, нагреваемого электрокалорифера-
ми 3. Равномерность температуры в рабочей зоне шкафа регули-
руется посредством наклона заслонок 8. В верхней части шкафа 1
имеются отверстия 7, через которые при открывании заслонки 4
часть воздуха поступает в вентиляционную систему. Для забора
свежего воздуха внизу левого канала имеется фильтр 2. Центро-
бежный регулятор приводится во вращение двигателем 6.
Сушильные установки конвейерного типа представляют собой
трубу круглого или электрического сечения с обогревом, внутри ко-
торой непрерывно передвигается транспортное устройство для
перемещения высушиваемых изделий. Особенность этих печей —
осуществление различных зон нагрева, если этого требует техноло-
гия сушки.
В вакуум-сушильных установках или шкафах сначала элементы
высушивают под вакуумом, после чего, не нарушая его, пропиты-
вают или обволакивают.
124
Б зависимости от требований, предъявляемых к изделиям, и
свойств пропиточного состава применяют следующие виды пропи-
ток: при атмосферном давлении, под давлением, при вакууме с по-
догревом и циклическая с подогревом.
Пропитка при атмосферном давлении (открытая пропитка).
Еще не остывшее после сушки изделие погружают в ванну с лаком
и выдерживают в течение заданного времени. Гидростатическое
давление, создаваемое лаком, вытесняет воздух из изделия. Пропи-
точный состав при открытой пропитке имеет небольшую вязкость,
так как растворителем является вещество, обладающее большой
летучестью (например, пропитка полистирольным лаком, имеющим
в своем составе до 90% бензола). На поверхности пропиточного
состава будут выделяться пузырьки воздуха до установления рав-
новесного состояния. Прекращение выделения пузырьков свиде-
тельствует об окончании процесса пропитки. Этот способ не обес-
печивает сквозной пропитки изделия. Ниже приведен режим откры-
той пропитки элемента эпоксидным компаундом. После сушки в
течение 24-5 ч при 105° С изделие охлаждают до 704-80° С, погру-
жают в компаунд, нагретый также до 704-80° С, и выдерживают в
течение 104-15 мин. Затем изделие выдерживают при нормальной
температуре до прекращения стекания компаунда. Для полимери-
зации (отвердевания) компаунда изделие нагревают до 140° С. Об
окончании нагрева судят по прекращению липкости в горячем со-
стоянии.
Пропитка под давлением. Она обеспечивает проникновение про-
питочного состава в глубокие и узкие поры. Для создания избыточ-
ного давления применяют нейтральный газ (азот, аргон и др.),
так как атмосферный воздух вызывает повышение кислотности
пропиточных составов. Намоточные изделия, предварительно просу-
шенные, загружают в котлы (автоклавы) с вязким пропиточным
составом, где создается повышенное давление до 1 МН/м2. Реко-
мендуется применять тренировочный режим, при котором каждые
54-10 мин снижают рабочее давление до нормального, а затем сно-
ва повышают. После 104-15 циклов давление снижают до атмо-
сферного и изделия вынимают из автоклава.
Вакуумная пропитка. Ее производят одновременно с сушкой. С
этой целью применяют специальные установки, имеющие два гер-
метически закрывающихся бака с обогревателями (рис. 11.4). В се-
точной корзине загружают изделия в бак /, а бак 5 заполняют про-
питочным составом. Включают обогрев и сушат в условиях ваку-
ума. Затем пропиточный состав перекачивают из бака 5 и пропи-
тывают в условиях вакуума при остаточном давлении 0,13 кН/м2 в
течение 10 мин. Для этого открывают кран 3, соединенный вакуум-
насосом, и через кран 6 расплавленный состав перекачивают в бак
1 до уровня отводящих труб. За это время загружают изделие в
порожний бак и сушат в условиях вакуума. По окончании пропитки
в баке 1 пропиточный состав перекачивают обратно в бак 5, где
начинается процесс пропитки. Кран 6 закрывают, открывают кран
3, и пропитка под вакуумом продолжается до тех пор, пока не пе-
125
рестанут выделяться пузырьки воздуха. Затем кран 3 закрывают,
открывают кран 2, впускают в бак 1 воздух и пропитка продолжа-
ется при атмосферном давлении еще 54-10 мин. После этого кран
2 закрывают.
По окончании пропитки открывают кран 4 и в баке 5 создается
общий с вакуум-насосом вакуум. Кран 4 закрывают, открывают
кран 6, и пропитывающий состав из бака 1 поступает обратно в
бак 5. Закрыв кран 6, снимают крышку бака 1. После стекания ос-
татков пропиточного состава изделие
из бака 1 выгружают и подвергают
сушке. Пропитку можно вести в одном
баке. Второй бак тогда является толь-
ко хранилищем для пропиточного со-
става.
Вакуумная циклическая пропитка.
Ее применяют при вязком- пропиточ-
ном составе. Изделия загружают в
бак, нагретый до 804-90° С, где произ-
водят вакуумную сушку в течение 54-
4-10 мин при 1,3 кН/м2, затем пропи-
точный состав под действием давления
нейтрального газа из второго бака пе-
рекачивают в первый бак с изделия-
ми. В течение 54-10 мин происходит
вакуумная пропитка. Затем в баке
создают давление 0,34-0,6 МН/м2 в те-
чение 10 мин, после чего пропиточный состав возвращают в бак
сборника. Чередование пропитки под вакуумом и под давлением
называют циклической пропиткой. Число циклов зависит от вязко-
сти пропиточного состава и габаритов намоточного изделия.
Ультразвуковая пропитка. Более высокую производительность
обеспечивает ультразвуковая пропитка. Ультразвуковую пропитку
производят в открытых ваннах (при атмосферном давлении) и со-
провождают воздействием ультразвуковых колебаний на пропиты-
вающий лак. Применение ультразвука сокращает общее время
пропитки в 34-5 раз. Это значительно снижает отрицательное воз-
действие органических растворителей на эмалевую изоляцию на-
моточных проводов. Процесс убыстряется вследствие увеличения
скорости движения пропиточного состава по капиллярным каналам
и увеличения глубины его проникновения. Для ультразвуковой
пропитки используют ультразвуковой генератор УЗГ-10Ц мощно-
стью 10 кВт (частота 22 кГц) и ультразвуковую ванну УЗВ-17М с
тремя магнитострикционными преобразователями ПМС-6М, кото-
рые являются источниками ультразвуковых колебаний. Технологи-
ческий процесс ультразвуковой пропитки катушек водно-эмульси-
онным лаком 321-Т состоит из: 1) приготовления пропиточного ла-
ка, вязкость которого не должна превышать 60 Ст по вискозиметру
ВЗ-4 (оптимальная вязкость лака 204-30 Ст); 2) настройки ульт-
развукового генератора на типовой режим (напряжение анода
126
7,54-8,0 кВ, токи анода 1,34-1,6 А, напряжение выхода 4004-480 В);
3) загрузки деталей в ванну и заливки лака в нее (изделие закла-
дывают в один ряд на металлическую сетку, опускают вместе с нею
в ванну с лаком, чтобы над погруженными деталями был слой лака
204-30 мм; сетку с изделиями помещают на расстоянии 54-8 мм от
дна ванны, которое представляет собой диаграмму магнитострик-
ционных преобразователей); 4) пропитки лаком в течение 34-10 мин
при включении высокого напряжения ультразвукового генератора
(чем больше размеры намоточного изделия и чем выше диаметр
провода, тем более продолжителен процесс пропитки); 5) сушки
изделия в вакуум-автоклавах в течение 2 ч при 80° С и остаточном
давлении в вакууме 7404-745 мм рт. ст. с последующей сушкой в
термостатах при температуре 120° С в течение 104-12 ч.
Для обеспечения высокого качества пропитки необходимо стро-
го контролировать пропиточный состав и режимы технологического
процесса.
Технологические процессы. Такие процессы пропитки изделий
весьма длительны (до 304-40 ч).
Упрощает и ускоряет технологические процессы пропитки сов-
мещенный метод намотки и компаундирования катушек. Этот метод
основан на том, что провод протягивают через миниатюрную филь-
ерную ванночку, заполненную вязким термореактивным эпоксипо-
лиэфирным компаундом ЭПМ-2. Ванночка выполняет функции ук-
ладчика провода на намоточном станке. В зависимости от диаметра
провода и скорости намотки диаметр отверстия мягкой резиновой
фильеры, определяющий количество наносимого на провод компа-
унда, можно регулировать. Консистенция компаунда ЭПМ-2 — от
вязкотекучей до вазелиноподобной. Продолжительность сушки из-
делий после намотки составляет 3 ч при 150° С или 8 ч при 125° С.
Компаунд ЭПМ-2 имеет высокую влагостойкость, хорошую адге-
зию, большую скорость полимеризации. Токсичные отвердители
отсутствуют. Перед применением в компаунд вводят инициатор
полимеризации (пасту перекиси бензоила), после чего компаунд
может быть использован в течение 34-5 суток. Без инициатора ком-
паунд можно хранить более пяти месяцев.
На качество заливки влияет конструкция формы. Форма должна
обеспечить свободное заполнение заливочным составом и возмож-
ность удаления выделяющихся газов, а также допускать свободную
усадку заливочного материала в процессе его отвердения (24-2,5%
для компаундов без наполнителя). В качестве материала для изго-
товления форм применяют алюминий, латунь, сталь, фторопласт
и др. Поверхности металлической формы, соприкасающиеся с зали-
вочным материалом, полируют и хромируют. При изготовлении
форм следует исключить в них грани и острые углы. С целью луч-
шего извлечения изделий из форм после заливки предусматривают
конусность в 1—2°. До заливки форма должна быть покрыта тон-
ким слоем состава, пленка которого имеет плохую адгезию к по-
верхности формы. Для этого применяют 54-10%-ный раствор поли-
изобутилена или кремнийорганического каучука марки СКТ в то-
127
луоле или бензине. Для правильной центровки изделий в форме не-
обходимо предусмотреть фиксаторы или опорные прокладки из
электроизоляционного материала. Заливочные формы могут быть
изготовлены из кремнийорганической резины. Из-за малой жестко-
сти такая форма не обеспечивает точных допусков. Компаунды на
основе эпоксидной смолы дают малую усадку, что позволяет полу-
чить точные размеры изделий и избежать образования трещин. Пе-
ред заливкой компаунд вакуумируют. Изделия сложной конфигу-
рации заливают в условиях вакуума или под давлением. При за-
ливке эпоксидной смолой ЭД-5 температура формы должна быть
454-55° С. После холодного отвердения компаунда изделия, рабо-
тающие при повышенной температуре (до 704-80° С), должны быть
подвергнуты дополнительной термообработке, заключающейся в
выдержке при 704-120° С в течение 124-24 ч. При работе с эпоксид-
ными компаундами следует учитывать, что они токсичны. Поэтому
должны быть хорошая вентиляция и меньший контакт исполнителя
с компаундами. Технологический процесс заливки эпоксидным
компаундом ЭК-7 состоит из: 1) подготовки формы к заливке
(смазка внутренней поверхности и подогрев формы до 135°С); 2)
сушки изделий в термостате при 100° С в течение 2 ч; 3) заливки
компаундом, подогретым до 1304-140° С (формы с залитым компа-
ундом помещают в пропиточный бак, где выдерживают при зали-
вочной температуре и остаточном давлении 1,3 кН/м2 в течение
304-40 мин до полного удаления пузырьков воздуха); 4) полимери-
зации компаунда в термостате при 130° С в течение 4 ч. Заливоч-
ные компаунды механически плохо обрабатываются. В случае не-
обходимости применяют фрезерование, а затем тонкую шлифовку.
Обволакивание под давлением. Обволакивание
изделий несложной конфигурации можно выполнять термопластич-
ными материалами на обычных литьевых машинах или гидропрес-
сах с литьевым приспособлением. При этом методе детали на ко-
роткое время подвергают воздействию высокой температуры рас-
плавленного материала. Поэтому этот метод отличается высокой
экономичностью и производительностью. Кроме того, метод обвола-
кивания не требует больших производственных площадей и нестан-
дартного оборудования. Его целесообразно применять при массовом
производстве.
Часть третья
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ,
ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Глава 12
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЗИСТОРОВ
Основные параметры резистора — номинальное сопро-
тивление и мощность рассеяния, предельное рабочее напряжение и
температурный коэффициент сопротивления (ТКС), уровень соб-
ственных шумов.
Электрическое сопротивление — физическое свойство проводя-
щего материала, выполняющего функции поглощения электриче-
ской энергии в целях ее регулирования и расположения в нужных
дозах между многочисленными цепями и элементами схем. Значе-
ния номинальных величин сопротивлений в омах, килоомах, мег-
омах образуются из ряда (10, И, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30,
33, 36, 39, 43, 47, 51, 56, 62, 68, 75, 82, 91) • 10±п. Допустимые откло-
нения действительной величины сопротивления от номинальной в
процентах должны соответствовать следующим значениям: ±0,01;
±0,02; ±0,05; ±0,1; ±0,2; ±0,5; ±1,0; ±2,0; ±10; ±20 (ГОСТ
9664—61).
Номинальная мощность рассеяния — максимально допустимая
мощность, которую резистор может рассеивать при непрерывной
электрической нагрузке и определенной температуре окружающей
среды, нормальном атмосферном давлении, не изменяя параметров
свыше норм, указанных в техдокументации на резистор. Номиналь-
ные величины мощности рассеяния сопротивлений в ваттах соот-
ветствуют следующему ряду: 0,01; 0,025; 0,05; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2;
5, 8; 10; 16; 25; 50; 75; 100; 160; 250; 500 (ГОСТ 9663—61).
Предельное рабочее напряжение — напряжение, при котором
резистор работает достаточно долгое время (несколько тысяч ча-
сов) и обладает требуемыми основными параметрами.
Температурный коэффициент сопротивления резистора (град-1)
характеризует изменение величины сопротивления при изменении
температуры на один градус:
ТКС=д/?/(/?1ДГ),
где А/? — изменение величины сопротивления при изменении тем-
пературы на AT; 7?i — сопротивление резистора при первоначаль-
ной температуре; АТ — интервал температур, в котором определя-
ют ТКС.
5—1041
129
Уровень собственных шумов резистора характеризуется отноше-
нием разности потенциалов на концах проводящего элемента, вы-
ражаемых в микровольтах на один вольт приложенного напряже-
ния. Уровень собственных шумов является помехой для полезного
электрического сигнала и налагает ограничения на чувствитель-
ность электронного устройства.
Резисторы, применяемые в автоматических устройствах, разде-
ляют на два основных вида: линейные и нелинейные. К линейным
относят постоянные и переменные резисторы с линейной вольт-ам-
перной характеристикой; к нелинейным — полупроводниковые ре-
зисторы с нелинейной вольт-амперной характеристикой (терморези-
сторы, фоторезисторы, варисторы). По конструктивно-технологиче-
скому признаку и в зависимости от материала проводящего
элемента резисторы разделяют на следующие группы: 1) углероди-
стые типа ВС, БЛ.П, УЛИ; 2) металлопленочные и металлоокис-
ные типа МТ, ОМЛТ, МЛТ; МОН; 3) композиционные пленочные,
постоянные типа КИМ, КЛН, КВС, КВМ, КЭВ; переменные типа
СП; 4) композиционные объемные, постоянные типа ТВО, СЧ-1; пе-
ременные типа СПО, СП-4; 5) проволочные, постоянные типа ПЭ,
ПЭВ, ПЭВР, ПТН; переменные типа РП, ПП, ППБ, СП5; 6) полу-
проводниковые типа KMT, ММТ, ФСА, ФСД.
Рис. 1'2.1. Конструкция углеродистого
резистора:
1 — спиральная канавка; 2 — токопроводящий
слой; 3 — защитная эмаль; 4 — контактный вы-
вод
§ 12.1. Технология изготовления углеродистых
резисторов
Углеродистые резисторы конструктивно представляют
собой керамические основания, на которые наносят пленку графи-
топодобного пиролитического углерода и по кольцам укрепляют ме-
таллические выводы (рис.
12.1).
Технология изготовления
углеродистого резистора ти-
па ВС включает подготовку
оснований, нанесение пиро-
литического углерода на ос
нование, графитирование,
напрессовку контактных вы-
водов, нарезку спиральных
канавок, электрическую тре-
нировку, контрольные изме-
рения, маркировку резисто-
ров.
Изоляционное основа-
ние — основной элемент в
резисторе, который должен
иметь высокую механическую прочность, высокое сопротивление
изоляции, большую теплопроводность и обладать термо- и электро-
химической стойкостью. Этим требованиям отвечает керамика. Ке-
рамические основания в виде стержней или трубок подвергают об-
130
работке кварцевым песком и затем травят в 1%-ном растворе пла-
виковой кислоты. После этого заготовки промывают холодной во-
дой, горячей, повторно холодной дистиллированной водой и сушат.
Пиролитический углерод наносят на заготовку в специальной
печи, после чего загружают в печь, поднимают температуру до
1000° С и одновременно создают вакуум до 666 Па. Когда темпера-
тура в камере печи почти достигнет заданного значения, в нее впу-
скают пары жидкого углеводорода (гептана). Под действием высо-
кой температуры происходит процесс разложения гептана и на по-
верхности керамического основания осаждается слой углерода,
который затем покрывают лаком КФ-20.
Для улучшения контакта между слоем углерода и металличе-
скими выводами по концам заготовки дополнительно наносят слой
графита. Графитируют на специальной установке путем покрытия
концов заготовки пастой в составе графита, нашатырного спирта и
воды. Металлические выводы на заготовки насаживают методом
напрессовки одновременно с двух концов. Собранные резисторы
подвергают раскалибровке на группы по величине номинального
сопротивления. Для получения требуемого номинала нарезают
спиральные канавки по слою углерода. Затем резисторы подверга-
ют электрической тренировке под высоким напряжением. В процес-
се тренировки происходит выжигание слабых мест и повышение
стабильности проводящего слоя. По окончании тренировки рези-
сторы покрывают эмалью, сушат, проводят контрольные измерения
и маркируют.
§ 12.2. Технология изготовления металлопленочных
резисторов
Металлопленочные резисторы состоят из керамических
оснований в виде трубки из ультрафарфора, на поверхность кото-
рой нанесен металлический токопроводящий слой, по концам труб-
ки укреплены металлические контактные узлы с проволочными вы-
водами (рис. 12.2).
Технологический процесс
изготовления резисторов ти-
па МЛТ включает в себя
подготовку изоляционногс
основания, металлизацию
заготовки, напрессовку ме-
таллических колпачков с
выводами, нарезку спираль-
ных канавок, электротрени-
ровку, защиту металличе-
ской поверхности от внеш-
них воздействий, маркиров-
ку и упаковку.
Качество резистора зави-
сит от качества подготов-
Рис. 12.2. Конструкция металлопленоч-
ного резистора:
1 — изоляционное основание; 2 — защитное по-
крытие; 3 — проводящая пленка; 4 — контакт-
ный узел; 5 — вывод
5*
131
ленного керамического основания. Заготовки вначале шлифуют
для получения гладкой поверхности, снимают фаски в галтовочном
барабане абразивным порошком и водой и окончательно шлифуют
начисто. Чтобы обезжирить заготовки, их кипятят в растворах ще-
лочей, промывают водой и повторно кипятят в дистиллированной
воде. Чистые заготовки подвергают оплавлению при температуре
1000° С для сглаживания поверхности основания и удаления тон-
ких трещин.
Металлизируют заготовки вакуумным осаждением испаряемого
металла в специальных установках. Подготовленные заготовки
нанизывают на металлические струны и располагают вокруг испа-
рителя под стеклянным колпаком. Для создания проводящего слоя
используют специальные сплавы, состоящие из силицидов железа,
никеля, хрома в различных процентных соотношениях. Испаряемый
материал помещают в испаритель. Создают вакуум до 500 Па. Че-
рез испаритель пропускают ток и осуществляют процесс металли-
зации.
Для стабилизации свойств металлической пленки и для лучшего
сцепления пленки с основанием заготовки подвергают термообра-
ботке при 700-4-800° С. Затем напрессовывают металлические кол-
пачки с выводами. Резистор поступает на раскалибровку на группы
по величине номинального сопротивления, затем нарезают спираль-
ные канавки для подгонки к нужному номиналу. Стабилизация
свойств проводящего металлического слоя осуществляется электро-
тренировкой. Для защиты пленки от внешних воздействий на рези-
сторы наносят слой лака или эмали. Перед маркировкой резисторы
сортируют по величине допуска, а затем упаковывают.
§ 12.3. Технология изготовления композиционных
резисторов
Композиционные резисторы с проводящими элементами
пленочного и объемного типа изготовляют постоянными и перемен-
ными.
Постоянные пленочные резисторы типа КИМ. Эти резисторы
конструктивно представляют собой стеклянный стержень с контакт-
ными узлами по концам, покрытый проводящей суспензией (рис.
12.3). В качестве изоляционного основания используют подготов-
Р<ис. 12.3. Конструкция постоянного пле-
ночного композиционного резистора:
1 — изоляционное основание; 2 — вывод; 3 —
контактный слой; 4 — проводящий слой
ленные стеклянные штабики
длиной 8,0 и диаметром
2,5 мм. К концам заготовки
приваривают платинитовые
выводы, покрытые сереб-
ром. Для улучшения контак-
та между слоем суспензии
и выводами на концы заго-
товки наносят серебряную
пасту, и после этого заготов-
ка поступает в печь восста-
132
новления серебра. Затем на заготовку наносят суспензию (газовая
и турбулентная сажи, полиэфирная смола, наполнитель, пласти-
фикатор, отвердитель) методом окунания в ванну и осуществляют
термообработку для полимеризации смолы. Готовые резисторы
сортируют на группы по величине сопротивления и покрывают
эмалью для защиты от внешних воздействий.
Переменные пленочные резисторы типа СП. Такие резисторы
состоят из изоляционного основания, проводящего элемента 6, то-
косъемщика с контактной щеткой 7, щеткодержателя с осью 5
втулки, трех выводных лепестков 2 и металлической крышки (рис.
Рис. Г2.4. Конструкция перемен-
ного пленочного композиционного
резистора:
1 — корпус; 2 — выводной лепесток; 3 —
заклепка; 4 — упор; 5 — ось; 6 — прово-
дящий элемент; 7 — контактная щетка;
8 — фигурная пластина
Рис. 12.5. Конструкция постоян
кого объемного резистора
12.4). Основной элемент в конструкции — проводящий элемент 6
подковообразной формы. На гетинаксовые полосы наносят слой су-
спензии, состоящий из сажи, графита, крезолоформальдегидной
смолы, растворителя и наполнителя. Полосы с нанесенной суспен-
зией подвергают термообработке при температуре около 150° С. По-
сле полимеризации из полос вырубают элементы подковообразной
формы. Концы подковки дополнительно покрывают серебряной су-
спензией и осуществляют полимеризацию, что обеспечивает надеж-
ный контакт между слоем проводящего элемента и выводными ле-
пестками 2. Затем проверяют параметры проводящего элемента
(величину номинального сопротивления, функциональную харак-
теристику и др.), после чего подковку подают на сборку. К изоля-
ционному основанию приклеивают подковку, крайние выводные
лепестки соединяют с проводящим элементом с помощью заклепок
*3. Между крайними выводами крепят средний, который соединяют
через токосъемник с контактной щеткой 7. Щетку с помощью щет-
кодержателя соединяют с регулировочной осью 5. Собранную ось
133
с подвижными контактами устанавливают во втулку, запрессован-
ную в изоляционное основание. К основанию с помощью лапок кре-
пят металлическую крышку. Собранную конструкцию контроли-
руют.
Постоянные объемные резисторы типа ТВО. Конструктивно эти
резисторы представляют собой стеклокерамическую трубку 1 пря-
моугольного сечения, наполнен-
ную проводящей композицией 2
(рис. 12.5). Резисторы покрыты за-
щитным слоем 3. Проводящая ком-
позиция—пресспорошок, состоящий
из углерода, сажи или карбида хро-
ма с добавлением стеклоэмалевого
флюса и корундового порошка. Под-
готовленный канал стеклокерамиче-
ской трубки наполняют пресспо-
рошком, затем вставляют в торцы
трубок выводы 4 из платинитовой
Рис. 1.2.6. Конструкция перемен-
ного объемного резистора:
1 — ось; 2 — корпус; 3 — пластмас-
совый щеткодержатель; 4 — кон-
тактная щетка; 5 — контактный
диск; 6 — проводящий резистивный
элемент; 7 — керамическое основа-
ние; 8 — вывод
проволоки и осуществляют горя-
чую прессовку на спецавтоматах.
Чтобы избежать появления трещин,
резистор медленно охлаждают. У
готовых резисторов изменяются па-
раметры.
Переменные объемные резисто-
ры типа СПО. Конструкция резистора состоит из керамического
основания 7 с проводящим резистивным элементом 6, контактной
щетки 4 с пластмассовым щеткодержателем 3, осью 1, токосъема
и корпуса 2 (рис. 12.6). Проводящий элемент 6 — композиция, со-
стоящая из сажи, борно-свинцового стекла и корундового порошка.
После смешивания компонентов в определенном процентном соот-
ношении осуществляют помол. Основание выполняют из керами-
ческого материала — стеатита. Керамические основания 7 устанав-
ливают на подставки, в канавки насыпают пресспорошок, поме-
щают в печь, нагревают до 900° С и затем под давлением запрес-
совывают. Отпрессованный проводящий элемент 6 шлифуют для
улучшения качества поверхности. Затем собирают и контролируют
резистор.
§ 12.4. Технология изготовления проволочных резисторов
Проволочные резисторы изготавливают постоянными и
переменными.
Постоянные проволочные резисторы типа ПЭ. Эти резисторы
представляют собой керамический трубчатый каркас 3 с намотан-
ной на поверхности проволокой 2 из специальных сплавов с высо-
ким удельным сопротивлением (рис. 12.7). Технологический про-
цесс изготовления резисторов включает в себя подготовку трубча-
того каркаса 3, намотку проволоки 2 и покрытие эмалью 1.
134
Керамические основания проверяют на отсутствие в них трещин,
неровностей и других дефектов. Далее на концах заготовок укреп-
ляют жесткие выводы 4 в виде медных хомутиков, в пазах которых
помещают латунный лепесток и скрепляют хомутик с лепестком
точечной сваркой. Проволоку
на заготовку наматывают на
специальных намоточных
станках. Предварительно про-
волоку (нихромовую или кон-
стантановую) оксидируют для
создания изоляционной пленки
на ее поверхности. По оконча-
нии намотки концы проволоки
прикрепляют к выводам и про-
веряют величину омического
сопротивления. Защиту прово-
дящих элементов от климати-
ческих и механических воздей-
Рис. 1(2.7. Конструкция постоянного
проволочного резистора
ствий осуществляют стекло-
эмалевым покрытием. Эмали в
виде порошка состоят из сле-
дующих компонентов: бооной
кислоты, полевого шпата, кальцинированной соды, перекиси мар-
ганца, талька, кварцевого песка. Резисторы помещают в печь, ко-
торую нагревают до 600-У-7000 С, а затем посыпают порошком
стеклоэмали. Чтобы получить ровный защитный слой, посыпку пов-
торяют несколько раз с последующим прогреванием каждого
слоя до оплавления эмали. Потом зачищают выводы от натеков
эмали, сортируют ре-
зисторы по величине
номинального сопро-
тивления и маркируют.
Переменные прово-
лочные резисторы типа
ПП. Они конструктив-
но представляют собой
тороидальный каркас
4 с однослойной намот-
кой <3, по которой пе-
Рис. 12.8. Конструкция переменного проволоч-
ного резистора
ремещаются пружин-
ный подвижной контакт 1 и ползунок 2, соединенный проводни-
ком 9 со средним выводом на корпусе 5 (рис. 12.8). Плоские карка-
сы изготовляют из гетинакса штамповкой. Поверхность каркаса 4
должна быть без заусенцев, выбоин и острых краев. Для нанесения
обмотки используют обычные станки, подбирают нихромовую про-
волоку. После намотки плоским каркасам придают кольцевую фор-
му путем их нагрева до 120° С и изгибания на нагретой латунной
оправке. Изогнутые каркасы закрепляют хлопчатобумажной лентой
135
и выдерживают при 120-4-130° С для закрепления формы. После ох-
лаждения приданная форма сохраняется. В сборку входит установ-
ка в корпус 5 каркаса 4 с обмоткой 3, установка оси 6 с подвижным
контактом и соединение проводника подвижного контакта со сред-
ним выводом-лепестком 10, а также закрепление всей конструкции
с помощью втулки 7 и стопорной шайбы 8. Резисторы проверяют на
плавность перемещения скользящего контакта и на соответствие
контактного давления требованиям технических условий.
§ 12.5. Технология изготовления нелинейных
полупроводниковых резисторов
Нелинейные полупроводниковые резисторы представля-
ют собой устройства, принцип действия которых основан на свойст-
вах полупроводниковых материалов изменять 'Свое сопротивление
под действием температуры, электромагнитного излучения, прило-
женного напряжения. В зависимости от назначения нелинейные
полупроводниковые резисторы называют терморезисторами, фото-
резисторами и варисторами.
Терморезисторы. Терморезисторы — это резисторы, сопротивле-
ние которых меняется при изменении температуры. По принципу
действия и конструктивным особенностям терморезисторы можно
разделить на три группы: прямого подогрева, косвенного подогрева
и полупроводниковые болометры.
Термо резисторы прямого подогрева. Принцип
их действия основан на изменении сопротивления термочувстви-
тельного элемента при изменении температуры окружающей среды
или величины тока, протекающего по элементу.
Терморезисторы с отрицательным ТКС изготовляют из окислов
железа, марганца, кобальта, никеля. Основные типы терморезисто-
ров: на кобальтомарганцевой основе — КМТ-1, КМТ-4, КМТ-8,
СТ1-17, СТ1-18, на медномарганцевой основе — ММТ-1, ММТ-4,
ММТ-8, ММТ-9, ММТ-10, ММТ-13; на меднокобальтомарганцевой
основе — СТЗ-17, СТЗ-18.
Термочувствительную часть элемента изготовляют в виде ци-
линдрических стержней, дисков, миниатюрных бусинок, плоских
прямоугольников и др. Терморезисторы типа КМТ-4 и ММТ-4
(рис. 12.9, а) состоят из термочувствительного элемента с двумя
металлическими колпачками 5 и выводами 6 стеклянного изоля-
тора 7, фольги 4, корпуса 3 и олэвянно-свинцового сплава 1. Один
вывод соединен с корпусом с помощью сплава, другой выходит че-
рез стеклянный изолятор 7. Для лучшего отвода тепла от элемента
к корпусу пространство между ними заполняют фольгой.
Терморезисторы применяют для измерения и регулирования
температуры в различных устройствах. Терморезисторы с положи-
тельным ТКС называют позисторами. Их изготовляют следующих
типов: СТ5-1, СТ6-1А, СТ6-1Б, СТ6-2Б. Конструкция позистора
СТ5-1 показана на рис. 12.9, б. Термочувствительный элемент 2
изготовляют на основе титаната бария с добавлением примесей
136
Рис. 12.9. Конструкции терморезисторов
(лантана или церия). После обжига к термочувствительному эле-
менту 2 присоединяют электроды 8 и металлические выводы 6 и на-
носят защитное покрытие 9. Позисторы применяют в устройствах
измерения и автоматического регулирования температуры, в схе-
мах сигнализации и для температурной компенсации в транзистор-
ных схемах.
Терморезисторы косвенного по догр е в а. Принцип
действия основан на изменении сопротивления термочувствительно-
го элемента при изменении мощности в спирали подогрева, распо-
ложенной вблизи этого элемента. Выпускаемые типы терморезисто-
ров: ТКП-20, ТКП-50, ТКП-300, СТ1-21, СТЗ-27. Термочувстви-
тельные элементы терморезисторов типа ТКП выполняют на основе
двуокиси титана и окиси магния, а терморезисторы типа СТ — на
основе медномарганцевых, кобальтмарганцевых и меднокобальт-
марганцевых полупроводниковых материалов.
Резисторы типа МП (рис. 12.9, в) на основе монокристалличе-
ского германия или кремния конструктивно состоят из термочувст-
вительного элемента 2 в кварцевой оболочке 11, на поверхности
которой располагают спираль подогрева 10. Применяют в качестве
переменных резисторов без скользящего контакта для работы в
электрических цепях и для других целей.
Полупроводниковые болометры типа БКМ-1. Это индикаторы
инфракрасного излучения, термочувствительный элемент которых
меняет свою проводимость при малейших изменениях температу-
ры, вызванных колебаниями интенсивности теплового излучения в
оптическом диапазоне частот. Полупроводниковый болометр (рис.
12.9, г) состоит из двух терморезистивных элементов, выполненных
в виде пленки из окислов кобальта, марганца, никеля на изоляци-
онной подложке 12 и помещенных в корпусе. Оба элемента выпол-
нены одинаково, но один из них активный 13, подвергаемый воздей-
ствию измеряемого излучения, другой 14 служит для компенсации
влияния изменения температуры окружающей среды. Активный
137
13 и компенсационный 14 элементы являются плечами мостовой
схемы, с помощью которой измеряют излучение. Болометр имеет
три вывода — от активного 17 и компенсационного 15 элементов и
от средней точки соединения этих элементов 16. Применяют боло-
метры в качестве приемников лучистой энергии, используемых в
спектральных приборах для бесконтактного измерения темпера-
туры.
Фоторезисторы. Это резисторы, принцип действия которых осно-
ван на положительном фоторезистивном эффекте, т. е. изменении
проводимости полупроводникового материала, обусловленного дей-
Поток излучения
Рис. 12.10. Конструкция фоторезисте,
ра
ствием электромагнитного из-
лучения и не связанного с на-
греванием. В зависимости от
материала светочувствитель-
ного слоя изготовляют фоторе-
зисторы: сернисто-свинцовыс
марок ФСА-1, ФСА-Г1; селе-
нисто-кадмиевые марки ФСД-1;
сернисто-кадмиевые марок
ФСК-1, ФСК-Г1. Фоторезистор
состоит из светочувствительно-
го полупроводникового эле-
мента 3, размещенного на сте-
клянной подложке 4, и площадок — серебряных электродов 2, на-
несенных по краям элемента для создания контактных выводов 1
(рис. 12.10). Светочувствительный элемент 3 фоторезистора пред-
ставляет собой таблетку круглой или прямоугольной формы, изго-
товленную из сернистого свинца, селенистого кадмия или серни-
стого кадмия прессованием или в виде пленки. Например, свето-
чувствительный элемент фоторезистора ФСД-1 А имеет общий раз-
мер 14,5X8,5X2 мм, используемая светочувствительная площад-
ка— 4X7,2 мм. Светочувствительные элементы герметизируют,
помещая в пластмассовый или металлический корпус. Фоторези-
сторы применяют для изготовления фотореле без усилителей, из-
готовления фотоэлектрических счетчиков, контролирующих фото-
электрических устройств, автоматов с фотоэлектрическими датчи-
ками, фотоэлектрических приборов для измерения и регулирова-
ния температур.
Варисторы. Это нелинейные полупроводниковые резисторы с
симметричной вольт-амперной характеристикой, основная особен-
ность которой — уменьшение сопротивления по нелинейному зако-
ну с увеличением приложенного напряжения. В зависимости от ма-
териала проводящего элемента варисторы изготовляют из карбида
кремния марки CHI-1, СН1-2 и из селена марки СОН.
Варистор состоит из токопроводящего элемента 1 стержневой
(или дисковой) формы, по краям которого размещены контактные
электроды 2 с выводами 3 (рис. 12.11). Токопроводящий элемент
изготовляют из порошка электротехнического карбида кремния,
смешиваемого со связкой и пластификатором. Полученную массу
138
протягивают через мундштук. Затем заготовку обжигают для по-
лучения механической прочности и методом вжигания наносят кон-
тактные электроды, к которым припаивают выводы. Полученный
варистор покрывают лаком
(4 — защитные покрытия).
Применяют варисторы для
защиты от перенапряжений
приборов и элементов ради2
©электронных схем, защиты
контактов от разрушений,
стабилизации токов и на-
пряжений, регулировки ме-
ханических и электрических
величин, преобразования ча-
стоты, получения функцио-
нальных зависимостей. Ва-
Рис. 12.11. Конструкция варистора
ристоры используют в качестве различных датчиков, например в
автоматических устройствах дистанционного управления.
Глава 13
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ
§ 13.1.	Общие сведения
Электрический конденсатор — это система, состоящая из
двух проводящих обкладок, разделенных диэлектриком, и предназ-
наченная для создания электрической емкости между обкладками.
Конденсаторы бывают постоянной и переменной 'емкостей. Кон-
денсаторы постоянной емкости широко используют в производстве
электронных и электрических средств автоматизации для обеспе-
чения соответствующей работы многих электрических цепей (на-
пример, температурная компенсация параметров схем, задержка
импульсов, создание мощных импульсов тока, связь между отдель-
ными каскадами, фильтрация и блокировка переменных токов, со-
здание фиксированных частот в колебательном контуре и др.).
Конденсаторы переменной емкости используют в качестве емкост-
ных датчиков. В автоматике и телемеханике такие датчики приме-
няют для преобразования угловых перемещений.
Конденсаторы характеризуются следующими основными пара-
метрами: номинальной емкостью и допустимым отклонением емко-
сти от номинальной, температурным коэффициентом емкости
(ТКЕ), потерями энергии, сопротивлением изоляции, электрической
прочностью, собственной индуктивностью. Емкость конденсатора —
это способность конденсатора накапливать на обкладках электри-
ческие заряды под воздействием электрического поля. Величину
емкости, отмаркированную на корпусе конденсатора, называют но-
минальной и выражают в пикофарадах, микрофарадах, фарадах
(ГОСТ 2519—67).
Допустимое отклонение емкости от номинальной — это макси-
139
мальное отклонение действительной емкости от номинальной. Допу-
стимые отклонения от номинала в процентах соответствуют следую-
щим значениям: ±0,1; ±0,2; ±0,5; ±1; ±2; ±5; ±10; ±20.
Температурный коэффициент емкости конденсатора (град-1)
характеризует изменение емкости при изменении температуры на
1°С:
ТКЕ=(С2-С1)/[С1(/2-^1)])
где С\ — емкость при температуре С; С2— емкость при температу-
ре /2.
Температурный коэффициент емкости может быть положитель-
ным или отрицательным. Диапазон значений ЖЕ лежит в преде-
лах от 20-10-6 до 2000-10-6 град-1.
Потери энергии в конденсаторе вызывают нагрев конденсатора.
Величина потерь оценивается тангенсом угла потерь (tg б). Мак-
симально допустимые значения тангенса угла потерь для большин-
ства конденсаторов лежат в пределах 0,0005-4-0,3.
Сопротивление изоляции конденсатора определяется качеством
диэлектрика и его размерами. Минимально допустимые значения
сопротивлений изоляции (в мегомах) для керамических, слюдя-
ных, бумажных и металлобумажных конденсаторов 102±105; для
пленочных и металлопленочных конденсаторов — до 108.
