Вариант 1. ТПРЭС (стр. 4 )

Билет №30.

1) Технологические требования к каркасу.Конструкция каркаса должна быть жесткой и по возможности цельной, изготов­ленной из пластических масс литьем под давлением или методами литьевого прессо­вания (при отсутствии коммутационных элементов — методами компрессионного прессования). В случае невозможности изготовления цельной конструкции сборные элементы должны быть дополнительно соединены сваркой, склеиванием и т. п. с целью предот­вращения любого взаимного перемещения элементов каркаса, что приводит к невоз­можности использования автоматических загрузочных устройств и обеспечения качественного и надежного выполнения намоточной, изолировочной и других опера­ций.

2) СТЕКЛЯННЫЙ ШПОН. Среди нетканных материалов из стекла находит применение стеклянная бумага или шпон, представляющие собой тонкий или толстый слой хаотически расположенных стеклянных штапель­ных волокон, скрепленных между собой связующим. Стеклянный шпон используется как наполнитель в производ­стве относительно дешевого материала( типа СЕМ-3), который применяют для печатных плат домашних компьютеров, автоэле­ктроники, бытовой электроники.

Билет №31.

1) Базирующие элементы. Исходя из требований точности и надежности срабатывания механизмов и уст­ройств намоточных станков, базирующие поверхности каркасов должны быть выпол­нены с точностью не грубее 12 квалитета.

2) АРАМИДНЫЕ ВОЛОКНА. Арамид — ароматический полиамид — аморфный полимер ли­нейного строения, обладающий высокой прочностью в нитях, лентах и пленках. Его синтезируют на основе м-фенилендиамина и производных изофталиевой и терефталиевой кислот. Отечест­венное название ароматических полиамидов — фенилон. Для арамида и фенилона характерны высокие температуры размягче­ния (до 430°С), достаточно высокая (до 220°С) температура длительной эксплуатации, повышенная радиационная и химическая стойкость, низкая плотность, отрицательный коэффициент ли­нейного расширения в аксиальном направлении (вдоль волокон). В смеси с другими смолами композиция может получить нулеовой коэффициент линейного расширения по осям X-Y. Уникальные свойства арамидных волокон позволяют использовать их в композиционных материалах подложек для многокристальных модулей, многоуровневых печатных платах с глухими отверстиями, которые легко формируются в арамиде с помощью плазмы или лазера.

Билет №32.

1) Поводковые и фиксирующие элементы. В зависимости от того, вращается или нет каркас во время намотки, он должен иметь в первом случае — поводковые элементы, обеспечивающие передачу момента для формообразования обмотки, во втором — фиксирующие элементы, препятствующие провороту каркаса на оправке. Если посадочное отверстие каркаса прямоугольной формы, оно наряду с функцией базирования выполняет функцию поводкового или фиксирующего эле­мента. В случае круглого отверстия необходимо иметь специальные поводковые или фиксирующие элементы осевого или радиального типов. Не рекомендуется применять в качестве поводковых устройств каркасов рифленые втулки.

