Пайка является наиболее универсальным способом. Токоведущие жилы ПЛК паяют паяльником с определенной формы жалом или групповым способом.
При групповой пайке все проводники с дозированным количеством припоя ориентируют и фиксируют относительно друг друга в приспособлении, а затем припой расплавляют инфракрасным излучением.
Межкабельные паяные соединения получаются с помощью термоусадочных паяльных муфт, (рис.9), которые состоят из изоляционной оболочки - 3, кольца припоя с наполнителем из флюса - 2 и двух герметизирующих колец - 1, изготовленных из термопластичного материала.
Рис. 9.
Оболочка изготавливается из поливинилхлорида или политетрафторэтилена и подвергается гамма облучению, под действием которого она приобретает свойства выдерживать большие растяжения, а при нагревании возвращаться к первоначальным размерам.
При введении токопроводящих жил соединяемых ПЛК в такие муфты и их термооблучении происходит размягчение уплотнительных колец, усадке оболочки, деформация, плавление и растекание припоя до уплотнительных колец, в результате чего соединение герметизируется.
Механические способы соединения ПЛК основаны на использовании специальных элементов, обеспечивающих электрический контакт за счёт пластической или упругой деформации. Жилы круглого и прямоугольного сечения соединяют обжатием металлической втулке. Коммутация отдельных проводов с элементами монтажа осуществляется при помощи ножевых штампованных контактов, имеющих паз вдоль оси. Под действием приложенного давления контакт прорезает изоляцию и токопроводящая жила входит в паз. Однако эти методы имеют ограниченное применение из-за низкой надёжности.
4. Технология жгутового монтажа
Объединение, прокладываемых в одном направлении монтажных проводов, в жгуты производится во всех случаях, если это не вызывает повышения допустимого уровня наводок.
Исходя из конструкции монтируемой аппаратуры жгуты разделяют на плоские и объёмные. Укладываемые в них провода должны быть близкими по диаметру изоляции, с зачищенными, скученными (для многожильных проводов) и облуженными концами. Проводники сильноточных цепей для уменьшения паразитных наводок свивают без скручивания парами с шагом 15…40 мм. В каждом жгуте предусматривается 5…10 запаса свободных проводов, но не менее одного провода.
Для изготовления жгутов применяют монтажные медные провода с различным типом изоляции: волокнистой из капроновых нитей (МШДЛ, МЭШДЛ, МГШ, МГШД); стекловолокна (МГСА, МГСПЭ); поливиниловой (ПМВ, МГВ); волокнисто поливиниловой (МШВ, МГШВ, БПВЛ); фторопластовой изоляции (МГТФ до 2500С); провода в шланговой оболочке из морозостойкой резины (РПД и РПШЭ до 700С).
Сигнальные ВЧ-цепи для защиты от электромагнитных помех коммутируют экранированными проводами и кабелями с обязательным заземлением каждого экрана в одной (при длине до 100 мм) или двух точках (при длине более 100 мм).
К проводам из жгутового монтажа предъявляются следующие требования:
соответствие сечения токопроводящей жилы и изоляции рабочей плотности тока и допустимому падению напряжения;
механическая прочность, гибкость и эластичность;
отсутствие повреждений (подрезов, поджогов), снижающих их механическую и электрическую прочность;
применение маркировочных знаков;
наличие запаса по длине, обеспечивающего повторные перепайки.
На каждый жгут методом макетирования разрабатывается чертёж, по которому изготавливается плоский или объёмный шаблон, и составляется таблица соединений. На шаблоне трассы укладки проводов ограничиваются шпильками или штырями. Штыри также устанавливаются в местах изгибов и ответвлений в начальных и конечных точках трасс.
Технологический процесс жгутового монтажа состоит из следующих этапов:
разделки монтажных проводов и кабелей;
сборки и вязки жгута на шаблоне;
соединения с контактными элементами;
трассировки и закрепления на несущей конструкции;
контроль качества выполнения.
Основной объём работ при изготовлении жгутов занимают подготовительные операции: нарезка проводов и кабелей на мерные отрезки, разделка концов и закрепление изоляции, удаление окисной плёнки, свивание, лужение и маркировка.