Электрическая прочность конденсатора характеризуется номи-
нальным, испытательным и пробивным напряжением. Под номи-
нальным напряжением конденсатора понимают предельно допусти-
мое напряжение постоянного тока, при котором конденсатор может
работать достаточно долгое время (свыше 10 000 ч) при макси-
мально допустимой рабочей температуре. Под испытательным на-
пряжением конденсатора понимают напряжение (значительно пре-
вышающее номинальное), под которым конденсатор может нахо-
диться, не пробиваясь, в течение короткого времени (от нескольких
секунд до нескольких минут). Под пробивным напряжением пони-
мают номинальное напряжение, при котором происходит пробой
диэлектрика.
Собственная индуктивность конденсатора — это’ индуктивность
проводников и обкладок. Значения индуктивности некоторых кон-
денсаторов лежат в пределах 0,25± 10 мкГ.
По материалу диэлектрика конденсаторы классифицируют на
слюдяные, керамические, бумажные, металлобумажные, пленоч-
ные, металлопленочные, электролитические и др.	<
§ 13.2.	Технология изготовления слюдяных
конденсаторов
Слюдяной конденсатор — это плоский пакет, в котором
пластинки конденсаторной слюды чередуются с металлическими
обкладками. Слюда, служащая диэлектриком в таких конденсато-
рах, представляет собой природный материал, способный расщеп-
ляться на тонкие пластины толщиной 0,02±0,06 мм. В качестве
обкладки может быть свинцово-оловянная, медная или алюминие-
140
вая фольга. Благодаря высоким электрическим показателям и ма-
лым габаритам слюдяные конденсаторы широко применяют в ре-
зонансных контурах, цепях блокировки и связи, в цепях линий за-
держки.
На рис. 13.1 изображена схема опрессованного слюдяного кон-
денсатора. Технологический процесс изготовления конденсатора
включает в себя подготовку пластинок слюды и фольги, сборку па-
кетов, опрессовку пакета, термотренировку, контроль и марки-
ровку.
Рис. 1'3.1. Слюдяной конденсатор:
1 — обкладка; 2 — диэлектрик; 3 — защитный пластмас-
совый слой; 4 — вывод; 5 — обмотка
При изготовлении конденсаторов наиболее широко применяют
слюду мусковит, имеющую малые потери, высокую электрическую
прочность и диэлектрическую проницаемость. Нарезанные плас-
тинки слюды обезжиривают, моют и сушат. Раскалиброванные по
толщине пластины проверяют на электрическую прочность высо-
ким напряжением. Затем слюда поступает на сборку пакетов кон-
денсаторов. Сюда же одновременно поступают пластинки из фоль-
ги определенных размеров. Собирают пакеты на специальных ав-
томатах. Собранные пакеты обжимают, сушат воздухом и пропи-
тывают в церезине. После пропитки секции поступают на опрессов-
ку, которую осуществляют в пресс-формах под гидравлическими
прессами. Для этого используют пресспорошки типа К211-3. Опрес-
сованные конденсаторы подвергают термотренировке для получе-
ния термостабильности в условиях эксплуатации. Для повышения
влагостойкости опрессованные конденсаторы пропитывают церези-
ном, далее их контролируют и маркируют путем вдавливания в
пластмассовую поверхность металлического горячего литья.
Конденсаторы типа КСО выпускают на номинальные напряже-
ния от 2504-1000 В, номинальные емкости 47 пФ-т-0,027 мкФ. Они
предназначены для эксплуатации при температурах —604-4-70° С.
Слюдяные конденсаторы для более жестких условий эксплуатации
помещают в герметизированные корпуса из металла (конденсаторы
типа КСГ) или керамики (конденсаторы типа СГМ).
141
§ 13.3.	Технология изготовления
керамических конденсаторов
Керамический конденсатор (рис. 13.2) состоит из кера-
мического диэлектрика 2, обкладок 1 из тонкого слоя металла, на-
несенного путем вжигания при высокой температуре, и выводов 3.
Благодаря высокой стабильности параметров, малых потерь, соб-
ственной индуктивности и небольших размеров керамические кон-
денсаторы широко применяют в разнообразных цепях аппаратуры
в качестве термокомпенсационных, шунтирующих, блокировочных
элементов. Технологический процесс
Рис. 13.2. Керамический кон-
денсатор
изготовления данного конденсатора
включает в себя изготовление керами-
ческого основания, вжигания металла
в керамическое основание, припайку
выводов, нанесение защитного покры-
тия, контроль параметров и марки-
ровку.
Составы керамических диэлектри-
ков весьма сложны и разнообразны и
обеспечивают большие значения ди-
электрической проницаемости и ТКЕ.
Применяемые материалы содержат
с добавлением окислов металлов (дву-
основу из двуокиси титана
окись циркония, окись алюминия, окись магния) и неорганических
соединений (мрамор, магнезит). Основания формуют из керами-
ческой массы в виде дисков, трубок, стержней, прямоугольных
пластин и призм. Отформованные заготовки поступают на обжиг,
а затем на металлизацию. Для вжигания в поверхность керамиче-
ского основания используют серебро, платину, палладий, по окон-
чании вжигания монтируют выводы, изготовленные из латуни, по-
крывают их серебром и припаивают к металлизированным поверх-
ностям. Далее конденсаторы окрашивают защитной разноцветной
эмалью, контролируют параметры и маркируют.
Низковольтные керамические конденсаторы имеют номиналь-
ные емкости от 1 пФ до 22 мкФ, номинальные напряжения от 35
до 750 В и могут эксплуатироваться при температуре4 —604-
4- +100° С и более.
Особую группу керамических конденсаторов представляют ва-
риконды — конденсаторы с сегнетодиэлектриком, емкость которого
изменяется в зависимости от приложенного напряжения. Варикон-
ды изготовляют из сегнетокерамики в виде дисков, емкость которой
колеблется от 10 пФ до 22 мкФ, а номинальное напряжение 160 В.
Емкость таких конденсаторов при изменении напряжения от не-
скольких вольт до номинального изменяется в 34-8 раз. Вариконды
применяют в различных автоматических устройствах для управле-
ния параметрами электрических цепей.
142
§ 13.4.	Технология изготовления
бумажных конденсаторов
Бумажный конденсатор представляет собой секцию лент,
состоящую из двух алюминиевых полос фольги, разделенных
несколькими слоями пропитанной бумаги. Секции лент герме-
тизируют, помещая их в керамические или металлические
корпуса.
Бумажные конденсаторы характеризуются относительно малы-
ми потерями, повышенной удельной емкостью, значительной собст-
венной индуктивностью. Их используют в качестве блокировочных,
буферных, шунтирующих и в фильтровых цепях.
На рис. 13.3 изображена схема бумажного конденсатора. Изго-
товление конденсатора включает в себя намотку ленты секциями,
герметизацию в корпусе, окрас-
ку, контроль и маркировку. В ка-
честве обкладок применяют ру-
лонную алюминиевую фольгу
толщиной 74-10 мкм, в качестве
диэлектрика — специальную бу-
магу, изготовленную из сульфат-
ной целлюлозы. Выпускают такую
бумагу в виде ленты в рулонах.
Конденсаторная бумага отлича-
ется высокой плотностью, проч-
ностью и малой толщиной (54-
4-30 мкм). Наматывают секцию
Рис. 13.3. Бумажный конденсатор
лент на специальном станке. При
намотке ленты фольги сдвигают
бумажной ленты так, чтобы края
В
разные стороны относительно
[ лент фольги выступали за края
бумажной ленты. После намотки выступающую фольгу сжимают и
покрывают слоем припоя (обычно ПОС-40) для образования
сплошного контакта каждой обкладки. К образованным контакт-
ным площадкам припаивают проволочные выводы. Секции лент 4
помещают в накрытый крышкой корпус 1 с изоляторами 3, сквозь
которые проволочные выводы 2 выводят наружу. Крышку припа-
ивают к корпусу припоем ПОС-40 в специальной установке токами
высокой частоты, при этом имеющееся на крышке корпуса заливоч-
ное отверстие остается открытым. После припайки лепестков изго-
товленные конденсаторы сушат, затем пропитывают через зали-
вочные отверстия под вакуумом. В качестве пропиточных материа-
лов применяют конденсаторное масло, парафин, церезин и др. Пос-
ле пропитки заливочные отверстия запаивают. Готовые конденса-
торы проверяют на герметичность, окрашивают, измеряют парамет-
ры и маркируют.
Бумажные конденсаторы типа КБГ имеют емкость от 470 пФ до
10 мкФ при рабочих напряжениях от 160 до 1500 В. Они предназ-
начены для эксплуатации при температуре —604- +100° С.
143
1 2
Рис. 13.4. Пленочный конденсатор открытого типа:
/ — защитный пленочный слой; 2 — первая обкладка; 3 —
диэлектрик; 4 — вторая обкладка; 5 — вывод
§ 13.5.	Технология изготовления пленочных
конденсаторов
Пленочный конденсатор представляет собой секцию лент,
состоящую из длинных полос фольги, разделенных двумя или тре-
мя слоями пленочного диэлектрика. Секции после намотки оберты-
вают толстой пленкой полистирола или герметизируют, помещая в
корпус из металла или керамики. Пленочные конденсаторы харак-
теризуются малыми потерями и изменением емкости от температу-
ры, хорошей влагостойкостью, высоким значением сопротивления
изоляции, большой точностью изготовления. Поэтому их применя-
ют в различных цепях
электронной аппарату-
ры, в электроизмери-
тельной технике, в
электротермических,
дозиметрических и
счетно-решающих уст-
ройствах. Наиболее
распространены пле-
ночные полистироль-
ные конденсаторы с
фольговыми обкладка-
ми.
На рис. 13.4 изображена схема пленочного полистирольного
конденсатора открытого типа. Секции лент конденсаторов наматы-
вают на специальных станках — одна лента из полистирольной
пленки толщиной 20 мкм и две ленты из алюминиевой фольги тол-
щиной 10 мкм. После намотки ленты на выступы фольги с двух
сторон припаивают выводные проводники, затем секцию помеща-
ют в защитную оболочку, образуемую из нескольких слоев полисти-
рольной пленки увеличенной толщины. Изготовленную конструк-
цию подвергают термообработке в вакууме. При этом пленка дает
усадку по длине, что способствует плотному прилеганию ее к об-
кладке. Вакуум устраняет воздушные включения между пленкой и
обкладкой. Торцы секции спекаются, образуя монолитную массу.
Конденсаторы типа ПО (пленочные открытия) имеют емкость от
50 пФ до 0,03 мкФ и работают при напряжениях до 300 В.
В металлопленочных (МП) конденсаторах обкладки выполняют
в виде тонкого слоя металла, нанесенного на одну сторону пленоч-
ного диэлектрика. Конденсаторы типа МП имеют емкость от
100 пФ до 10 мкФ и рабочие напряжения от 100 до 1000 В.
§ 13.6.	Технология изготовления электролитических
конденсаторов
Электролитические конденсаторы состоят из корпуса, в
котором размещена секция, изготовленная из двух лент фольги,
разделенных прокладкой из бумаги, пропитанной электролитом. В
таких конденсаторах одна лента является обкладкой, на которую
144
предварительно наносят электрохимическим способом слой окиси,
являющийся диэлектриком. В качестве другой обкладки служит
электролит, контактирующий со слоем окиси. Вторая лента имеет
контакт с поверхностью электролита и с металлическим корпусом.
Вывод от первой обкладки называют анодом, от второй — катодом.
Высокая диэлектрическая постоянная слоя окиси и ее небольшая
толщина позволяют получать сравнительно высокую емкость при
незначительных габаритах конденсатора. В настоящее время изго-
товляют электролитические конденсаторы на довольно широкий
Рис. 13.5. Сухой электролитический конденсатор:
1—лепесток; 2 — пустотелая заклепка; 3 — металлическая
шайба; 4 — резиновые шайбы; 5 — пластмассовая крышка;
6 — резиновая шайба; 7 — анодный вывод; 8 — заливочная
масса; 9 — катодный вывод; 10 — секция; 11 — алюминиевый
корпус
объем емкостей. Величина номинальных емкостей таких конденса-
торов соответствует ряду 1; 2; 5; 10; 20; 50; 100; 200; 500; 1000; 2000;
5000 мкФ, интервал рабочих напряжений лежит в пределах от 4 до
500 В, интервал рабочих температур сухих электролитических кон-
денсаторов типа ОМ (особо морозостойкие) составляет —60-г
4- +85°С; типа ПМ (повышенной морозостойкости) колеблется
от —50 до +60° С; типа М (морозостойкие) составляет —404-
-4-+60° С; типа Н (неморозостойкие) составляет —104-+60° С.
Недостаток электролитических конденсаторов — значительные
токи утечки и потери. Вследствие односторонней проводимости
слоя окиси эксплуатация электролитических конденсаторов
возможна только при положительном потенциале на аноде.
Электролитические конденсаторы бывают сухими и тантало-
выми.
Сухие электролитические конденсаторы. Технология изго-
товления сухого электролитического конденсатора (рис. 13.5)
включает в себя подготовку анодной фольги с диэлектри-
ческим слоем, намотку, пропитку секции, сборку и гермети-
зацию.
Для анодной обкладки применяют алюминиевую фольгу толщи-
ной 0,05-4-0,15 мм. Для увеличения поверхности и, следовательно,
емкости, фольгу подвергают травлению электрохимическим спосо-
145
бом в растворе поваренной соли, в результате чего поверхность
анодной обкладки покрывается углублениями. Травленую фольгу
покрывают сплошным слоем окиси в специальных установках, су-
шат, а затем наматывают на рулоны. На станке устанавливают
рулоны с анодной фольгой, с бумагой, а также с чистой алюминие-
в качестве катодного вывода. Толщина
такой фольги в 3—4 раза меньше
анодной. По окончании намотки по-
лученную секцию пропитывают в
вакуум-пропиточной камере рабо-
чим электролитом, представляющим
собой вязкую жидкость, состоящую
из борной кислоты, этиленгликоля и
25%-ного водного раствора аммиа-
ка. Затем собирают конденсатор.
Секцию помещают в алюминиевый
корпус так, чтобы катодный вывод
' имел контакт с корпусом. Свобод-
ное пространство между секцией и
стенками корпуса заливают зали-
вочной массой (воск, канифоль, це-
вой фольгой, используемой
Рис. 1,3.6. Электролитический резин, парафин и другие материа-
танталовый конденсатор лы), которая исключает воздушные
зазоры и закрепляет в одном поло-
жении конденсаторную секцию. Далее выход от анодной фольги и
внешний контактный лепесток крепят к пластмассовой крышке с
помощью пустотелой заклепки. Затем на крышку накладывают ре-
зиновую шайбу и на закаточном станке закатывают край корпуса
на крышку, при этом катодный вывод прижимают крышкой к
стенке корпуса, обеспечивая этим самым электрический контакт
катодного вывода с корпусом. Изготовленный конденсатор тща-
тельно контролируют.
Танталовые конденсаторы. Благодаря большой емкости и не-
большим размерам танталовые конденсаторы широко применяют
в транзисторных цепях. На рис. 13.6 показано устройство жидкост-
ного электролитического танталового конденсатора с объемно-по-
ристым анодом типа ЭТО. В качестве анодной обкладки исполь-
зуют цилиндрическую таблетку, опрессованную в танталовую таб-
летку. Пористая структура таблетки характеризуется большой ак-
тивной поверхностью, способствующей увеличению емкости кон-
денсатора. Диэлектриком является тонкая пленка окиси тантала на
поверхности таблетки, а роль другой обкладки выполняет элект-
ролит.
Объемно-пористый анод 1 в виде цилиндрической таблетки
прессуют из мелкодисперсного порошка тантала, смешанного с
пластификатором (камфора, раствор парафина в бензине и другие
материалы). После прессования заготовки спекают в высоком ва-
кууме при 2000° С. Затем проволочный вывод 7 приваривают к таб-
летке, которую формуют (образование окиси) в формовочных ван-
146
нах. В результате на поверхности таблетки образуется слой окиси,
используемый в качестве диэлектрика 9. После получения диэлект-
рического слоя таблетку промывают и сушат. Корпус 2 для таких
конденсаторов изготовляют из латуни или меди способом ударного
выдавливания. На внутреннюю поверхность корпуса гальваниче-
ским путем осаждают слой серебра 8, получая оболочку, необхо-
димую для снижения величины переходного сопротивления контак-
та между корпусом и электролитом и для повышения коррозионной
устойчивости корпуса. После получения всех необходимых деталей
и сборочных единиц приступают к сборке конденсатора. Вначале
к корпусу приваривают катодный вывод 11. На внутренние выступы
корпуса помещают изоляционную прокладку 3. Затем заполняют
полости корпуса электролитом 10 (раствором серной кислоты).
Вход в полость корпуса закрывают танталовой крышкой 6, предва-
рительно к ее нижней стороне приклеивают конец проволочного
вывода 7 от таблетки, а к верхней стороне — вывод анода 5. После
укладки изоляционного кольца 4 тщательно герметизируют конден-
сатор путем закатки краев корпуса и проверяют.
§ 13.7.	Технология изготовления
конденсаторов переменной емкости
В качестве емкостных датчиков с переменной площадью
пластин используют воздушные конденсаторы переменной емко-
сти, широко применяемые в радиотехнике.
’Конденсатор, емкость которого плавно изменяется в определен-
ных пределах и устанавливается в требуемом положении, называ-
ют конденсатором переменной емкости. Конденсатор переменной
емкости образуется двумя системами плоскопараллельных пластин,
одна из которых плавно перемещается и ее пластины заходят в
воздушные зазоры между пластинами другой системы. При пово-
роте подвижных пластин по отношению к неподвижным изменяются
величина активной площади конденсатора и, следовательно, вели-
чина емкости. Группу подвижных пластин называют ротором, а
неподвижных — статором.
Конденсатор переменной емкости характеризуется максималь-
ной и минимальной величиной емкости, величиной угла поворота
ротора, изменением емкости и т. д. Когда пластины ротора полно-
стью заполняют воздушные промежутки между пластинами стато-
ра, величина емкости конденсатора максимальна. При полностью
выведенном положении пластин ротора емкость минимальна. Емко-
сти изменяются от 200 до 10 пФ для конденсаторов с наименьшим
номиналом и от 650 до 50 пФ для конденсаторов с наибольшим
номиналом. Величина угла поворота ротора приблизительно равна
180°. Изменение емкости зависит от формы роторных пластин. У
полукруглых пластин емкость изменяется прямо пропорционально
147
Рис. 13.7. Конденсатор переменной емко-
сти
углу поворота ротора, что позволяет использовать такие конденса-
торы в измерительной аппаратуре, связанной с линейной шкалой
емкости.
Конденсатор переменной емкости (рис. 13.7) состоит из ротора
1, статора 8, токосъемника 6 и других деталей и сборочных единиц,
находящихся в общем корпусе. Пластины для 9 (статора) и 3 (ро-
тора) изготовляют методом штамповки листового алюминия тол-
щиной 0,5 мм. Затем пластины собирают в пакеты и подвергают
термообработке для снятия
внутренних напряжений.
Ось 4 изготовляют на стан-
ке из калиброванного сталь-
ного прутка. Вначале про-
тачивают шейку под под-
шипники 5 и конус, необхо-
димый для облегчения за-
крепления оси 4 при после-
дующих операциях, затем с
помощью фасонного резца
протачивают канавки под
пластины и ось под подшип-
ник. Далее ось покрывают
слоем цинка или олова и
направляют на сборку. То-
косъемник 6 изготовляют из
листовой фосфористой брон-
зы методом штамповки. Для улучшения контакта токосъемник 6
покрывают серебром. Для изготовления корпуса из листовой стали
штампуют переднюю 7 и заднюю 13 платы и скреплящие планки
11. Путем гибки у передней и задней стенки платы получают лапки
с крепежными отверстиями 17. Из стальных прутков изготовляют
скрепляющие стержни 14. Все эти детали поступают на сборку
корпуса. Сборку пластин ротора с осью и соединительной план-
кой 2 производят в специальном приспособлении. Затем приспо-
собление с деталями ротора укладывают в штамп расчеканки, ус-
тановленный на прессе. За один ход ползуна пресса закрепляют
пластины ротора на оси путем снятия материала пластин у кана-
вок оси и материала оси между пластинами. Одновременно проис-
ходит смятие материала у щелей планки 2, которая скрепляет пла-
стины между собой.
Для сборки пластин статора применяют другое приспособле-
ние с калиброванными вкладышами. На выступы с двух сторон
вставленных пластин статора надевают гребенки, и приспособле-
ние с пластинами укладывают в штамп. Штампом на прессе про-
изводится одновременная расчеканка обеих гребенок, чем обеспе-
чивается прочное соединение всех пластин статора.
В общую сборку конденсатора входят установка и закрепление
ротора в корпусе, прикрепление токосъемника, установка и закреп-
ление статора в корпусе. Перед установкой ротора в корпус шейку
148
оси и проточку под подшипник смазывают техническим вазелином.
Затем в отверстие на передней плате вводят ось 4. В пространство,
образованное шейкой оси и лункой передней платы, укладывают
подшипники и далее заводят весь статор в корпус. Затем в проточ-
ку укладывают шарик подшипника и закрепляют гайкой 16 и вин-
том подпятника 15. После установки ротора к передней плате с по-
мощью заклепки прикрепляют токосъемник. Устанавливают и кре-
пят статор к металлическим выводам 10, укрепленным на изолято-
рах статорного основания 12. Статор при помощи несложных при-
способлений устанавливают точно в зазоре ротора, гребенку секции
статора, состоящую из пластин 3, так располагают, чтобы она бы-
ла напротив металлических выводов. Затем пайкой гребенку при-
соединяют к выводам. После укрепления статора производят меха-
ническую регулировку конденсаторов. Вращая ротор, наблюдают
за постоянством воздушного зазора между пластинами ротора и
статора при различных положениях ротора.
Глава 14
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ
И ДРОССЕЛЕЙ
Трансформаторы. Трансформаторами называют электро-
магнитные устройства для преобразования основных параметров
электрической энергии в цепях переменного тока (ток, напряжение,
частота, число фаз и форма кривой). По назначению трансформа-
торы делят на силовые, низкочастотные, высокочастотные и им-
пульсные.
Наиболее широко распространенную группу составляют силовые
трансформаторы, обеспечивающие питание различных электриче-
ских цепей (около 70% всех трансформаторов). Низкочастотные
трансформаторы применяют в качестве элемента связи между ис-
точником сигнала и входом усилителя, между двумя усилителями
или между усилителем и нагрузкой. По месту расположения в схе-
ме такие трансформаторы делят на входные, междукаскадные и вы-
ходные. Особую группу составляют импульсные трансформаторы,
которые используют для трансформации импульсов малой длитель-
ности. Эти трансформаторы применяют в импульской технике, гид-
ролокации и схемах ультразвуковых приборов и установок; их мощ-
ность в импульсном режиме может достигать больших значений.
Трансформаторы классифицируют по мощности, силе тока, рабо-
чей частоте, напряжению, режиму работы и применению.
По величине номинальной мощности трансформаторы делят на
малые (единицы и десятки вольт-ампер), средние (от нескольких
десятков до нескольких сотен вольт-ампер) и большие (от сотен до
нескольких десятков тысяч вольт-ампер).
По системе тока трансформаторы в основном-' выполняют одно-
фазными, реже трехфазными.
149
По рабочей частоте питания трансформаторы можно разбить на
следующие группы: нормальной частоты (50 Гц), повышенной ча-
стоты (100-4-10 000 Гц), ультразвуковой частоты (свыше 10 000 Гц),,
высокой частоты (свыше 100 000 Гц).
По напряжению трансформаторы делятся на низко- и высоко-
вольтные. Рабочее напряжение характеризует величину, на которую
должна быть рассчитана изоляция какой-либо одной, нескольких
или всех обмоток трансформатора. К высоковольтным относят
трансформаторы, у которых рабочее напряжение в любой обмотке
не превышает 1000-4-1500 В. Такие трансформаторы делят на два
типа. Первый тип имеет высокое номинальное напряжение (свыше
1500 В) и надежную изоляцию между отдельными обмотками
трансформатора или между каждой обмоткой и корпусом, а также
надежную слоевую изоляцию в высоковольтных обмотках. Второй
тип имеет невысокое рабочее напряжение в обмотках, но в силу
схемных особенностей высокие напряжения существуют между об-
мотками или между какой-либо обмоткой и корпусом. В этом слу-
чае трансформатор считают высоковольтным, так как требуется
выполнение высоковольтной изоляции между обмоткой и корпусом.
Однако слоевая изоляция в этом случае применяется низковольт-
ная.
По режиму работы трансформаторы могут быть продолжитель-
ного, кратковременного и повторно-кратковременного, а также ра-
зового действия. Импульсные режимы работы, когда паузы во мно-
го раз превышают время работы, т. е. продолжительность включе-
ния составляет проценты и доли процента, занимают особое место
среди повторно-кратковременных режимов.
Область применения трансформаторов приведена в табл. 14.1.
Таблица 14.1
Область применения трансформаторов	Срок службы, ч	Наибольшая тем- пература окру- жающей среды, °C
Бытовая аппаратура ... . ।.	. Наземная аппаратура специального на-	100 000	60
значения 	<।. .	Ю 0004-40 000	504-70
Судовая аппаратура . . 			•. i.. . Авиационная аппаратура в обычном ис-	10 0004-20 000	70
полнении 				3004-500	' 80
То же, в теплостойком исполнении ....	3004-500	150
Дроссели. В фильтрах питания (сглаживающие дроссели) и вы-
прямителей дроссели служат для уменьшения пульсаций, которые
получаются после выпрямления переменного тока. Дроссели при-
меняют также в различных высокочастотных фильтрах, избира-
тельных цепях (дроссели переменного тока или индуктивные ка-
тушки низких частот) и в различных стабилизаторах и регуляторах
(дроссели насыщения или управляемые дроссели).
Катушки индуктивности в зависимости от назначения делят на
низкочастотные (катушки контуров и связи) и высокочастотные.
150
Катушки контуров могут быть с постоянной и переменной (варио-
метры) индуктивностями.
Катушки индуктивности характеризуются величиной и допуском
на индуктивность, добротностью, собственной емкостью, стабильно-
стью и др.
Индуктивность пропорциональна квадрату числа витков и диа-
метру катушки и обратно пропорциональна ее длине. При введении
в катушку замкнутого магнитного сердечника ее индуктивность уве-
личивается. Общим свойством катушек индуктивности является
противодействие всякому изменению протекающего через них тока.
Поэтому катушки оказывают переменному току индуктивное сопро-
тивление
xL = 2nfL = wL.
Здесь f— частота тока, Гц; L — индуктивность, Г; со = 2л/ — круго-
вая частота, рад/с.
Сопротивление катушек RL постоянному току незначительное.
В зависимости от назначения катушек индуктивность может коле-
баться от нескольких наногенри до нескольких десятков милли-
генри.
Величина возможного допуска индуктивности определяется так-
же назначением катушки: для контуров — в пределах 0,24-0,5%,
для катушек связи— 104-15%. Добротность катушек индуктивности
влияет на свойства схемы и колеблется в пределах 504-300 Г. Соб-
ственная емкость катушек индуктивности обусловливается распре-
деленной между отдельными витками и емкостью между обмоткой
и корпусом элемента (землей). Стабильность катушки характери-
зуется изменением ее параметров под воздействием температуры и
влажности.
§ 14.1. Конструкции трансформаторов, дросселей,
катушек индуктивностей и магнитных усилителей
Конструкции трансформатора и дросселя зависят от типа
магнитопровода (сердечника) и вида катушки. Катушка может иметь
каркас, изготовленный из электроизоляционного материала, первич-
ную обмотку и одну или несколько вторичных обмоток, изолирован-
ных друг от друга при помощи электроизоляционных материалов.
Если к первичной обмотке трансформатора приложить перемен-
ное напряжение t/b то во вторичной будет возбуждаться электро-
движущая сила Е2, во столько раз большая во сколько количе-
ство витков вторичной обмотки w2 больше, чем в первичной Wf.
Отношение Е2 и СЛ, показывающее, во сколько раз понижается
или повышается напряжение питающей обмотки, называют коэф-
фициентом трансформации, характеризующим отношение большего
по величине напряжения к меньшему при отключенной нагрузке:
=^2/^1 = E2IUx.
151
Трансформаторы используют для преобразования сопротивле-
ний. Если во вторичную обмотку трансформатора включить сопро-
тивление нагрузки /?н, то первичная обмотка будет оказывать пере-
менному току сопротивление
Меняя сопротивление нагрузки, можно получить наибольший
ток во внешней цепи. При сопротивлении, равном сопротивлению»
во вторичной обмотке трансформатора, трансформатор отдает во
внешнюю цепь наибольшую мощность.
Для оценки трансформатора наиболее важные характеристи-
ки— номинальная полезная мощность (В-А)
где U2 и /2 — действующие значения напряжения и тока нагрузки*
и коэффициент полезного действия т] (к. п. д.). У трансформаторов
малой мощности т| = 0,85-4-0,9.
Существует много конструктивных разновидностей трансформа-
торов и магнитных усилителей. Так, однофазные трансформаторы
выполняют броневыми, стержневыми и тороидальными.
Для маломощных импульсных трансформаторов обычно исполь-
зуют витые тороидальные магнитопроводы из тонких (до 0,01 мм)
электротехнических сталей Э310-4-Э320, а иногда из ферритовых
материалов. При длительности импульса 0,25-4-1,0 мкс толщина
ленты должна быть 0,02-4-0,08 мм, для импульсов длительностью
более 1,0 мкс — 0,05-4-0,01 мм. Чтобы получить возможно меньшие
значения индуктивности рассеяния и собственной емкости, обмотки
импульсных трансформаторов выполняют однослойными и делят их
на секции. Для уменьшения коэффициента рассеяния первичную
и вторичную обмотки иногда наматывают двумя проводами.
Катушку у броневого трансформатора располагают на среднем
стержне. У стержневого трансформатора катушки находятся на
обоих стержнях. В отдельных случаях применяют стержневые
трансформаторы с одной катушкой на одном из стержней, которая
заполняет все окно. На каждом стержне собранного магнитопрово-
да расположены два каркаса с обмотками. Благодаря такой кон-
струкции получают обмотки большей поверхности охлаждения и,
следовательно, создают нормальный тепловой режим обмоток. Кро-
ме того, магнитопроводы такого типа имеют слабое внешнее маг-
нитное поле, так как магнитные поля двух катушек направлены
навстречу друг другу. У тороидального трансформатора обмотки
наматывают непосредственно на сердечник равномерно по окруж-
ности.
Каждый из рассмотренных выше типов трансформаторов имеет
свои достоинства и недостатки, определяющие целесообразность их
применения. Сердечник трехфазного трансформатора внешне похож
на броневой сердечник однофазного. Однако этот сердечник стерж-
невой. Три катушки (три фазы) располагают каждую на своем
стержне. Высокую степень унификации вторичных обмоток имеют
152
талетные трансформаторы и дроссели (рис. 14.1). Путем комбина-
ции галетных катушек, их последовательно-параллельных соедине-
ний можно получить разнообразные электрические параметры по
токам и напряжениям. Для работы при повышенных температурах
применяют трансформатор «челночного» типа (рис. 14.2), преду-
сматривающий применение микропровода в сплошной стеклянной
изоляции.
1 — галетные катушки (вторичная обмотка); 2 —
первичная обмотка, 3 — магнитопровод
Рис. 14.2. Трансформатор чел-
ночного типа:
1 — корпус; 2 — замыкающее коль-
цо; 3 — обмотка
Катушки индуктивности могут быть экранированные и неэк-
ранированные, катушки без сердечников и с магнитными сердечни-
ками, однослойные и многослойные, цилиндрические и плоские (пе-
чатные). В низкочастотных цепях применяют катушки, аналогичные
трансформаторам, имеющим только одну обмотку. Сердечники низ-
кочастотных катушек изготовляют из электротехнической стали,
пермаллоя или феррита. В высокочастотных цепях применяют ка-
тушки без сердечников или с сердечниками из высокочастотных
магнитных материалов — феррита и альсифера. Микроминиатюр-
ные катушки индуктивности отличаются особенно малыми размера-
ми (диаметр катушки 14-2 мм, длина 24-4 мм и менее). Микроми-
ниатюрные катушки выполняют на ферритовом цилиндрическом
сердечнике диаметром 0,24-1,5 мм. На поверхность сердечника на-
матывают микропровод диаметром 0,024-0,15 мм. Чем тоньше изо-
ляция провода, тем полнее использование магнитных свойств сер-
дечника, магнитное поле рассеивания очень слабое. Для перестрой-
ки микроминиатюрные катушки могут быть выполнены с выдвиж-
ным сердечником.
Магнитные усилители предназначены для управления большими
мощностями с помощью малых токов.
153
Конструкция магнитных усилителей аналогична трансформато-
рам. Чаще всего применяют магнитные усилители тороидальной
конструкции, так как их магнитопроводы не имеют зазора. Особен-
ность конструкции магнитных усилителей заключается в том, что*
их магнитопроводы размещают в защитных каркасах (контейне-
рах), предохраняющих сердечники от деформаций, снижающих
магнитные свойства. В однотактных схемах магнитный усилитель
обычно состоит из пары тороидальных сердечников, имеющих оди-
наковые магнитные характеристики. На каждый сердечник нама-
тывают обмотки, после чего катушки изолируют и складывают. За-
тем на них последовательно наматывают обмотки управления, об-
ратной связи и обмотку смещения.
§ 14.2. Технология сборки трансформаторов
и магнитных усилителей
Процесс сборки зависит от конструкции трансформатора.
Перед сборкой следует проверить все детали и узлы, входящие в-
трансформатор или дроссель (катушки, магнитопроводы, лепестки),
на отсутствие механических
повреждений и обрыв про-
вода в обмотках. Если тран-
сформатор с ленточным маг-
нитопроводом (рис. 14.3), то
на сборку поступает магни-
топровод, разрезанный на
две половинки. Катушку ус-
танавливают на стержень,
магнитопровода так, чтобы
она была неподвижной от-
Рис. 14.3. Трансформаторы с ленточными
сердечниками
носительно магни топ ров од а
для чего соприкасающиеся
поверхности каркаса катуш-
ки смазывают клеем.
Для более плотного при-
легания половин магнито-
провода торцы их протира
ют тампоном, смоченным
бензином, затем сушат на
воздухе и наносят тонкий
слой эпоксидного клея. Сма-
занные поверхности сты-
куют и плотно прижимают.
Собранные магнитопроводы с катушкой сушат сначала на воздухе,
а затем в печи при 90-У110°С в течение 4 ч. Стягивают магнито-
провод металлической лентой с хомутом, имеющим резьбовое со-
единение.
К импульсным трансформаторам, широко применяемым в вычи-
слительных устройствах, предъявляют следующие требования: не-
154
-искаженная передача импульсного сигнала с малыми потерями
мощности, надежность и малые габариты (рис. 14.3). Корпус 3 и
крышку 1 изготовляют из пресспорошка К21-22. Корпус с армату-
рой прессуют в четырехгнездной пресс-форме. После зачистки облоя
дно корпуса обрабатывают на сверлильном станке абразивным кру-
гом. Катушку 2 для повышения влагостойкости пропитывают лаком
и приклеивают к корпусу клеем БФ-4, этим же клеем приклеивают
крышку. Более технологична конструкция импульсного трансфор-
матора, где вместо изготовления корпуса заливают катушку эпок-
сидной смолой.
Технология сборки
магнитного усилителя не
имеет резких отличий от
сборки трансформаторов.
Магнитный усилитель об-
ладает особой чувстви-
тельностью к механиче-
ским воздействиям, поэ-
тому магнитопроводы пе-
ред намоткой катушки ус- Рис. 14.4. Импульсный трансформатор
танавливают, как прави-	х
ло, в пластмассовые каркасы и заливают компаундом. Собранные
магнитопроводы скрепляют болтами с помощью втулок. Усилитель
скрашивают или покрывают лаком.
Готовые трансформаторы, дроссели и магнитные усилители вне-
шне осматривают на соответствие требованиям чертежа и проверя-
ют омическое сопротивление всех обмоток, сопротивление изоляции
и ее электрическую прочность, параметры в режиме холостого хода
и под нагрузкой, основные параметры магнитного усилителя.
Импульсные трансформаторы проверяют по выходным данным
импульса и в режиме, близком к рабочему. Сопротивление изоляции
измеряют мегоммером между обмотками трансформатора и между
обмотками и магнитопроводом. Электрическую прочность и пара-
метры трансформатора проверяют на специальных установках и
автоматических стендах.
Глава 15
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОММУТАЦИОННЫХ ИЗДЕЛИИ
В приборах и аппаратуре автоматики широко использу-
ют различные коммутационные и монтажные узлы: переключатели,
выключатели, электромагнитные реле, штепсельные разъемы, мон-
тажные панели. Все эти изделия предназначены для коммутации
(переключения) и обеспечения надежного электрического контакта
между элементами и деталями электрической схемы при определен-
ном воздействии климатических и механических факторов.
Между отдельными контактами переключателя или реле, а так-
же между отдельными контактными парами в многоконтактных уст-
155
ройствах существует емкость. В каскадах автоматических уст-
ройств, работающих на высоких частотах, указанная емкость может
изменять параметры схемы или полностью нарушать ее работоспо-
собность. Для получения малой емкости контакты следует распо-
лагать так, чтобы площадь взаимного перекрытия контактов была
наименьшей, а расстояние между контактами — по возможности
наибольшим. Контакты надо закреплять на деталях, имеющих ма-
лое значение tgS. В этом случае потери будут наименьшими.
§ 15.1.	Конструкция переключателей
Переключатели предназначены для замыкания, размыка-
ния или одновременного замыкания и размыкания электрических
цепей при воздействии оператора или механизма. Конструктивно*
переключатели (и ‘реле) состоят из одной или нескольких пар кон-
тактов и специального устройства, при помощи которого эти кон-
такты могут быть замкнуты или разомкнуты. Если ввести в сопри-
косновение два металлических контакта и измерить их сопротивле-
ние, то оно окажется больше, чем величина, вычисленная исходя и&
размеров контактов и свойств применяемых материалов. Образу-
ющееся за счет микроскопических неровностей и окисной пленки
сопротивление в месте перехода тока с одной контактной поверхно-
сти на другую называют переходным сопротивлением. При протека-
нии тока через замкнутые контакты последние нагреваются за счет”
джоулева тепла (Q = 0,24/2/?/) и окисляются. Процесс окисления
происходит тем более интенсивно, чем больше величины переход-
ного сопротивления и протекающего тока. При размыкании контак-
тов по мере уменьшения контактного давления увеличивается пере-
ходное сопротивление, что ведет к резкому росту количества выде-
ляемого в контактах тепла, точечному расплавлению металла
контактов. Иногда возникает «мостик» из жидкого металла или
дуга (искра), что приводит к окислению и обгоранию контактных
поверхностей. Поэтому необходимо уменьшить время замыкания и
размыкания контактов, обеспечить при конструировании оптималь-
ное контактное давление, разрушающее окисную пленку, правильно-
выбирать материалы для контактов.
К материалам для контактов предъявляют следующие требова-
ния: стойкость против окисления и эрозии, хорошая механическая
прочность, электро- и теплопроводность. С этой целью контакты,,
лепестки и пружины в коммутационных узлах и изделиях изготов-
ляют из: 1) платины ПлП-1, платино-иридиевого сплава ПИЮ, зо-
лото-никелевого сплава ЗлНк5, золотоплатинового сплава ЗлПл7.