2) Размерная стабильность фольгированных стеклопластиков.Причины деформаций тонких фольгированных стеклопластиков после вытравливания рисунка заложены в усадочных явлениях в процессе изготовления материалов. Различают химическую, ре­лаксационную и температурную усадки связующего. Если первая зависит от типа полимера и законченности реакции полимериза­ции при отверждении, то вторая в основном определяется оста­точными напряжениями в композиции фольга-диэлектрик. При вытравливании фольги эти напряжения реализуют себя в виде усадки. Температурные расширения или сжатия полимеров тоже фиксируется при прессовании фольгированных материалов и ре­ализуют себя при стравливании фольги. Эксперименты подтверждают, что для связующих на основе композиции эпоксидных смол, отличающихся уникально малы­ми усадками при полимеризации, основные остаточные напря­жения во многом обусловлены различием температурного рас­ширения стекла и связующего — полимера. Температурный режим процесса отверждения полимерного связующего характеризуется тремя периодами. В начальном пе­риоде прессования связующее в результате нагрева до температу­ры полимеризации переходит в вязкотекучее состояние. За ним следуют процесс полимеризации, химическая усадка полимера и возникают адгезионные связи связующего к стеклонаполнителю. При охлаждении возникают усадочные напряжения, обуслов­ленные коэффициентами температурного расширения стекла и смолы. В результате стеклотекстолит оказывается в сжатом со­стоянии, и после удаления медной фольги линейные размеры его увеличиваются: При нагреве печатных слоев в процессах сушки и прессования происходит его структурирование, при котором в связующем продолжаются процессы химической усадки, т. е. его линейные размеры опять меняются. Противоборство этих явле­ний приводит к разнообразным знакам и типам деформаций тон­ких стеклотекстолитов. Измерение линейных размеров нормировано соответствую­щими техническими условиями на тонкие фольгированные мате­риалы. Сущность методики измерения состоит в том, что на образцах размером 160x160 мм в углах квадрата 100x100 мм наносят реперные знаки либо перекрещивающимися царапинами, либо фотохимическим способом, либо сверлением. Реперные знаки тем или другим способом защищаются от травления, остальную фольгу с образцов стравливают. По изменению позиционного положения реперных знаков относительно виртуальных коорди­нат судят о деформации материала. Этот метод достаточно полно отражает размерную стабиль­ность тонких фольгированных материалов. Однако малое число реперных знаков (4) приводит к незначительной чувствительно­сти метода к многим типам смещений; в состав методики не вхо­дит операция, имитирующая процесс прессования, который со­здает дополнительную деформацию слоев. Свободен от этих недостатков метод, предусматривающий большее число точек для измерения деформаций (до 25) и вклю­чающий в себя имитацию процесса прессования. На рис. 1.15 для примера показана диаграмма образца со смещениями, получен­ными в результате прессования. Линейные размеры образцов меняются неодинаково по утку и по основе ткани: наиболее существенное изменение линейных размеров происходит по утку. Поэтому ориентировка листов ма­териала при укладке пакета для прессования существенно сказы­вается и на последующем поведении МПП, в первую очередь на короблении.

Билет №33.

1) Поверхность наматывания. Радиусы закругления. Часть поверхности каркаса, на которую укладываются витки обмоточного провода, назы­вается поверхностью наматывания. Геометрические размеры (L, а, b) поверхности наматывания, особенно ограниченной торцовыми элементами (щечками), должны быть выполнены с точностью не грубее 12 квалитета, для специальных целей точнее. Сле­дует обеспечивать максимально высокую перпендикулярность внутренней поверхности щечки, к оси (поверхности наматывания). Радиус перехода от поверхности щечки к поверхности наматывания должен удовлетворять условию r≤ (dи/2), где dи - диа­метр провода по изоляции;r — радиус закругления. В противном случае первый виток сместится в сторону от щечек и тем самым нарушится точность рас­кладки. Переход от одной грани поверхности наматывания к другой должен удовлет­ворять условию r > rтiп, где r — радиус закругления; rтiп — минимально допусти­мый радиус закругления. Величина rтiп определяется минимально допустимым радиусом изгиба провода, при котором еще сохраняется целостность изоляции, а в зоне растяжения при изгибе нет рарушения матрериала.

2) БУМАГА. Целлюлозная бумага также может быть использована как армирующий материал. Она может быть усилена стеклянными тканями, может использоваться самостоятельно. Но главное ее назначение — удешевить базовый материал, что особенно важно в про­изводстве массовой продукции: телевизоров, калькуляторов, ра­диоприемников, электронных игрушек и т. п. Бумага из очищен­ной целлюлозы используется в производстве FR-2, FR-3 и в комбинации со стеклотканью — в СЕМ-1.

Билет №34.