Резка и снятие изоляции с концов с одиночных проводов производится механическим и термомеханическим методами, как в ручную, так и с использованием различного автоматического оборудования.
Уменьшение трудоёмкости монтажно-сборочных работ, снижение количества неправильно выполняемых соединений, облегчение контроля, нахождения неисправностей и ремонта, достигается маркировкой проводов. Её выполняют с помощью использования различной расцветки монтажных проводов, липких лент с цифровыми или буквенными кодами, маркировочных трубчатых бирок или путём нанесения маркировочных знаков непосредственно на изоляцию проводов. Наибольшее распространение получили два последних метода из-за высокой производительности и надежности выполнения.
Сборка жгутов в соответствии с чертежом и таблицей монтажных соединений проводятся вручную с применением электрифицированного шаблона или на станках с ЧПУ.
В условиях серийного производства возможны два варианта маршрута изготовления жгутов:
автоматическая подготовка проводов к монтажу и ручная сборка на шаблоне
автоматическая раскладка проводов и их ручная подготовка к монтажу.
Выбор оптимальной структуры определяется из реальных условий по минимуму труда затрат.
5. Механическая сборка радиоэлектронной аппаратуры
Механическая сборка является технологических процессом, заключающимся в установке и креплении деталей и узлов в корпусах, рамах и др. несущих конструкциях.
Для крупносерийного и массового производства при проектировании РЭА необходимо предусматривать автоматизированную сборку изделий. При этом необходимо обеспечить точность процесса сборки, которая определяется:
а) достижением необходимой геометрической точности взаимного расположения базовой и сопрягаемой детали на сборочной позиции автомата;
б) обеспечение требуемой точности сборочного соединения по физическим параметрам (усилию запрессовки, моменту затяжки, герметичности, переходному сопротивлению, температуре и т.д.).
При механической сборке различают неразъемные и разъемные соединения.
5.1 Неразъемные соединения
Неразъемным соединением называют соединение деталей в сборочную единицу, при котором разборка возможна только разрушением материалов или деталей использованных для соединения. Неразъемные соединения выполняют пайкой, сваркой, клепкой, развальцовкой, склеиванием и т.д.
Соединения методом сварки.
Сваривание сталей.
В радиоэлектронике при изготовлении элементов конструкции применяют различные черные и цветные металлы. Свариваемость сталей зависит от их химического состава, структуры, температуры и интервала плавления, и склонности к поглощению газов. С увеличением содержания углерода растет их чувствительность к нагреву и увеличивается опасность возникновения трещин в шве. В зависимости от соединения различают группы сталей по свариваемости:
1.Стали низкоуглеродистые (0.5; 0.8; 10; 15) и среднелегированные 15Х,20Х - хорошая свариваемость (используется для ответственных узлов).
Стали углеродистые (25, 30, 35, 40) и низколегированные (14Г, 14ГС, 25Г2С, 35ХН) - свариваемость с предварительным подогревом до 200 -300 "С.
Стали среднеуглеродистые (35Г, 40, 45) и низколегированные (18ГС2, 14ХГС, 10ХСНД) - свариваемость после термообработки и закалки от 900 °С с предварительным нагревом.
Стали высокоуглеродистые (50, 55, 60, 70, 80) и низко- и среднелегированные (35ХМ, 30ХГСА, 12Х5МА). Легирующими элементами в сталях являются Mn, Si, Ni, Cr, Mo, V.
Свариваемость меди.
Свариваемость меди определяется ее химической активностью, теплопроводностью, текучестью. Нагревание выше 400 °С приводит к окислению Cu, расплавленный металл хорошо растворяет газы, которые создают большое давление и образуется сеть микротрещин и пор. Поэтому для изготовления сварных конструкций применяют специальную раскисленную медь. Cu и ее сплавы соединяют газовой, дуговой или контактной сваркой (рис. 10).
Рис.10 Типовая схема контактной сварки: 1 - электроды; 2 - свариваемые детали
Детали зажимают между двумя электродами, а затем включают ток. Нагрев продолжается до тех пор, пока центральная часть сварочной точки не расплавится.
Свариваемость разнородных металлов определяется разницей ТКР, t пл и диаграммой состояния. Наилучшей свариваемостью обладают металлы с полной взаимной растворимостью. Для преодоления трудностей сварки разнородных металлов, между ними применяют биметаллические переходники или компенсирующие прокладки.