Эти металлы и сплавы стойки к окислению, обеспечивают надеж-
ный контакт при малых контактных усилиях (до 30 Н) и поэтому их
применяют в ответственной аппаратуре, работающей в сложных
климатических условиях; 2) химически чистого серебра СР999,.
обеспечивающего надежный контакт при давлении свыше 150 Н-
При больших токах и большой частоте срабатывания контактов се-
ребро сильно подвергается эрозии; 3) серебряно-медного сплава
156
СР770, твердой латуни и бронзы, обеспечивающих надежный кон-
такт при усилии свыше 250 Н, имеют пружинящие свойства. Для
улучшения контакта латунь покрывают слоем серебра. Срок служ-
бы ограничен из-за износа слоя серебра; 4) вольфрама и металло-
керамики, обладающих большой тугоплавкостью и обеспечивающих
надежный контакт при усилии свыше 800 Н. Применяют их при
больших токах и большой частоте срабатывания.
Рис. 1:5.1. Типы контактов:
а — прижимной; б — притирающийся; в — врубающийся
Контакты закрепляют на пружинах. Типы контактов даны на
рис. 15.1. В зависимости от конструкции переключатели делят на
кнопочные (нажимные), переходного и галетного типа. В аппара-
туре автоматики применяют мало- и многополюсные переключате-
ли. Переключатели имеют переходное сопротивление в пределах
Рис. 15.2. Виды малополюсных переключателей и выключа-
телей
157
0,01-4-0,03 Ом, усилие перевода из одного положения в другое 4-4-
-4-5 Н.
Кнопочный включатель (рис. 15.2, а) смонтирован в пластмас-
совом корпусе 1. Неподвижные контакты 6 изготовлены из контакт-
ного сплава с выводными латунными лепестками 7. Подвижной
латунный контакт 5 связан с пластмассовой кнопкой 3 с помощью
Рис. 15.3. Многополюсный переключатель
крышки со втулкой 2. При нажатии на кнопку 3 неподвижные кон-
такты 6 замыкаются, а в свободном состоянии они снова размыка-
ются под действием пружины 4. В пластмассовом корпусе 1 пере-
кидного переключателя (тумблера) с врубающимися контактами
(рис. 15.2, б) установлены неподвижные контакты 6 с выводными
лепестками 7 из фосфористой и бериллиевой бронзы. Подвижной
бронзовый контакт 5 поворачивается при воздействии пластмассо-
вого толкателя 8. Переходный переключатель 3 (тумблер) коромыс-
лового типа (рис. 15.2, в) отличается от тумблера с врубающимися
контактами конструкцией подвижного контакта 5. В пластмассовом
158
корпусе 1 микропереключателя (рис. 15.2, г) закреплена пружина
9 с серебряным контактом 5. Неподвижный контакт 6 имеет латун-
ные выводные лепестки 7. Переключение происходит под воздей-
ствием толкателя 8.	к
Разновидностью многополюсных переключателей являются пе-
реключатели щеточного и галетного типов. На пластмассовой или
керамической панели 1 щеточного переключателя (рис. 15.3) за-
креплены неподвижные латунные контакты 2 и 5, по которым пере-
мещается подвижной щеточный контакт 3, набранный из пластинок
фосфористой бронзы и закрепленный на электроизоляционной пла-
те 4. Плату со щеткой крепят на оси 6 винтом 9. Положение кон-
тактов фиксируется пружиной 8 и стальным шариком 7, который
западает в углубление на панели статора.
§ 15.2.	Технология изготовления переключателей
Корпуса переключателей из пластмасс изготовляют прес-
сованием из пресспорошков типа К21-22 или К21-2, а панели пере-
ключателей— из гетинакса, текстолита, пресспорошков и керамики.
Детали из гетинакса и текстолита штампуют, а затем покрывают
лаком. Детали из керамики изготовляют прессованием, штамповкой
или литьем под давлением. Контакты из проволоки или прутка из-
готовляют на специальных автоматах или на эксцентриковых прес-
сах. Контактирующую поверхность полируют на войлочных или
фетровых кругах с мелкозернистой полировочной пастой ГОИ и
промывают в растворителях. Применяются в переключателях плос-
кие и цилиндрические пружины, их изготовляют из фосфористой
или бериллиевой бронзы. Для лучшего использования упругих
свойств материала пружину располагают вдоль проката. Плоские
пружины изготовляют штамповкой. Пружины из бериллиевой
бронзы закаляют нагревом при 320+10° С в течение 2 ч с последу-
ющим охлаждением на воздухе. Цилиндрические пружины изготов-
ляют навивкой на специальных станках или автоматах.
Технологический процесс сборки тумблеров. Он включает сбор-
ку корпуса с неподвижными контактами, крышки со втулкой, под-
вижных контактов, общей сборки, контроля и испытаний. При сбор-
ке отдельных узлов и общей сборки основное внимание уделяется
точности и механической прочности соединений; это обеспечивается
клепкой или обжимкой материала, а в резьбовых соединениях до-
полнительной фиксацией краской. Четкость фиксации проверяют
вручную несколькими переключениями тумблера из одного положе-
ния в другое, а усилие, необходимое для переключения,— при по-
мощи динамометра.
§ 15.3.	Конструкция и технология изготовления
электромагнитных реле
В зависимости от тока, питающего обмотку, электромаг-
нитные реле делят на реле постоянного и переменного тока. Наи-
большее распространение среди электромагнитных реле постоянно-
159
го тока получили реле с качающимся якорем (рис. 15.4). При про-
текании тока через катушку 2 возбуждается магнитный поток, под
действием которого шарнирно закрепленный якорь 5 поворачивает-
ся на острой грани магнитопровода 1 и притягивается к нему. При
этом толкатель 4 давит на контакты 3 и замыкает их. Е£ли отклю-
чить ток от катушки, то
5 и контакты 3 вернутся
под действием контактной пружины якорь
в исходное
положение.
Реле переменного тока в
отличие от реле постоян-
ного тока для уменьшения
вихревых токов и нагрева
имеют сердечник, собранный
из отдельных пластин. Од-
на из основных характери-
стик реле — токи срабатыва-
ния и отпускания. Тяговое
-усилие, развиваемое электро-
магнитом постоянного тока
P=(0,4jx/w)2 Sc/(8jt 83),
где Р — сила,
ток в обмотке
число витков
поперечное
провода, см2; '63 — воздушный
зазор, см.
или напряжения, при котором
Рис. 15.4. Реле постоянного тока с ка-
чающимся якорем
• IO-5 Н; I —
реле, A; w--
обмотки; Sc —
сечение магнито-
Минимальное значение тока или напряжения, при котором
срабатывает реле, называют током или напряжением срабатыва-
ния. Отрезок времени, который проходит с момента подачи напря-
жения на обмотку реле до момента срабатывания контактов, назы-
вают временем срабатывания реле tcp. По времени срабатывания
реле делят на быстродействующие (£ср<0,005 с), нормальные
(0,015 с>^Ср>0,005 с) и замедленные( £ср>0,015 с).
Для коммутации обычно используют реле с нормальным време-
нем срабатывания, в схемах автоматики — быстродействующие и
замедленные. В таких схемах используются также реле малой
мощности с ограниченным нагревом, малыми габаритами и весом.
Конструктивные элементы электромагнитного реле — катушка,
якорь, корпус, контактная система. Электромагнитное реле состоит
из десятков деталей и узлов. Производство реле характеризуется
большой трудоемкостью, причем операции сборки и регулировки
составляют 50% и более от трудоемкости изготовления реле. Это
объясняется тем, что ряд конечных операций (герметизация, нама-
тывание, соединение деталей и узлов свинчиванием, клепкой, раз-
вальцовкой, пайкой и сваркой, регулировка контактной и электро-
магнитной схем) выполняют вручную, так как они плохо поддаются
механизации и автоматизации.
Технологические процессы наматывания катушек реле, дроссе-
лей и трансформаторов имеют много общего. Однако для изготовле-
160
ния обмоток реле и дросселей требуется большое количество про-
вода, так как обмотки многовитковые, а сращивание проводов не-
допустимо. Провода поставляют на бобинах с указанием только
веса провода, поэтому длину провода на бобине определяют рас-
четным путем.
Пример. Бобина с медным проводом марки ПЭВ-2 весит 890 г. Определить
длину провода, если его диаметр 1 мм, а удельный вес меди у=8,9 г/см3.
Объем медного провода
V = G/y,
где G — вес провода.
В системе СИ удельный вес меди у = 8,9 г/см3=87,22-103 Н/м3; 6 = 890 г=
= 8722-IO-3 Н; d=l мм = 0,Т-Ю-3 im. Тогда
V = 8722• 10-3/(87,22- 103) = 1 - 10-4 мз.
Площадь поперечного сечения провода
S = ш/2/4 = 3,14 (0,1 • 10-3)2/4 = 3,14-0,01-10—6/4 = 0,00785• 10—6 м2.
Длина провода
l = V/S = 1-10-4/(0,00785-10-6)= 127,4 м.
Ответ. Для наматывания обмотки длиной 127,4 м можно использовать бо-
бину весом провода не менее 890 г.
Якоря и корпуса изготовляют из электротехнических сталей.
Сначала собирают отдельные узлы, затем производят окончатель-
ную сборку реле, регулировку и контроль параметров. Сборка яко-
ря сводится к закреплению на якоре штифтов, скоб, толкателей,
пружин и упоров. В процессе окончательной сборки для всех винто-
вых соединений применяют краски или клей, а после закрепления
выступающие части дополнительно заливают краской. Это обеспе-
чивает высокую механическую прочность соединений. Наиболее
ответственная и трудоемкая операция — регулировка реле. Все па-
раметры должны удовлетворять требованиям технических условий.
Регулировка реле состоит из двух этапов: механической (установка
требуемых зазоров и давлений) и электрической (для получения
заданных электрических параметров). При механической регули-
ровке на специальных установках регулируют ход якоря, контакт-
ное давление, давление возвратной пружины, зазоры между кон-
тактами, их смещение. Электрическую регулировку выполняют
аналогично механической, но с обязательным замером электриче-
ских параметров. Например, ток срабатывания зависит от хода яко-
ря, контактного давления и других причин, создающих трение и до-
полнительное сопротивление движению якоря. Ток отпускания за-
висит от величины контактного давления и магнитных свойств
магнитопровода. С целью уменьшения трудоемкости регулировоч-
ные операции целесообразно разбивать на ряд мелких простых опе-
раций, причем окончательные операции выполняют наиболее ква-
лифицированные рабочие.
Высокие требования к реле по увеличению срока службы, тепло-
стойкости, влагостойкости и ударостойкости требуют их герметиза-
6—1041
161
ции. Наиболее надежный способ герметизации — газонаполнение
путем предварительной откачки воздуха из корпуса, в котором со-
бран механизм реле с катушкой, двух- или трехкратной продувки
реле осушенным воздухом (чередование газонаполнения с откач-
кой) и окончательного наполнения их газом. Газонаполнение осу-
ществляют через технологическое отверстие, диаметр которого рас-
считывают, исходя из условий надежной и быстрой откачки воздуха
из реле. Технологическое отверстие делают в кожухе, корпусе или
в цоколе реле. Такие операции, как выдержка реле под напряже-
нием, отключение последнего, промывка реле осушенным воздухом,
окончательное наполнение реле газом с избыточным давлением, ве-
дут автоматически в вакуумной камере. Подключают обмотки и
контакты реле в схеме через стеклянные проходные изоляторы.
Чтобы стекло не растрескивалось при изменении температуры, не-
обходимо в стеклянном проходном изоляторе использовать металл
(ковар — сплав железа, никеля и кобальта), который мало отли-
чался бы от стекла по температурному коэффициенту. Проходной
изолятор обычно используют для непосредственного закрепления
на нем контактов, что приводит к уменьшению габаритов реле. Од-
новременно устраняют изоляционные прокладки между контактами,
за счет усадки которых может происходить разрегулирование реле.
Параметры реле ответственного назначения стабилизируют мно-
гократными переключателями при нормальной или при повышенной
температуре (термотренировками). После 5000—10 000 переключе-
ний регулировочные параметры изменяются незначительно. Термо-
динамическую тренировку производят в термостате при 704-80° С.
После регулировки все винтовые соединения закрашивают. Оконча-
тельный этап изготовления — контроль. 100%-ную проверку реле
по всем требованиям технических условий выполняют в особо от-
ветственных случаях. При массовом производстве контроль выпол-
няют выборочно.
§ 15.4. Технология изготовления штепсельных разъемов
и монтажных панелей
Штепсельные разъемы предназначены для быстрого
электрического соединения отдельных блоков и узлов, а также
для подключения аппаратуры и приборов к источникам пи-
тания.
Штепсельные разъемы (ШР) состоят из кабельной части
(рис. 15.5, а), монтируемой на кабеле, из подвижной 2 и неподвиж-
ной 1 частей хомутика и колодки (рис. 15.5, б), устанавливаемой
на аппаратуре. На одной части располагают вилки S, а на другой
гнездо 11. Усилие соединения зависит от количества контактных пар
(до 100 Н и более). Переходное сопротивление каждой контактной
пары не более 0,01 Ом.
Кабельная часть штепсельного разъема имеет корпус 7, отлитый
под давлением или в кокиль из алюминиевого сплава, в который
вставлены вкладыши 6 из пластмассы с вилками 8. Вкладыши в
зависимости от применяемого материала изготовляют прессовани-
162
ем или литьем под давлением. Для низкочастотных ШР вкладыши
изготовляют из пресспорошков, а для высокочастотных — из поли^
этилена, полистирола и других материалов, имеющих малые потери
Рис. 15.5. Конструкция штепсельного разъема
на высокой частоте. Вкладыши вместе с вилками закрепляют в кор-
пусе при помощи разрезного кольца 5. На корпус надевают накид-
ную гайку 9 и устанавливают две половинки кожуха 4, которые
скрепляют винтами 10 (2 — подвижная часть хомутика). Накидную
Рис. 15.6. Монтажная панель:
а — сботэная; б — одноплатная
гайку 3 с неподвижным хомутиком 1 навертывают на кожух 4.
Точность изготовления деталей и сборки ШР не ниже 5-го класса.
Электрический монтаж радиоэлектронной аппаратуры автома-
тики выполняют с помощью монтажных панелей, предназначенных
для крепления и электрического контакта проводов и элементов
6*	163
схемы. Монтажная панель (рис. 15.6) представляет собой планку /,
на которой закреплены контакты 2, предназначенные для крепления
конденсаторов, резисторов и полупроводниковых приборов. Контак-
ты изготовляют в виде лепестков из листового материала или в ви-
де штырьков из пруткового материала. При изготовлении планок
и плат 4 из пресспорошков контакты запрессовывают и крепят за-
клепками или развальцовкой. Стойки 3 могут быть изготовлены из
листовых материалов (низкоуглеродистой стали или дюралюми-
ния) штамповкой.
Глава 16
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАЛОГАБАРИТНЫХ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
§ 16.1. Общие сведения
Электрические машины преобразуют энергию электриче-
ского тока в механическую энергию вращения. Их используют как
приводы автоматических и полуавтоматических устройств и раз-
личных механизмов и как специальные электрические машины для
автоматических устройств. В зависимости от выполняемых функ-
ций электрические машины делятся на электромашины синхронной
связи; вращающиеся трансформаторы; исполнительные электрома-
шины; тахогенераторы; фазовращатели; гироскопические приборы.
Электрические машины переменного тока могут работать в режиме
генератора и режиме двигателя.
Электромашины синхронной связи. Они предназначены для син-
хронных передач вращения осей, механически не связанных друг
с другом. Это сельсины, магнесины и телегоны — наиболее много-
численная группа электромашин. Все сельсины имеют однофазную
обмотку возбуждения и трехфазную обмотку синхронизации. Сель-
сины делят на контактные и 'бесконтактные. Контактные сельсины
имеют ротор с обмоткой, а также контактные щетки и кольца.
У бесконтактных сельсинов обмотки синхронизации и возбуждения
расположены на статоре. По выполняемым функциям сельсины
подразделяют на сельсины-датчики (вращение ротора сельсина
принудительное); сельсины-приемники (получающие вращение от
сельсина-датчика); сельсины-трансформаторы (когда напряжение
в обмотках пропорционально углу рассогласования роторов сель-
сина-датчика и сельсина-приемника) и дифференциальные сельси-
ны, у которых положение ротора соответствует алгебраическому
сложению положений роторов двух сельсинов-датчиков. Магнесин
имеет статор, состоящий из набора склеенных кольцевых пластин
из пермаллоя. Телегон имеет неподвижную катушку, внутри кото-
рой вращается ротор малого веса, вращаемый в подшипниковых
щитах.
Вращающиеся трансформаторы. Они предназначены для полу-
чения на выходе напряжения, зависящего от угла поворота, а так-
164
Рис. 16.1. Электродвигатель е тормозной муфтой:
/ — пружина; 2 — подшипниковый щит; 3 — диск; 4 — станина; 5 — якорь; 6 — статор; 7— коллекторный щит; 8 — колпак; 9, /3 — вин-
ты; 10 — муфта; 11 — шарикоподшипники; 12 — шайба
же для решения ряда тригонометрических задач. Ротор и статор
вращающихся трансформаторов имеют по две обмотки, сдвинутые
электрически на 90° относительно друг друга.
Исполнительные электромашины. Предназначены для преобра-
зования электрической энергии в механическую энергию вращения
вала. Все электрические двигатели питаются от сети постоянного
или переменного тока.
Тахогенераторы постоянного и переменного тока. Предназначе-
ны для измерения скорости вращения и выполнения вычислений в
счетно-решающих устройствах. На выходе тахогенератора созда-
ются напряжения, пропорциональные скорости вращения.
Фазовращатели. Предназначены для измерения разности фаз в
схемах автоматики.
Электромашины гироскопических устройств. Предназначены для
измерений автоматического управления бортовых устройств и др.
Для устройств автоматики наиболее широкое распространение
получили двигатели с мощностью на валу от долей до десятков ватт,
хотя в отдельных случаях применяют и более мощные двигатели.
При выборе двигателя нужно, чтобы мощность, развиваемая им
при заданных значениях питающих напряжений, была равна или
больше мощности Рн, необходимой для вращения нагрузки:
Рн= 1,03-105 7Иняв,
где Мн — момент трения в нагрузке; пв— число оборотов вала на-
грузки.
Электрические машины по мощности делят на: а) микро — мощ-
ностью до 50 Вт,- применяемые как двигатели некоторых автомати-
ческих производств и как элементы автоматических систем, для
которых мощность не является основным параметром; б) малые —
мощностью от 5 до 5004-600 Вт; в) средние мощностью от 600 до
6000 Вт; г) электрические большой мощности — свыше 6 кВт.
Основные сборочные элементы всех типов электрических ма-
шин приведены на рис. 16.1. Статор—неподвижная часть машины,
состоящая из станины и сердечника с обмоткой; ротор (якорь) —
вращающаяся часть машины, расположенная внутри статора; под-
шипниковые щиты, обеспечивающие взаимное положение ротора и
статора и закрепляющие щеткодержатель.
Технологическая схема изготовления микро- и малых электри-
ческих машин представлена в табл. 16.1.
§ 16.2. Технология изготовления статоров, роторов
и подшипниковых щитов
Изготовление статоров. Различают две конструкции ста-
торов: с объемными полюсами (рис. 16.2, а) и с кольцевыми сер-
дечниками (рис. 16.2, б). У статоров с объемными полюсами сер-
дечник и обмотка являются отдельными сборочными единицами,
крепящимися к станине винтами. Сердечники полюсов мелких ма-
шин— цельные; штамповочные сердечники соединяют склепывани-
166
Таблица 15.1
ем. При сборке правильность чередования полюсов проверяют маг-
нитной стрелкой. Собранный статор пропитывают, иногда же его
обмотки пропитывают до сборки.
Статор с кольцевым сердечником собирают склепыванием. Об-
мотки можно выполнять секциями, укладываемыми в пазы пакета
Рис. 16.2. Конструкция статоров
статора (рис. 16.3). Процесс укладки выполняют механизированным
способом на полуавтоматах.
Изготовление роторов. Изготовление роторов или якорей (рис.
16.4) включает в себя следующие операции: сборку деталей и уз-
167
лов, насадку на вал сердечника, сборку пакетов сердечника в спе-
циальном приспособлении, насадку коллектора напрессовкой на
смазанную маслом поверхность вала и насадку коллекторов и кон-
Рис. 1'6.3. Обмотки -статора:
а — двухфазная; б — катушечная
тактных колец на поверхность вала, имеющую сетчатую накатку,
смазанную бакелитовым лаком или клеем БФ-2, сушку деталей при
Рис. 16.4. Ротор электродвигателя:
1 — вал; 2 коллектор; 3 — бандаж; 4 — сердечник
168
I
60-4-70° С в течение 30 мин. Зачищают пазы ротора напильником
с целью получения более ровной поверхности (стружку удаляют
пылеотсоюом), затем наматывают обмотку. До и после намотки пазы
статора изолируют (рис. 16.5). В качестве изоляции используют
электрокартон толщиной 0,14-0,2 мм и лакошелк той же толщины.
Для создания изоляции более высокой теплостойкости применяют
стеклоткань, стекломиканит, стеклослюдинит (0,14-0,15 мм), а
Рис. 16.5. Укладка обмоток статора:
1 — пакет ротора; 2 — пазовая изоляция; 3 — основная обмотка; 4 —
клин; 5, 6 — дополнительная обмотка
также синтетические пленки: лавсан, фторопласт, эскалоп и ла-
текс. Наносят эпоксидную смолу прогрессивным методом с после-
дующей сушкой в течение 64-10 ч при 1304-150° С. Пазовую ленточ-
ную изоляцию укладывают на специальном полуавтомате. При сек-
ционной обмотке отдельные секции наматывают на станках для
открытой намотки и укладывают в пазы ротора.
М. е х а н и з и р о в а н н а я укладка секций роторов
(рис. 16.6). Якорь, подготовленный для намотки, закрепляют в
патроне полуавтомата. При включении станка прессующая головка
12 с заложенной в нее секцией опускается и прижимается к пазам
якоря 14, прессующие ножки запрессовывают секцию в пазы яко-
ря, после чего головка поднимается вверх. Затем в окно головки
вставляют следующую секцию и цикл повторяется. Время цикла
1,54-2 с. За это время оператор должен успеть вставить очередную
секцию. От двигателя 8 вращение передается на червячный редук-
тор 7 и через фрикционную муфту включения 6 — на кулачковый
16£
распределительный вал 5, с помощью которого приводятся в дви-
жение рабочие механизмы станка — прессующая головка 12 и по-
воротный патрон 2, в котором закреплен якорь (ротор) 14. Пово-
рачивается патрон с якорем с помощью собачки и храповичка 13,
закрепленного на поворотном патроне. Пружинный фиксатор 1
точно фиксирует патрон после поворота. Прессующая головка 12
закреплена на подвижной каретке 10, предназначенной для подъе-
Рис. 16.6. Схема полуавтомата для укладки секций в пазы ротора
ма и опускания головки. Каретка перемещается вверх и вниз с
помощью рычага И и кулачка 4. Прессующая головка 12 состоит
из захватов и прессующих пуансонов-ножей, укрепленных на под-
вижных каретках 3 и 9.
Выводные концы обмоток лудят горячим способом путем окуна-
ния их в ванну с припоем. Концы обмоток, выступающие за преде-
лы коллектора, подогревают, якорь подвергают электрическому
контролю, затем концы обмоток присоединяют к коллектору. На-
дежность работы электрической машины в значительной степени
определяется качеством таких контактных соединений. Для удер-
жания обмоток роторов от воздействия центробежных сил приме-
няют бандажировку, которую выполняют нитками, проволокой или
с помощью оплошного кольца. Ниточные бандажи скрепляют клея-
щим лаком, под бандаж прокладывают изоляцию в виде полос из
лакоткани или электрокартона. Проволочные бандажи наматьива-
170
ют из стальной или латунной проволоки диаметром 0,54-1,0 мм.
Бандажи из колец выполняют из нержавеющей стали, насаживают
после нагрева до 400° С на стеклотканевые или стекломиканитовые
ленты.
Пропитка роторов. Роторы пропитывают вместе с обмот-
кой, обеспечивая тем самым монолитную связь сердечника с обмот-
кой, до трех раз в зависимости от формы паза, режима пропитки и
свойств применяемого лака.
Доводка ротора. Она состоит из проточки на токарном
станке, продораживания и шлифования коллектора. Продоражива-
ние — это процесс фрезерования изоляционных прокладок коллек-
тора на глубину 0,5-4-1 мм. Шлифуют коллектор стеклянной (бума-
гой на токарном станке.
Центровка ротора. Ее выполняют для обеспечения кон-
центричности поверхностей элементов (ротора относительно оси вра-
щения. Проверяют ее в специальной призме, где должны быть вы-
держаны следующие допуски: биение коллектора в пределах
0,014-0,02 мм и сердечника — до 0,034-0,04 мм. При больших вели-
чинах биения указанные элементы шлифуют.
Геометрическая центровка ротора не обеспечивает симметрич-
ного расположения центров тяжести отдельных частей относитель-
но оси вращения. Причиной этого являются разная плотность ма-
териала ротора, неодинаковое количество пропитывающего лака,
припоя и др. Возникающие динамические нагрузки вызывают из-
нос подшипников, вибрацию ротора, искрение щеток и могут
быть причиной разрушения или повреждения вала и подшип-
ников.
Статическую балансировку ротора выполняют на брусках с ос-
трыми гранями, которые устанавливают строго горизонтально.
Выведенный из равновесия путем легкого толчка ротор займет по-
ложение, при котором его наиболее тяжелая часть окажется внизу.
’С помощью наклеенного пластилина определяют массу, необходи-
мую для удаления, которую снимают высверливанием или напай-
кой пластинок.
Динамическую балансировку ротора выполняют на специальных
балансировочных станках путем измерения амплитуды колебания
ротора, которое пропорционально величине неуравновешенной мас-
сы. Проверенный ротор устанавливают на пружинные опоры, кото-
рые раскачиваются под действием неуравновешенных центробеж-
ных сил.
Специальный электрический контроль ротора заключается в про-
верке качеств пайки коллектора, отсутствия короткозамкнутых
витков и отсутствия обрывов в цепи обмотки.
Изготовление подшипниковых щитов. Объемные или плоские
щиты служат для консольного крепления всей электрической ма-
шины. Заготовку щитов получают литьем в кокиль или под давле-
нием с последующей термообработкой и механической обработкой.
Сборка подшипниковых щитов заключается в креплении щеткодер-
жателей и других элементов электрической машины.
171
§ 16.3. Технология сборки электрических машин,
их контроль и испытание
Технология сборки электрических машин. Технологиче-
ский процесс сборки машин зависит от ее типа, назначения и ве-
личины. Ниже приведен пример сборки электрической машины с
тормозной муфтой (см. рис. 16.1).
Сборка подшипникового щита 2. В гнездо шита 2
укладывают шайбы 12, после чего на прессе запрессовывают шари-
ковый подшипник И. Пропустив вывод катушки тормозной муфты
10 через отверстие щита, к последнему крепят катушку четырьмя
винтами 9 и 13. Затем на щит накладывают пружину 1 и диск 3'
тормозной муфты и крепят их к щиту винтами 9.
Сборка щита 2 с якорем. На конец вала якоря 5 со сто-
роны коллектора напрессовывают второй неразъемный подшипник.
Противоположный конец вала на ручном прессе и подставке за-
прессовывают в кольцо подшипника 11.
Сборка статора с узлом якоря и щ и т а. После сов-
мещения фиксирующего щита станины 4 с фиксирующим отверсти-
ем щита 2 насаживают последний на станину ударами молотка,,
имеющего текстолитовый боек. Подобным образом насаживают
коллекторный щит 7, предварительно уложив в его гнездо регули-
ровочные шайбы. После этого оба щита скрепляют двумя стяжны-
ми винтами 9.
Контроль. Проверяют срабатывание муфты, осевой люфт,
состояние и биение коллектора.
Установка щеток. Чтобы установить щетки, пружины от-
тягивают проволочным крючком. После подсоединения выводов и
притирки щеток крепят колпачок 8 и производят окончательный
контроль.
Контроль и испытание электрических машин. Электрические ма-
шины контролируют по общим показателям (состояние изоляции,,
сопротивление обмоток) и по специальным, зависящим от назначе-
ния изделия и требуемой точности его характеристики. Все элек-
тромашины подвергают также приемным испытаниям, а некоторые
и типовым, которые проводят в особых условиях, например при по-
ниженных и повышенных температурах, повышенной влажности,,
различных механических воздействиях и др.
Приемные испытания заключаются во внешнем осмотре, провер-
ке габаритных и установочных размеров, величины биения и ви-
зоров, усилия прижатия щеток и надежности электрического кон-
такта у коллекторных электромашин, сопротивления изделий и
омического сопротивления обмоток, момента трения и точности ра-
боты и номинальных данных. При внешнем осмотре проверяют’
отсутствие вмятин, царапин и других повреждений, а также надеж-
ность крепления деталей, состояние маркировки. Биения и зазоры
проверяют с помощью индикатора не менее чем в трех точках.
Биение колец сельсина не должно превышать 0,05 мм, конца вала
172
электродвигателя — не более 0,02 мм, корпуса, измеренного в трех
точках по его длине,— 0,09 мм.
Усилие прижатия щеток (проверяют при помощи грамметра, мо-
мент трения — при помощи контрольной стрелки определенного ве-
са, закрепленной на валу концом вниз. Корпус электромашины пе-
рекатывается в одну и в другую сторону, при этом стрелка не
должна отклоняться от вертикального положения более чем на 90°.
Основные параметры, характеризующие работу электродвигате-
лей,— направление вращения, номинальные данные (электриче-
ское напряжение, номинальный ток и частота) и стабильность ско-
рости. Проверка точности работы и номинальных данных опреде-
ляется типом электромашины, ее назначением и выполняется в
условиях серийного и массового производства на специальных,
обычно полуавтоматических стендах по специальной методике.
Типовые испытания проводят по более широкой программе.
Глава 17
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ
§ 17.1. Краткие сведения о физических свойствах
полупроводниковых материалов
В основе технологии изготовления полупроводниковых
приборов лежит теория, связывающая свойства применяемых ма-
териалов с электрическими характеристиками и конструкцией при-
боров. Широкое распространение полупроводниковых приборов в
значительной степени определяется их преимуществами перед элек-
тронными приборами обычного типа. Например, транзисторы или
диоды имеют следующие преимущества перед двух- и трехэлектрод-
ными радиолампами: малые габариты и вес, что повышает их ме-
ханическую прочность и увеличивает срок службы; исключено ста-
рение материалов, потребляется незначительная мощность; малая
инерционность и простота конструкции обеспечивают высокую на-
дежность.
Полупроводниковые материалы характеризуются широким диа-
пазоном электропроводимости при 20° С: от 10-5 до 10-10 Ом-1
(проводники 10“44-10“6 Ом-1 и диэлектрики 10_ 17н-10“11 Ом-1). Од-
нако деление это достаточно условно. Если понижать температу-
ру, то из-за уменьшения средней тепловой энергии атомов электро-
проводность полупроводников и изоляторов уменьшается. При тем-
пературе абсолютного нуля (—273° С) электроны не могут быть
высвобождены из атомов, электропроводность полупроводников и
изоляторов равна нулю. При повышении температуры электропро-
водность возрастает.
В зависимости от природы частиц, являющихся носителями за-
ряда, различают ионные и электронные полупроводники. В ионных
полупроводниках ток создается перемещением ионов того вещест-
173
ва, из которого состоит. Проводимость, обусловленная движением1
свободных электронов, называют электронной.
Валентные электроны полупроводника при температуре абсо-
лютного нуля связаны с атомами ковалентными связями. Электро-
ны могут быть высвобождены из ковалентной связи, т. е. могут
приобрести энергию, достаточную для разрыва связи при воздейст-
вии на них внешних факторов (например, температуры, света). Ре-
зервная ковалентная связь образует «дырку», представляющую со-
бой место в электронной оболочке атома твердого тела. «Дырка»"
идентична положительному электрическому заряду и равна по ве-
личине заряду электрона. Электронная проводимость полупровод-
ников в зависимости от того, чем она обусловливается, делится на
проводимость типа «п» (от слова «negativ» — отрицательный) —
движение электронов — и типа «р» (от слова «positiv» — положи-
тельный) — движение «дырок». В производстве большую роль иг-
рает чистота исходных материалов. В «идеальном» кристалличе-
ском полупроводнике (высокой степени чистоты) число свободных,
электронов равно числу «дырок». В таком веществе, например, со-
держание примесей должно быть не более одного атома на
100 млн. атомов основного вещества.
Каждому полупроводнику можно придать проводимость типа
«р» или «п». Для этого в полупроводник необходимо ввести ничтож-
ное количество примесей, которые чрезвычайно сильно увеличива-
ют электропроводность полупроводника. Примеси, способные отда-
вать свои электроны, называют донорными примесями или донора-
ми. При введении донорных примесей увеличивается количество
свободных электронов, обеспечивается проводимость типа «п». На-
пример, донорами по отношению к кремнию и германию являются
атомы элементов (Р, As, Sb), расположенных в V группе перио-
дической системы Д. И. Менделеева. При введении акцепторных
примесей образуются избыточные «дырки», имеет место подавление
электронов и образование проводимости типа «р». Акцепторами по
отношению к германию и кремнию могут быть атомы элементов 1гц
Ga, Al, В, расположенных в III группе периодической системы.
§ 17.2. Классификация и назначение полупроводниковых
приборов
Разнообразные типы полупроводниковых приборов в мас-
совом масштабе используют в самых различных и ответственных
схемах. По своему назначению полупроводниковые приборы делят
на следующие группы, отражающие свойства используемых полу-
проводниковых материалов: терморезисторы (термисторы), фото-
элементы, варисторы. Особую группу составляют приборы с р-п-
и р-п-р-переходами— диоды, транзисторы и др.
Принцип действия термисторов основан на .использовании отри-
цательного значения температурного коэффициента сопротивления
полупроводников:
/?= Ае-аГ,
174
где 7? — величина сопротивления; А и а — коэффициенты, завися-
щие от материала и размера термосопротивления; Т — абсолютная
температура сопротивления.
Незначительное повышение температуры Т (на 18° С) может
значительно уменьшить величину сопротивления полупроводниково-
го термистора R. Значительная чувствительность к температуре по-
зволяет широко использовать термисторы как датчики температур
для термокомпенсации в автоматических приборах и устройствах,
в авиации, метеорологии и др. Конструктивно термисторы (рис.
Рис. 17.1. Полупроводниковые приборы:
а — стержневые термисторы; б — бусинковые термисторы; в — пленочный
термистор; г — схема селенового фотоэлемента; 1 — металлическая пласти-
на; 2 — слой селена; 3 — запорный слой; 4 — электрод; д — фотоэлемент;
е — варистор
17.1) изготовляют в виде стержней а, дисков, бусинок б, шайб и
пленок в, изготовляемых методом порошковой металлургии. Для
этого используют порошковые окислы металлов ZnO, MgO или сер-
нистые соединения типа Ag2S. Порошки спрессовывают, затем об-
жигают при 900-4-1300° С и заключают между двумя контактами
(электродами).
Металлические контакты выполняют путем нанесения серебря-
ной, золотой или платиновой пасты на основе эпоксидной смолы
типа токопроводящего клея — контактола. Изменяя режим прессо-
вания и химический состав, можно получить различные значения
а, Т и R.
Бусинковые термисторы изготовляют натягиванием двух тонких
проволочек из платинового сплава параллельно друг/к другу на
расстоянии от 5 до 10 диаметров бусинок. Затем на них наносят
небольшую каплю пасты из полупроводниковой смеси порошка со
связующим компонентом. На проволочках может быть до 20 буси-
нок, которые просушивают и слегка нагревают, а затем спекают в
печи.
175
Пленочные термисторы изготовляют методами вакуумной тех-
нологии.
Фотоэлементы — приборы, использующие возникновение элект-
рических зарядов под действием света. Фотопроводимость полупро-
водников пропорциональна силе света при слабом световом потоке.
Широко используют также люминоформы — вещества, обладаю-
щие способностью светиться после воздействия света или потока
электронов (люминесценция).
Варисторы — переменные сопротивления, величина которых за-
висит от напряжения, силы тока или полярности тока (например,
селеновые выпрямители).
§ 17.3. Приборы с п-р-п и р-п-р-переходами
Принцип действия таких полупроводниковых приборов
основан на явлениях, происходящих на границе, разделяющей два
полупроводника с различными типами проводимости (рис. 17.2).
Если концентрация «дырок» в p-области выше, чем в n-области, то
«дырки» вследствие диффузии переходят в n-область, стремясь вы-
Рис. 17.2. Обоазование р-п-перехо-
да при контакте электронного по-
лупроводника >с дырочным
равнять концентрацию во всем
объеме полупроводника. Одно-
временно с этим электроны из п-
области переходят в р-область.
Таким образом, на границе
соприкосновения двух полупро-
водников с различными типами
проводимости образуется /узкая
область (переход), обедненная
свободными носителями зарядов.
Если к р-п-переходу приложено
напряжение таким образом, что
плюс подан на /г-область, а ми-
нус— на p-область, то в этом слу-
чае р-п-переход будет включен в
обратном (запорном) направ-
лении. Полупроводниковый прибор, содержащий один р-/г-переход
и предназначенный для выпрямления переменного тока, называют
диодом. Когда к диоду приложено напряжение в обратном на-
правлении, через сопротивление R (рис. 17.3) проходит ток очень
малой величины. Когда к диоду приложено напряжение в прямом
(пропускном) направлении, через сопротивление проходит большой
ток, определяемый внешним сопротивлением цепи. Таким образом,
диод пропускает ток только в одном направлении, т. е. обладает
выпрямительными свойствами. Для стабилизации напряжения при-
меняют стабилитроны —полупроводниковые диоды, изготовлен-
ные из кремния с низким удельным сопротивлением; для работы в
качестве переменной емкости применяют варикапы — полупровод-
никовые приборы, емкость которых зависит от величины приложен-
ного к запорному слою напряжения.
176
Основной полупроводниковый прибор, способный усиливать или
генерировать электрические колебания,— транзистор, представляю-
щий собой систему из двух р-п-переходов, расположенных на близ-
ком расстоянии друг от друга в одном монокристалле полупровод-
никового материала (рис. 17.4). Если обе крайние области обла-
дают дырочной проводимостью, а средняя область — электронной,
Рис. 17.3. Схема включения
диода
Рис. 17.4. Схема включения
транзистора для усиления вход-
ного напряжения
то транзистор с таким чередованием областей называют транзи-
стором типа р-п-р. Физические процессы, протекающие в транзисто-
рах типа п-р-п и р-п-р, одинаковы. Левый р-п-переход, включенный
в прямом направлении, называют эмиттерным р-п-переходом, а
левую р-область— эмиттером; правый р-п-переход, включенный в
обратном направлении, называют коллекторным р-п-переходом, а
правую р-область — коллектором; п-область — база транзистора.
Под действием прямого напряжения «дырки» из области эмиттера
переходят в область базы, обусловливая дырочный ток I через
эмиттерный р-п-переход, а электроны из области базы переходят в
область эмиттера и обусловливают электронный ток /э. Таким об-
разом, полный ток
/=Л+/9.