1)Технологические требования к элементам каркаса для выводов и отводов. Для обеспечения ввода и вывода обмотки в щечках каркасов в зависимости от способа намотки выпол­няются радиальные, скошенные или прямые шлицы. Следует отметить, что скошенный шлиц обеспечивает более плавные вход и выход провода. Помимо одного шлица, применяемого обычно для однообмоточных катушек (т. е. имеющих только два вывода), для образования петлевого отвода однообмоточной катушки необходимо предусмот­реть второй диаметрально расположенный шлиц. Лучшие результаты для ввода провода обеспечивают тангенциальные шлицы. Радиальные и тангенциальные шлицы, которые обеспечивают ввод провода, часто вызывают необходимость его перегиба в месте входа (выхода). Кроме того, начало вывода из-за перегиба ухудшает намотку первого слоя, а выступающие за пределы каркаса выводы мешают транспортировке обмотки, складированию и сборке. Для закрытого расположения выводов можно рекомендовать вместо шлицев пазы (паз), касательно расположенные на внутренней стороне щек, или карманы, выполненные в щеках в плоскости, перпендикулярной оси каркаса. Для предотвращения разматывания обмоток на щечках каркасов следует пре­дусмотреть выступы, служащие для временного крепления обмотки перед оконча­тельной сборкой

2) Неорганические измельченные наполнители и их роль в ПП. Здесь имеется ввиду тонко измельченный материал, который до­бавляется в связующее для изменения его свойств. В ряду таких наполнителей большей частью неорганические материалы, начи­ная от каолина до стеклянных сфер. Незачем говорить о рядовых наполнителях. Интерес проявляется к необычному их использо­ванию. Например, каолиновая пудра в смеси с коллоидным пал­ладием, введенная в объем диэлектрического основания, служит катализатором химической металлизации применительно к адди­тивным процессам изготовления плат. Стеклянные микросферы уменьшают диэлектрическую проницаемость и потери в диэлект­рических подложках. Другие наполнители уменьшают коэффи­циент термического расширения и тем самым улучшают надеж­ность плат. Использование наполнителей зачастую улучшает обрабатываемость плат.

Билет №35.

1)  Технологические требования к каналам и штыревым коммутационным элементам. Наличие коммутационных элементов непосредственно на каркасе улучшает качество обмотки, поскольку можно избежать промежуточного крепления выводов (как это делается, например, с помощью выступов) и сразу постоянно крепить прово­да к клеммам. Узкий карман для ввода провода затрудняет процесс автоматизации, так как повышает требования к исполнительным устройствам станка. Указанный недостаток можно устранить, если в районе клеммы сделать каналы для укладки выводов. Выводы присоединяют к клеммам, расположенным вертикально, последние затем отгибают вниз и убирают в каналы, разгружая тем самым прикрепленные к клеммам выводы от натяжения. С позиции автоматизации предпочтение следует отдавать штыревым выводам, позволяющим присоединять провод накруткой.