Основными методами получения металлоконструкций: каркасов, рам, стоек, оснований РЭА - является контактная электродуговая, холодная, диффузионная и газовая сварка. Для уменьшения деформации изделий детали закрепляют в приспособлении и стремятся обеспечить минимальный объем металла в сварочном шве, использовать прерывистый точечный шов.
При изготовлении каркасов используются материалы с высоким элек-трическим сопротивлением, пластичностью: Ni и его сплавы (ковар), плати-нит, низкоуглеродистая сталь. Сварка выполняется контактная конденса-торная.
В зависимости от соотношения параметров разрядного контура наблю-дается три формы импульсов сварочного тока:
Апериодический ток (рабочий);
Критическое затухание;
3. Колебательный ток.
При переходе в колебательный режим процесс становится неустойчи-вым и требует регулировки параметров.
Электродуговая сварка. Электродуговая сварка используется при изготовлении каркасов. При сварке материал деталей расплавляется под действием тепла вольтовой дуги, образуемой сварочной машиной постоянного или переменного тока.
Аргонодуговая сварка. Этот вид сварки представляет вид электродуговой сварки в атмосфере аргона. Присутствие аргона в зоне сварки способствует улучшению качества сварочного шва, так как исключается вредное действие воздуха на свариваемые детали.
Аргонодуговая сварка применяется для Al, Ti деталей и нержавеющих сталей. Использование аргона обеспечивает частоту химического состава сварного шва и однородность структуры. Увеличение сварочного тока приводит к возрастанию глубины провара. Напряжение линейно связано с шириной шва и не связано с глубиной провара. При сварке постоянным током глубина провара выше, чем при сварке переменным током.
Качество сварки определяют внешним осмотром, с помощью рентгеновской установки, механическими испытаниями образцов.
Холодная сварка осуществляется под действием больших механических усилий за счет пластической деформации соединяемых деталей. Метод применяется для соединения внахлестку тонких (до 1мм) деталей.
Диффузионная сварка осуществляется при приложении давления и t° к соединяемым деталям в контролируемой атмосфере. Метод позволяет сваривать разнофазные материалы, обеспечивает высокую точность, но требует длительного времени (соединение длиться 5 - 20 мин) и энергоемок (прикладываемое усилие 5 - 20 МПа).
Газовая сварка применяется для сварных соединений из тонколистовой стали с целью предупреждения прожогов, для соединения деталей из легких сплавов. Метод обеспечивает минимальную деформацию. В качестве горючей смеси используется ацетилен, природный газ или кислород.
Лазерная сварка. В производстве радиоаппаратуры лазерная сварка применяется при сварке небольших корпусов из титана, нержавеющей стали.
Кроме того, существуют различные способы микросварки: сварка расщепленным электродом, термокомпрессионная сварка, ультразвуковая сварка и т.д., которые широко применяются в микроэлектронике.
Клепка. Клепку, широко применяют при изготовлении радиоаппаратуры. Клепаное соединение состоит из листов фасонных профилей или других деталей, соединенных заклепками.
Развальцовка. При этом методе соединения образуют пустотелыми заклепками с помощью развальцовки.
Развальцовка раскатывает край пустотелой заклепки вокруг отверстия, образуя буртик, который обеспечивает прочное соединение деталей. Развальцовка широко применяется для соединения металлических деталей с тонкими изоляционными волокнистыми материалами, а также с деталями из керамики, пресспорошка и листовых термопластичных материалов.
Запрессовка. Это соединение обеспечивает необходимый натяг при условии, что диаметр охватывающей детали меньше диаметра охватываемой детали. Сборка деталей производится в специальных приспособлениях с помощью молотка или пресса.
Склеивание. Неразъемное соединение деталей с помощью клеев.
5.2 Разъемные соединения
Разъемные соединения допускают полную разборку узла на отдельные детали. Такие соединения выполняют на винтах, болтах, шпильках и т.д.
6. Соединение склеиванием
Достоинства и недостатки
Клеевое соединение - неразъемное соединение деталей с помощью клея, наносимого на соединение поверхности.