Меняя напряжение в цепи эмиттера, можно управлять током в
цепи коллектора. Изменение тока в цепи эмиттерного перехода вы-
зывает примерно равное ему изменение тока в цепи коллекторного
р-п-перехода, т. е. если изменяют ток в цепи эмиттера, то изменя-
ется и сопротивление цепи коллектора. Используя этот принцип,
можно получить эффект усиления напряжения, мощности и тока.
Чтобы изготовить плоскостной транзистор, нельзя механически
соединить полупроводники п- и p-типов. Соприкасающиеся поверх-
ности должны быть параллельными и гладкими с высокой точ-
ностью. До сих пор нет единого метода изготовления переходов и
создания монокристаллов.
7—404.1	177
§ 17.4. Технология изготовления плоскостных
транзисторов
Наибольшее распространение получили приборы с р-п-
переходом, которые создаются методами диффузии, сплавления или
сочетанием этих двух методов, а также методом вытягивания из
расплава. Приборы с плоским электронно-дырочным переходом об-
ладают высокой механической прочностью. При больших размерах
переходы имеют большую емкость и не «могут быть высокочастотны-
ми в отличие от микросплавных переходов. Например, микросплав-
ный транзистор имеет переход, изготовленный методом вплавления
тонкой проволочки с присадкой элемента III или V группы системы
химических элементов в германий или кремний. Точечный прижим-
ной контакт используют в основном только в приборах СВЧ-диа-
пазона, способных (работать при больших мощностях.
Ниже представлен технологический процесс изготовления пло-
скостных транзисторов:
Сборка прибора с корпусом
Стабилизация параметров прибора |
Контроль и отбраковка
178
Выбор основных и вспомогательных материалов. Выбор опреде-
ляется назначением прибора и его -конструкцией. Подготовка ос-
новных материалов заключается в их очистке. Например, для при-
дания одному из основных полупроводниковых материалов, герма-
нию Ge, нужных свойств, в него вводят миллионные доли процента
необходимых примесей, т. е. не более Ы0-7%'. Вследствие трудно-
сти извлечения элементарного германия и его последующей тща-
тельной очистки получение германия — одна из наиболее ответст-
венных и дорогостоящих стадий при производстве полупроводнико-
вых приборов. Основное вещество для производства германия —
Рис. 17.5. Схема установки для очистки германия зонной плавкой
двуокись германия GeO2. Чистый германий получают восстановле-
нием из GeO2 при нагревании до 650° С в потоке водорода. Однако
полученный германий загрязнен примесями и поэтому его подвер-
гают ряду зонных плавок, в процессе которых он рекристаллизует-
ся и очищается от примесей. Металлургические методы очистки
германия, а также других полупроводниковых материалов основа-
ны на следующем явлении: выпадающие при охлаждении из рас-
плавленного полупроводникового материала с некоторым количест-
вом примеси (жидкая фаза) твердые кристаллики (твердая фаза)
обычно имеют концентрацию примеси, отличающуюся от концен-
трации ее в жидкой фазе. На практике используют два основных
метода очистки германия: 1) метод направленной кристаллизации,
заключающийся в восстановлении двуокиси германия в специаль-
ной установке; хвостовая часть слитка двуокиси наиболее загрязнен-
ная. Отрезав ее, получают очищенный германий; 2) метод зонной
плавки, при котором слиток германия 2, подлежащий очистке, по-
мещают на графитовой лодочке 3 в кварцевую трубку 4, через ко-
торую пропускают водород (рис. 17.5). Затем с помощью индук-
ционной катушки расплавляют часть слитка непосредственно под
катушкой высокой частоты. После образования расплавленной зоны
лодочку передвигают относительно нагревателя 7, в результате че-
го расплавленная зона перемещается вдоль слитка. В задней части
зоны германий плавится, а в передней части зоны, выходящей из
7*	179
Рас.. 17.6. Схема получения р-п перехода
вытягиванием из расплава:
/ — акцепторная таблетка; 2 — стержень; 3 — ти-
гель; 4 — спираль нагревателя
сферы действия нагревателя, происходит кристаллизация, примеси
оттесняются ,в расплав, т. е. в хвостовую часть. Этим методом по-
лучают германий очень высокой частоты.
Создание переходов. Это наиболее ответственная операция. Пе-
реходы выполняют методами вытягивания кристалла из расплава,
диффузией или сплавлением.
Метод вытягивания. В химически чистом инертном тигле
в атмосфере инертного газа расплавляют монокристалл p-типа про-
водимости. Затем в расплав вводят такое количество примеси,
дающей n-тип проводимо-
сти, чтобы проводимость
растущего монокристалла
изменила знак и стала
возможно большей. Пос-
ле вытягивания низкоом-
ной части слитка п-типа
необходимой длины про-
цесс прекращают. Этот
процесс сопровождается
вращением и вибрацией
стержня, обеспечивающе-
го вертикальный рост кри-
сталла (рис. 17.6) со ско-
ростью 0,02-4-0,05 мм/с.
Диффузионный
метод. Его применяют
для создания р-п-перехо-
дов из индия, кремния
или германия. Под диф-
фузией понимают процесс проникновения атомов одного вещества
в другое, который происходит в результате разности концентраций
атомов. В кварцевой трубе создают две температурные зоны, в
одной из которых находится тигель с примесью, а в другой — ло-
дочка с пластинами полупроводника. Через трубу пропускают ине-
ртный газ, который захватывает примеси и несет их к пластинам
полупроводника, расположенным вертикально. Затем температу-
ру понижают, происходит процесс кристаллизации.
Новым направлением является применение планарной техноло-
гии, обеспечивающей получение сложных слоистых структур типа
р-п. Для этого поверхность полупроводниковой пластины подверга-
ют специальной термической обработке в окислительной атмосфере
(рис. 17.7) с целью создания на пластине кремния (а) окисной
пленки (б). На окисную пленку (б) наносят локально защитное
покрытие (й). После этого незащищенные части окисной пленки (г)
вытравляют, а защищенные остаются. Затем защитное покрытие
снимают специальным растворителем. Обработанная пластина по-
ступает на диффузию (б) бора или мышьяка. Участки оставшейся
•окисной пленки препятствуют процессу диффузии для этих приме-
сей. В результате создаются отдельные участки с р-п-переходами,
180
которые, выходя на поверхность и оказываясь под слоем окиси
кремния, являются хорошим диэлектриком.
Сплавной метод. Этот метод получения переходов более
сложен по сравнению с диффузионным. В газовой или вакуумной
печи (при остаточном давлении 10-34-10-4 мм рт. ст.) нагревают
кассету с таблетками индия, помещенными на поверхности германия.
Сплав с примесью одного из элементов V группы периодической'
системы употребляют для получения р-п-перехода на полупровод-
никовом материале, имеющем p-тип проводимости. Загруженную
Рис. 17.7. Схема технологического цикла планарной тех-
нологии
кассету нагревают, после выдержки печь охлаждают до +100° С.
Происходит взаимный расплав, а затем кристаллизация. Отверде-
вающий сплав насыщается индием, который проникает в германий.
Эту операцию повторяют с другой стороны, получая р-п-р-переход.
Механическая обработка материалов и подготовка поверхности.
Она заключается в ориентации и разрезке слитка на пластины (за-
готовки), которые затем шлифуют и травят для очистки от окислов
и загрязнений. Вспомогательные материалы, в том числе контакты,
изготовляют из никеля, меди, золота. После нарезки контакты тра-
вят, шлифуют, лудят и термообрабатывают. Кристаллические по-
лупроводниковые и вспомогательные (материалы режут алмазными
и корундовыми дисками, стальными полотнами и абразивами на
фрезерных и шлифовальных станках и дисковыми пилами. Чтобы
выявить брак, кристаллы сортируют и контролируют. Поверхность
очищают и подготавливают путем тщательной промывки с целью
удаления остатков растворов и солей, образовавшихся во время
травления. После промывки кристаллы сушат в среде очищенного
и осушенного газа, так как свежепротравленная поверхность гер-
мания и кремния, например, активно взаимодействует с окружаю-
щей средой.
Лакировка. Места p-zz-перехода покрывают тонкой пленкой ла-
ка, которая предохраняет их от воздействия окружающей среды и
обеспечивает стабильность параметров прибора во времени.
7*—1041	181
Присоединение выводов. Присоединяют выводы пайкой, сваркой
или оплавлением. Вывод базы (более толстый — до 25 мкм) при-
соединяют способом термокомпрессии к кристаллодержателю, а
выводы эмиттера и коллектора (104-15 мкм) —способом сплавле-
ния и в водородной среде.
Окончательная обработка поверхности. Ее проводят химическим
травлением с последующей промывкой.
Сборка прибора с корпусом. Для транзисторов применяют гер-
метизированные корпуса с применением стеклянных проходных изо-
ляторов для отводов. Бескорпусные транзисторы и диоды залива-
ют лаками и компаундами или опрессовывают пластмассами.
Стабилизация. Для стабилизации параметров транзистора при-
меняют искусственное старение прибора.
Контроль и отбраковка. Перед монтажом приборы контролиру-
ют и отбраковывают по группам.
Часть четвертая
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СБОРКИ,
МОНТАЖА, РЕГУЛИРОВКИ И ИСПЫТАНИЯ
ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Глава 18
ТЕХНОЛОГИЯ СБОРКИ И МОНТАЖА
АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
Одна из важных особенностей производства приборов и
средств автоматизации — высокая трудоемкость сборочно-монтаж-
ных и регулировочных работ, определяющих в конечном счете ка-
чество аппаратуры.
Процесс соединения отдельных деталей и материалов, обеспе-
чивающий их взаимное расположение, называют сборкой. Закреп-
ление деталей и материалов в необходимом положении называют
установкой. Технологический процесс, включающий как сборку, так
и установку, называют монтажом. Электрический монтаж характе-
ризуется соединением электрических цепей или включением в эле-
ктрические цепи электроэлементов (деталей) приборов. Основными
документами для проведения сборки радиоэлектронной аппарату-
ры являются отраслевые стандарты, нормали, общие технические
условия, технические условия, в которых изложены общие требо-
вания к изделиям, материалам, соблюдение основных правил сбор-
ки. Конкретные требования к сборке (применяемое оборудование,
инструмент и последовательность технологического процесса сбор-
ки) указаны в технологических картах.
Все сборные соединения делят на подвижные и неподвижные.
Неподвижные соединения с точки зрения ремонтопригодности де-
лят на разъемные и неразъемные. Разъемные соединения выпол-
няют посредством резьбовых деталей, шпонок, штифтов и других
деталей, неразъемные соединения — пайкой, сваркой, расклепыва-
нием, склеиванием, запрессовкой и другими способами.
Все детали, поступающие на сборку, промывают и очищают от
посторонних частиц (масла, остатков охлаждающей жидкости
и др.). Промывают в ванне с бензином с помощью вращающейся
круглой медной щетки с последующей обтиркой или обдувкой сжа-
тым воздухом, подаваемым под давлением 0,34-0,4 Па.
При серийном и массовом производстве используют автоматиче-
ские моечные машины барабанного типа. В качестве промывочных
жидкостей применяют подогретые водные растворы щелочей, на-
пример 3-4-5%-ный раствор кальцинированной соды с мылом. Мел-
7**	183
кие детали сложной формы и с отверстиями очищают от загрязне-
ния ультразвуком.
§ 18.1. Механическая сборка устройств
Соединение пустотелыми заклепками. Детали из листо-
вых металлических материалов, а также из неметаллических (ке-
рамика, пластмассы) соединяют пустотелыми заклепками, которые
изготовляют из алюминия, латуни, меди и стали. При работе вруч-
ную инструмент—развальцовку зажимают в патроне сверлильно-
го станка. Заклепку вставляют в сопрягаемое отверстие соединяе-
мых деталей, а вращающуюся с частотой вращения до 900 с-1 раз-
вальцовку подают вручную до упора. Применяют автоматизирован-
ную развальцовку и клепку латунных и алюминиевых заклепок
диаметром до 2 мм с помощью специальных вибрационных станков,
а также с помощью малогабаритных соленоидных прессов, снаб-
женных ножным электроконтактом.
Склеивание. Широко применяют соединения с помощью склеи-
вания. От клеющих веществ требуются электроизоляционные свой-
ства и высокая механическая прочность клеевого шва. Выбирают
клей и режимы склеивания с учетом требований, предъявляемых к
намоточному изделию и технологии склеивания. В результате хи-
мических реакций, протекающих в пленке клея, последняя превра-
щается в твердое вещество, соединяющее склеиваемые материалы.
Клей должен целиком заполнять зазор между склеиваемыми по-
верхностями. Толщина клеевой пленки не должна быть большой.
Для обеспечения сплошной клеевой пленки оптимальной толщины
поры склеиваемых поверхностей тщательно очищают от загрязне-
ний с помощью растворителей. Повышения прочности клеевого шва
достигают сжатием склеиваемых поверхностей. Многие клеи для
своего окончательного отвердевания (полимеризации) требуют на-
грева. Назначение и основные свойства клеев даны в табл. 18.1.
Запрессовка. Это сборка с натягом, применяемая для посадки
штифтов, втулок, заглушек и других деталей.
Чтобы уменьшить усилия запрессовки, либо нагревают охваты-
вающую деталь, либо охлаждают охватываемую деталь. Нагрева-
ют детали в кипящей воде, масле или электрическим током. Ох-
лаждают в ваннах с жидким воздухом или с твердой двуокисью
углерода и спирта. Охлаждение охватываемой детали применяют
для небольших тонкостенных втулок и шарикоподшипников, нагре-
вание охватывающей детали применяют при соединениях с боль-
шим натягом при относительно больших диаметрах. Запрессовку
выполняют как при гладких сопряженных поверхностях соединя-
емых деталей, так и при накатанной поверхности. Первый способ
более точен.
Резьбовые и штифтовые соединения. Их широко применяют, так
как они просты и обеспечивают ремонтоспособность сборочного со-
единения без повреждения деталей. Основные инструменты при
сборке — отвертки и гаечные ключи. Для завертывания винтов при-
184
Группа и наименование клея	Применение
Термореактивные:	
БФ-2, БФ-4	Для склеивания витков обмотки, изоляционных тканевых, бумажных ма- териалов
БФ-6	Для склеивания тка- ней, фетра, целлофана, войлока
Полиуретановые	Для склеивания метал-
ПУ-2 Теплостойкие:	лов, ткани, бумаги, пла- стиков
ВС-ЮТ ВС-350 Эпоксидные:	Для склеивания алю- миния, меди, стали, цин- ка, никеля, стеклотексто- лита
холодного отверде-	Универсального назна-
ния горячего отверде- ния	чения
Таблица 18.1
Характеристика клеевого шва			Режим склеивания		
электрическая прочность, кВ/мм	удельное электриче- ское сопротивление, Ом/см	теплостой- кость, °C	темпера- тура, °C	время сушки, ч	удельное давление, Па
504-70	5,8-lOU-l,5-1015	—60 4-+80	80-4-160	14-4	404-50
504-70	5,8-1014—1,5-1015	- 60Ч-+120	120	0,5	404-50
50-7-70	5,8-1014-1,5.1015	—60-ь-Ь120	304-105	44-24	30
106,6	1,45-1015	—60 ч- +200	180	2	54-30
62	3,8-1013	—60-S- +350	200	1	54-50
23,1	8,3-1014	-60-5-+150	120	10	—
23,1	8,3-1014	-60-5-+160	160	7	10
Группа и наименование клея	Применение
Термопластичные: полистирольный	40% для проклейки многослойных катушек высокой частоты; 4—1'0% для склейки полистироль- ных деталей
АК-20	Для склеивания изоля- ционных лакотканей, бу- маги, витков обмотки, пластмассовых деталей и др.
Эластомеры № 88-Н	Для приклеивания ре- зины, кожи, тканей и др.
Животного проис- хождения, казеиновый	Для склеивания бумаж- ных и текстильных мате- риалов
Продолжение табл. 18.1
Характеристика клеевого шва			Режим склеивания		
электрическая прочность, кВ/мм	удельное электрическое сопротивление, Ом/см	теплостой- кость, °C	темпера- тура, °C	время сушки ,ч	удельное давление, Па
50	2,6-1015	—50-Г-+70	18-4-60	З-т-19	15-4-30,
41	8,6-1012	-604-4-70	18-7-20	18-7-24	5-4-400
40	3,7-1014	-60	18-7-20	48	10-4-20
В качестве диэлектрика не приме- няется		-60-7-4-50	18-7-20	15-24	5-4-40
меняют тарированные отвертки, обеспечивающие контроль усилия,
а также автоматические, пневматические и электрические приспо-
собления. Штифтовые соединения применяют для крепления дета-
лей с обеспечением неизменности взаимного расположения. При со-
единении деталей коническими штифтами отверстия под него свер-
лят и развертывают после установки деталей в рабочее положение.
Конические штифты имеют конусность 1 : 50.
§ 18.2. Технология электрического монтажа
Для производства электрического монтажа основная до-
кументация — схемы соединений и электромонтажные чертежи.
Схема соединений показывает реальные соединения составных ча-
стей изделия, определяет провода, кабели, жгуты, которыми осуще-
ствляют эти соединения, места их присоединения, разъемы, проход-
ные изоляторы и др. Схемы соединений используют для разработки
электромонтажных чертежей, определяющих прокладку и способы
крепления проводов в изделии, при наладке, контроле, ремонте и
эксплуатации изделий.
Электромонтажные чертежи — это сборочные чертежи, на кото-
рых показаны все элементы детали, входящие в изделие (напри-
мер, провода, кабели), и приведены данные, необходимые для эле-
ктрического монтажа. В тех случаях, когда выполняют сборку еди-
ничных или экспериментальных образцов приборов, основным
технологическим документом является принципиальная схема, по-
казывающая с помощью условных обозначений полный состав эле-
ментов изделия и связи между ними и дающая детальное представ-
ление о принципах работы изделия. Принципиальная схема служит
основанием для разработки схем соединений и электромонтажных
чертежей.
Кроме перечисленной документации при выполнении сборочно-
монтажных работ пользуются: структурной схемой, определяющей
основные функциональные части изделия, их назначение и взаимо-
связь (структурная схема предназначена для общего ознакомления
с изделием); функциональной схемой, разъясняющей процессы,
протекающие в отдельных цепях изделия; схемой подключения,
указывающей на внешние соединения изделия; общей схемой, опре-
деляющей составные части комплекса приборов при ознакомлении,
контроле и эксплуатации; схемой расположения, определяющей
относительное расположение составных частей изделия.
В шифры схем входят буквы, определяющие вид схемы, напри-
мер в электрических схемах — буква Э и цифры, обозначающие тип
схемы: структурная—-1; функциональная — 2; принципиальная —
3; соединений — 4; подключения — 5; общая — 6; расположе-
ния — 7.
Буквенные символы представляют собой сокращенное наимено-
вание элемента, составленное из характерных начальных букв (на-
пример, дроссель — Др, трансформатор — Тр и др.) Порядковые
187
Рис. 18.1. Пример механического закреп-
ления проводов на монтажных стойках:
1 *— монтажная стойка; 2 — плата; 3 — изоля-
ционная трубка
номера элементов присваивают начиная с единицы (например,
R2, Кз и т. д.).
Для обозначения на схеме частей элемента пользуются позици-
онным обозначением элемента с добавлением к нему через дефис
цифры, присваиваемой каждой части элемента (например, В2-3 —
третья плата второго переключателя). На принципиальных схемах
однозначно определяются все элементы, входящие в состав изде-
лия. Все данные этих элементов
записывают в таблице, назы-
ваемой перечнем элементов.
Для выполнения сборочно-
монтажных работ необходимо
предварительно ознакомиться
с технологическими особенно-
стями операций, изучить ус-
ловия эксплуатации прибора,
требования чертежа и техниче-
ской документации. Электриче-
скому монтажу предшествуют,
как правило, механические
операции. Тяжелые детали
(трансформаторы, дроссели и
др.) монтируют на прочных
опорах как можно ближе к точ-
кам крепления шасси для обес-
печения устойчивости с по-
мощью скоб и держателей
(рис. 18.1). Детали, рассеивающие тепло (резисторы, мощные по-
лупроводниковые диоды, лампы), располагают на шасси таким об-
разом, чтобы вокруг было свободное пространство и не было эле-
ментов (конденсаторов, германиевых маломощных триодов, дио-
дов), чувствительных к температурам. В транзисторных и в лам-
Лудить ПОСВ-33
Рис. 18.2. Разделка концов высокочастотного кабеля
РК-44:
1 — жила; 2 — изоляция; 3 — экранирующая оплетка; 4 —
пластикатовая изоляция; 5 — хлопчатобумажная нитка
188
повых схемах необходимо разделять, а иногда и экранировать
входные и выходные цепи, отдельные элементы (трансформаторы).
Сборку и монтаж производят в строгом соответствии с техноло-
гическим процессом, соблюдая общий для всех приборов порядок
его выполнения.
Механическая сборка. Все детали, поступающие на сборку, на-
пример расшивочные панели, переключатели, электроэлементы в
радиодетали и др. (см. рис. 15.7) промывают или очищают от по-
сторонних примесей.
Рис. 18.3. Шаблон для изготовления жгута:
/ — фиксатор концовой; 2 — поворотный фиксатор; 3 — жгут; 4 — бандаж
Монтаж перемычек из голого неизолированного провода. Соеди-
нение проводов между собой, а также с выводами навесных эле»
ментов выполняют только с помощью опорных промежуточных
контактов: клемм, лепестков, плат. Монтажные провода должны
быть тщательно зачищены и в местах соединения механически за-
креплены, при необходимости на перемычку надевают изоляцион-
ную трубку (рис. 18.2). Сечение жил монтажных проводов должно,
быть меньше сечения лепестка или контакта, чтобы плотность тока
не была больше допустимой. Под один зажимной контакт можно
подключать не более двух проводов, которые должны быть закреп-
лены между двумя контактирующими поверхностями. Минималь-
ный радиус изгиба не менее двукратной величины диаметра про-
вода.
Монтаж одиночных проводов. Обычно используют луженый или
посеребренный одножильный провод, а также кабель, изоляцию е
которого удаляют специальным инструментом или приспособлени-
ем, исключающим надрез жил или отдельных проволок (рис. 18.3).
Концы наружной текстильной оплетки проводов предохраняют от
разлахмачивания и сползания. Если длина монтажных проводов не
превышает 100 мм, то экранирующую оплетку присоединяют к кор-
пусу шасси в одной точке, при длине свыше 100 мм — в двух точках
с обоих концов. Оплетку заделывают и подпаивают к ней провод
заземления. Край экранирующей оплетки провода должен отстоять
189
от места среза изоляции на расстоянии Ю-г-25 мм в высоковольт-
ных цепях с напряжением 2—3 кВ. С контактными лепестками
монтажные провода соединяют без натяжения, оставляя запас для
возможной повторной зачистки и соединения. Не допускают сра-
щивание проводов путем скручивания и пайки. Провода, а также
выводы навесных радиодеталей соединяют между собой только с
помощью переходных (опорных) планок или лепестков. Монтажные
соединения между контактами, имеющими взаимное перемещение,
выполняют из гибкого монтажного провода с провесом, исключаю-
щим их натяжение при наибольшем расстоянии между контакта-
ми. Провода не должны лежать на острых ребрах шасси и кромках
отверстий, иначе можно изоляцию повредить.
Установка на шасси смонтированных узлов и монтаж проводов.
С приборов должны быть устранены металлическая стружка и
пыль. Очищают точные узлы, содержащие зубчатые передачи, ша-
рикоподшипники и т. д., кисточкой или тампоном, из протирочного
материала, увлажненного спиртом. При сборке элементов, работа-
ющих на частоте свыше 30 МГц, необходимо, чтобы места крепле-
ния деталей на шасси были очищены от краски, лака, коррозии и
залужены. Все детали закрепляют таким образом, чтобы к ним был
свободный доступ и были открыты маркировочные обозначения.
Конденсаторы и резисторы монтируют на своих выводах, если их
масса не превышает 15-4-20 г.
Жгутовый монтаж. Для уменьшения трудоемкости электрическо-
го монтажа внутри шкафов и кожухов приборов монтажные про-
вода укладывают в определенном порядке в жгуты. Целесообразно
объединять в жгуты как можно больше проводов низкочастотной
части схемы. Провода цепей переменного тока перед заделкой в
жгут свивают. Чтобы защитить жгут от высокой температуры и
агрессивности сферы, его покрывают алюминием, дюралюминием
или пластикатом. Жгуты скрепляют непрерывным бандажом из ни-
ток № 00, а для условий повышенной температуры — из стеклянных
ниток. Ниточный бандаж можно пропитывать воском (парафином)
и закреплять лаком или клеем. Последовательность операций по
вязке жгутов такая: подготовка и отрезка на заданную длину про-
водов по типу, расцветке и сечению; раскладка жгутов на специ-
альных шаблонах; связка проводов или покрытие оболочкой; про-
звонка проводов и маркировка; оконцовка проводов; контроль
жгута.
Радиус изгиба жгута должен быть не менее трехкратной вели-
чины диаметра провода, входящего в жгут. Число проводов в жгу-
тах определяет шаг вязки. Например, если число проводов до 5,
то шаг вязки жгута от 5 до 10 мм. Шаблон для раскладки жгута
представляет собой доску, на которой шпильками закрепляют кон-
цы проводов. Около каждой шпильки ставят номер закрепленного
провода. После этого провод прокладывают по контуру шаблона.
Раскладку проводов заканчивают закреплением другого конца на
конечной шпильке, имеющей тот же номер, что и начальная. С
целью повышения производительности труда и снижения утомляе-
190
мости рабочего применяют электрифицированные шаблоны, снаб-
женные сигнальными лампочками, переключателями и понижаю-
щим трансформатором. При закреплении начала первого провода
сигнальная лампочка гаснет и загорается сигнальная лампочка
зажима, в котором надо закрепить конец первого провода. После
Рис. 18.4. Примеры подготовки элементов к механиче-
скому закреплению
этого загорается лампочка у третьего зажима для закрепления сле-
дующего провода. Иногда применяют цветные лампочки, например
две зеленые лампочки для концов первого провода, две красные
для концов второго провода и т. д. Применение электрифицирован-
Рис. 18.5. Примеры заделки монтажных проводов и вы-
водов элементов:
1 — контактный лепесток; 2 — монтажный провод; 3 — плата;
4 — вывод элемента; 5 — корпус элемента (резистора)
191
ных шаблонов гарантирует правильность укладки и исключает не-
обходимость прозвонки проводов.
Монтаж навесных деталей и элементов (резисторов, конденса-
торов, полупроводниковых приборов). Все навесные радиодетали,
поступающие на монтаж, предварительно маркируют в соответст-
вии с их схемными обозначениями. Подготовка к монтажу выводов
элементов заключается в обрезке их на нужный размер и придании
требуемой формы (рис. 18.4). Выводы элементов изгибают в соот-
ветствии с образцовым изделием с помощью шаблона или кругло-
губцами на расстоянии не менее 2 мм от корпуса детали. Окисную
пленку и краску с выводов элементов зачищают шабером или шли-
фовальной шкуркой. Зачищенные выводы на расстоянии 8 мм от
корпуса облуживают припоем ПОС-40. Если необходимо лудить
вывод на меньшую длину, применяют пинцет-теплоотвод с медны-
ми насадками на губах. Навесные элементы должны быть надежно
закреплены перед пайкой на механических опорах (рис. 18.5, 18.6).
Для этого выводы элементов продевают в отверстия контактного
лепестка или платы и загибают на пол-оборота или на полный
оборот пинцетом или монтажными плоскогубцами. Излишек выво-
да удаляют кусачками. Контактные лепестки ламповых панелей пе-
ред монтажом отгибают наружу примерно под углом 45°. На кон-
тактных штепсельных и высокочастотных разъемах монтаж выпол-
няют без предварительного механического закрепления концов.
Заделанные в стекло или керамику жесткие выводы элементов в
процессе монтажа не отгибают (рис. 18.7). Расстояние между навес-
ными элементами и шасси и другими токопроводящими поверхно-
стями выбирают в зависимости от напряжения между ними и ус-
ловий работы приборов, но не менее 2 мм при покрытии монтажа
лаком до 1 мм.
Пайка выводов элементов на печатных платах делается для их
надежного механического и электрического соединения. Для полу-
чения хороших паяных соединений разница между диаметрами от-
верстия и вывода элемента должна быть в пределах 0,154-0,4 мм
(рис. 18.8).
Электрический монтаж полупроводниковых приборов. Примене-
ние полупроводниковых приборов и их электрический монтаж дол-
жны полностью учитывать сильную температурную зависимость
параметров приборов, обусловленную физическими свойствами
полупроводников. Так, величина обратного тока германиевого
р-и-перехода увеличивается в два раза при повышении температу-
ры на каждые 10° С, обратный ход кремниевых переходов возрас-
тает с температурой быстрее, чем обратный ход германиевых пере-
ходов. Схемы на полупроводниковых приборах проектируют с уче-
том возможного изменения (дрейфа) их параметров в процессе
хранения и эксплуатации. При входном контроле запрещается про-
верять полупроводниковые приборы на термоудары, многократные
механические удары, термоциклирование и длительные вибрации.
В процессе входного контроля транзисторы и диоды подключают к
разнообразным измерительным установкам. При этом неизбежны
192
неоднократные изгибы выводов приборов или другие механические
деформации, вследствие которых возможно нарушение герметично-
сти корпусов прибора. Поэтому на гибкие выводы транзисторов
надевают «разгрузочные» изоляционные шайбы толщиной 2—3 мм,
Рис. 18.6. Способы пайки выводов монтажных
проводов и элементов:
а — крепление перед пайкой на контактных наконеч-
никах: 1 — контактный лепесток, 2 — провод, 3 — изо-
лирующая панель, 4 — изоляционная трубка; б — виды
паяных монтажных соединений: 1, 2, 3 — жилы про-
водов и перемычек на контактных лепестках; 4 — про-
вод на контактном наконечнике; 5 — монтажные со-
единения на контактах ламповой панели
Рис. 18.7. Проход-
ной изолятор для
крепления пайкой:
1 — лепесток; 2 — то-
коведущий стержень;
3 — керамический изо-
лятор; 4 — место пай-
ки
чтобы при подключении к измерительным установкам отсутствовал
изгиб выводов у стеклянных изоляторов. Изгибают выводы при
монтаже на расстоянии 10 мм от корпуса прибора, чтобы избежать
деформации вывода у стеклянного изолятора (рис. 18.9). Это дает
возможность предотвратить случаи появления трещин в изоляторах
Рис. 18.8. Пайка выводов
радиодеталей на печат-
ных платах:
1 — пистон; 2 — вывод радио-
детали; 3 — плата; 4 — печат-
ный проводник; 5 — припой
Рис. 18.9. Гибка вывода резисто-
ра:
1 — вывод; 2 — корпус; 8 — зажим
193
и нарушение герметичности. У мощных полупроводниковых прибо-
ров вообще запрещается изгибать жесткие выводы, их необходим»
крепить к корпусу, обеспечивая тепловой контакт корпуса прибора
с теплоотводом. Необходимо обеспечить плотное прилегание по-
верхности триода к шасси или к радиаторам, применение которых
предусмотрено ТУ. Полупроводниковые приборы не должны распо-
лагаться в сильном магнитном поле постоянных магнитов, мощных
трансформаторов или дросселей. Паяют выводы полупроводнико-
вых приборов на расстоянии не менее 10 мм от корпуса прибора,,
если в ТУ это не оговорено. Между корпусом прибора и местом
пайки пинцетом отводят тепло. При пайке используют припои с
температурой плавления не более +260° С, так как даже кратко-
временное нагревание до температуры свыше +150° С разрушает
прибор. Время пайки должно быть минимальным. Обычно условия
пайки (температура и время) оговаривают в ТУ на прибор.
При монтаже транзистора следует базовые выводы присоеди-
нять в схему первыми и отключать последними. Пары с паяльного-
флюса не должны попадать на корпус и выводы полупроводниково-
го прибора.
Электрический монтаж запоминающих устройств. Запоминаю-
щие устройства (ЗУ) вычислительных и управляющих машин пред-
назначены для записи, хранения и выдачи кодов чисел. Основные
показатели ЗУ: емкость, определяемая количеством чисел и ко-
манд, которое может одновременно храниться; время обращения,,
т. е. время, необходимое для записи и считывания чисел; надеж-
ность, габариты и длительность хранения информации. По своей
конструкции ЗУ разнообразны. Наибольшее применение находят
ЗУ с магнитной записью и на материалах, обладающих прямо-
угольной формой петли гистерезиса (на ферромагнитных материа-
лах). Такие устройства обладают большой емкостью и высокой
скоростью записи информации (табл. 18.2).
Таблица 18.2
Тип ЗУ	Емкость в двоичных единицах	Время обращения
Магнитные ленты	ГО6—К)9	14-2 С
Магнитные диски	До 5-Ю6	Менее 1 с
Магнитные барабаны	10М-107	254-40 мс
Матрицы с ферромагнитными элемен- тами	1034-1'06	0,54-15 мкс
Электронно-лучевые трубки	2 • L03 на одну трубку	14-20 мкс
Ультразвуковые линии задержки	10Ч-104	0,24-1 мкс
Промежуточные результаты вычислений, выполняемых, напри-
мер, цифровыми электронно-вычислительными машинами, времен-
но хранятся в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ).
Арифметические устройства, выполняющие все вычисления (сло-
жение, умножение, логарифмирование, интегрирование и Др.), из-
194
готовляют .из тех же элементов, что и ОЗУ. Запоминающие устрой-
ства с магнитной записью изготовляют в виде барабанов, дисков
и лент из немагнитного вещества (алюминий, целлулоидная лента).
На немагнитную основу наносят магнитное покрытие — ферролак,.
состоящий из магнитного порошка (754-80 %), связующего вещест-
ва (124-14%) и пластификатора. В качестве магнитного порошка
используют окислы железа Fe2O3 или Fe3O4. Размер зерна 0,34-
4-0,8 мкм. Хорошие результаты дает феррито-кобальтовый поро-
шок, состоящий из смеси окислов железа (954-80%) Ре^Оз и ко-
бальта (54-20%) Со^О3. А^агнитное покрытие закрепляется на
Рис. L8.10. Схема магнитной
записи .с помощью феррито-
вой головки:
1 — ферритовые сердечники; 2 —
магнитные носители записи
Рис. 18.11. Схема запоминающего
устройства матричного типа
немагнитной основе связующим веществом — нитроколлодием, рас-
творенным в спиртобензиновой смеси в отношении 2 : 3. Пластифи-
катор (обычно касторовое масло) придает ферролаку требуемую
жидкотекучесть. Основные недостатки ферролакового покрытия —
низкая остаточная индукция и малая механическая прочность,,
которая увеличивается с помощью гальванического покрытия из
сплавов кобальта и никеля или вольфрама и кобальта. Записывают
информацию с помощью магнитной головки, представляющей собой
электромагнит, сердечник которого имеет небольшой зазор (поряд-
ка 0,03 мм) с высоким магнитным сопротивлением. При прохожде-
нии намагниченного участка под считывающей головкой в ней воз-
никает магнитный поток. Если запись производят в двоичной си-
стеме, то намагниченное состояние обозначает единицу (появление
э. д. с.), ненамагниченное — нуль (э. д. с. отсутствует). Магнитная
головка может состоять из ферритовых сердечников, на поверхность
которых гальваническим способом нанесен тонкий слой меди. Каж-
дая обмотка является первичной обмоткой трансформатора, а тон-
195
кий слой меди на ферритовом сердечнике — вторичной обмоткой
(рис. 18.10). В качестве магнитного носителя записи может слу-
жить также магнитный барабан с горизонтальной осью вращения.
Основной частью такого барабана является ротор, который изго-
товляют из магнитного сплава АК-4С с запрессованными стальны-
ми осями вращения. Ротор устанавливают в шариковые подшипни-
ки, находящиеся в правом и левом кронштейнах. На станине с двух
сторон помещают магнитные головки.
Магнитный накопитель. Представляет собой совокупность запо-
минающих элементов (элементов из ферромагнитных материалов),
Рис. Г8.12. Схема намотки и
сборки многоотверстных пла-
стин памяти
прошитых проводами, т. е. обмот-
ками. В ЗУ входят также адресное
устройство, источник питания, син-
хронизатор и другие элементы, пред-
назначенные для обслуживания
магнитного накопителя.
Конструктивно -технологическая
характеристика магнитного накопи-
теля и используемых ферромагнит-
ных элементов резко отличается от
характеристики обычных элементов,
например трансформаторов и дрос-
селей, и определяет методы их про-
изводства. Использование ферро-
магнитных элементов — сердечни-
ков, многоотверстных ферритовых
пластин, трансфлюксоров, лэддиков
и биаксов — основано на их способ-
ности устойчиво и неограниченно
долго сохранять одно из двух воз-
можных состояний намагниченности,
соответствующих записи кода «0» и «1». Через отверстия ферро-
магнитного элемента обычно проходят обмотки записи и считы-
вания, которые могут быть заменены проводами, проходящими
через отверстие элемента. Если элемент имеет три. обмотки (рис.
18.11) — записывающую 1, управляющую 2 и считывающую 3,—
то в этом случае он работает следующим образом: при подаче на
провод (обмотка /) записывающего импульса ферромагнитный
элемент намагничивается до состояния +BS (условно) и хранить
«I» информации (рис. 9.1). При подаче сигнала на управляющую
шину сердечник или пластина перемагничивается из состояния
H-Bs в состояние —Bs: Если при подаче управляющего импульса
ферритовый сердечник находится в состоянии — Bs, то на выходе
шины сигнала не будет, что соответствует записи «0».
Возбуждение выбранного числа в такте записи осуществляют
импульсом числового тока, протекающего по обмотке записи (чис-
ловой обмотки), а запись информации — импульсами разрядных
токов, протекающих в разрядных проводах (обмотка считывания).
В такте считывания по числовому проводу проходит ток считыва-
196
ния, при действии которого на выходе разрядных обмоток образу-
ются сигналы считывания. В многоотверстной пластине памяти ток,
протекающий в проводе, создает вокруг отверстия магнитное поле.
Напряженность Н этого поля убывает по мере удаления от оси от-
верстия:
Я=//(2лг),
где I — ток,'протекающий в проводнике, проходящем сквозь отвер-
стие; г — расстояние от центра отверстия.
Под действием этого поля происходит перемагничивание ферри-
та в кольцевой области вокруг отверстия. Сечение магнитных эле-
ментов и число витков обмотки считывания определяют величину
выходного напряжения. В целях компактности ЗУ размеры ферро-
магнитных элементов очень небольшие. Существует большое раз-
нообразие конструктивного размещения ферромагнитных элемен-
тов в магнитном накопителе. Способ выполнения обмоток опреде-
ляется конструкцией магнитного накопителя. Обмотки таких нако-
пителей относят к жгутовым. Классификация жгутовых многослой-
ных обмоток приведена ниже:
Виток к витку |	| Внавал
| На системе ниток |	|	|
На линейной системе	пространственной
магнитопроводов	системе магнито-
_______________________ проводов
Жгутовые многослойные обмотки на системе ниток применяют
также в безындукционных сопротивлениях. Их наматывают на спе-
циальных автоматах, работающих по принципу ткацкого станка.