2) Основные операции в производстве диэлектрических оснований ПП, их краткая характеристика. Качество фольгированных материалов определяют два основ­ных процесса: пропитка и прессование. Пропитку наполнителя раствором связующего можно рассматривать как вытеснение воз­духа из пор и капилляров наполнителя и замену его связующим. При пропитке бумаги раствор связующего не только прони­кает в поры между волокнами целлюлозы, но пропитывает сами волокна. В случае недостаточной пропитки отдельных волокон этот дефект может быть исправлен при прессовании. Для изготовления высококачественных фольгированных стеклотекстолитов полное смачивание стеклянного волокна связующим и вытеснение воздуха — непременное условие процесса пропитки. После пропитки наполнитель, подвергается сушке, при которой протекают два процесса: физический — испарение растворителя и химический — начальная стадия реакции конденсации и структурирование олигомера. Так что в конце сушки связующее преходит в полуотвержденное состояние (стадия В). В таком состоянии пропитанный наполнитель используется для изготовления фольгированных слоистых пластиков методом прессования. Для изготовления МПП, в которых отдельные пе­чатные слои склеиваются в монолитный пакет слоев, наряду с тонкими фольгированными листами отвержденной стеклоткани поставляется прокладочная стеклоткань, связующее в которой в исходном состоянии должно находиться на стадии В. Пропитанный наполнитель характеризуется четырьмя основ­ными показателями: содержанием связующего (наносом смолы), содержанием летучих, содержанием растворимой части связую­щего и текучестью. Методы определения этих параметров стан­дартизированы. Процесс прессования заключается в одновременном воздей­ствии на материал высокого давления и температуры. Под влиянием повышен­ной температуры смола, находящаяся в пропитанном наполните­ле, расплавляется и под давлением более глубоко пропитывает листы наполнителя, склеивая их. Воздушная прослойка между листами фольги и слоями про­питанного наполнителя выжи­мается на периферию пакета. Текучесть и вязкость расплав­ленной смолы, связанные со степенью конденсации, реак­ционной способностью и темпе­ратурой, должны обеспечить возможность удаления воздуш­ных включений, прежде чем рас­плавленная смола станет твер­дой. При низкой текучести смолы отдельные воздушные включения вдавливаются в поры наполнителя и остаются в нем. Слишком большая текучесть ве­дет к снижению количества смо­лы в материале. Для улучшения процесса выдавливания летучих и газовых фракций используют прессы с вакуумным отсосом. Производство фольгированных диэлектриков отличается большой масштабностью. Прессы имеют до 32 просветов, ход поршня пресса может иметь неколько метров, чтобы выбрать зазоры во всех этажах пресса. Машина для сушки про­питанной ткани имеет высоту в несколько этажей, ткань многократно проходит мимо калорифе­ров, чтобы успеть при движении с большой скоростью завершить переход связующего из стадии А в стадию В. Энергоемкость про­изводства так велика, что приходится рядом строить автономную теплостанцию. Обогрев плит пресса и сушильной ка­меры производится перегретым паром. Охлаждение плит пресса водой позволяет использовать возвратное тепло. Появились и другие способы создания нагрева и давления, например, нагрев фольги электрическим током но они должны быть проверены временем. При изготовлении гетинакса в результате реакции конденса­ции фенолоальдегидных смол в материале остаются побочные продукты реакции (вода, формальдегид и т. д.), поскольку давле­ние прессования превышает давление их паров. Продолжительность прессования связывают главным обра­зом с толщиной прессуемого материала. Несмотря на то, что уве­личение толщины загружаемого материала повышает производи­тельность оборудования, следует иметь в виду, что при этом может понизиться качество диэлектрика в связи с ухудшением температурных условий прессования. Если продолжительность прессования недостаточна, то готовый фольгированный диэлек­трик оказывается склонным к короблению, у него проявляются недостаточная жесткость и пониженная влагостойкость. Чрез­мерная длительность прогрева также нежелательна и может при­вести к разложению материала и снижению его физико-механи­ческих свойств. Обычно время выдержки определяют в зависимости от толщины прессуемого материала в одном этаже пресса из расчета 4...6 мин на 1 мм толщины материала.

Билет 36

1 вопрос. Технологические требования к изоляции поверхности наматывания.

Монолитная непрерывная изоляция поверхности наматывания. Недопустимо использование обычной слоевой изоляции, например, нес­колько слоев микаленты, что делает каркас нетехнологичным. Следует (в зависимости от материала каркаса) использовать липкие ленты, применять изоляцию, полученную химическими способами, а также напылением полимеров.

2 вопрос. Влияние избытка или недостатка реакционных групп на качество ПП.

Тип отвердителя и его количество оказывают существенное влияние на условия отверждения и на электрические, физико-механические и прочностные характеристики отвержденных эпоксидных смол. Очень важно соблюсти пропорцию между количествами эпоксидных групп в смоле и реакционных групп в отвердителе. Избыток реакционноспособных групп приводит к образованию большого числа сшивок, т. е. к переотверждению смолы и возникающие при этом внутренние напряжения могут вызвать её растрескивание. С другой стороны, слишком редкая пространственная сетка отвержденной смолы обусловливает низкие экс­плуатационные свойства пластика: химическую стойкость, влагостойкость и др.

Билет 37

1 вопрос. Технологические требования к многослойной и межслойной изоляции.

Вместо понятия «многорядовая обмотка» следует применять «много­слойная обмотка», учитывая, что в зависимости от точности раскладки «многослойная обмотка виток к витку» может быть получена с точной раскладкой (рядовой или шах­матной), упорядоченной и внавал. При изготовлении «многослойной обмотки виток к витку без межслойной изоляции» только первые четыре—пять слоев могут быть получены с точной раскладкой, последующие получаются частично с упорядоченной раскладкой, частично внавал. Для обеспечения точной раскладки необходимо после каждого слоя прокладывать межслойную изоляцию.