В качестве основы используют систему ниток, а роль утка выполня-
ет наматываемый провод. Получающаяся таким образом лента раз-
резается на части, омические сопротивления которых подгоняют к
номинальному значению электрического сопротивления, свертыва-
ют в рулончики и монтируют в трубчатые каркасы.
Жгутовые многослойные обмотки на системе линейно располо-
женных магнитных элементов наматывают обычно вручную. Трудо-
емкость намотки очень высока. Такие обмотки применяют в нако-
пителях постоянных ЗУ. Жгутовые многослойные обмотки на си-
стеме пространственно расположенных магнитных элементов,
применяющиеся в ОЗУ, наматывают также в основном вручную.
197
Конструктивно жгутовые обмотки внавал размещаются, как
матричные накопители или накопители типа г. Каждый сердечник
матрицы имеет три обмотки, образуемые проводами. Координатные
или адресные шины х и у служат для выборки соответствующего’
сердечника, а провод, пронизывающий все сердечники, является
общей выходной обмоткой матрицы или обмоткой считывания.
Каждая матрица содержит столько сердечников, сколько чисел
должно фиксироваться в накопителе.
Однако применение одноотверстных элементов — сердечников,
двух- и трехотверстных — биаксов, трансфлюкторов, имеющих мат-
ричное размещение — встречает технологические трудности, так
как намотка проводами большого количества сердечников — трудо-
емкий процесс, плохо поддающийся механизации.
Многоотверстные ферритовые пластины. Применение таких си-
стем означает переход к интегральной технологии, позволяющей
получать как сами магнитные элементы, так и собирать их и нама-
тывать обмотки в едином сложном технологическом цикле. Много-
отверстные пластины объединяют через технологические отверстия
4 в один конструктивный, законченный в изготовлении узел, назы-
ваемый кассетой памяти (рис. 18.12). Кассеты содержат 16 магнит-
ных пластин памяти 1 и одну пластину магнитного дешифратора
с 16 двухотверстными элементами. Печатный числовой провод пла-
стины 2 соединен с выходной обмоткой дешифратора. Разрядная'
обмотка 3 выполнена из проводов типа ПЭВТЛ или ПЭВТЛ-К*
Пластина дешифраторов имеет две обмотки— координатную и сме-
щения. Кассета после сборки может быть залита термореактивным
компаундом, обеспечивающим механическую прочность и влаго-
стойкость. Набором необходимого количества кассет и их соответ-
ствующим соединением получают различную емкость накопителя.
Магнитные накопители матричного типа. Производство таких
накопителей заключается в следующем: в плате 4, изготовленной
из электроизоляционного материала, например, из гетинакса (рис.
18.13), сверлят отверстия, диаметр и количество которых опреде-
ляются диаметром и количеством используемых сердечников L
Толщину платы берут несколько больше высоты сердечника. В от-
верстия платы 4 на специальных бумажных прокладках устанавли-
вают сердечники. Затем заготавливают отрезки проводов 3, 5 тре-
буемой длины. Для этого используют приспособление, состоящее-
из набора круглых цилиндров, имеющих различные диаметры. Дли-
на окружности каждого диаметра цилиндра равна длине нареза-
емого отрезка провода. Если намотать на цилиндр провод, а затем
разрезать обмотку, то можно получить отрезки необходимой дли-
ны. Сердечники с помощью иглы прошивают тремя проводами в
двух направлениях. С лицевой стороны платы провода пропускают
на обратную сторону, а затем снова выводят на лицевую. Провода
закрепляют на соответствующих контактах платы, предварительно'
заготовив перемычку из медной луженой проволоки. После этого
на контактах платы устанавливают резисторы 2, а клеем БФ-4 —
трансформаторы 6, затем сушат плату и производят пайку всех ее-
198
контактов. Операции заканчивают контролем по заданной про-
грамме.
Технология прошивки матриц. Перспективным является приме-
нение специального устройства прошивки матриц проводами с по-
мощью подсоса воздуха. Особенность этого устройства — примене-
ние специальной платы с глубокими пазами совместно с направля-
ющей сеткой и отверстиями в местах установки ферритовых сер-
дечников. Ферриты устанавливают в соответствии с заданной схе-
Рис. 18.13. Матрица 'координатная
мой без вибрации матрицы и удерживают в заданном положении.
Это обеспечивает автоматическую прошивку ферритовых колец
малого диаметра.
Для намотки матриц оперативной памяти предложен специаль-
ный станок, характеризующийся наличием системы подвижных в
аксиальном направлении конусных валков, которые расположены
попарно в два ряда с обеих сторон платы. Провод протягивают
зигзагообразно «змейкой» сквозь отверстие в матрице. Конец про-
вода вводят между валками. Валки, вращаясь, втягивают провод,
перемещают его по каналу сквозь отверстие в нижнем ферритовом
кольце и далее по каналу сквозь направляющую и второй ферри-
товый элемент и т. д. При перемещении провода вокруг валков
образуются петли намотки, которые сбрасываются с помощью вал-
ка. Для фиксации провода служит зажим. После протяжки прово-
да и удаления соответствующих ручьев и валков его затягивают и
накладывают на поверхность матрицы.
Последовательность сборки многоотверстных пластин в пакет
такова: пластины устанавливают в пазы приспособления с шагом,
обеспечивающим удобство прошивки пинцетом одного отрезка про-
199
JD отд п п.
Рис. 18.14. Схема определения величины про-
света 6 при сборке многоотверстных пластин
памяти
вода через все отверстия пластин ряда А-1, затем второй конец
этого же отрезка провода пропускают через все отверстия ряда
А-2. Подтягивают провод до упора. Поворачивают приспособление
на 180° в вертикальной плоскости и аналогично пропускают второй
отрезок провода через отверстия ряда Б-1 и Б-2. Для уплотнения
пакета осторожно перемещают все прошитые пластины по натяну-
тым проводам к середине пакета. Для обеспечения полной взаимо-
заменяемости при сборке многоотверстных пластин в пакет боль-
шое значение имеет со-
вмещение отверстий
рядом лежащих пла-
стин. Чем больше вели-
чина «просвета» между
образующими отверсти-
ями в пластинах, в ко-
торые входит провод,
тем легче производится
сборка пакета. Малая
величина просвета 6
может привести к по-
вреждению изоляции
провода и возникновению замыкания между печатным проводни-
ком в отверстии пластины и круглым проводом, проходящим через
отверстие пластины (рис. 18.14). Печатный провод соединяет все
отверстия ферритовой пластины в поперечном направлении, а
круглый провод в изоляции проходит через все отверстия феррита
в качестве разрядной обмотки.
Если, например, толщина медного покрытия отверстий феррито-
вых пластин 0,011 ±0,002 мм на каждую сторону, то на обе сторо-
ны максимально составит 0,026 мм. Толщина фосфатного покрытия
внутри отверстия равна 0,007±0,001 мм на сторону; на обе сторо-
ны наибольшая толщина равна 0,016 мм. Таким образом, макси-
мальная толщина медной и фоссЬатной пленки составит 0,0264-
4-0,016 = 0,042 мм.
При достаточно большой величине «просвета» сборку пакета
магнитного накопителя можно упростить, сблизив пластины вплот-
ную друг к другу. Тогда одним движением можно «прошить» про-
вод через отверстия всего пакета.
Глава 19
МЕТОДЫ КОНТАКТИРОВАНИЯ
§ 19.1.	Общие сведения
Контактированием называют создание контактных соеди-
нений, обеспечивающих постоянство механической и электрической
связи между объемным или печатным проводником и выводами
элементов автоматических устройств или приборов. В качестве вы-
200
водов элементов обычно используют круглые или плоские контакты,
лепестки, круглый или плоский монтажный провод. Выводы к внеш-
ней схеме автоматического устройства присоединяют обычно пай-
кой или сваркой. Внутреннее соединение намоточной проволоки с
выводами элементов — сложная задача. Поэтому контактные сое-
динения— один из факторов надежной работы элемента. Количест-
во таких соединений может быть значительным. Поэтому сущест-
вуют методы контактирования, приемлемые для монтажа обычных
элементов, но не пригодные для контактирования миниатюрных
элементов. Причинами этого являются малые размеры и толщины
монтажных поверхностей, малые размеры элементов и диаметра
выводов элементов и применяемой проволоки (0,014-0,02 мм). Это
требует применения специального оборудования и инструмента, за-
трудняет очистку контактных поверхностей. Кроме того, такие эле-
менты, как, например, резисторы, требуют в местах контактирова-
ния строгого ограничения теплового воздействия по величине и про-
должительности. Длительное тепловое воздействие или превышение
допустимого значения температуры изменяет электрические пара-
метры резистора. При большом количестве выполнения микромон-
тажных соединений увеличивается возможность возникновения
ошибок по чисто физиологическим причинам. Контактирование, вы-
полняемое вручную, требует особого внимания и напряжения.
Методы контактирования должны удовлетворять следующим
требованиям: прочность контактного соединения должна быть не
ниже прочности соединенных выводов и проволоки; соединение
должно иметь минимальное омическое сопротивление; основные па-
раметры процесса контактирования (температура нагрева, удельное
давление и длительность выдержки) должны быть минимальными,
чтобы не повредить элементы; возможность соединения разнообраз-
ных сочетаний материалов и типоразмеров, например проволоки
или ленты с плоскими контактами; после процесса контактирования
не должно оставаться материалов, вызывающих коррозию; качест-
во соединения должно контролироваться простыми и надежными
средствами; желательно, а иногда обязательно обеспечивать ремон-
тоспособность контактного узла. Применяемые в производстве ме-
тоды контактирования в различной степени удовлетворяют этим
требованиям. Классификация основных методов контактирования
приведена ниже:
Пайка ................
Сварка давлением . . ., .
Сварка плавлением . .
Специальные методы . .
мягкая с легкоплавкими припоями, твер-
дая -с тугоплавкими припоями
ультразвуковая, электроконтактная, тер-
мокомпрессионная
электронным лучом, лазерным излуче-
нием
контактирование склеиванием с помощью
токопроводящих паст и амальгам
Пайку производят за счет нагревания соединяемых поверхно-
стей и расплавления припоев — специальных сплавов и металлов.
Сварка — это процесс соединения металлических деталей с при-
менением местного нагрева до состояния плавления или пластиче-
8—1041	201
ского состояния. Сварка давлением — это соединение контактов при
совместном действии нагрева и давления. Сварку плавлением при-
меняют для контактирования элементов при их монтаже в автома-
тическом устройстве. При сварке давлением общий нагрев или
местный (локальный) не доводит соединяемые металлы до расплав-
ления, а лишь увеличивает их пластичность, т. е. способность их к
деформации. В зависимости от режима сварки (давления, темпера-
туры и времени выдержки) электрическая контактная сварка мо-
жет быть отнесена как к сварке давлением, так и к сварке плав-
лением.
Характерным для перечисленных методов микроконтактирова-
ния сваркой является то, что места соединения обладают более вы-
соким электрическим сопротивлением, чем сами соединяемые ме-
таллические проводники. Такое сопротивление называют переход-
ным контактным сопротивлением. Пайка в отличие от сварки
создает небольшое переходное сопротивление. Ремонтоспособность
аппаратуры более универсальна, так как позволяет соединять раз-
нородные металлы. Качество пайки легко контролируется. Сварка
обеспечивает большую механическую прочность соединения, однако
не все металлы обладают свариваемостью.
Контактирование токопроводящими пастами и амальгамами не
изменяет величины переходного контактного сопротивления. Выбор
метода контактирования определяется требованиями к контактным
узлам, конструкцией контактного узла и применяемыми материа-
лами.
§ 19.2.	Мягкая пайка легкоплавкими припоями
Технологический процесс пайки — это соединение друг с
другом металлических деталей в нагретом состоянии расплавлен-
ным припоем, который затем затвердевает. В процессе пайки про-
исходят взаимное растворение и диффузия припоя и основного ме-
талла в весьма тонком поверхностном слое соединяемых металлов.
Получение надежных паяных соединений требует обязательного
выполнения следующих основных условий: нужной шероховатости
поверхностей паяных элементов, которые должны быть сразу же
после зачистки покрыты металлом или залужены: оптимальных за-
зоров между соединяемыми поверхностями, гарантирующих про-
никновение в них дозированного жидкого припоя; способа нагрева,
обеспечивающего равномерный прогрев соединяемых деталей на
30—100° С выше точки полного расплавления припоя.
Прочность контактного соединения и его надежность определя-
ются степенью чистоты спаиваемых поверхностей соединяемых де-
талей. Поверхности должны быть тщательно очищены от пленок,
лаков, эмалей, загрязнений, окислов и др. Большое значение имеет
правильный выбор припоев и флюсов. В качестве припоя использу-
ют различные цветные металлы и их сплавы. В зависимости от ве-
личины температуры плавления припоев их разделяют на мягкие
и твердые. Мягкие припои имеют температуру плавления менее
202
450° С и невысокую механическую прочность, твердые припои —
температуру плавления свыше 450° С и высокую механическую
прочность. В качестве легкоплавких припоев применяют оловянно-
свинцовые, висмутовые, кадмиевые и другие сплавы. Наиболее низ-
котемпературные припои содержат индий, висмут и кадмий, темпе-
ратура которых 804-150° С. Для растворения и удаления окислов и
загрязнений со спаиваемых поверхностей, защиты металла от окис-
ления в процессе пайки, улучшения смачивания металла припоем и
растекания припоя служат флюсы. Флюсы образуют жидкую и га-
зообразную защитную зону, предохраняющую поверхность металла
и расплавленного припоя от окисления. Флюсы по действию, оказы-
ваемому на металл, подвергающийся пайке, разделяют на кислот-
ные (активные), бескислотные, антикоррозионные и активирован-
ные.
Кислотные флюсы (хлористый цинк и флюсы на его основе) ин-
тенсивно растворяют окисные пленки и обеспечивают хорошее сцеп-
ление (адгезию) припоя с основным металлом. Однако остатки
флюса после пайки вызывают интенсивную коррозию (разрушение)
контактного соединения и основного металла. В связи с этим необ-
ходимы тщательная промывка и полное удаление остатков флюса
с поверхности соединения. Кислотные флюсы не применяют для
пайки элементов, их используют иногда для пайки стальных и ла-
тунных корпусов, кожухов, экранов, футляров и других деталей.
Для мягкой пайки легкоплавкими припоями применяют специ-
альные бескислотные флюсы, удовлетворяющие следующим усло-
виям: флюс должен хорошо растворять окислы, соединяемые эле-
менты и припои; диапазон температур раскисления флюса должен
быть 904-150° С, а температура плавления припоя — выше рабочей
температуры флюса на 204-40° С; остатки флюса не должны вызы-
вать коррозии и изменять электрического сопротивления изоляции.
Флюсы ФПП (ПлП) и КЭ в наибольшей степени удовлетворяют
специфическим особенностям пайки элементов легкоплавкими при-
поями. Характеристики этих флюсов указаны в табл. 19.1.
Таблица 1'9.1
Марка флюса	Состав флюса	Содержа- ние, %	Активность в относительных единицах			
			Си	Sn	Ag	пос-61
ФПП	Смола полиэфирная ПН-<5		20	1,3	7,9	1,9		
	Метилэтилкетон или этилацетат . .	80	—	—	—	—
КЭ	Канифоль				10-40	—	—	—	—
	Спирт этиловый . . ..... 			60-90	1	6,6	1,3	10
Применяемые флюсы КЭ и ФПП даже в тех случаях, когда мес-
та паек не промывают, не коррозируют, и остатки флюсов не влия-
ют на величину сопротивления изоляции. К недостаткам флюсов
ФПП и КЭ следует отнести их слабую активность, наступающую
3*	203
лишь при температуре выше 200° С. Это приводит к необходимости
применения припоев с температурой плавления свыше 140° С. К бес-
кислотным флюсам относят также флюсы ЛТИ-120, ТС-1 и № 29,
которые требуют тщательной промывки мест паек, так как их остат-
ки приводят к снижению сопротивления изоляции между токопро-
водящими элементами и могут вызвать коррозию медных проводов.
Флюсы ЛТИ-120, ТС-1 и № 29 применяют для облуживания дета-
лей из стали, латуни; их активность выше активности флюсов ФПП
и КЭ. Состав флюсов приведен в табл. 19.2.
Таблица 19.2
Реактив	Флюсы, %		
	ЛТИ-120	|	ТС-1	|	№ 29
Канифоль . . . , .	. । . , . .	23	30	20
Спирт-ректификат		72	65,7	—
Диэтиламин солянокислый . . . .	3	—	—
Триэтаноламин	 .	.	2	1,5	—
Кислота салициловая ... ..... .	—	2,8	—
Цинк хлористый . . ...... .	—	—	3
Парафин нефтяной . ......... . .	—	—	5
Вазелин медицинский		—	—	44,5
Этиленгликоль		—	—	15
Вода дистиллированная ..... .	—	—	12,5
Очищенная поверхность большинства материалов на воздухе
окисляется и покрывается очень тонкой окисной пленкой. Особенно
а)
Рис. 19.1. Лужение поверхности перед контакти-
рованием:
а — лужение микропаяльником: 1 — окислы, 2 — припой,
3 — жало паяльника, 4 пары флюса, 5 — жидкий флюс
с расплавленными окислами; б — ультразвуковое луже-
ние: 1 — пакет магнитостриктора, 2 — обмотка возбужде-
ния электрических колебаний, 3 — нагревательная обмот-
ка ванны, 4 — стержень ультразвуковой ванны, 5 — ванна
с припоем, 6 — слой припоя на очищенной поверхности,
7 — алюминиевая деталь, 8 — расплавленный припой
быстро появляется эта
пленка при повышении
температуры при пай-
ке. Возникновение оки-
сной пленки может
препятствовать прочно-
му и надежному соеди-
нению спаиваемых по-
верхностей между со-
бой и с припоем. По-
этому для надежного
контактирования кон-
такты, лепестки, концы
монтажных и намоточ-
ных проводов лудят
мягкими припоями го-
рячим способом с по-
мощью паяльника или
окунания в расплав-
ленный припой. Менее
качественное луже-
ние получается галь-
ваническим способом.
204
При лужении паяльником на поверхность покрытую флюсом, пе-
реносят небольшое количество припоя и, прогревая паяльником
поверхность, затем выравнивают наносимый слой (рис. 19.1, а).
Лужение контактных поверхностей алюминиевых деталей и про-
водов производят с помощью ультразвукового паяльника или пу-
тем погружения деталей и проводов на 34-5 с в ванну с расплав-
ленным припоем, в которой возбуждают ультразвуковые колеба-
ния (рис. 19.1,6) Лужение обычным способом алюминиевых де-
талей требует трудоемкой механической и химической очистки по-
верхностей от окисной пленки.
Для пайки вывод элемента механически закрепляют. Метод
крепления зависит от конструкции элемента. Спаиваемые поверх-
ности нагревают, температура жала паяльника должна быть на
15-4-30° С выше температуры плавления припоя и сохраняться по-
стоянной в процессе пайки. Время пайки ограничивается. Для пре-
дохранения от перегрева корпус элемента иногда обдувают с по-
мощью специального приспособления или применяют теплоотводя-
щие экраны. Чтобы на паяльнике держался припой, его рабочий
конец через определенные промежутки времени очищают от окали-
ны и опускают в канифоль, а затем облуживают припоем. Хорошо
облуженный паяльник с приставшим припоем переносят к месту
пайки, покрытому флюсом, и прикасают к спаиваемым поверхно-
стям, при этом припой растекается по месту пайки ровным слоем,
затем паяльник отнимают, застывшая пайка образует прочное со-
единение. Прочность пайки обеспечивается правильным выбором
припоя и хорошим подогревом, для чего паяльник должен прижи-
маться к месту соединения всей рабочей поверхности. Если паяль-
ник недостаточно нагрет или перегрет, то качество пайки ухудша-
ется. При подогреве припой не растекается ровным слоем по месту
пайки, при этом быстро окисляется, плохо набирает припой, флюс
кипит и выделяется дым. После пайки остатки флюса удаляют.
Проверяют качество пайки внешним осмотром: поверхность пайки
должна быть блестящей, без вздутий, пузырей, раковин, наплывов
припоя или флюса, перемычек припоя и непропаянных мест. Меха-
ническую прочность пайки проверяют путем покачивания одного из
спаиваемых контактов или лепестков, затем посредством механиче-
ских испытаний на удары, тряску и вибрации согласно техническим
условиям на элементы.
§ 19.3.	Твердая пайка тугоплавкими припоями
Пайку твердыми припоями применяют в тех случаях, ког-
да необходимо создать контактное соединение высокой механиче-
ской прочности, а также когда соединение должно работать при
высокой температуре.
Для твердой пайки применяют в основном три вида твердых
припоев (табл. 19.3): 1) Медноцинковые припои ПМЦ и латунь
Л-62, обладающие высокой температурой плавления; недостаточ-
ная жидкотекучесть ограничивает их применение. 2) Серебряные
205
206
Марка припой	Химический состав, %					
	Си	РЬ	BI	Cd	Sb	Ag
ПОС-61	30	Остальное	—	—	1,2-2,0	—
ПОС-30	30		—	—	1,5-2,0	—
ПОС-40	40		—	__	1,2-2,0	—
ПОСК-50	50	32	—	18	—	—
ПОСК-47	47	36	—	17	—	.—
ПОСВ-33	33,4	33,4	33,4	—	—	—
ПОСИС-1	30	19	—	—	—	1,0
ПК-70	15	—	—	70	—	10
АВИА-1	55	—	—	20	—	—
Таблица 19.3
		Температура, °C		Область применения
In	Zn	плавления	пайки	
—	—	190	2404-280	Пайка ответственных токоведущих деталей и- проводов
—	—	256	290	Пайка деталей из ме- ди, стали, латуни; луже- ние проводов
—	—	235	270	
—	—	145 142 130	180 180 170	Пайка выводов термо- чувствительных элемен- тов
50	—	130	170	Пайка выводов элемен- тов к печатным и напы- ленным -схемам
—	5	360	400	Лужение проводов и полиуретановой изоляции
—	25	200	240	Пайка алюминиевых токоведущих деталей и проводов
Марка припоя	Химический состав, %					
	Си	Zn	Ag	Si	Al	
ПМЦ-86 ПМЦ-54	36 54	64 46	—	—	—	
ПСр2,5 ПСр25 ПСр45	40 30	35 25	2,5 25 45	—	—	
ПСр70	26	4	70	—	—	
ПСр25ф +5%Р	70	—	25	—	—	
34-А	28	—	—	6	66	
ПМФ-7 + 7%Р	93	—	—	—	—	
Таблица 19.4
		Температура, °C		
Pb	Sn	плавления	пайки	Область применения
—	—	825 880	860 920	Пайка стальных, латун- ных и медных деталей в соединениях, не подвер- гающихся изгибам
92	5,5	300 765 720	340 800 750	Пайка деталей из ме- ди, серебра, латуни, не- ржавеющей стали
—	—	730	760	Пайка деталей из ме- ди, латуни, платины, вольфрама
—	—	650	720	Пайка проводов и стек- лянной изоляции
—	—	530	570	Пайка деталей из алю- миния и его сплавов
—		850	880	Пайка деталей из ме- ди, латуни, серебра
припои ПСр, обладающие высокой электропроводностью, механи-
ческой прочностью и жидкотекучестью. Широко применяют припои
марок ПСр70 и ПСр45, содержащих от 10 до 72% серебра и облада-
ющие пределом прочности на растяжение 6р = 30 кГ/мм2 (или 30X
Х107 Н/м2). Припои с меньшим количеством серебра дают недо-
статочную электропроводность спаянного места. Применяют также
припои марок ПСр71 и ПСр 15, не требующие при пайке флюса, так
как содержащийся в них фосфор оказывает флюсующее действие.
Припой марки ПСр2,5 используют для лужения и пайки токоведу-
щих деталей и проводов с высоким удельным электрическим сопро-
тивлением, а также медных проводов с кремнийорганической изо-
ляцией. 3) Меднофосфористые припои марки ПМФ, обладающие
хорошей жидкотекучестью и обеспечивающие высокое качество
лайки. Могут применяться без
флюса. По сравнению с серебряны-
ми припоями они дешевле, об-
ладают меньшей электропровод-
ностью. Поставляют припои в
виде слитков, стержней, прутков
и трубок. В табл. 19.4 приведены
основные характеристики некото-
рых твердых припоев.
Для пайки деталей из меди,
ее сплавов и из стали твердыми
припоями наиболее широкое при-
менение имеют флюсы: бура пла-
вленая Na2B4O7+H2O, борная
кислота Н3ВО3 и тетрафторборат
калия, № 209 и 284.
Технологический процесс пай-
ки медных проводов в сплошной
литой стеклянной изоляции ди-
аметром 0,005-4-0,15 мм к никеле-
вым выводам катушек реле и
трансформаторов состоит из сле-
дующих операций: обезжирива-
ния, пайки, удаления остатков
флюса и контроля. Перед пай-
кой необходимо обезжирить ни-
келевые выводы волосяной кис-
точкой, смоченной в спирте.
В зависимости от величины
диаметра проводов различают
два способа пайки: с зачисткой
стеклянной изоляции и без зачи-
стки. Паяют провода диаметра-
ми 0,005-^0,05 мм без зачистки
изоляции. Перед намоткой изде-
лия конец провода накладывают
на никелевый вывод. Паяльник
208
включают (рис. 19.2) в сеть и нагревают его рабочую петлю до
650-4-675° С (до темно-красного цвета). Паяльник не следует пере-
гревать, температуру нагрева паяльника регулируют соответст-
вующим поворотом рукоятки на автотрансформаторе ЛАТР-L
Нагретую петлю паяльника помещают во флюс, затем в припой до
получения в вершине ее небольшой капли расплавленного припоя.
Последующий нагрев и пайку деталей производят прикосновени-
ем петли паяльника к месту соединения.
Режимы пайки приведены для паяльника с длиной рабочей пет-
ли 56 мм радиусом закругления 0,5 мм из нихромовой проволоки,
имеющей диаметр 0,6 мм. Пайку проводов диаметром 0,05-4-0,15 мм
между собой и в соединениях с выводами ведут с предварительной
зачисткой изоляции. Изоляцию снимают пинцетом, для чего кончик
провода закладывают вдоль пинцета и легким усилием разрушают
стеклянную изоляцию, не повреждая жилы провода. После зачист-
ки изоляции провода паяют припоями марок ПСр40, ПСр70 и
ПСр25ф, которые измельчают в порошок с размером зерен, соот-
ветствующим отверстиям сита 144 отв/см2. Для обеспечения пая-
ным соединениям требуемой теплостойкости выбор припоев необ-
ходимо производить согласно рекомендациям табл. 19.5.
Таблица 19.5
Рабочая темпе- ратура, °C	Марка припоя	Температура, °C	
		начала плавления припоя	полного расплав- ления
250-500	1 ПСр40	595	605
5004-600	ПСр25ф	650	710
600-Т-700	ПСр70	730	775
При лайке припоем ПСр25ф флюсы не применяют. При
пайке припоями ПСр40 и ПСр70 применяют флюс № 209. Для
получения чистых паяных соединений остатки на холодном
изделии флюса удаляют с мест пайки бязевым тампоном,
намотанным на губки пинцета и смоченным в горячей воде, а
затем в спирте.
Качество пайки проверяют внешним осмотром с помощью лупы
при 4-4-8-кратном увеличении. Места пайки должны иметь чистую
блестящую поверхность. При пайке проводов без зачистки стеклян-
ной изоляции контролируют наличие электрического контакта, для
чего их включают в цепь, образуемую проводом на катушке и вы-
водом, ампервольтметром ТТ-1 и по отклонению его стрелки судят
о наличии контакта.
При нагревании во время пайки флюсы разлагаются и выделяют
газы, поэтому паять необходимо под зонтом вытяжной вентиляции
в защитных очках.
209
§ 19.4.	Оборудование и оснастка для пайки
Таблица 19.6
Сечение провода, мм2	Характеристика паяльника	
	диаметр мед- ного стержня, мм	мощность, Вт
0,024-0,05	4	204-30
0,054-0,1	6	404-60
0,14-0,5	8	604-90
Свыше 0,5	10 и более	120 и более
Для пайки применяют разнообразное оборудование — от
ручного микропаяльника до автоматов. Для пайки мягкими припо-
ями используют паяльники непрерывного или импульсного нагрева.
Выбирают паяльник, рассчитанный на напряжение сети 36 В, по
мощности в зависимости от марки припоя и сечения провода или
массы соединяемых деталей в соответствии с табл. 19.6.
Миниатюрные элементы па-
яют микропаяльниками серии
МЭП6-6М, МЭП6-18М и
МЭП12-30М, добавляя припой
с температурой плавления от
100 до 350° С. Микропаяльники
обеспечивают точечный нагрев,
необходимый для паек при
близком расположении эле-
ментов (до 0,5 мм); чистоту
пайки; высокое качество и на-
соединения; простоту ремонта, так как на-
дежность контактного
гревательные элементы и наконечники съемные, имеют малые га-
бариты, просты в изготовлении, почти не нуждаются в предвари-
тельном разогреве (длительность разогрева 1 мин). Технические
характеристики микропаяльников даны в табл. 19.7.
Таблица 19.7
Характеристика	МЭП-6М	МЭП-18М	МЭП12-30М
Мощность, Вт	  ।	. . , » , . .	6	18	30
Напряжение сети, В	<. .	6	6	12
Вес без наконечника, г . . . . ,. .	11	23	34
Габаритные размеры, мм: диаметр ... . ..,	   .	8	10	12
длина	,.  .	145	185	200
Конструкция микропаяльников в МЭП унифицирована. Паяль-
ник мощностью 6 Вт состоит из сменного наконечника 1 (см. рис.
19.2), изготовленного из никеля или меди. Форма и толщина рабо-
чей части наконечников зависят от рода выполняемых работ. Для
защиты медного наконечника от эрозии в оловянно-свинцовых
припоях он плакируется железом или никелем. У наконечника, из-
готовленного из никеля, длина рабочей части короче в два раза,
чем у медного наконечника, так как теплопроводность никеля ниже
меди, зато никель стоек к эрозии в оловянно-свинцовых припоях.
Наконечники малого диаметра работают при высокой температуре,
но имеют меньшую теплоемкость, и, наоборот, наконечники большо-
го диаметра работают при меньшей температуре, имеют высокую
теплоемкость. Наконечник 1 крепят на трубке 2, изготовленной из
210
нержавеющей стали марки 1Х8Н2Т. Материал трубки и ее сечение
(для паяльника мощностью 6 Вт диаметр трубки равен 2,7X0,1 мм;
для паяльников мощностью 18 и 30 Вт диаметры трубки соответст-
венно 3,7X0,15 и 5,3X0,15 мм) обеспечивают низкую теплостой-
кость, в результате чего рабочая часть паяльника (наконечник)
минимально удалена от ручки 4, что обеспечивает лучшие условия
работы. В трубку 2 вставляют нагревательный элемент 3, который
изготовляют в виде спирали из нихромовой проволоки (для паяль-
ника мощностью 6 Вт диаметр нихромовой проволоки равен 0,2 мм;
для паяльника мощностью 18 Вт диаметр 0,3 мм; для паяльника
мощностью 30 Вт диаметр 0,4 мм). К концам спирали припаяны
припоем марки ПСр70 медные многожильные проводники — шины
7. На среднюю шину спирали паяльника мощностью 6 Вт надевают
изоляционную трубку 9 из стекловолокна, а для паяльников мощ-
ностью 18 и 30 Вт — керамическую трубку 10 с наружным диамет-
ром 1,5 мм и толщиной стенки 0,3 мм. Поверх собранного нагрева-
тельного элемента надевают изоляционную трубку из стекловолок-
на, и нагревательный элемент вставляется в трубку 2. Выводы на-
гревательного элемента и провода питания монтируют методом4
пайки на гетинаксовой планке 6 через две переходные скобки 5.
Собранный узел вставляют в ручку 4, изготовленную из эбонита
или сополимера, и крепят к ней с помощью резьбовой пробки 3, из-
готовленной из того же материала, что и ручка. В зависимости от
производственной необходимости рабочая часть паяльника (нако-
нечник) может быть удалена или приближена к ручке на 30-4-100 мм
изменением длины трубки 2. В случае выхода из строя нагреватель-
ного элемента его легко заменить.
Подставка для миниатюрного электропаяльника с фторопласто-
выми ванночками для обезжиривающей смеси, флюса и припоя
оснащена схемой для автоматического включения и выключения
паяльника. Паяльник помещают на вертикальном стержне, его ру-
коятка упирается в подвижную пластинку и разрывает контакт.
В электрическую цепь добавляют сопротивление, которое ограничи-
вает рабочий ток. Если паяльник снять с подставки, стержень с по-
мощью пружины вернется в начальное положение и контакт зако-
рачивает сопротивление. Для контроля работы подставки в цепь
паяльника включена лампочка, по яркости свечения которой судят
о размыкании контактов.
Наблюдение за пайкой, контроль внешнего вида элементов осу-
ществляют с помощью лупы, имеющей подсветку электролампочкой.
Нагревательный элемент паяльника непрерывного нагрева вклю-
чен постоянно, в то время как сам процесс пайки занимает незначи-
тельное время. Это приводит также к перерасходу энергии и со-
кращению срока службы паяльника. Многослойная обмотка нагре-
вателя перенагревается, что вызывает необходимость его замены.
Если же в паяльнике не предусмотрена смена нагревателя, то ре-
монтировать такие паяльники трудно. Импульсный же паяльник
работает в импульсном режиме и свободен от указанных недостат-
ков. С помощью импульсного паяльника можно паять предвари-
2П
тельно луженые поверхности деталей или применять дозированный
припой, помещаемый между спаиваемыми деталями.
Для получения хорошего качества лужения необходимо пра-
вильно выбрать оснастку. На рис. 19.3, а дан чертеж приспособле-
ния для горячего лужения при 3204-360° С. Расплавленный припой
заливают в ванну 3, имеющую нагреватели 5 в виде спиралей из
нихромовой проволоки. Деталь или элемент 7, имеющий проволоч-
ные выводы или контакты, устанавливают в державке коромысла 6,
подпружиненного пружинами. Ванна 3 с коромыслом 6 собрана с
плитами 2, 4. Перед погружением в ванну с зеркала припоя необ-
ходимо снять окисную пленку. Подъем деталей из ванны должен
быть вертикальным. Излишки припоя удаляют встряхиванием. Для
лужения выводы детали с помощью рычага 1 опускают в ванну.
Глубину погружения в ванну регулируют с помощью винта 8. Для
горячего лужения при температуре 2404-390° С можно применять
специальный тигель (рис. 19.3, б), электропитание которого осу-
ществляют от блока ступенчатой регулировкой напряжения.
Для контроля температуры паяльника используют термопару
«хромель-копель» диаметром 0,5 мм и длиной 320 мм. Рабочий ко-
нец термопары выполнен в виде петли по диаметру наконечника или
петли паяльника. В качестве контролирующего прибора использу-
ют микроамперметр типа М-24 сопротивлением 704-80 Ом. Прибор
градуирован в милливольтах. Верхний предел показания прибора
устанавливают в зависимости от измеряемой температуры. Для
компенсации температуры на приборе механическим корректором
нуля устанавливают температуру окружающей среды.
Чтобы обеспечить строгое регулирование температуры жала па-
яльника, используют прибор монтажника, который служит для под-
ключения паяльников мощностью от 15 до 80 Вт, и приспособление
для снятия изоляции обжигом. На пульт прибора выведены клеммы
для подключения пробника при проверке правильности монтажа
или качества пайки. В случае обнаружения дефектов дается сигнал
с помощью звонка, встроенного в пульт.
§ 19.5.	Сварка давлением
Электроконтактную и термокомпрессионную сварку дав-
лением применяют для соединения изолированного намоточного
провода из сплавов высокого омического сопротивления с выводами
элемента и сварки термостойких выводов элементов, исключающих
нагрев корпусов элементов. Ультразвуковую сварку применяют для
сваривания материалов с пониженными по сравнению с пайкой
требованиями к шероховатости деталей. Ультразвуковой сварке
подвергают оксидированные и покрытые изоляцией поверхности.
Электроконтактная сварка. Она бывает трех разновидностей:
точечной, стыковой и шовной, применяемой для сварки корпусов и
кожухов элементов. Электроконтактная точечная сварка основана
на нагреве металла в местах наибольшего сопротивления при про-
хождении электрического тока и одновременном расплавлении кро-
21.2
мок соединяемых деталей. Свариваемые детали собирают внахлест
и зажимают между медными электродами. При прохождении тока
от трансформатора через электроды металл под ними разогревается
и после сжатия образуются сварные точки. Основные параметры,
определяющие процесс точечной сварки,— величины сварочного то-
ка, усилия сжатия электродов и длительность протекания тока. При
стыковой сварке детали зажимают в медных трубках сварочной
машины. Ток от вторичной обмотки сварочного трансформатора,
проходя через место соприкосновения деталей, разогревает его, и
при последующем сжатии деталей образуется сварочный шов. При
шовной сварке вместо стержневых электродов применяют медные
ролики, приводимые во вращение электродвигателем головки сва-
рочной машины. Свариваемые детали передвигаются между сжи-
мающими их роликами, через которые проходит электрический ток
от трансформатора. Электроконтактные стыковую и шовную сварку
применяют при герметизации корпусов и кожухов элементов. Точеч-
ную сварку — для соединения различных элементов, имеющих круг-
лые и плоские выводы и намоточные провода. При сборке элементов
используют три основных способа электроконтактной точечной свар-
ки. При обычном способе сварки (рис. 19.4, а) электроды распола-
гают с противоположных сторон свариваемых деталей 3, которые
сжимают электродами 1 и 2 с требуемым усилием. При односторон-
213
ней контактной сварке (рис. 19.4, б) один электрод 4 прижимает
проволоку или контакт 8 к другому контакту 6, а второй электрод 5
устанавливают на контактную площадку или вблизи свариваемой
верхней детали, или на некотором удалении от места сварки. Для
а)
Рис. 19.4. Способы электроконтактной точечной свар-
ки
сварки плоских выводов 8 к контактам применяют способ односто-
ронней электроконтактной сварки сдвоенным (рис. 19.6, в) или
«расцепленным» электродом 9. Электроды представляют собой еди-
ную конструкцию, в которой они изолированы друг от друга диэлек-
Рис. 19.5. Схема точечной сварки выво-
дов изделия в среде аргона
триком 7 или же закреплены
в специальной сварочной го-
ловке, позволяющей регу-
лировать зазор между ними.
Электроды изготовляют из
молибдена и сплавов меди
с хромом. Точечной электро-
контактной сваркой соеди-
няют проводники и плоские
контакты диаметром от
0,02 до 0,2 мм. Для микро-
контактирования проводни-
ков с изоляцией используют
дополнительный подогрев
электрода специальным на-
гревателем, вставленным в
полость электрода.
Проводники сваривают
без снятия изоляции: нагре-
тый электрод проникает в
изоляцию, расплавляет и
выдавливает ее из места
сварки. После этого вклю-
чают источник сварочного
тока и происходит сварка
14
разрядом конденсаторов или импульсом переменного тока. Для
сварки проводов высокого омического сопротивления из нихрома
марки Х20Н80 диаметром от 0,3 до 0,2 мм применяют дуговой раз-
ряд электроконтактной сварки в среде инертных газов (рис. 19.5).
Провод располагается между посеребренными лепестками, изготов-
ленными из латуни Л62М толщиной 0,3 мм. Элемент 4, подлежа-
щий сварке, устанавливают в механизм крепления 6. Сварку ве-
дут неплавящимся электродом в инертной среде с возбуждением
дугового разряда между деталью и электродом. Электрод изготов-
лен из вольфрама диаметром 2 мм, рабочий конец его заправлен
Рис. 19.7. Электрод
игольчатого типа
для термокомпрес-
сионной сварки
Рис. 19.6. Комбинированная
контактная сварка
на конус. Провод относительно лепестков центрируют вручную.
При нажатии на педаль 1 горелка 3 опускается, перемещается
рычаг механизма сжатия, сжимающий изделие с лепестками 6, и
срабатывает электромагнитный клапан подачи инертного газа 2.
Когда расстояние между электродом и свариваемыми деталями
окажется в заданных пределах (0,54-2 см), ^автоматически возни-
кает дуга, оплавляющая торцы соединяемых деталей. При осво-
бождении педали 1 пружйна возвращает сварочную горелку 3 и
рычаг механизма сжатия 5 в исходное состояние и элемент 4 сни-
мают.
Для сварки изолированных проводников с контактом применяют
также комбинированный способ трехэлектродной электроконтакт-
ной сварки (рис. 19.6). При сварке по этому способу сначала про-
пускают переменный электрический ток между верхними электро-
дами 2 и 4. Разогретый верхний электрод 2 выжигает изоляцию у
провода 5, прижатого к контакту 6. Это обеспечивает прохождение
импульса постоянного тока через верхний 2 и нижний 7 электроды.
Длительность протекания переменного тока определяется вре-
менем, необходимым для удаления изоляции от источника тока 3.
Регулирование производят в пределах от 4 до 100 мс. Время
215
действия постоянного тока регулируют с помощью источника
тока 1.
Термокомпрессионная сварка. Сварка давлением с подогревом»
С помощью рабочих электродов игольчатого типа (рис. 19.7), на-
гретых до определенной температуры в специальных нагреватель-
ных камерах, создается давление, в результате которого соединяе-
мые поверхности деталей подвергаются пластическим деформаци-
ям. Происходит взаимная диффузия соединяемых металлов. Давле-
ние на сварочную иглу составляет 44-80 Н. Для предотвращения
окисления или загрязнения поверхностей сваривают детали в среде
из смеси восстановительно-инертных газов (например, водорода и
Рис. 19.8. Последовательность термокоштреооионной сварки -проволочных вы-
водов:	*
1— подвод проволоки к наружному выводу; 2— сварка; 3 —подвод проволоки к внут-
реннему контакту и сварке; 4 — обрыв свободного конца проволоки; 5 — подвод прово-
локи к внутреннему контакту и сварка; 6 — подвод проволоки ко второму наружному
контакту и сварка
азота). Сварочные иглы или свариваемые детали перемещают с
большой точностью при помощи специальных микроманипуляторов.
Сварочные швы выполняют внахлестку с помощью двух или одного^
манипулятора. Конструкция контактного соединения определяется
формой инструмента — иглы. При термокомпрессионной сварке*
применяют специальное оборудование, в комплект которого входят:,
устройство со сварочной иглой; стереомикроскоп, оптическая систе-
ма которого сфокусирована на поверхности детали; механизм для.
подачи или передвижения иглы (микроманипулятор); регулятор*
давления; привод механизма для подачи иглы в панель управления..
Инструмент и проволоку устанавливают на отдельных манипулято-
рах и поочередно совмещают с деталью. Сварку с использованием-
одного манипулятора выполняют сравнительно сложным инстру-
ментом, совмещающим подачу проволоки и ее прижим. Обрезку
216
или обрыв проволоки выполняют самим инструментом — иглой или
ножницами, механизированными или ручными. На рис. 19.8 приве-
дена последовательность сварки проволочных выводов с использо-
ванием одного манипулятора и сварочной иглы. Точность работы
микроманипулятора определяется малыми размерами элементов и
разрешающей способностью манипулятора. Под разрешающей спо-
собностью манипуляторов понимают наименьшее расстояние между
двумя перемещениями, т. е. между двумя рисками, нанесенными
возможно ближе друг к другу инструментом, закрепленным на ка-
ретке манипулятора. Разрешающая способность манипулятора мо-
~	. > такого манипулятора можно осу-
Рис. 19.9. Схема ультразвуковой свар-
ки
жет быть 0,0005 мм. С помощью
ществить перемещение- с точно-
стью 0,0005 мм.
Термокомпрессионная свар-
ка обладает следующими тех-
нологическими особенностями:
требованием очистки поверх-
ностей соединяемых деталей,
обязательного закрепления ме-
ханическим способом контак-
тируемой проволоки и выво-
дов; возможностью контакти-
рования только пластичных
материалов, например, таких
сочетаний, как золото — сереб-
ро, медь — золото, алюминий
— кремний и др. Температур-
ные воздействия в зоне соеди-
нения— до 50% от темпера-
туры плавления самого легко-
плавкого из соединяемых ма-
териалов.
Ультразвуковая сварка.
Впервые ее применили около 20 лет назад. Соединение при ультра-
звуковой сварке происходит вследствие возникновения значитель-
ных вибрационных сдвиговых напряжений в микроплоскостях со-
прикосновения деталей. Свариваемые детали 2 и 3 (рис. 19.9} за-
крепляют между выступом волновода 4 и прижимом (опорой) 1.
После подачи тока высокой частоты (свыше 20 Гц) на обмотку 6
магнитострикционный преобразователь (вибратор) 5 испытывает
ультразвуковые механические колебания, которые усиливаются с
помощью волновода 4 и сообщаются контактируемым деталям 2 и
3. Под воздействием ультразвуковых колебаний поверхности де-
талей зачищаются: окисная пленка разрушается, и обнажаются чи-
стые поверхности металла. Возникает непосредственная физиче-
ская связь двух соединяемых материалов. Температурные воздей-
ствия при ультразвуковой сварке составляют 30-4-50% от темпера-
туры плавления соединяемых материалов. Давление на контакт-
ные площадки 0,5-4-20 Н.
217
§ 19.6.	Специальные методы микрокснтактирования
Холодную сварку осуществляют за счет пластической
деформации свариваемых деталей под действием давления без до-
полнительного подогрева. Для образования соединения требуется
определенная степень деформации, которая зависит от пластично-
сти свариваемых металлов и соотношения твердости окисла и ме-
талла. Усилие сжатия при холодной сварке
Р__ А Р С
* /Cy4z уд^п’
где &Уч — коэффициент, учитывающий склонность материала к уп-
рочнению (обычно равен 1,54-2,0); Руд — удельное давление, Sn—
площадь рабочей части свариваемых деталей или инструмента, мм.
Значения удельных давлений для различных сочетаний свари-
ваемых материалов приведены ниже (Па):
Медь — алюминий........................................ 130-Ь 1(50-
Медь — медь . . . . . .	...................... . .	150-ь 180
Медь — сталь...........(.......................,.,. . ..	2004-250
Медь — ковар.............j. .,. ।..............   .	. .	200-Ь250
Свариваемые детали обычно плоской формы 2 (рис. 19.10) с
хорошо зачищенной поверхностью зажимают между выступами пу-
ансонов 3. При сильном сжатии выступы пуансонов 1 углубляются
в металл до соприкосновения его с торцами пуансонов 3. В резуль-
тате пластической деформации металла детали свариваются.
Для получения высококачественного сварного соединения при
холодной сварке необходимо выполнять точную сборку и мини-
Рис. 19.10. Схема точечной хо-
лодной сварки
мальную шероховатость сварива-
емых поверхностей; обеспечение не-
обходимой степени деформации; по-
крытие соединяемых поверхностей
тонкой пленкой более твердого ме-
талла; достаточно высокую пластич-
ность соединяемых металлов. Холод-
ную сварку широко применяют для
герметизации металлостеклянных
корпусов приборов.
Микросварка давлением. Она
заключается в нагреве деталей до
температуры образования эвтекти-
ки соединяемых материалов при
одновременном сжатии. Эффектив-
ность этого способа повышается при
кратковременном импульсном на-
греве до заданной температуры с
одновременным положением ультра-
звуковых колебаний. Этот способ
применяют для присоединения плос-
218
ких выводов к .полупроводниковым кристаллам, когда требуется
площадь контактирования порядка 0,24-2 мм2, а также для присое-
динения кристаллов интегральных микросхем к золоченой поверх-
ности их корпуса.
Контактирование склеиванием. Такое контактирование с помо-
щью токопроводящих паст не влияет на структуры соединяемых
металлов, исключает возможность появления контактной коррозии.
Соединяемые склеиванием поверхности должны быть совершенно
чистыми.
Основные требования к клеящим токопроводящим композициям,
•применяемым в контактных соединениях для микросхем, следую-
щие: обеспечение высокой электропроводности соединения в задан-
ном диапазоне температур; удельное сопротивление в пределах
14-8 Ом-мм2 и при температуре 20° С; температура сушки и время
полимеризации должны быть минимальными; склеивающая сила
(адгезия) при усилии обрыва должна быть не менее 100 Па; сте-
пень вязкости должна обеспечивать возможность и удобство рабо-
ты. Этим требованиям удовлетворяют пасты-контактолы К-1 и К-2.
Их изготовляют на основе эпоксидной смолы ЭП-096 (К-1) и
нитроклея АК-ЙО (К-2) с добавлением мелкодисперсного серебра
из расчета 26%’ по весу. Электропроводность клеевого соединения
зависит от количества проводящего компонента — мелкодисперсно-
го серебра. Температурные воздействия при сушке соединений с
контактолом К-1 вызывают процесс полимеризации и процесс оки-
сления поверхности, в результате которого образуются пленки вы-
сокого сопротивления. Контактол К-1 применяют для контактиро-
вания золота и серебра. С активными металлами (медью, никелем,
оловом и индием) он дает менее надежные контакты. Контактол
К-2 применяют для создания контактов из золота, серебра, меди,
никеля и олова. С индием он дает ненадежные контакты.
Технологический процесс контактирования пастой. Он состоит
из следующих операций: 1) обезжиривания поверхности контакт-
ных площадок (наличие окислов не допускается, площадки долж-
ны иметь чистый металлический блеск); 2) нанесения на контакт-
ные площадки контактолов; 3) установления на контакты, покры-
тые контактолом, выводов элементов при легком их вдавливании;
4) дополнительного контактирования путем нанесения дозы контак-
тол а; 5) сушки элемента на воздухе в течение 30 мин.
На контактные площадки с помощью специального шприца,
изображенного на рис. 19.11, наносят контактол. При легком на-
жиме на рычаг 10, качающийся на бобышке 11, хомут 9 передвига-
ет шток 8 с поршнем 3, который скользит по полихлорвиниловой
втулке 2 и выдвигает пасту К-2 из рабочего объема шприца. С по-
мощью резьбовых соединений корпус шприца 4 соединен с втулкой
1, наконечником 12 и колпачком 7. Головка 6 крепит шток 8 к кол-
пачку 7 при помощи втулки 5. Во избежание высыхания контактов
следует наносить контактолы в количестве, достаточном не более
чем для пяти элементов. Контактол не должен выходить за преде-
лы контактных площадок.
219
Рис. 19.11. Специальный шприц для М|ИК'рок'онта,ктирова1ния токопроводящими
пастами
По окончании смены остатки токопроводящей пасты полностью
удаляют из рабочего объема шприца. Шприц промывают., этилцел-
лозольвом и протирают батистом, омоченным этим же раствори-
телем. Прочность получаемых контактных соединений не менее
10 Па.
Склеивание как способ микроконтактирования имеет некоторые
преимущества перед пайкой и сваркой: не влияет на структуры
соединяемых металлов, исключает появление контактной корро-
зии, упрощает конструкцию контактного соединения и др.
Глава 20
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ СХЕМ
§ 20.1.	Общие сведения
Печатная схема — система печатных проводников и пе-
чатных элементов, расположенных на изоляционном основании и
прошедших все стадии изготовления. Основание — это заготовка
из неметаллизированного электроизоляционного материала, под-
готовленного определенным способом к нанесению печатного мон-
тажа. Печатный монтаж — это система печатных проводников, обе-
спечивающих электрическое соединение элементов схемы. Печатная
плата — это изоляционное основание с печатным монтажом или пе-
чатной схемой. Технология изготовления печатных схем дает воз-
можность получать не только соединительные проводники, кон-
тактные площадки, но и элементы: резисторы, конденсаторы, ка-
тушки индуктивности, переключатели и др.
Печатный проводник — участок металлизированного слоя на
изоляционном основании (рис. 20.1, а}. Параметры печатных про-
водников, имеющих толщину металлизированного слоя 50 мкм, при-
ведены ниже:
Ширина, мм . ..|. ... 0,5 1,0 1,5 2,0
Сопротивление, Ом-м . . 2,0 1,5 1,0 0,75
Допустимый ток, Aelw3. 0,8 1,0 1,3 1,9
При расстоянии между соседними проводниками 1,5 мм допу-
стимые рабочие напряжения 300 В; при 1,0 мм — 200 В; при
0,5 мм — 50 В. Прочность сцепления проводника с основанием
18-105 Н/м2. Печатный проводник не имеет резких перегибов, ост-
рых углов. Переход к контактной площадке плавный.
220
Печатный экран — проводящие площадки на изоляционном ос-
новании с прорезями, предназначенными для уменьшения взаимно-
го влияния частей схемы (рис. 20.1, б). Форма прорезей может быть
продолговатой и круглой, щелевидной и 'кольцевой. Ширина выреза
14-1,5 мм, ширина металлизированной перемычки 1,54-2 мм.
Контактная площадка — металлизированный участок, окружаю-
щий монтажное отверстие, имеющий электрический контакт с пе-
Рис. 20.1. Конструктивные формы печатных элемен-
тов и схем
чатным проводником и обеспечивающий возможность электриче-
ского соединения навесных элементов с печатным монтажом (ipnc.
20.1, в). Диаметр монтажного отверстия 0,14-1,5 мм. Контактная
площадка произвольной формы с диаметром 2,54-3 мм имеет по-
крытие, обеспечивающее надежную пайку.
Резистор — проводник зигзагообразной формы на изоляционном
основании, эквивалентный проволочному низкоомному резистору
(рис. 20.1, г). Печатный резистор из фольги имеет незначительный
нагрев, так как проводник обладает значительной поверхностью
для данного объема металла. При длине проводника в 10 мм но-
минальная мощность 0,14-0,25 Вт, номинальное значение величины
сопротивления 104-300 Ом.
Конденсатор — два печатных проводника с выступами прямо-
угольной формы, состыкованные на изоляционном основании (рис.
20.1, б). Конденсаторы, выполненные на одной стороне печатной
платы, имеют незначительную емкость (204-50 пФ). Форма конден-
саторов может быть различна, что позволяет эффективно исполь-
зовать площадь печатной платы.
221
Печатные катушки индуктивности — печатный проводник .в виде
многовитковой спирали на изоляционном основании (рис. 20.1, е).
Форма печатных катушек может быть квадратной, прямоугольной,
овальной и др., что позволяет эффективно использовать площадь
изоляционного основания платы. Величина индуктивности печат-
ных катушек не превышает 4—б мкГ, добротность — 754-100.
Печатный статор галетного переключателя — система проводни-
ков, не связанных друг с другом (рис. 20.1, з). Изготовляют пере-
ключатель из фольгированного гетинакса с последующим покры-
тием слоем серебра толщиной 54-10 мкм для снижения переходно-
го сопротивления. Переключатель выдерживает 10 000 переключе-
ний и имеет после этого переходное сопротивление не более 0,05 Ом.
Кодовый диск — печатная схема сложной конфигурации (рис.
20.1, ж), выполняющая функции контактных печатных дорожек.
Диск изготовляется из фольгированного (гетинакса и предназнача-
ется для преобразования угла поворота в двоичное число. Хорошая
сила сцепления (адгезия), высокая чистота контактных дорожек,
достаточцое сопротивление износу, которое может быть увеличено
нанесением соответствующего покрытия на фольгу, позволяют пе-
рейти к производству печатных конструкций.
Применение печатных схем имеет следующие преимущества:
значительно уменьшаются габариты и вес изделия; повышаются
надежность и прочность монтажных соединений; снижается трудо-
емкость сборочно-монтажных операций и упрощается контроль за
счет применения групповой пайки одновременно многих или всех
соединений, располагаемых на одной стороне основания; снижается
себестоимость изделий в результате механизации и автоматизации
процессов, применения дешевых материалов, использования менее
квалифицированного персонала.
К недостаткам следует отнести сложность конструкторских раз-
работок, связанную с необходимостью следовать определенным
правилам и ограничениям при конструировании; отсутствие воз-
можности вносить изменения в схему и низкую ремонтопригод-
ность.
В современной аппаратуре широко используют сочетание пе-
чатных схем и навесных деталей при функционально-узловом ме-
тоде конструирования устройств, что позволяет разрешить основ-
ные трудности создания малогабаритных приборов.
§ 20.2.	Материалы, применяемые для изготовления
печатных схем
К материалам, используемым в качестве оснований для
печатных схем, предъявляют следующие требования: высокие удель-
ные сопротивления и электрическая прочность, большой диапазон
рабочих температур, малые диэлектрическая проницаемость и тем-
пературный коэффициент линейного расширения, повышенная вла-
гостойкость, достаточная механическая прочность, хорошая сцеп-
ляемость с токопроводящими покрытиями, минимальное коробле-
222
ние в процессе производства и эксплуатации, возможность
технологической обработки.
Гетинакс электротехнический листовой — 'слоистый прессован-
ный пластик, состоящий из нескольких слоев бумаги, пропитанной
фенолоформальдегидной, крезолоформальдегидной, ксинолофор-
мальдегидной смолами или их смесями. Выпускается гетинакс в
листах размером 450X600 мм, толщиной 0,24-5,0 мм следующих
марок: А, Б, В, Вс, Г, Д для низких частот и Ав, Бв, Вв, Гв, Дв для
высоких частот. Гетинакс поддается всем видам механической и
тепловой обработки.
Фольгированный гетинакс — гетинакс, облицованный с одной
или двух сторон электролитической красно-медной фольгой тол-
щиной 0,0354-0,05 мм. Выпускают фольгированный гетинакс марок
ГФ-1, ГФ-1П, ГФ-2П, ГФ-1Н, ГФ-2Н, размер листов 400x600 мм,
толщина листов 0,84-3,0 мм. Фольгированный гетинакс штампу-
ется и поддается всем видам механической обработки.
Стеклотекстолит — слоистый пластик, состоящий из стеклотка-
ни, пропитанной эпоксидной или фенольной смолой. Выпускают
стеклотекстолит в листах толщиной 0,54-3 мм следующих марок:
СТ, ВФТ-С, СТЭФ.
Фольгированный стеклотекстолит — стеклотекстолит, облицо-
ванный с одной или двух сторон красно-медной фольгой. Выпуска-
ют в листах толщиной от 0,8 до 3 мм следующих марок: СФ-1,
СФ-2.
Фольгированный армированный фторопласт — слоистая пласти-
на из лакоткани, облицованная с обеих сторон фольгой. Выпуска-
ют в виде листов 170X280 и 220x550 мм, толщина которых
2,04-3,0 мм, одной марки — ФАФ-4.
§ 20.3.	Способы изготовления печатных схем
Изготовление печатных схем состоит из получения ри-
сунка печатного монтажа и создания токопроводящих линий и по-
верхностей выбранным методом в соответствии с заданным ри-
сунком.
Получение рисунка. Получают рисунок печатного монтажа на
заготовке фотохимическим способом, способами офсетной печати
и гравированием.
Получение рисунка схемы фотохимическим
способом. Сущность этого1 способа состоит в следующем: внача-
ле на чертежной бумаге рисуют схему, затем ее фотографируют,
получают негатив. Подбирают заготовку из фольгированного ди-
электрика и наносят на поверхность заготовки слой светочувстви-
тельной кислотоупорной эмульсии. Фотонегатив накладывают на
заготовку и облучают сильным светом. Под действием света све-
точувствительная эмульсия задубливается (закрепляется). Полу-
чается выпуклое рельефное (позитивное) изображение рисунка.
Получение рисунка способом офсетной печа-
223
т и. Сущность этого способа состоит в подготовке клише с изображе-
нием негативной печатной схемы, покрытием типографской краски,
в накатывании рисунка схемы на заготовку специальным резино-
вым валиком, переносящим изображение с клише.
Получение рисунка способом гравирования.
С помощью гравировального станка переносят в рельефном изо-
бражении схемы на основание путем углубления с последующей
металлизацией.
Создание токопроводящих линий и поверхностей. В настоящее
время создание токопроводящих линий и поверхностей осуществля-
ют различными способами: электрохимическим осаждением метал-
ла, химическим травлением металлизированного основания, спосо-
бом вжигания металла и вакуумным испарением металла.
Способ электрохимического о с а ж д е н и я ме-
талла. На изоляционном основании химическим способом созда-
ют металлическое покрытие с последующим наращиванием на нем
слоя металла электрохимическим осаждением. К достоинствам сле-
дует отнести возможность механизации технологическо1го -процес-
са, одновременную металлизацию переходных отверстий с получе-
нием токопроводящих линий, быстроту воспроизведения изображе-
ния. Недостатки этого способа — малая разрешающая способность
Получаемого изображения, трудность изменения рисунка схемы, не-
равномерность толщины токопроводящих линий и воздействие на
изоляционную плату химических реагентов.
Способ химического травления металлизи-
рованного основания. Хлорным железом растворяют неза-
щищенные участки фольги, оставляя рисунок схемы, покрытый спе-
циальной кислотостойкой краской или фотоэмульсией. К достоин-
ствам этого способа относят высокую разрешающую 'способность
избражения; получение четкого рисунка схемы, качественных токо-
проводящих линий и поверхностей; простоту оборудования; воз-
можность автоматизации и механизации технологического процесса.
Недостатками являются большой расход медной фольги, затрачи-
ваемый на вытравливание ненужных участков схемы; необходи-
мость металлизации отверстий для обеспечения контактов при пере-
ходе с одной стороны платы на другую; ухудшение свойств ди-
электрика из-за влияния химических реагентов при обработке.
Способ вжигания м ет а л л а. На керамическое основание
наносят пасту, в составе которой имеются металлические порош-
ки или химические ’ соединения металлов. При определенной тем-
пературе происходит процесс сцепления с поверхностью керамиче-
ского основания металлических порошков или восстановленного
металла. К достоинствам относят прочность соединения, малые из-
менения параметров, при действии температуры, к недостаткам —
неточность получаемых токопроводящих линий и большой разброс
их размеров по ширине и толщине.
Способ вакуумного испарения. На основание наносят
рисунок в виде тонкой металлической пленки путем конденсации
паров металла в вакууме. К достоинствам способа относят большую
224
прочность соединения, получение миниатюрных токопроводящих
линий сложной конфигурации, к недостаткам — длительность про-
цесса и малый коэффициент использования испаряемых металлов.
§ 20.4.	Технология изготовления печатных плат
электрохимическим осаждением
Техно логический процесс изготовления печатных плат
методом электрохимического осаждения металла на изоляционное
основание включает в себя получение изоляционной заготовки, пес-
коструйную обработку, печатание негативного рисунка схемы,
обработку поверхности основания растворами двухлор истого олова
и азотнокислого серебра, химическое меднение, удаление защитно-
го слоя, электрохимическое меднение, промывку, сушку, удаление
технологических проводников и проверку качества покрытия.
Заготовки оснований получают из листового электротехниче-
ского гетинакса путем резки листов дисковой фрезой или штампов-
кой. Для более прочного сцепления металла с диэлектриком по-
верхность основания, предназначенную для металлизации, обраба-
тывают кварцевым песком из пескоструйных аппаратов. Чтобы не
было на заготовке царапин и вмятин, песок должен иметь размер
зерна 0.14-0,4 мм. Шероховатость считается вполне достаточной
для необходимой адгезии между заготовкой и токоведущими линия-
ми, если высота неровностей лежит в пределах 404-80 мкм. После
пескоструйной обработки для очистки от остатков песка и пыли
заготовку обдувают сжатым воздухом и протирают миткалем.
Печатают рисунок схемы способом офсетной печати на плоско-
печатном офсетном станке типографской краской. Краской покры-
вают места, не подлежащие (металлизации. Перед меднением заго-
товку обрабатывают 1 %'-ным раствором двухлористого олова, тща-
тельно промывают и затем обрабатывают в растворе азотнокислого
серебра с последующей сушкой. Обработка в указанных растворах
дает возможность получить подложку для отложения меди. Затем
следует процесс химического меднения в растворе, состоящем из
углекислой меди, едкого натра, глицерина с введением 40°/0'-ного
раствора формальдегида (формалина) перед началом химического
меднения. Из раствора медь под воздействием формалина восста-
навливается и осаждается на подложке. Химическое меднение за-
канчивается промывкой платы в холодной и теплой проточной воде.
Нанесенный слой краски на места, не подлежащие металлизации,
удаляется растворителем. После промывки и сушки проверяют
правильность печатного монтажа. Дефекты металлизированных
участков исправляют путем смачивания раствором азотнокислого
серебра. Для гальванического осаждения все проводники должны
быть электрически замкнуты, для этого заранее предусматривают
технологические проводники, которые впоследствии удаляют. Элек-
трохимическое меднение производят для того, чтобы увеличить тол-
щину проводников до необходимой величины. Эту операцию осу-
ществляют в обычном электролите, состоящем из медного купороса,
225
серной кислоты и этилового спирта при температуре 18-4-20° С. Пос<
ле электрохимического меднения плату промывают в проточной
воде, сушат в струе воздуха, удаляют технологические проводники
•и проверяют качество покрытия на прочность сцепления, отсутствие
коротких замыканий и разрывов проводника.
§ 20.5.	Технология изготовления печатных плат
химическим травлением
Технологический процесс травления фольгированного
диэлектрика включает в себя выбор фольгированного изоляцион-
ного основания, получение заготовок, подготовку поверхности, нане-
сение на заготовку слоя светочувствительной фотоэмульсии, экспо-
нирование негатива на эмульсионную заготовку, проявление изо-
бражения рисунка схемы, задубливание изображения рисунка
схемы, химическое травление незащищенных участков фольги, уда-
ление защитного слоя, промывку, сушку и визуальный контроль
готовой платы.
В качестве материалов для изготовления печатных схем данным
методом используют фольгированный гетинакс или стеклотексто-
лит. Заготовки плат вырезают из листов выбранного материала на
специальных разрезных станках или вырубают штампом с припус-
ком на сторону до 10 мм. В заготовке пробивают два технологи-
ческих отверстия для фиксации платы при печатании, причем свер-
лят отверстия со стороны металлизированной поверхности. Острые
края заготовок и углы притупляют, методом шлифования снимают
заусенцы в отверстиях. Подготовка поверхности фольги зависит от
способа нанесения изображения токопроводящих поверхностей.
При нанесении изображения фотохимическим способом поверх-
ность заготовки очищают от окислов, обезжиривают влажным шли-
фовальным порошком № 240. Затем платы промывают водой, обра-
батывают в 5%'-ном растворе соляной кислоты и повторно промы-
вают струей холодной воды. На чистую и гладкую фольгированную
поверхность наносят тонкий слой светочувствительной фотоэмуль-
сии, состоящей из сухого альбумина (70%’), двухромовокислого
аммония (20%) и 25%'-ного раствора аммиака (10%). Затем свето-
чувствительный слой эмульсии сушат. В специальных копироваль-
ных устройствах ртутными лампами засвечивают эмульсию через
негатив схемы (трафарет). По окончании экспонирования окраши-
вают эмульсию раствором метилвиолета с целью получения боль-
шей четкости изображения. Изображение проявляют в холодной
воде, затем задубливают в водном растворе хромового ангидрида,
после чего заготовку промывают и сушат. Для закрепления рисун-
ка ретушируют битумным лаком дефекты поверхности рельефа.
После сушки проверяют качество изображения.
Помещая .плату в 50%'-ный раствор хлорного железа, травят
незащищенные участки фольги. Затем плату тщательно промыва-
ют в проточной воде, сушат. Защитный фбтоэмульсионный слой
удаляют с помощью растворителей. После промывки в горячей
226
воде платы сушат в сушильных шкафах при 704-80° С, а затем оп-
ределяют качество травления, состояние поверхности изоляционно-
го материала в местах вытравленной фольги, чистоту проводящих
линий и др.
§ 20.6.	Особенности электрического монтажа устройств
на печатных платах
Совокупность печатного монтажа или печатной схемы и
навесных электрорадиоэлементов, установленных и закрепленных
на изоляционном основании, называют печатным блоком или уз-
лом. Подобранные согласно схеме элементы проверяют по номи-
налу и другим параметрам. Навесные элементы перед установкой
и закреплением в отверстиях монтажной платы должны быть пред-
варительно подготовлены: выводы выпрямлены, подрезаны, загну-
ты, хорошо очищены от окислов и загрязнений. Навесные элементы
на печатной плате удобно размещать на той стороне, где нет пе-
чатных проводников. Такое размещение облегчает процесс пайки.
Все элементы должны располагаться на печатной плате правиль-
ными рядами, т. е. следует соблюдать параллельность. Для упоря-
дочения взаимного расположения деталей применяют координат-
ную сетку — прямоугольную сетку, состоящую из параллельных
равноотстоящих линий. В узлах сетки, как правило, находятся
центры всех отверстий. Устанавливают навесные элементы на пе-
чатной плате в строгом соответствии с компоновкой, предусмотрен-
ной монтажной схемой. Выводы элементов вводят в соответствую-
щие монтажные отверстия на печатной плате и сгибают для пред-
варительного закрепления элементов на печатном основании, что
предотвращает сдвиг и отсоединение элементов до момента пайки.
Элементы при монтаже необходимо плотно прижимать к поверхно-
сти платы. Выводы элементов дополнительно прижимают печат-
ный проводник к плате, что уменьшает опасность его отслаивания.
От удачного размещения элементов на печатной плате зависят про-
стота конструкции и электрические параметры устройства.
В производстве изготовления устройств, выполненных с приме-
нением печатного монтажа, особое место занимает пайка монтаж-
ных соединений. При пайке необходимо обеспечить механическое
закрепление и электрический контакт между печатными провод-
никами и навесными электрорадиоэлементами. В производственных
условиях наиболее распространена пайка погружением печатных
узлов в расплавленный припой, позволяющий одновременно про-
паивать десятки и сотни соединений. Применяют также-Избиратель-
ную пайку с принудительной подачей припоя, пайку волной при-
поя и др.
Пайка погружением (рис. 20.2). На печатную плату 1 с уста-
новленными и укрепленными на ней навесными элементами на-
клеивают бумажную маску 2, отверстия в которой пробиты штам-
пом. Затем на места пайки, не закрытые бумажной маской, наносят
флюс. Подготовленную к пайке плату закрепляют в приспособле-
227
нии 3, прикрепленном к головке вибратора 4, и попружают в ванну
6 с расплавленным припоем 5. После 2—3-секундной выдержки
включают вибратор, работающий с амплитудой колебаний
0,14-0,3 мм в течение 10 с при частоте 100 Гц. Вибрация способст-
вует прохождению припоя в отверстия платы. При этом способе
пайки необходимо строго выдерживать температурный режим с по-
Ри<с. 20.2. Схема пайки погружением Рис. 20.3. Схема избирательной пайки
мощью нагревателя 7, иначе будет перегрев, что вызовет вспучи-
вание или пузырение платы.
При избирательной пайке с принудительной подачей припоя
(рис. 20.3) в каждую точку платы, подлежащую пайке, расплавлен-
ный припои подается через специальную рамку с отверстиями.
Рис. 20.4. Схема пайки волной припоя:
1 — плата; 2 — волна припоя; 3 — сопло; 4 —
труба; 5—редуктор; 6 — вал гребного винта;
7 — входное отверстие; 8 — гребной винт; 9 —
нагревательный элемент; 10 — ванна с припоем
Печатную плату 5 с уста-
новленными на ней навес-
ными элементами 6 ставят
на рамку 3 и закрепляют
прижимной рамкой 7. Для
улучшения процесса пайки
вибратором 8 создают коле-
бания припоя. Припой 1 под
давлением поршня 2 пода-
ется через отверстие 4 рам-
ки к местам пайки 9. Преи-
мущества данной пайки:
плата подвергается нагреву
нагревателем 10 только в
точках пайки, коробление
платы^пониженное, припой в ванне И расходуется экономично.
Пайка волной припоя. Пайку производят в специальной уста-
новке, представленной на рис. 20.4. Вращением лопастного винта
8 создается движение принудительно подаваемого по трубе 4 че-
рез входное отверстие 7 расплавленного припоя, который, проходя
через сопло 3, образует волнообразный выступ 2. Печатную плату
1, перемещают над ванной 10 с припоем и подают на гребень 2 этой
волны (сопло 3, образует волнообразный выступ 2). В результате
принудительного движения припоя обеспечивается непрерывная по-
228
дача припоя .к месту панки, при этом на припое устраняется по-
верхностная окисная пленка, облегчается смачивание мест пайки,
форсируется режим пайки.
§ 20.7.	Защитные покрытия для печатных плат
Печатную плату покрывают лаками СБ-Ic, Э-4100,
УР-231, К-41, К-45, МЛ-95 или другими покрытиями для обеспече-
ния герметизации. Защитные покрытия должны сохранять элек-
трическую изоляцию и механическую прочность схемы, а также вы-
сокую влагостойкость.
Лак СБ-4 с на основе фенолоформальдегидной смолы, тунгового
масла, янтаря и парафина наносят пять слоев с сушкой после каж-
дого слоя в течение 4 ч при 60° С. После пятого слоя получается
плотная эластичная пленка толщиной до 140 .мкм.
Лак Э-4100 — эпоксидный лак на основе эпоксидной смолы
Э-41 —перед покрытием смешивают с ацетоном и отвердителем
№ 1, после чего фильтруют. В смесь погружают печатную плату
с последующей сушкой. Эту операцию осуществляют шесть раз.
Получается покрытие с малой усадкой и плотной структурой.
Лак УР-231—продукт полиуретановой смолы—наносят на по-
верхность путем пульверизации или погружения обычно в четыре
слоя, затем плату сушат при 18-4-23° С в течение 30 мин. Пленка
покрытия имеет высокую механическую прочность и хорошо сохра-
няется при воздействии температуры и влажности.
Лаки К-41 и К-45 — лаки на основе кремнийорганических
смол—применяют для плат, работающих при высоких температу-
рах и большой влажности. Плату сушат в течение 2 ч при
1804-200° С. Пленка покрытия получается с высокими изоляцион-
ными свойствами, химической и радиационной стойкостью, высокой
устойчивостью к воздействию тепловых ударов.
Покрытие МЛ-92 на основе меламиноформальдегидной смолы
применяют для гетинаксовых плат. Температура сушки ПО—120° С
в течение 1,54-2 ч. Пленка покрытия устойчива к действию раство-
рителей (бензина), влагоустойчива, но имеет низкую теплоустой-
чивость.
Глава 21
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ МИКРОМИНИАТЮРИЗАЦИИ ПРИБОРОВ
И СРЕДСТВ АВТОМАТИКИ
§ 21.1.	Общие сведения
Одна из основных тенденций при создании приборов и
средств автоматизации — постоянное стремление к сокращению-
веса, уменьшению габаритов, снижению стоимости с одновремен-
ным повышением надежности. Современные средства автоматиза-
ции содержат десятки тысяч элементов, размещаемых в ограничен-
22&
ных объемах. По своей конструкции и технологии они настолько
сложны, что обычное уменьшение размеров элементов и применяе-
мые традиционные способы конструирования и производства не
могут обеспечить резкого снижения веса, габаритов и аппаратуры
и повышения ее надежности.
Таблица 21.1
Этапы микроминиатюризации	Плотность монтажа (ко- личество деталей в 1 см3 объема)	Уровень надежности (интен- сивность отказов) X
Микромодули и микроблоки Пленочные	интегральные микросхемы Полупроводниковые инте- гральные микросхемы	1,54-20 1004-200 Свыше 1000	До 0,01-10-5 ч-1 0,01-10-5 Ч-1
Микроминиатюризация — это принципиально новое направле-
ние технического прогресса, которое с помощью сложного комп-
лекса схемно-технических,
ff
Z
3
Микромодульный
радиоприемного
физических и химических методов и при-
емов решает проблему создания высо-
конадежных и экономичных автомати-
ческих устройств. В табл. 21.1 приве-
дены основные этапы микроминиатю-
ризации и их характеристики.
Разработка микромодулей (рис.
21.1) позволила в десять раз умень-
шить объем и вес аппаратуры, а умень-
шение количества контактных соеди-
нений и увеличение жесткости монта-
жа при этом резко повысило надеж-
ность..
Микроминиатюризация характери-
зуется тем, что в едином цикле цели-
ком изготовляют пленочную или по-
лупроводниковую интегральную мик-
росхему. В зависимости
пленок и используемых
нанесения пленочные
подразделяют на тонко-
ночные.
В настоящее время не удается по-
лучить достаточно стабильные и на-
дежные пленочные активные элемен-
ты (транзисторы и диоды), поэтому
развитие получила гибридная техноло-
гия пленочных интегральных микро-
схем, в которых пассивные элементы и все соединения осуществля-
ют посредством нанесения пленок на изоляционную подложку.
Кроме активных элементов (транзисторов) в гибридных микросхе-
230
от толщины
методов их
микросхемы
и толстопле-
Рис. 21.1.
вариант
устройства автоматики:
1,4 — печатная плата; 2 — мик-
ротрансформатор; 3 — микро-
модули; 5 — штепсельный разъ-
ем; 6 — кожух устройства
мах применяют также навесные конденсаторы большой емкости,
индуктивности, трансформаторы и др. Гибридная технология ин-
тегральных микросхем значительно расширяет их технические воз-
можности.
Другое направление развития микроминиатюризации —полу-
проводниковые интегральные микросхемы, в которых активные и
пассивные элементы выполняют объемными и располагают на по-
верхности полупроводниковой (обычно кремниевой) подложки.
Основное преимущество этого направления — возможность изго-
товления высококачественных активных элементов с высокой плот-
ностью монтажа и повышенной надежностью.
Следует заметить, что полупроводниковая и пленочная техно-
логия изготовления интегральных микросхем взаимно дополняют
друг друга. Развитие интегральной микроэлектроники позволяет
значительно повысить степень интеграции (количество элементов
в единице объема микросхемы), увеличить надежность и снизить
трудоемкость изготовления микросхем.
Микросхема — микроминиатюрное конструктивное исполнение
схемы, выполненное на поверхности или в объеме твердого тела.
Интегральная технология — технология, позволяющая за одну
непрерывную операцию получить одновременно элементы одного
функционального назначения, а за несколько операций — все уст-
ройство, выполняющее функции, заданные схемой. Аналогична и
полупроводниковая интегральная микросхема.
Интегральная пленочная схема — микросхема, состоящая из
элементов, сформированных на локальных участках подложки и
эквивалентных элементам (транзисторам, диодам, резисторам
и др.), образованным совокупностью пленок из различных мате-
риалов. Гибридная интегральная схема — микроминиатюрное кон-
структивное исполнение схемы устройства, в котором используют
пленочную интегральную схему и дискретные элементы.
Диодная (транзисторная) матрица — группа диодов (транзис-
торов), объединенных в единую законченную конструкцию.
Подложка — материал, на поверхности или в объеме которого
выполняют элементы микросхемы.
Контактная площадка — металлизированный участок подложки,
служащий для присоединения дискретных навесных элементов и
внешних выводов микросхем.
Токопроводящие элементы — проводники на подложке, соеди-
няющие элементы пленочной схемы друг с другом и с контактными
площадками.
Трафарет (маска) —шаблон, обеспечивающий формирование
отдельных элементов микросхемы путем защиты остальной части
подложки от соответствующего воздействия.
Топология — принципы и методы проектирования рациональных
форм и взаимного размещения пленочных элементов микросхем с
учетом последовательности технологических операций их изготов-
ления.
Оригинал — технологический чертеж интегральной схемы, вы-
231
полненный с высокой точностью и предназначенный для получения
негативов и позитивов слоев.
Модуль—элементарная конструктивная ячейка схемы, облада-
ющая определенными характеристиками и способностью к взаимо-
заменяемости.
§ 21.2.	Микромодули и микроблоки
Микромодули представляют собой законченные в изго-
товлении герметичные сборочные единицы (усилители, триггеры
и др.), выполняющие определенную электрическую функцию. Мик-
ромодули не ремонтируют и при выходе их из строя заменяют це-
ликом. Наибольшее распространение получили микромодули эта-
жер очного типа. Они представляют собой набор микроплат опре-
деленных размеров, собранных в виде «этажерок» и соединенных
проводниками (рис. 21.2).
Рис. 21.2. Микромодули эта-
жероиного типа:
1 — микроплата с элементами;
2 — соединительные проводники
Рис. 21.3. Микроплата
Микроплата модуля — это квадратная диэлектрическая плата
с 12 пазами и ключом (рис. 21.3). Паз — фасонный вырез на сто-
ронах микроплаты —служит для подпайки соединительных провод-
ников при сборку микромодуля. На каждой микроплате могут рас-
полагаться один или несколько микроэлементов схемы. Ключ —
прямоугольный вырез на одном из углов стандартной керамической
микроплаты, служащий для ориентации и определения нумерации
пазов. Обычно микроплаты изготовляют из керамических материа-
лов (ультрафарфора, стеатита, конденсаторной керамики и др.),
обладающих достаточной механической прочностью,, теплостой-
костью, влагостойкостью и высокими электроизоляционными свой-
.232	
ствами. Заготовки требуемой формы получают прессованием или
щря'чим литьем.
При сборке микромодуля в предварительно металлизированные
пазы цлаты впаивают соединительные проводники. Металлизацию
пазов осуществляют вжиганием или вакуумным напылением сереб-
ра, золота, платины и др. Электрические и механические соедине-
ния микроэлементов между собой осуществляют вертикальными
соединительными проводниками, изготовляемыми обычно из мед-
ного луженого провода.
Микроэлементы (резисторы, конденсаторы, индуктивности) вы-
полняют в виде пленочных, печатных или навесных элементов.
Пленочные резисторы изготовляют нанесением на микроплату тон-
ких пленок с высоким удельным сопротивлением. Чаще всего для
этого применяют способ вакуумного напыления металлов, который
позволяет получить номиналы сопротивлений от 1 Ом до 36 кОм
и температурный коэффициент 5-10-6 на 1°С. Применение специ-
альных сплавов позволяет повысить температурный коэффициент
до 200-10-6 на 1°С. Более высокий температурный коэффициент
имеют резисторы из углеродистых пленок.
Конденсаторы емкостью до нескольких десятков тысяч пикофа-
рад изготовляют из металлизированных керамических пленок тол-
щиной в несколько десятков микрон. Применяют также вакуумное
напыление диэлектриков на керамические подложки.
Индуктивности и микротрансформаторы изготовляют в виде то-
роидальных катушек с ферритовыми сердечниками. Микротранс-
форматоры помещают на поверхность платы и защищают колпач-
ком. Транзисторы и диоды в бескорпусном исполнении устанавли-
вают на подложку. Влагозащиту обеспечивают заливкой
компаундом. Применяют также опрессовку этажерочного микромо-
дуля различными пластмассами. Опрессовку производят под дав-
лением, что ограничивает возможность ее применения, время опрес-
совки небольшое — до нескольких секунд. Кроме этажерочных мик-
ромодулей и микроблоков применяют плоские микромодули,
основой которых является печатная плата с двусторонней печатью.
Такне платы можно ремонтировать, так как их заливают компаун-
дом, допускающим его удаление механическим путем. Конструкции
плоских и этажерочных микромодулей унифицированы. При монта-
же элементов применяется ручной труд. Основа качества сборки
микромодулей и микроблоков — техника микроконтактирования.
Готовые микромодули автоматически с помощью специальной ап-
паратуры подвергают 100%'-ному контролю, контролируют основ-
ные параметры микромодуля, например у блокинг-генератора про-
веряют амплитуду, длительность выходного импульса и длитель-
ность его фронта. После герметизации и контроля микромодули
поступают на технологическую тренировку. Микромодули включа-
ют, и они находятся в рабочем режиме не менее 200 ч при 70° С с
целью выявления скрытых дефектов, после чего их контролируют
на соответствие техническим паспортам, заполняют на них паспорт
и упаковывают.
9—1041
233
§ 21.3.	Технология изготовления интегральных
пленочных микросхем
В пленочной микроэлектронике принято условное деле-
ние пленочных компонентов на тонкопленочные и толстопленочные.
Толщину пленок измеряют в ангстремах (А) или в микронах
(мкм): 1А=10~4 мкм = 10~8 см.
Топкими условно считают пленки, имеющие толщины от не-
скольких сотен ангстрем до нескольких микрон, толстыми — от нес-
кольких до десятков микрон.
Большое разнообразие задач пленочной технологии способство-
вало разработке значительного количества методов получения пле-
ночных микросхем. Наиболее освоен-
Рис. 21.4. Вакуумное устрой-
ство для напыления тонких
пленок
ным в производстве методом получе-
ния интегральных пленочных микро-
схем является термическое напыление
в вакууме, сущность которого заклю-
чается в последовательном нанесении
фигурных слоев различных материа-
лов, образующих микросхему. Про-
цесс ведут в сверхчистой производст-
венной среде и в условиях вакуума
при давлении 1 • 10-5-4-1 • 10~6 мм рт. ст.
(рис. 21.4) с помощью трубопровода
5 в системе очистки. Рабочая камера
вакуумной установки представляет со-
бой металлический или стеклянный
колпак 8 цилиндрической формы, ус-
тановленный на опорной плите 6. Меж-
ду колпаком 8 и плитой 6 находится
резиновая прокладка 7, обеспечивающая вакуум-плотное соедине-
ние. Внутри рабочей камеры имеется нагреватель подложки 1 и
испаритель 4. На изоляционное основание — подложку 2 (изготов-
ленную обычно из стекла, керамики, металла и др.) —методом ис-
парения наносят диэлектрический слой моноокиси кремния, сгла-
живающий неровности подложки и изолирующий элементы пленоч-
ной схемы от самой подложки. Затем через специальные трафаре-
ты (заслонка) 3, определяющие геометрию слоя, наносят пленку,
проводящую ток (например, нихром), которая будет выполнять
функцию сопротивления. Далее испарением последовательно нано-
сят электроды для сопротивлений и обкладки конденсатора, слой
диэлектрика конденсатора, проводящие слои и др.
Технологический процесс термического вакуумного напыления
состоит из следующих операций: на испаритель 4 помещают ве-
щество, которое необходимо нанести на подложку в виде пленки.
Напыляемый материал нагревают до такой температуры, при кото-
рой он испаряется, т. е. тепловая (кинетическая) энергия превыша-
ет энергию сцепления атомов испаряемого материала. Кинетиче-
ская энергия атомов и молекул все время возрастает при нагрева-
234
нии и становится достаточной для того, чтобы они оторвались от
поверхности и распространились в окружающем пространстве.
С повышением температуры энергия увеличивается и количество
молекул, отрывающихся от поверхности, возрастает. Средняя дли-
на свободного пробега молекул составляет примерно 400 мм, и если
расстояние от испарителя 4 до подложки 2 равно половине длины
свободного пробега, то около 60,8%' испаряющегося вещества по-
падает на подложку, не претерпев столкновения, а молекулярный
поток, распространяясь прямолинейно, достигнет поверхности под-
ложки, на которой он конденсируется, образуя пленку. Температу-
ру, при которой давление паров вещества над его поверхностью
составляет 1-Ю-2 мм рт. ст., называют температурой испарения
вещества.
Скорость испарения вещества определяется количеством веще-
ства, испаряемого с единицы площадки :в 1 с:
-иисп=О,О585/78У7Й7Г ~ 6 • 1(Гу 7Й/Г ,
где рб — давление насыщенного пара, 1 • 10-2 мм рт. ст.; М — моле-
кулярный вес испаряемого вещества, г/моль; Т — температура испа-
рения вещества, °C.
При термическом испарении используют различные методы на-
грева испаряемого материала. Так, при омическом нагреве испаря-
емый материал помещают в испаритель, выполненный в виде нити
накаливания или лодочки, по которым пропускается ток. Для уст-
ранения загрязнения испаряемого вещества материалом испарите-
ля чаще всего применяют метод индукционного нагрева испаряемо-
го материала за счет энергии 'высокочастотного поля, а также метод
нагрева за счет электронной бомбардировки анода, на котором
размещено испаряемое вещество.
Кроме термического напыления применяют методы катодного
распыления и ионно-плазменного напыления. Катодное распыле-
ние— это осаждение атомов материала в газовой среде при оста-
точном давлении 1 • ICH-M • 10~3 мм рт. ст. Под колпаком размеща-
ют катод (распыляемый материал) и анод (подложку), на который
производят напыление. Между ними с помощью высокого напряже-
ния (:2-ь6 йВ) создают тлеющий разряд, при этом возникает иони-
зация газа. Образовавшиеся ионы направляются к аноду (ударя-
ются о распыленную на их пути подложку), конденсируются, обра-
зуя тонкую пленку. Таким способом создают все пассивные
элементы схемы и соединения между ними.
В качестве активных элементов в интегральных пленочных мик-
росхемах используют безбаллонные микротранзисторы, которые
присоединяют к пленочным контактным площадкам с помощью
специальных методов микроконтактирования. При изготовлении
отдельных элементов пленочных схем часто применяют для рези-
сторов нихром, хром, тантал, рений, окись свинца; для изоляции —
моноокись и двуокись кремния, сульфид цинка и некоторые слож-
ные стекла; для диэлектрика конденсатора — моноокись кремния,
9*
235
фториды церия; для проводников — алюминий, золото, серебро, зо-
лото с подслоем хрома для лучшего сцепления слоя о подложкой.
Слои проводящих материалов имеют толщину в несколько сот анг-
стрем, слои диэлектриков конденсаторов — 500—1000 А.
Технология изготовления (пассивных элементов тонкопленочных
схем позволяет получить на площадке в 1 см2 при 5%'-ном допуске
сопротивления с номиналами от 5 Ом до 1 мОм или конденсаторы
емкостью 104-10 000 пф. Точность изготовления пассивных элемен-
тов определяется точностью изготовления трафаретов и последую-
щего совмещения их с подложкой при переходе от одной операции
к другой. Ширина линий при осаждении колеблется в пределах
0,254-0,125 мм, поэтому допуск на отверстие в трафаретах должен
быть не более ±0,005 мм при толщине маски не более 0,075 мм.
Изготовление тонкопленочных микросхем— сложная технологи-
ческая задача, требующая применения специального технологиче-
ского оборудования, позволяющего без нарушения вакуума пере-
мещать образцы, менять трафареты, осуществлять контроль режи-
ма осаждения пленок их электрических параметров непосредственно
в процессе формирования.
§ 21.4.	Технология изготовления масок и шаблонов
Под маской понимают деталь или инструмент в виде пла-
стины или фольги с системой щелей или отверстий. Маски приме-
няют в самых различных технологических процессах, например в
технологии печатных, пленочных и полупроводниковых схем. По
назначенйю все маски и шаблоны делят на два основных типа.
К первому типу относят маски или шаблоны, через которые нано-
сят на поверхность детали определенное вещество. Ко второму ти-
пу— маски, ограничивающие пропускание электронного, ионного,
лазерного или другого луча. Наиболее широкое применение для
масок этих типов получили металлические плоскостные маски.
Медные, никелевые и медноникелевые маски с отверстиями боль-
шой точности изготовляют осаждением в гальванической ванне.
Для термостойких масок из берриллиевой бронзы, стали, молибде-
на, и латуни применяют фольгу. Вольфрамовые химически стойкие
маски делают из проволоки, фольги или из порошка путем спека-
ния. В некоторых случаях материалом маски могут быть стекло,
керамика и пластмасса. Площадь масок может быть 0,14-
100 000 мм2, а величина отверстия в них 24-1000 мкм. Материал ма-
сок должен -быть жестким и плотно прилегать к подложке, на
которой образуется рисунок маски. Некоторые маски должны вы-
держивать высокие температуры (до 5004-600° С) при давлении до
1 • 10—6 мм рт. ст. Ширина линий при изготовлении отдельных тон-
копленочных элементов может колебаться в пределах 0,254-0,125 мм.
В этом случае маски должны обеспечивать копирование отверстий
элементов схемы шириной 0,125 мм с точностью ±2 мкм при тол-
щине маски 75 мкм. Маска может иметь до 200 тыс. отверстий,
причем на 1 мм2 должно быть до 104-20 тыс. отверстий. Число от-
236
верстий определяется назначением и площадью маски, ее механиче-
ской прочностью, величиной, геометрией, сложностью и их распо-
ложением. В некоторых масках неплоскостность не должна превы-
шать 14-2 мкм. В толстых масках это достигается рихтовкой и
шлифовкой, в тонких — натяжением маски на специальные рам-
ки. В некоторых случаях для масок задают сферическую или ци-
линдрическую кривизну. Поверхность заданной кривизны может
быть создана штамповкой фольги или маски. Крепят маски рама-
ми, имеющими кольцевую или прямоугольную конструкции типа
'пяльцев (рис. 21.5). Маску натягивают на кольцо во все стороны.
Рис. 21.8. Рамка с промежуточным
натягом
Рис. 21.5. Натяжение масок
способом пальцев
Маска 2 состоит из натягивающей рамки /, основания 2 и основа-
ния рамки 3. Натяжение ведут с двух противоположных сторон.
Такие рамки пригодны для масок с щелевыми отверстиями, кото-
рые должны быть ориентированы в направлении натяжения.
Рамка с кольцевым натягом изображена на рис. 21.6. На про-
межуточное кольцо 3 весом 100-4-150 г наклеивают маску 1. Основ-
ное кольцо 2 помещают на подставку 4, на нее опускают сетку с
промежуточным кольцом 3, которое своим весом натягивает маску
1 на основное кольцо 2. Маску приклеивают, или приваривают.
Если маска медная, ее укрепляют контактной сваркой, а натяги-
вание ее происходит в результате перекристаллизации меди в ва-
куумной или водородной печи при температуре 600-4-700° С. Вели-
чина прогиба маски 14-5 мкм.
Один из основных методов получения металлических масок —
гальваническое осаждение металла на стеклянные, керамические,
металлические или пластмассовые матрицы. Для изготовления ма-
сок из фольги толщиной 0,024-0,03 мм применяют бериллиевую
бронзу, молибден, вольфрам, хром, сталь, медь. Основные способы
изготовления масок из фольги — травление по кислотоупорному изо-
бражению, электроискровой, ультразвуковой, лучевой. Электроис-
кровой способ позволяет изготавливать маски толщиной 0,1-4-0,3 мм
с погрешностью не более 3-4-6 imkm. Такие маски можно применять
без рамки. Минимальная ширина щели составляет 104-40 мкм, а
отверстие—10 мкм. Лучевые способы позволяют получать отвер-
стие в масках до 5 мкм с точностью 2-4-3 мкм. Матрицы для масок
большой точности и тонкой структуры изготовляют делением ме-
таллического слоя на стекле. На полированную стеклянную пла-
237
стину химическим осаждением наносится слой серебра 0,14-0,2 мкм.
На делительной машине РДМ или пантографе проводят риски с
помощью алмазного или металлического резца. Шаг маски 10 мкм
с точностью 0,34-1 мкм.
При изготовлении масок с большими отверстиями (свыше 0,3 мм
диаметром) применяют обычные способы — -сверление, фрезеровку,
вырубку, штамповку. Толщина пластины 0,24-0,3 мм, металличе-
ский промежуток между отверстиями не менее 14-2 мм.
Маски проверяют по координатам или эталону микроскопом.
Тонкие маски, получаемые гальваническим осаждением металла,
проверяют на ломкость перегибом; тонкие линейные маски — на
разрыв. Удельная прочность их должна быть не меньше 50%' удель-
ной прочности материала.
§ 21.5.	Технология изготовления полупроводниковых
интегральных микросхем
Полупроводниковые интегральные микросхемы — элек-
тронные устройства, образованные на монокристаллической полу-
проводниковой плате. Каждая такая плата выполняет функции
стандартной схемы с обычными схемными элементами — диодами,
конденсаторами, резисторами и транзисторами. Полупроводнико-
вые схемы позволяют использовать групповые методы планарной
технологии. На одной пластине, например имеющей диаметр до
50 мм, можно располагать около 200 полупроводниковых схем.
При этом резко сокращается количество внутрисхемных соединений
и повышается надежность микросхем.
Планарная технология (технология плоских структур) пред-
ставляет собой совокупность технологических операций в полупро-
водниковой подложке, роль которой выполняет пластина монокрис-
таллического кремния. С помощью диффузии или эпитаксиального
наращивания создаются р-п-переходы и образуется микросхема.
Монокристаллы кремния получают из расплава, содержащего кро-
ме кремния небольшое количество примеси. Монокристалл выра-
щивают, затем ориентируют по кристаллографическим плоскостям
(с помощью рентгенографических методов) и распиливают на тон-
кие пластины с помощью алмазной пилы. После механического по-
лирования пластины тщательно полируют с применением алмазной
пасты, затем травят в парах соляной кислоты. Эпитаксиальная
пленка выращивается при температуре свыше 1200° С на чистой
кремниевой подложке путем осаждения атомов кремния из газовой
среды. Эпитаксиальный слой в полупроводниковых схемах может
иметь противоположный тип проводимости относительно подложки.
При проводимости подложки р-типа для эпитаксиальной пленки в
качестве донорной примеси используют фосфор.
При получении эпитаксиального слоя хлоридным способом
пользуются реакцией восстановления тетрахлорида кремния водо-
родом SiC14 + 2H2^Si+4HCl. Для введения донорной примеси
фосфора используют специальную установку типа цилиндрической
238
кварцевой трубки с лотком. Окисление кремниевых пластин про-
водят в лечи при 9004-1200° С, окислителем является водяной пар
или кислород. Атомы кремния или кислорода проникают через слой
окисла, образовавшегося в начале процесса окисления. Процесс
диффузии происходит в строго заданных участках пластины. Для
создания областей с р- и n-проводимостью используют примеси в
виде бора и фосфора, имеющие равные коэффициенты диффузии.
При одинаковой температуре, скорость проникновения их молекул
в кремний разная. Диффузия примесей производится в специальной
печи. Пластины кремния помещают в печь в кварцевых лодочках.
Над поверхностью пластин пропускают азот с примесью фосфора
и бора. Примеси из газа-носителя осаждаются на пластину и диф-
фундируют на местах, не защищенных слоем двуокиси кремния.
Процесс управляется и контролируется автоматически. Изменяя
время диффузии, температуру и концентрацию примесей в газе-но-
сителе, можно управлять степенью проникновения примесей в крем-
ний в диапазоне от долей до десятков микрон. Получаемые схемы
электроизолируются одна от другой. Чаще всего для этого исполь-
зуют метод экранировки каждой области р-п-переходом, включен-
ным в обратном направлении. Ток утечки такой «изоляции» не бо-
лее 10-Ч-10-8 А.
В .полупроводниковых интегральных микросхемах могут созда-
ваться транзисторы с эмиттером p-типа в структуре металл — оки-
сел— полупроводник, где основными носителями являются дырки.
Комбинация таких транзисторов позволяет создавать цифровые
схемы с малым потреблением тока. Широко применяют в полупро-
водниковых интегральных микросхемах полупроводниковые диоды.
Для изготовления такого диода достаточно сформировать только
один р-п-переход. Наиболее важным параметром таких диодов,
используемых, например, в логических схемах, является время пере-
ключения, зависящее от времени рассасывания накапливаемых в
диоде неосновных носителей.
§ 21.6.	Новые направления микроминиатюризации
автоматических устройств
Развитие автоматики за последние два десятилетия ха-
рактеризуется высокими темпами усложнения функций, выполняе-
мых автоматическими устройствами. В связи с этим произошло
резкое увеличение количества элементов, используемых в аппара-
туре. Так, например, подсчитано, что за каждые десять лет число
элементов в приборах и устройствах увеличивается примерно в
10“-'12 раз. Рост количества элементов привел к тому, что в неко-
торых устройствах автоматики насчитывается более 1 млн. эле-
ментов.
Практическое внедрение интегральных, гибридных и полупро-
водниковых микросхем позволило увеличить плотность монтажа.
Использование полупроводниковых монокристаллических схем да-
ло возможность еще больше увеличить плотность монтажа (1000
239
элементов на 1 см3 и более). Однако с уменьшением размеров и ве-
са аппаратуры снижаются допустимые уровни мощностей, ухудша-
ются условия рассеяния тепла. Это потребовало применения ра-
диаторов или принудительного охлаждения воздухом, что ограни-
чивало перечень аппаратуры, поддающейся микроминиатюризации.
Значительный технико-экономический эффект дает микроминиатю-
ризация в слаботочных автоматических устройствах.
Появляются новые направления радио- и микроэлектроники,
применяемые в устройствах автоматики. Это оптоэлектроника,
пневматика, молекулярная, квантовая и другая электроника. Каж-
дая из них развивается, отделяя от себя в свою очередь все новые
направления научного поиска. Оптоэлектроника (оптические ма-
шины) — одно из наиболее перспективных направлений— обладает
большими преимуществами: быстродействием, надежностью и рос-
том объема передаваемой информации. Оптоэлектроника — это
область электроники, занимающаяся вопросами преобразования
оптических сигналов в электрические и электрических сигналов в
оптические. Первым оптоэлектронным устройством был селеновый
столбик, включаемый в электрическую сеть и реагирующий на
уровень освещения. Пневмоника основана на взаимодействии пото-
ков жидкости или газа при течении струи из сопла на его срезе.
В качестве источников питания для струйных систем использу-
ют пневмосеть и вентиляторы. Оптическая машина — это система
лазеров (или других источников световой энергии), где световые
•импульсы управляют действием машины. Оптическая связь превы-
шает скорость распространения электрических импульсов, инфор-
мация передается по целому набору независимых параллельных
каналов. Например, созданный в настоящее время оптрон исполь-
зует в качестве излучателя света арсенид — таллиевый светодиод,
а в качестве приемника света — кремниевый фототранзистор. На
излучатель подают очень небольшой ток — всего несколько милли-
ампер. Приемник, поймав этот пучок света, автоматически вклю-
чает любую схему прибора или устройства (например, электрома-
шину). Таким образом, оптрон управляет работой устройств авто-
матики на расстоянии. Применение оптических соединений создает
перспективу решения важнейшего вопроса электрических схем —
автоматизацию контактирования, т. е. соединения отдельных эле-
ментов или целиком микросхем в устройствах. Применение оптиче-
ских соединений оказалось возможным благодаря тому, что наряду
с фотопроводимостью р-п-переходы обладают способностью про-
пускать электрический свет.
В последние годы за рубежом ведут исследования в области
оптико-электроники, направленные на разработку новых автомати-
ческих устройств. Это расширит фронт применения микромини-
атюризации, так как применение оптической (или фотонной) связи
имеет ряд решающих преимуществ по сравнению с индуктивной
или емкостной связью: повышенные надежность и быстродействие.
Микросхемы находят широкое применение в аппаратуре автомати-
ческого управления технологическими процессами, в измеритель-
240
ных информационных системах, электронно-вычислительной техни-
ке и др.
Решение проблемы снижения стоимости микросхем связано с
широким ростом применения интегральных микросхем в бытовой
технике: телевизорах, приемниках, портативных магнитофонах,
стереопроигрывателях, видеомагнитофонах, холодильниках, наруч-
ных часах, в медицинском оборудовании и инструментах для конт-
роля за сердечной деятельностью; разработаны и находят приме-
нение миниатюрные слуховые аппараты, датчики-зонды для ре-
гистрации пульса, дыхания и кровяного давления у космонавтов.
Микроэлектроника дает толчок развитию одной из самых мо-
лодых наук — интроскопии. С помощью микроэлектронных схем
создают диагностические пилюли-датчики и пилюли-телекамеры
для контроля работы органов человека, и также зонды для непо-
средственного зондирования сердца.
В приборах автоматики схемы частного применения реализуют-
ся в гибридном исполнении. Ускоренными темпами развивается
производство твердотельных и полупроводниковых интегральных
микросхем.
Многочисленные зарубежные фирмы перешли к широкому при-
менению интегральных схем: 90% схем содержит каждая ЭВМ,
200 млн. схем применяется в автомобилестроении, 80%'—в радио-
и телевизионной аппаратуре. В перспективе— применение интег-
ральных схем в автоматических приборах, предупреждающих ава-
рию, в импульсных датчиках повреждений, в станкостроительной
промышленности — для разработки систем автоматического управ-
ления режимов работы станков и др. Интегральные схемы будут
широко применяться в автоматизированных системах управления
транспортом. Так, например, для одной такой системы, предназна-
ченной для управления транспортом Нью-Йорка, требуется приме-
нение миниатюрных ЭВМ на интегральных микросхемах на пере-
крестках дорог.
В 1975 г. капиталистическая промышленность выпустила свыше
10 млрд, диодов и транзисторов, свыше 1 млрд, интегральных мик-
росхем (,в Японии — 350 млн., в США — 550 млн).
Дискретная техника уступает место микроминиатюризации на
основ-е интегральных микросхем.
Глава 22
ИСПЫТАНИЯ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИКИ
§ 22.1.	Условия эксплуатации устройств
Многообразие различных воздействий внешних факторов
на приборы и средства автоматики можно подразделить на следую-
щие: механические воздействия, причиной которых являются силы
постоянно действующих линейных ускорений; силы, возникающие
при ударах во время эксплуатации; силы, связанные с вибрацией
при непосредственном контакте с источником колебаний; климати-
241
ческие воздействия — тепло и холод, влажность, атмосферное дав-
ление, дополнительные климатические факторы, возникающие как
следствие условий местонахождения. Под влиянием этих факторов
•происходит изменение электрических и механических параметров
приборов и устройств автоматики.
Силы постоянно действующих линейных ускорений наблюдают-
ся в приборах, установленных на наземных транспортных средст-
вах. Линейное ускорение имеет статический характер, и его воз-
действие вызывает дополнительные нагрузки, которые разрушают
паяные и сварные соединения, смещают установленный жгут, иска-
жают детали удлиненной формы.
Силы, возникающие при ударах во время транспортировки,
сбрасывании на твердую поверхность во вр?мя нагрузки, в случае
свободного падения, действуют на приборы в виде ударной волны,
проходящей через всю конструкцию, и их воздействие вызывает
ударные нагрузки, которые разрушают слабые места конструкции
в месте крепления, обрывают сильно натянутые в процессе монта-
жа выводы кабелей, резисторов, диодов, триодов, смещают части
конструкций с большими сосредоточенными массами (силовые
трансформаторы, крупные изделия).
Силы, связанные с вибрацией, возникают при непосредственном
контакте с источником колебаний через воздушную среду. При
длительном воздействии вибрации ухудшается качество всех видов
механических соединений, наблюдается развинчивание гаек и рас-
шатывание заклепок, иногда возникает механический резонанс
частей конструкции, уменьшаются силы трения и появляется меха-
ническая усталость наиболее нагруженных элементов конструкции.
Наиболее опасным является совпадение собственной частоты от-
дельных частей приборов с колебаниями источников вибрации, и
при этом наступивший резонанс приводит к разрушению не только
отдельных частей конструкции, но и устройства в целом. Пружины
и реле, попадая в механический резонанс с частотной вибрацией,
могут создать ложные срабатывания.
Тепловое воздействие снижает механические свойства целого
ряда металлических материалов—уменьшаются величина модуля
упругости и предел прочности. С повышением температуры у
сплавов с высоким электрическим сопротивлением нелинейно из-
меняется величина проводимости, у магнитных сплавов изменяется
магнитная проницаемость. С повышением температуры
существенно изменяются параметры полупроводниковых диодов,
транзисторов, у диэлектрических материалов растут диэлектриче-
ские потери, увеличивается диэлектрическая проницаемость, умень-
шается сопротивление изоляции. При повышенной температуре
многие изоляционные материалы растрескиваются, стареют, раз-
мягчаются, теряют свойства, влагонепроницаемые покрытия ухуд-
шают свои качества. Разность в линейных расширениях материа-
лов может быть причиной нарушения герметичности конструкций.
При понижении температуры у материалов появляются пластич-
ность, хрупкость; у заливочных материалов происходит усадка,
242
наблюдается растрескивание. Электролитические конденсаторы не-
которых марок перестают работать, тонкие монтажные провода с
большим натягом обрываются в местах соединения провода.
Действие тепла и холода изменяет геометрические размеры ма-
териалов и деталей, изготовленных из этих материалов, вызывает
деформацию фольгированного диэлектрика. Под действием тепла и
холода изменяются индуктивность, емкость конденсатора, сопро-
тивления и параметры полупроводниковых диодов и триодов и сни-
жается добротность в катушках индуктивности. Влага, постоянно
содержащаяся в воздушном окружении аппаратуры, оказывает гу-
бительное действие на электрические и механические параметры
конструкции. Изменение выходных параметров устройств связано
с изменением электрических характеристик изоляционных мате-
риалов; влага заметно ухудшает качество изоляции диэлектриче-
ских материалов: снижает сопротивление изоляции, повышает
диэлектрическую проницаемость, изменяет механические свойства
материалов. С увеличением влажности воздуха уменьшается про-
бивное напряжение диэлектрика. Влага влияет на увеличение раз-
меров деталей, изготовленных из дерева, текстолита, картона, во-
локнистых материалов. Особенно опасны температурные переходы
через 0 и 100° С. При температуре 0° С поглощенная материалом
влага, замерзая, расширяется и разрушает материал. Проникнутая
глубоко в поры при температуре 100° С влага, испаряясь, расширя-
ется в объеме и разрушает проводящие слои пленочных резисто-
ров, конденсаторов и др. Влага образует непроводящие пленки на
контактных поверхностях переключателей и реле, что является
причиной их отказа в работе. Под действием влаги изменяются
цвет, степень шероховатости, поверхностная прочность металличе-
ских изделий. Сочетание влаги с высокой температурой является
причиной коррозии металлических частей аппаратуры. Влага и не-
подвижность воздуха способствуют появлению плесневых грибко-
вых образований. Влияние пониженного атмосферного давления
сказывается на снижении электрической прочности воздуха, что мо-
жет вызвать перекрытие воздушных зазоров; изменении величины
переменного воздушного конденсатора и изменении частоты; ухуд-
шении конвекционного теплообмена и повышении температуры в
изделии, возникновении испарения некоторых смазывающих и за-
ливочных материалов, что влияет на физические свойства.
При производстве приборов и средств автоматики важный мо-
мент— испытание в условиях искусственных и близких к условиям
эксплуатации. Под испытаниями понимают проверку способности
готовых изделий противостоять разрушающему действию и при
этом сохранять параметры и характеристики, заданные техниче-
скими условиями.
Испытания подразделяют на механические и климатические.
Для проведения испытаний разработаны различные установки,
(позволяющие приближенно воспроизводить реальные механиче-
ские нагрузки и климатические воздействия, действующие на уст-
ройства в условиях различных воздействий. Разработана также
243
методика проведения испытаний, в которой определены единые
требования и нормы испытательных режимов для различных групп
жесткости.
Проводимые испытания в искусственных условиях — надежная
проверка как конструкции изделия, так и технологии его изготов-
ления.
§ 22.2.	Механические испытания
Механические испытания проводятся на устойчивость к
воздействию линейных (центробежных) нагрузок, ударную устой-
чивость и прочность, виброустойчивость и вибропрочность.
Рис. 22.1. Закрытая центрифуга:
1 — изделие; 2 — неподвижная чаша; 3 —
крышка; 4 — платформа; 5 — привод; 6 —
электродвигатель
Рис. 22.2. Схема ударного стенда:
1 — платформа; 2 — изделие; 3 — направляю-
щие штоки; 4 — вращающий эксцентрик; 5 —
привод к электродвигателю; 6 — амортизацион-
ные подушки
Испытания на устойчивость к воздействию линейных (центро-
бежных) нагрузок. Их проводят для проверки способности изделия
выполнять свои функции и противостоять разрушающему дейст-
вию этих нагрузок. Испытания на воздействие линейных ускорений
проводят на центрифугах.
Малогабаритная закрытая центрифуга показана на рис. 22.1
Изделие, вращаемое вместе с платформой, находится под воздей-
ствием центростремительного ускорения. Испытания изделий про-
водят в вертикальном и горизонтальном положениях в диапазоне
ускорений силы тяжести 2-4-150^ в течение 15-4-20 мин. По окон-
чании испытаний проводят внешний осмотр и измеряют техниче-
ские параметры, которые должны находиться в пределах установ-
ленных норм.
Испытания на ударную устойчивость и прочность. Испытания
на ударную устойчивость проводят для проверки способности изде-
лия выполнять свои функции после непродолжительных ударов.
244
Рис. '22.3. Центробежный
вибро-стенд
Схема ударного стенда показана на рис. 22.2. Стенд представ-
ляет собой платформу 1, закрепленную на направляющих штоках
3. Платформа вместе с испытуемым изделием 2 периодически полу-
чает возможность свободного падения с резкой остановкой при вра-
щении эксцентрика 4. Изделие подвергают 54-20 ударам. Изделие
считается выдержавшим испытание, если отсутствуют механиче-
ские повреждения и контролируемые параметры находятся в преде-
лах нормы. Испытания на ударную прочность проводят для провер-
ки способности изделия противостоять
разрушающему действию ударов и вы-
полнять свои функции после их воз-
действия. Испытания проводят на
ударном стенде. Изделие подвергают
ударам порядка 30004-10 000 с часто-
той 404-80 ударов в минуту. По окон-
чании испытаний изделия проверяют
на отсутствие механических повреж-
дений, ослабление креплений и изме-
ряют параметры на соответствие ус-
тановленным нормам.
Испытания на виброустойчивость и
вибропрочность. Испытания на вибро-
устойчивость проводят для проверки
способности изделия выполнять свои
функции при вибрации. Испытания
проводят на различных вибростендах,
обеспечивающих испытание изделий
грузоподъемностью от 10 до 1000 Н в
диапазоне частот 104-5000 Гц при ус-
корении силы тяжести до 20 g.
Схема центробежного вибростенда показана на рис. 22.3. Плат-
форма 1 укреплена на штоке 3, который связан с траверсой 4\ на
концах ее находятся по две пары стальных секторов 5. Из четырех
пар секторов 5 две пары вращаются с помощью электродвигателя
в одну сторону, а две другие — в противоположную, в результате
горизонтальные слагающие центробежных сил взаимно уничтожа-
ются, а вертикальные остаются, вызывая вибрацию платформы 1,
на которой крепится изделие 2.
Испытания на виброустойчивость проводят в широком диапазо-
не частот с выдержкой изделия во включенном состоянии на каж-
дой фиксированной частоте 54-15 мин в одном положении (гори-
зонтальном или вертикальном). Во время испытания имеется воз-
можность следить за поведением параметров. Общее время
испытаний 4 ч. По окончании испытаний изделие снимают со стен-
да, осматривают и проверяют по требуемым параметрам. Испыта-
ния на вибропрочность проводят с целью проверки способности
изделия противостоять разрушающему действию вибрации в задан-
ном диапазоне частот и выполнять свои функции после длительного
ее воздействия. Испытания проводят на тех же стендах, что и для
245
испытаний на виброустойчивость, но в течение длительного време-
ни, порядка 4 суток. По окончании испытаний изделия проверяют
на отсутствие дефектов конструкции или монтажа, выявляют ме*
ханические резонансные частоты изделия или его частей, прове-
ряют параметры на соответствие установленным нормам.
§ 22.3.	Климатические испытания
Климатические испытания проводят на тепло-, холодо-
й влагоустойчивость, на устойчивость к пониженному атмосферно-
му давлению.
Испытания на теплоустойчивость. Такие испытания проводят
в камере тепла с целью определения устойчивости параметров из-
делий в условиях повышенной температуры.
Рис. 22.4. Схема камеры тепла:
1 — теплочувствительный элемент: 2 — теп-
лоизоляция; 3 — корпус; 4 — изделие; 5 —
платформа; 6 — кронштейн; 7 — нагрева-
тельный элемент; 8 — крыльчатка венти-
лятора
Рис. 22.5. Схема камеры холода:
1 — термостатирующее устройство; 2 — труба?
3 — термометр; 4 — змеевик; 5 — крыльчатка
вентилятора; 6 — изделие
Схема камеры тепла изображена на рис. 22.4. Изделие 4 уста-
навливают на платформе 5. Нагревательным элементом 7 создают
температуру, которая с помощью термочувствительного элемен-
та— датчика 1, подключенного к автоматическому пульту управ-
ления, устанавливается в определенной фиксированной точке в
пределах 254-200° С и поддерживается в этой точке с точностью
±1°С. Для поддержания равномерной температуры в камере уста-
навливают вентилятор 8. Перед началом испытания проверяют
основные параметры, затем изделие во включенном состоянии вы
держивают в камере. В определенных фиксированных точках про-
веряют параметры без извлечения изделия из камеры. После вы-
держки в течение 4 ч изделие извлекают из камеры, осматривают,.
246
азота, поступающего в зме-
Рис. 22.6. Схема камеры
влажности
выдерживают при комнатной температуре определенное время и
измеряют параметры. Изделия считают выдержавшими испытания,
<если параметры удовлетворяют техническим условиям.
Испытания на холодоустойчивость. Испытания проводят в ка-
мере холода для определения устойчивости параметров изделий к
действию отрицательных температур. Отрицательную температуру
в камере холода (рис. 22.5) создают путем испарения жидкого
азота, который при температуре —173° С хранится в термостате
(сосуде Дьюара).
С помощью специального устройства, вводимого в сосуд Дьюа-
ра, происходит интенсивное испарение
евик. Через стенки змеевика охлаж-
дается рабочее пространство каме-
ры. Установленный в камере термо-
чувствительный элемент и специаль-
ное устройство, вводимое в сосуд
Дьюара, подключены к автоматическо-
му пульту управления, устанавливаю-
щего в определенных фиксированных
точках температуру в пределах +25+
4----60° С и поддерживающего в этих
точках температуру с точностью
±0,5° С. С помощью вентилятора под-
держивается равномерная температу-
ра в камере. Перед началом испыта-
ния проверяют параметры изделия, за-
тем изделие в нерабочем состоянии
выдерживают в камере холода в тече-
ние 4 ч и в конце испытания, не извле-
кая изделия из камеры, опять прове-
ряют параметры. После суточной вы-
держки вновь осуществляется провер-
ка параметров.
Испытания на влагоустойчивость. Эти испытания проводят в
камере влажности для определения способности изделия сохра-
нять свои параметры в условиях повышенной влажности. Камера
влажности (рис. 22.6) выполнена в виде шкафа из двух сварных
кожухов (наружного 3 и внутреннего 4), между которыми прост-
ранство заполнено изоляцией 5. Заданной температуры в камере
достигают путем нагрева воздуха электронагревателем 9 и цирку-
ляции его с помощью вентилятора 8. Заданной степени увлажнения
достигают с помощью центробежного вентилятора 1— циркуляцией
воздуха по кругу (камера 6 — центробежный вентилятор 1— слой
воды в увлажнителе 11 — трубопровод 10 — камера 6). Устанавли-
вают и поддерживают режим тепла и влаги блоком контактных
термометров 7. Испытываемое изделие 2 выдерживают в течение
суток при температуре 40°С и относительной влажности 95+98%.
По окончании испытаний изделие выдерживают определенное вре-
мя в нормальных условиях, затем внешне осматривают состояние
247
лакокрасочных покрытий, изоляции и измеряют технические па-
раметры.
Испытание на пониженное атмосферное давление. Испытания
проводятся в термобарокамере при остаточном давлении
133-4-500 Па, в интервале температур —604-+ 155° С в течение
15-4-60 мин для определения способности изделия выполнять свои
функции в условиях пониженного атмосферного давления. Пара-
метры измеряют до испытания, в момент испытания с помощью
герметичных выводов и после впуска воздуха в камеру. Изделие
считают выдержавшим испытание, если во время испытания наблю-
далась надежная коммутация электрических цепей, отсутствовали
перекрытия между токоведущими линиями и параметры изделия
соответствовали требованиям технических условий.
Глава 23
НАДЕЖНОСТЬ УСТРОЙСТВ
§ 23.1. Основные понятия и термины
Возрастание сложности современных автоматических
систем и интенсивности режимов их работы и многообразие усло-
вий эксплуатации выдвинули на передний план проблему надеж-
ности. За последние два-три десятка лет сложилась новая отрасль
науки — теория надежности, занимающаяся вопросами построения
надежных электронных и электрических устройств автоматизации.
Проблема обеспечения надежности широка и охватывает стадии
разработки, конструирования, производства и эксплуатации уст-
ройств. Конечная цель разработчика — создание таких приборов,
устройств и систем, которые способны выполнять заданные функ-
ции в определенных режимах и условиях эксплуатации. Но нередка
случается, когда выполненная правильно конструкция выходит из
строя из-за нарушения условий ее эксплуатации. Более половины
неисправностей устройств обычно носят случайный характер и об-
условлены следующими основными факторами: влажностью, дав-
лением, температурой окружающей среды, ударами, вибрацией,
ошибками, допущенными в стадии проектирования, и несовершенст-
вом технологических процессов.
Исследование причин отказов и дефектов электронных уст-
ройств, например, показывает, что 40-4-45% общего количества от-
казов происходит от ошибок, допущенных при проектировании;
20%—от ошибок, допущенных при производстве; 30%—от экс-
плуатационных условий и неправильных режимов использования
или неправильного обслуживания; 54-10%—от естественного из-
носа и старения. Надежность долгое время была чисто качествен-
ным, условно подразумеваемым понятием, не поддающимся коли-
чественному определению и расчету. Это не позволяло сравнивать
надежность различных схем и конструкций и определять правиль-
ное конструктивное решение, влиять на надежность разрабатывае-
248
мого устройства. В настоящее время можно с определенной сте-
пенью достоверности найти характеристики надежности, определить
пути ее повышения, используя математический аппарат теории ве-
роятности.
Надежность оценивают конкретными показателями: вероят-
ность безотказной работы — P(Z); интенсивность отказов — А,(0;
средняя наработка до первого отказа — ТСр, наработка на отказ —
То; коэффициент готовности kr; коэффициент вынужденного про-
стоя — йп, среднее время восстановления — Тъ.
Надежность — свойство изделия выполнять заданные функции,
сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах
в течение требуемого промежутка времени или требуемой нара-
ботки. Наработка — продолжительность или объем работы уст-
ройства, измеряемые в часах, циклах и других единицах. В про-
цессе эксплуатации или испытаний устройств различают суточную
наработку, месячную наработку и наработку между отказами. На-,
дежность изделия обусловливается его безотказностью, ремонто-
пригодностью, сохраняемостью, а также долговечностью его частей.
Безотказность — свойство изделия сохранять работоспособность в
течение некоторой наработки без вынужденных перерывов. Для
изделий, перемонтируемых или заменяемых после первого отказа,
а также изделий, для которых из условий безопасности отказы не-
допустимы, показателями безотказности могут служить, например,
вероятность безотказной работы, интенсивность отказов. Для ре-
монтируемых изделий показателями безотказности могут служить,
например, наработка на отказ, вероятность безотказной работы.
Неремонтируемыми изделиями называют такие изделия, которые
в процессе выполнения своих функций не допускают ремонта, т. е.
заменяемые после отказа (лампа, резистор, конденсатор и др.).
Ремонтируемыми изделиями называют такие изделия, которые в
процессе выполнения своих функций допускают ремонт (приборы,
устройства). Ремонтопригодность — свойство изделия, заключаю-
щееся в его приспособленности к предупреждению, обнаружению и
устранению отказов и неисправностей путем проведения техниче-
ского обслуживания и ремонтов. Под устранением отказов подра-
зумевается восстановление работоспособности. Показателями ре-
монтопригодности могут служить, например, среднее время вос-
становления, вероятность выполнения ремонта в заданное время,
средняя стоимость технического обслуживания. Сохраняемость —
свойство изделия сохранять обусловленные эксплуатационные по-
казатели в течение и после срока хранения и транспортирования,
установленного в технической документации. Показателями сохра-
няемости могут служить, например, ее средний срок и гамма-про-
центный срок. Долговечность — свойство изделия сохранять рабо-
тоспособность до полного разрушения с необходимыми перерыва-
ми для технического обслуживания и ремонтов. Предельное состо-
яние изделия определяется невозможностью его дальнейшей
эксплуатации, обусловленной либо снижением эффективности, либо
требованиями безопасности, и оговаривается в технической доку-
249-
ментации. Показателями долговечности служат ресурс и срок
службы. Ресурс — наработка изделия до предельного состояния,
оговоренного в технической документации. Срок службы — кален-
дарная продолжительность эксплуатации изделия до момента воз-
никновения предельного состояния, оговоренного в технической
документации, или до списания.
К эксплуатационным показателям надежности относятся рабо-
тоспособность, отказ, неисправность. Работоспособность — со-
стояние изделия, при котором оно способно выполнять ' заданные
функции с параметрами, установленными требованиями техниче-
ской документации. Отказ — событие, заключающееся в наруше-
нии работоспособности. Предсказать отказ заранее трудно, поэтому
говорят, что отказ — случайное событие. Существует несколько
классификаций отказов: по характеру изменения параметра до
момента возникновения отказа — внезапный и постепенный, по
взаимосвязи между собой — независимый и зависимый, по причине
возникновения — конструкционный, технологический и эксплуата-
ционный.
В устройствах автоматики встречается разновидность отказа —
юбой— отказ, продолжительность действия которого мала (поряд-
ка единиц секунд) по сравнению с продолжительностью работы
устройства до полного отказа. Неисправность — состояние изделия,
при котором оно не соответствует хотя бы одному из требований
технической документации. Необходимо различать неисправности,
не приводящие к отказам, и неисправности, вызывающие отказы.
§ 23.2. Показатели надежности устройств
Вероятностью безотказной работы P(t) называют веро-
ятность того, что в заданном интервале времени или в пределах
заданной наработки не возникает отказ изделия. По статистиче-
ским данным об отказах, вероятность безотказной работы
P(/)=[W--n(f)]/2V,	(23.1)
где N — число изделий, поставленных на испытание; п — число от-
казавших изделий за время t.
Для вероятности безотказной работы справедливы соотно-
шения:
0<Р(/)<1; P(Z = O)=1; P(Z = oo)=0.
Пользуясь данными испытания, можно построить график зави-
симости P(t) (рис. 23.1). В начале испытания элемент исправен,
поэтому Р(^ = 0)=1; в конце испытания Р(^=оо) =0. Так как без-
отказная работа и вероятность отказа для всякого элемента явля-
ется состояниями противоположными, то
Q(/)=1-P(Z),	‘	(23.2)
где Q(Z) —вероятность отказа.
Пример 23.1. На испытание было поставлено 100 однотипных электронных
ламп. За время испытания (^=300 ч) отказало 8 ламп. Определить вероятность
безотказной работы и вероятность отказа ламп в течение 300 ч.
250
Решение:
Р (t = 300) = [N - njt = 300)]/X = (100 - 8)/100 = 0,92;
Q (t = 300) = 1 — P (t = 300) = 1 — 0,92 = 0,08.
Рис. 23.1. Изменения (вероятности безотказ-
ной 'работы во -времени
Вероятность безотказной работы — один из основных показате-
лей надежности элементов, так как характеризует изменение на-
дежности во времени, вхо-
дит в качестве сомножи-
теля в другие, более общие
характеристики системы
(эффективность, стоимость)
и может быть получена рас-
четным путем 1в процессе
проектирования системы и
оценена в процессе ее испы-
тания.
Интенсивностью отказов
%(/) называют вероятность
отказа перемонтируемого
изделия в единицу времени
после данного момента вре-
мени при условии, что отказ
до этого момента не возник. Под интенсивностью понимают отно-
шение числа отказавших изделий в единицу времени к среднему
числу изделий, исправно работавших в данном промежутке време-
ни. Статистическое определение интенсивности (1/ч) оценивается
выражением
Х(Д/) = /г(Д/)/(7Усрд/),	(23.3)
где п — число отказавших элементов в промежутке времени Д/;
#Ср= (Лч+ #2)/2— среднее число исправно работавших изделий;
N\— число изделий, исправно работавших в начале промежутка;
N2— число изделий, исправно работавших в конце промежутка;
— промежуток времени.
Типичная кривая интенсивности отказов изображена на
рис. 23.2. Она состоит из трех участков. На участке от 0 до Л (пе-
риод приработки) интенсив -
Рис. 23.2, Кривая зависимости интен-
сивности отказов изделий во времени
ность резко уменьшается. Это
объясняется наличием большо-
го числа отказов элементов в
начале эксплуатации (ошибки
монтажа, внутренние дефекты
элементов). Второй участок,
от до /2, характеризуется по-
стоянством интенсивности от-
казов, так как этот участок со-
ответствует времени нормаль-
ной работы изделия и всегда
251
является более длинным, чем участок приработки. Третий участок,
начинающийся за /2, характеризуется возрастанием интенсивности
отказов из-за старения и износа элементов.
Пример 23.2. На испытание было поставлено ЛОО однотипных резисторов. За
первые 50 ч отказало 8 резисторов, а в промежутке времени 504-150 ч отказало
еще 4 резистора. Определить интенсивность отказов резисторов в промежутке
Дг = 100 ч.
Решение:
Нср = (92 + 88)/2 = 90;
\ (Д£ = 100) = 4/(90-100) = 4,5-10-4ч-1.
Интенсивность отказов и вероятность безотказной работы свя-
заны между собою зависимостью
=	(23.4)
где t — заданный интервал времени.
Интенсивность отказов — наиболее удобный показатель надеж-
ности элементов, позволяющий определить показатели надежности
сложных систем.
Средней наработкой до первого отказа Тср называют среднее
значение наработки изделий в партии до первого отказа, т. е. мате-
матическое ожидание времени работы изделия до отказа. Если
при испытании на надежность партии из N изделий измерена нара-
ботка до отказа каждого из изделий, то среднюю наработку (ч) до
первого отказа определяют как отношение суммарной наработки
всех изделий к числу этих изделий:
Ар=(Ч + ^+---+МЖ.	(23.5)
Пример 23.3. На испытание поставлено три изделия. Изделие № 1 исправно
работало до первого отказа 20 ч; между первым и вторым отказами— 18 ч. Из-
делие № 2 исправно работало до первого отказа 15 ч; между первым и вторым
отказами — 20 ч; между вторым и третьим отказами— 10 ч. Изделие № 3 исправ-
но работало до первого отказа 10 ч, между первым и вторым отказами—16 ч.
Определить среднюю наработку до первого отказа.
Решение:
Zi = (20 + 18)/2 = 19 ч, h = (15 + 20 + 10)/3= 15 ч,
г3 = (Ю + 6)/2 = 8 ч, Гср = (19 + 15 + 8)/3 = 14 ч.
Средняя наработка (ч) до первого отказа связана с интенсив-
ностью отказов выражением
Лр=Ж	(23.6)
тогда вероятность безотказной работы
Р(/) = е-х/=е-^ср.	(23.7)
Наработкой на отказ То называют среднее значение времени
безотказной работы ремонтируемого изделия между соседними от-
казами. По статистическим данным отказов, наработка на отказ
TQ=tjn,	(23.8)
252
где t— наблюдаемое время исправной работы изделия между от-
казами; п — число отказов за некоторое время t.
Пример 23.4. В течение некоторого периода времени проводились наблюдения
за работой одного прибора. За весь период наблюдения было зарегистрировано
3 отказа. До начала наблюдения прибор проработал 100 ч, ж концу наблюдения
наработка составила 295 ч. Определить наработку на отказ.
Решение:
Го = t/n = (295 — 100)/3 = 65 ч.
Наработка на отказ — достаточно наглядная характеристика
надежности, получившая широкое распространение на практике.
Наработка на отказ характеризует надежность ремонтируемого
изделия без учета времени, потребного на его восстановление. По-
этому она не характеризует готовности изделия к выполнению
своих функций в нужное время. Для этой цели служат коэффици-
енты готовности и вынужденного простоя.
Коэффициентом готовности kY называют отношение общего вре-
мени исправной работы ремонтируемого изделия к сумме времени
исправной работы и вынужденных простоев изделия, взятых за
один и тот же календарный срок:
(23-9)
где /р — суммарное время исправной работы изделия; /п— суммар-
ное время вынужденного простоя.
Пример 23.5. Прибор имел суммарное время исправной работы /р = 343 ч и
суммарное время вынужденных простоев, необходимых для обнаружения и уст-
ранения неисправностей, = l ч. Определить коэффициент готовности.
Решение:
£г = 343/(343 + 7) = 0,98.
Коэффициентом вынужденного простоя /сл называют отношение
времени вынужденного простоя ремонтируемого изделия к сумме
времени исправной работы и вынужденных простоев изделия, взя-
тых за один и тот же календарный срок:
£n=WP + U	(23.10)
Пример 23.6. Используя данные примера 23.5, определить коэффициент вы-
нужденного простоя.
Решен® е:
&г = 7/(343 4-7) = 0,02.
Время восстановления Тв — случайная величина. Если на оты-
скание и устранение п отказов (ремонтов) было затрачено время
6, h, h, ... , tn, то среднее время восстановления (ч)
= +	(23.11)
Пример 23.7. За наблюдаемый период эксплуатации в устройстве было за-
фиксировано 6 отказов. Время восстановления составило: Ц = 10 мин, 4=13 мин,
4=15 мин, /4=8 мин, t5 = 9 мин, 4 = 25 мин. Определить среднее время восста-
новления устройства.
Решение:
Т в = (10 4-13 4-15 4-84-94- 25)/6 = 1о мин.
253
§ 23.3. Пути повышения надежности
В области конструирования. Необходимо предусматри-
вать максимальное использование ранее применяемых и проверен-
ных схемно-технических решений, обеспечивающих гарантирован-
ное выполнение требований ТЗ, с обязательным удовлетворением
требований по уровню надежности; предусматривать внедрение ма-
териалов и комплектую-
щих изделий, разрешен-
ных к применению в про-
ектируемом устройстве;
повышать надежность из-
делий путем применения
унифицированных уст-
ройств, предохраняющих
изделия от повышенной
(пониженной) температу-
ры, влажности, давления,
ударных нагрузок и виб-
Резврбная система.
рации; предусматривать
о	,	широкое использование
Рис. 23.3. Схема общего резервирования унифицированных сбороч-
ных единиц, стандартизо-
ванных и нормализованных деталей, комплектов; учитывать *и
знать причины отказов элементов сборочных единиц в предыдущих
разработках; учитывать квалификацию обслуживающего персона-
ла; улучшать ремонтопригодность изделия, предусматривать до-
ступность всех частей изделия для ремонта и контроля; использо-
вать модульно-блочные принципы конструирования, позволяющие
автоматизировать процессы производства; применять резервиро-
вание отдельных элементов и общее резервирование всего устрой-
ства, предотвращающие развитие аварийной ситуации (резервиро-
вание может быть общим, когда резервируют группу элементов
или устройство в целом, — рис. 23.3, или поэлементным, когда ре-
зервируют каждый элемент в отдельности, — рис. 23.4); произво-
дить анализ и расчет
спроектированного уст-
ройства на надежность;
предусматривать обяза-
тельное макетирование и
всестороннее исследова-
ние новых конструктив-
ных решений.
В области производ-
ства. Необходимо изго-
товлять изделия с помо-
щью прогрессивных типо-
вых технологических про-
цессов, позволяющих ав-
Рис. 23.4. Схема поэлементного резервирования’
254
томатизировать и механизировать операции по всей цепи процесса
с использованием унифицированной оснастки и типовых приспо-
соблений; осуществлять строгий контроль качества применяемых
материалов и комплектующих изделий; обеспечивать объективны-
ми средствами контроля наибольшее число операций на всех ста-
диях производства (максимально использовать средства автомати-
ческого и статистического методов контроля); осуществлять трени-
ровку применяемых деталей и сборочных единиц (делать их ста-
бильными) и основные производственные мероприятия по повыше-
нию надежности выпускаемой продукции (совершенствование тех-
нологии, автоматизация технологических процессов и научная ор-
ганизация труда) ^разрабатывать и внедрять систему бездефектно-
го выпуска продукции, совершенствовать производственно-техни-
ческую базу, контролировать качество продукции, анализировать
качество в лабораториях надежности.
В области эксплуатации. Необходимо строго выполнять разрабо-
танные правила, инструкции, методики по эксплуатации изделия;
использовать обслуживающий персонал, подготовленный для рабо-
ты с данным изделием; совершенствовать организацию техническо-
го обслуживания, т. е. систему мероприятий по техническому уходу,
поддержанию и восстановлению эксплуатационной готовности из-
делия; собирать и обобщать статистические данные о работе
устройства, позволяющие выявить конструктивные, схемные и про-
изводственные недостатки и учесть их при последующей работе.
Надежность закладывают при проектирьвании и главное сред-
ство, определяющее ее, — расчет. В процессе производства обеспе-
чивается заданный уровень надежности разработанного изделия.
При эксплуатации основная задача — сохранить как можно дольше
уровень надежности изделия.
§ 23.4. Организация испытаний приборов и устройств
на надежность
Под испытаниями на надежность понимают эксперимен-
тальное определение количественных показателей надежности при-
боров и устройств по установленной программе, предусматриваю-
щей количество испытываемых образцов, продолжительность ис-
пытаний и испытательные режимы работы изделия.
В зависимости от критериев, принятых для оценки надежности
приборов и устойств, исходными данными для планирования испы-
таний на надежность являются вероятность безотказной работы Р,
наработка на отказ То, риск изготовителя а, риск заказчика [3, вре-
мя испытаний /и.
Термины, используемые при испытаниях на по-
казатели надежности. Объем выборки — количество изде-
лий, отбираемых для испытания. Планирование испытаний изделий
на надежность определяется соотношением объема п выборки и
масштаба N выпуска (партии). Наиболее распространено соотно-
шение объемов выборки и партии:
255
n/N^O,l.
Риск изготовителя (поставщика)—вероятность того, что по
результатам выборочного контроля хорошая партия бракуется.
Наиболее рапространены значения риска изготовителя 0,05; 0,1;
0,2; 0,3; 0,4.
Риск заказчика — вероятность того, что по результатам выбороч-
ного контроля могут быть приняты приборы, не отвечающие требо-
ваниям стандарта и техническим условиям, т. е. когда плохая пар-
тия принимается. Наиболее часто принимают значения 0,05; 0,1;
0,2; 0,3.
Доверительная вероятность — вероятность того, что оценивае-
мый параметр лежит в заданном доверительном интервале. Наибо-
лее часты значения доверительных вероятностей 0,7; 0,8; 0,9; 0,95.
Доверительная вероятность задается разработчиком и согласовы-
вается с заказчиком.
Приемочное число (С)—наибольшее число отказавших изде-
лий в выборке, при котором результаты испытаний считают поло-
жительными. Допустимое число отказов должно оговариваться
техническими условиями на изделие.
При государственных испытаниях и на стадии опытного произ-
водства, когда не известен закон распределения отказов во вре-
мени, испытания на надежность планируют из условия t^ = tY, где
/и — время испытания; tY— время гарантированной наработки (вы-
бирают 254-10 000 ч).
Если закон распределения отказов во времени известен, испы-
тания планируют при in^tY.
Основные виды испытаний изделий на показатели надежности
делят на определительные и контрольные. Определительные испы-
тания на надежность проводят после освоения вновь разработан-
ных изделий на опытных образцах с целью определения соответст-
вия фактических показателей надежности изделий требованиям
технического задания, установления групп надежности и внесения
значений показателей надежности в техническую документацию.
Определительные испытания проводят один раз на этапе изготов-
ления опытного образца. Затем анализируют результаты испытаний
и дают оценку соответствия устройства требованиям ТУ. Контроль-
ные испытания на надежность приводят в .сроки, предусматривае-
мые ТУ на серийно выпускаемые изделия с целью контроля соот-
ветствия количественных показателей надежности требованиям
технических условий. Контрольные испытания изделий на надеж-
ность проводят методом однократной выборки или последователь-
ным методом. Метод однократной выборки состоит в том, что оцен-
ку по показателям надежности изделий проводят после испытания
заранее рассчитанного объема выборки.
Пример 23.8. Установлены следующие параметры плана контроля: вероят-
ность безотказной работы Р = 0,96, риск заказчика 3=0,1, приемочное число С = 1.
Определить объем выборки, потребный для осуществления контроля по плану
при tn = iv.
256
Решение: по табл. 23.1 при заданных Р, |3, С находим п = 96. По истече-
нии времени tn = tr сравнивают число отказавших изделий d с приемочным чис-
лом (С). Если d<zC, то результаты испытаний признают удовлетворительными,
если d>C — неудовлетворительными.
Метод однократной выборки характеризуется большим размером выборки и
его целесообразно применять для оценки надежности при минимальных объемах
испытаний.
Таблица 23.1
Р — вероятность безотказной работы при объеме выборки
Риск за- казчика Р	Приемоч- ное число С	0,999	0,99	0,98	0,97	0,96	0,95	0,9	0,85	0,8
	0	3000	300	150	100	75	60	32	19	14
0,05	1	4740	474	237	158	118	95	52	30	22
	2	6300	630	315	210	158	126	68	40	30
	3	7750	775	388	258	194	155	84	50	37
	0	2301	229	114	76	56	45	22	14	10
0,1	1	3888	388	193	128	96	76	37	24	18
	 2	5320	532	265	176	132	105	52	34	25
	3	6679	668	333	221	165	132	65	43	32
	0	1599	159	79	53	39	31	15	10	7
0,2	1	2999	299	149	99	74	59	29	19	14
	2	4279	427	213	142	106	85	42	27	20
	3	5510	551	275	183	138	109	54	36	26
	0	1203	120	60	40	30	23	11	8	6
0,3	1	2438	243	121	81	60	48	24	16	12
	2	3615	360	180	120	90	71	35	23	17
	3	4761	475	237	158	118	94	47	31	23
Последовательный метод оценки результатов испытаний изде-
лий на надежность заключается в том, что оценку по показателям
надежности изделий проводят последовательно после каждого на-
блюдения (появления отказа или
испытания изделия). Объем вы-
борки заранее не определяют, ис-
пытания могут проводить при лю-
бом количестве выборок из пар-
тии. После испытаний принимают
одно из трех решений: принять
партию, забраковать ее или про-
должить испытания.
На рис. 23.5 построен график,
на котором рассчитанные уровни
соответствия и несоответствия
образуют параллельные прямые
и делят график на три области:
Количество изделий
Рис. 23.5. График для принятия ipeine-
ния при выборочных испытаниях
257
соответствия, несоответствия и продолжения испытания. Испы-
тания ведут следующим образом: для каждого отказа рассчитыва-
ют координаты соответствующей точки на графике, строят кривую,,
показывающую ход испытания. Пока кривая идет между уровнями,
испытания продолжают. Когда кривая входит в область соответ-
ствия, испытания прекращают и изделия считают удовлетворяю-
щими требованиям ТУ. Если кривая входит в область несоответст-
вия, то испытания прекращают и изделие считают не удовлетворяю-
щим требованиям технических условий.
Эффективность общественного производства во многом зависит
от качества выпускаемой продукции. Обеспечение выпуска высоко-
качественной продукции невозможно без использования прогрес-
сивных методов контроля качества и его объективной оценки.
Широкое распространение получили методы статистического*
контроля и оценки качества промышленной продукции. Они дают
возможность в значительной мере повысить оперативность и досто-
верность контроля, снизить затраты на его осуществление.
Контроль качества промышленных изделий во многих случаях
требует значительных затрат. Они составляют существенную долю
в себестоимости выпускаемых изделий. По ряду сложных электрон-
ных изделий эти расходы достигают 20-4-50% себестоимости.
С улучшением качества изделий и особенно их надежности затраты
на контроль имеют тенденцию к росту. При повышении показателя
вероятности безотказной работы сложного электронного устрой-
ства с Р (t = 10 000) =0,6 до Р(1 = 10 000) =0,999 (или в 1,66 раза)
затраты на контрольные испытания возрастают в десятки раз.
Получение информации об интенсивности отказов выпускаемых
изделий может быть достигнуто с помощью данных на основе испы-
таний. Затраты на испытания изделий для подтверждения одной
и той же интенсивности отказов по различным методам имеют боль-
шой разброс. Например, затраты на испытания одного из типов
электронных изделий методом однократной выборки для подтверж-
дения интенсивности отказов К= 1 • 10-6 ,ч-: ь зависимости от при-
нятого приемочного числа С, времени испытания и объема вы-
борки п изменяются от 25 тыс. руб. (при С=0, £и= 10 000 ч, п =
= 229 шт.) до 150 тыс. руб. (при С = 2, ^и=--:500 ч, п= 10 640 шт.).
Работа промышленных предприятий.в новых условиях планирова-
ния и экономического стимулирования настоятельно требует мак-
симального повышения эффективности производства, полного ис-
пользования всех резервов. Одним из перспективных направлений
повышения эффективности производства многих изделий является
экономическая оптимизация затрат на контроль и оценку качества.
Литература
1.	Ба баянц С. С. Руководство для намотчика деталей радиоэлектрон-
ной аппаратуры и приборов. «Энергия», 1970.
2.	Белев цев А. Т. и др. Печатные схемы в приборостроении, вычисли-
тельной технике и автоматике. «Машиностроение», 1972.
3.	Болгов В. А. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры. «Энер-
гия», 1'967.
4.	Г а в р и л о в С. Н., Никулин С. М. Микроэлектроника. «Энергия»,
1970.
5.	Гусев В. Н., Смирнов В. Ф. Электрические конденсаторы постоян-
ной емкости. «Советское радио», 1968.
6.	Дроздов Н. Г., Никулин Н. В. Электроматериаловедение. «Выс-
шая школа», 1973.
7.	Дружинин В. Г. Надежность устройства автоматики. «Энергия», 1966.
8.	К а п л е р А. А. Монтаж, наладка и эксплуатация автоматических
устройств. «Машиностроение», 1969.
9.	Майоров С. А. Технология производства вычислительных машин.
«Машиностроение», 1965.
10.	Малинский В. Д., Ошер Д. Н., Теплицкий Л. Я. Испыта-
ния радиоаппаратуры. «Энергия», 1965.
11.	Мартюшов К. И., Зайцев Ю. В. Технология производства резис-
торов. «Высшая школа», 1972.
12.	Н а з а р о в Г. В., Г р е в ц е в Н. В. Сварка и пайка в микроэлектро-
нике «Советское радио», 1969.
13.	Пирогов А. И., Шам а ев Ю. М. Магнитные сердечники для уст-
ройств автоматики и вычислительной техники. «Энергия», 1973.
14.	Ра бкин Л. И., С ос кин С. А., Эпштейн Б. Ш. Ферриты.
Строение, свойства, технология производства. «Энергия», 1968.
15.	Сахаров П. В. Технология электроаппаратостроения. «Энергия»,
1965.
16.	Сот ск о в Б. С. Основы теории и расчета надежности элементов и
устройств автоматики и вычислительной техники. «Высшая школа», Г970.
17.	Широков А. М. Надежность радиоэлектронных устройств. «Высшая
школа», 1972.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Ст pi.
Предисловие.........................................................   &
Часть первая
Общие сведения о производстве приборов и средств автоматизации ....	5
Глава 1. Конструктивно-технологические особенности приборов и средств
автоматизации..................................................  5
§ 1.1.	Классификация и особенности приборов и средств автомати-
зации ......................................................... 5
§ 1.2.	Конструкторская подготовка производства................... 6
§ 1.3.	Технологическая подготовка производства................. 7
Глава 2. Основы проектирования технологических процессов.............. 9
§ 2.L.	Основные сведения о производственном процессе.......... . .	9
§ 2.2.	Типы производства........................................И
§ 2.3.	Структура предприятия...................................12
§ 2.4.	Виды технической документации...........................1&
§ 2.5.	Порядок оформления технологического процесса............14
§ 2.6.	Понятие о технологичности конструкции и пути ее улучшения 16
Часть вторая
Основные технологические процессы производства приборов и средств авто-
матизации ............................................................1&
Глава 3. Технологические процессы в заготовительных цехах.............1&
§ 3.1.	Способы получения заготовок.............................18-
§ 3.2.	Получение заготовок штамповкой.........................  19
§ 3.3.	Получение заготовок способом	литья.......................22
§ 3.4.	Изготовление каркасов и гильз............................23
§ 3.5.	Заготовка электроизоляционных	материалов.................27
§ 3.6.	Снятие изоляции с намоточного	и монтажного проводов ... 29
Глава 4.	Специальные методы обработки	заготовок..................33
§ 4.1.	Электрические методы обработки.................i	. . • • 33
§ 4.2.	Электронные методы обработки.........................> . 40
Глава 5. Технология изготовления керамических изделий...........‘	. . 43
§ 5.1.	Общие сведения........................................   43
§ 5.2.	Технология изготовления изделий..........................47
§ 5.3.	Металлизация керамических заготовок.....................51
Глава 6. Изготовление изделий из пластических масс................. . . 53
§ 6.1.	Общие сведения...........................................53
§ 6.2.	Пластические массы, применеямые в производстве изделий . . 54
§ 6.3.	Способы изготовления изделий из пластмасс................56
Глава 7. Технология нанесения покрытий............................ . 60
§ 7.1.	Классификация и выбор покрытии..........................60'
§ 7.2.	Металлические йокрытия...................................62
260
Стр:
Глава 8. Технология изготовления шкал и шильдиков...........................................................................................67
Глава 9. Технология изготовления магнитопроводов............................................................................................69
§ 9.1.	Технология изготовления пластинчатых магнитопроводов ... 73
§ 9.2.	Технология изготовления ленточных магнитопроводов .... 75
§ 9.3.	Технология изготовления магнитопроводов из магнитодиэлек-
триков .........................................................77
§ 9.4.	Технология изготовления магнитопроводов из магнитномягких
ферритов................................................... • •' • . 78
§ 9.5.	Технология изготовления магнитопроводов из ферритов с пря-
моугольной петлей гистерезиса (ППГ).............................80
§ 9.6.	Технология изготовления магнитопроводов из магнитострик-
ционных ферритов................................................83
§ 9.7.	Технология изготовления магнитопроводов из магнитнотвердых
ферритов........................................................85
Глава	10. Технология намоточных	работ...................................................................................................86
§	10.1.	Общие сведения.........................................................................................................86
§	10.2.	Материалы, применяемые	при выполнении намоточных работ 91
§ 10.3.	Технология намотки элементов с открытыми обмотками ... 95
§ 40.4.	Технология намотки элементов с закрытыми (тороидальными)
обмотками.....................................................103
§	10.5.	Технология пазовой намотки.107
§	10.6.	Контроль намоточных изделий.109
Глава	11.	Герметизация приборов и элементов...........................................................................................115
§	11.1.	Общие сведения.................................................................................................115
§	11.2.	Технология сушки, пропитки, заливки и обволакивания . . . 123
Часть третья
Технология изготовления элементов, приборов и средств автоматизации 129
Глава 12. Технология изготовления резисторов...............................................................................................129
§ Г2.1.	Технология изготовления углеродистых резисторов..............................................................................130
§	1'2.2.	Технология	изготовления металлопленочных резисторов . . .	131
§	12.3.	Технология	изготовления композиционных резисторов ....	132
§	12.4.	Технология	изготовления проволочных резисторов................................................  134
§	12.5.	Технология	изготовления нелинейных полупроводниковых
резисторов............................................................  136
Глава	13.	Технология	изготовления конденсаторов..................................................139
§	13.1>.	Общие сведения........................................  139
§	13.2.	Технология	изготовления слюдяных конденсаторов .....	140
§	13.3.	Технология	изготовления керамических конденсаторов ....	142
§	13.4.	Технология	изготовления бумажных конденсаторов .....	143
§	13.5.	Технология	изготовления пленочных конденсаторов .....	144
§	13.6.	Технология	изготовления электролитических конденсаторов	144
§	13.7.	Технология	изготовления конденсаторов переменной емкости	147
Глава	14.	Технология	изготовления трансформаторов и дросселей . , .	149
§ 1'4.1'	. Конструкции трансформаторов, дросселей, катушек индуктив-
ностей и магнитных усилителей.................................151
§ 14.2.	Технология сборки трансформаторов и магнитных усилителей 154
Глава 15. Технология изготовления коммутационных изделий .... . 155
§ 15.1.	Конструкция переключателей...................................................................................................156
§ 15.2.	Технология изготовления переключателей.......................................................................................159
261
Стр.
§ 15.3.	Конструкция и технология изготовления электромагнитных
реле......................................... ।।	........159
§ 15.4.	Технология изготовления штепсельных разъемов и монтаж-
ных панелей...............................................    162
Глава 16. Технология изготовления малогабаритных электрических ма-
шин ..................................।. 164
§ 16.1.	Общие сведения.......................................  164	;
§ 16.2.	Технология изготовления статоров, роторов и подшипниковых
щитов.......................................................  166
§ 16.3.	Технология .сборки электрических машин, их контроль и испы-
тание ........................................................172
Глава 17. Технология изготовления полупроводниковых приборов. . .173
§ 17Л.	Краткие сведения о физических свойствах полупроводнико-
вых материалов................................................173
§ И7.2.	Классификация и назначение полупроводниковых приборов 174
§ 17.3.	Приборы с п-р-п- и р-м-р-переходами.................  .	176
§ 17.4.	Технология изготовления плоскостных транзисторов ...... 178
Часть четвертая
Технологические процессы сборки, монтажа, регулировки и испытания при-
боров и средств автоматизации.............................. . . ।. . . . 183
Глава 18. Технология сборки и монтажа автоматических устройств . . . 183
§ 18.1.	Механическая сборка устройств.......... (........... ., . 184
§ 4-8.2.	Технология электрического монтажа .................  .	1.87
Глава 19. Методы контактирования ....................................200
§ 19.1.	Общие сведения............।....................... . . . 200
§ 19.2.	Мягкая пайка легкоплавкими припоями . . :............ . 202
§ 19.3.	Твердая пайка тугоплавкими припоями ...................205
§ 19.4.	Оборудование и оснастка для пайки. . . . .,. . . . >. t. .210
§ 19.5.	Сварка давлением....................................  212
§ 49.6.	Специальные методы микроконтактирования................218
Глава 20. Технология изготовления печатных схем......................220
§ 20.1.	Общие Сведения . .	. ..............................  220
§ 20.2.	Материалы, применяемые для изготовления печатных .схем 222
§ 20.3.	Способы изготовления печатных схем....................223
§ 20.4.	Технология изготовления печатных плат электрохимическим
осаждением................................................... . . 225
§ 20.5.	Технология изготовления печатных плат химическим травле-
нием ..........................................................226
§ 20.6.	Особенности электрического монтажа устройств на печатных
платах....................................................... 227
§ 20.7.	Защитные покрытия для печатных плат . . . ( . .,. ..... . 229
Глава 21. Основы технологии микроминиатюризации приборов и средств
автомати	ки........................... j. . ., . . . . ।. . ., .. . 229
§ 21i.L.	Общие сведения......................................  229
§ 21.2.	Мцкромодули и микроблоки...............................232
§ 21.3.	Технология изготовления интегральных пленочных микросхем 234
§ 21.4.	Технология изготовления масок и шаблонов...............236
§ 24.(5.	Технология изготовления полупроводниковых интегральных
микросхем .*..................................................238
§ 21.6.	Новые направления в, микроминиатюризации автоматических
устройств................।	..................239
4262
Глава 22. Испытания приборов и средств автоматики..................241
§ 22.	к Условия эксплуатации устройств ... ... ... . . ......241
§ 22.2.	Механические испытания........।. . •..................244
§ 22.3.	Климатические испытания . . .....................  .	. 246
Глава 23. Надежность устройств.....................................248
§ 23.1.	Основные понятия и термины ....................... . 248
§ 23.2.	Показатели надежности устройств ......................250
§ 23.3.	Пути повышения надежности..............>. . ।..... ।. . 254
§ 23.4.	Организация испытания приборов и устройств на надежность 255
Литература...............  .	. . •..........., .. . >......... . 250>
Бабаянц Сергей Сергеевич,
Семенков Евгений Андреевич
ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ и ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
.ЭЛЕКТРОННЫХ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
И. Б. № 693
Редактор В. И. Петухова
Художник В. 3. Казакевич
Художественный редактор Н. К. Гуторов
Технический редактор Н. А. Битюкова
Корректор Г. И. Кострикова
Т—03107	Сдано в набор 1/VII—76 г. Подо, к печати 18/1—77 г.
Формат 60 X 90V16	Бум. тип. № 2 Объем <16,5 печ. л. Усл. п. л. 16,5
Уч.-изд. л. 17,77 Изд. № СТД—242	Тираж 21000 экз. Цена 95 коп.
План выпуска литературы издательства
«Высшая школа» (вузы и техникумы) на 1977 г. Позиция № 220
Издательство «Высшая школа»,
Москва, К-51, Неглинная ул., д. 29/14
Московская типография № 8 Союзполиграфпрома
при Государственном комитете Совета Министров СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли,
Хохловский пер., 7. Зак. 1041.