Применение межслойной изоляции по возможности должно быть ограничено при намотке на бортовые каркасы вследствие сложности создания надежных автоматичес­ких устройств, поскольку ширина межслойной изоляции равна расстоянию между щечками каркаса. Рекомендуется применять межслойную изоляцию при изготовле­нии обмоток на гильзовых каркасах.

2 вопрос. Основные типы фольгированных материалов и их свойства.

В производстве печатных плат в подавляющем большинстве слу­чаев используют медную фольгу. В редких специальных случаях раньше применяли никелевую фольгу или нержавеющую сталь, когда печатная плата предназначалась для приварки выводов компонентов и проводов.

Исключительное использование меди обусловлено ее хоро­шей проводимостью, способностью принимать на себя другие покрытия, хорошей пластичностью и, что очень важно, однород­ностью с материалами металлизации трансверсальных элементов межсоединений (сквозных и глухих отверстий), которые тоже выполняются медью.

Получить тонкую медную фольгу — технически сложная задача, решаемая рядом конкурирующих способов, различают: стандартную электро­литическую, высокопластичную электролитическую, отожженную электролитическую, горячекатаную, холоднокатаную, отожженную катанная, катанную с последующим низкотемпературным отжигом.

Электролитическая фольга. В производстве электролитической медной фольги используются традиционные процессы осаждения меди из сернокислого элект­ролита на полированную поверхность вращающегося барабана из нержавеющей стали или из титана. В результате осажде­ния со стороны барабана фольга получает ровную блестящую по­верхность, со стороны электролита получается матовая поверх­ность. Как правило, матовой стороной фольга припрессовывается к диэлектрическому основанию, (чем обеспечивается хорошая ад­гезия фольги с диэлектриком). В свою очередь, ровная блестящая поверхность способствует хоро­шему воспроизведению тонкого рисунка проводников и зазоров.

Для обеспечения требова­ний к размерной устойчивости внутренних слоев МПП элект­ролитическую фольгу отжигают(снимают вну­тренние напряжения). Кроме того, отжиг фольги способству­ет равномерности подтравливання рисунка при использова­нии процессов металлизации и последующего травления.

Электролитическую фольгу дополнительно обрабатывают для улучшения ее свойств применительно к производству печат­ных плат.

Шероховатость. Эта обработка первично полу­чается при электролитическом осаждении фольги. Дополни­тельно фольгу оксидируют в анодном процессе. Этот оксидный слой — очень тонкий, но его наличие значительно улучшает адгезию фольги к таким материалам, как полиимид, цианатный полиэфир, полибисмалеими и др.

Покрытия, создающие термический барьер. Покрытия цинком, никелем или бронзой по зерненной поверх­ности увеличивают химическую и термическую устойчивость сцепления фольги с диэлектриком в процессе производства фольгированных материалов, печатных плат и монтажа элек­тронных узлов. Эти покрытия толщиной в сотые доли микрона можно увидеть на внутренней поверхности фольги по характер­ному для покрытия цвету: коричневый, серый или цвета желтой горчицы.

Пассивационные и антиоксидантные покрытия. В отличие от других покрытий эта обработка производится с двух сторон фольги. Они предотвращают процессы коррозии при хра­нении и изготовлении фольгированных материалов. Толщина этого покрытия порядка 100 Ангстрем и оно удаляется в процес­се очистки, травления или механической зачистки, с которых на­чинается любой процесс в производстве печатных плат.

Аппретирование. Обычно используют кремнийорганический аппрет, который обычно используется в системе стеклоткань-связующее, но при нанесении на внутреннюю поверхность фольги он способствует лучшей адгезии фольги со связующим и способствует предотвра­щению коррозии.

Фольга с обработкой обратной стороны

Это та же электролитическая фольга, но с обработкой гладкой поверхности таким образом, чтобы она получила развитую тонкопрофильную поверх­ность. Эта поверхность с минимальной шероховатостью не препятствует фор­мированию тонких проводников, но обеспечивает хорошую адгезию фото­резиста и скрепление слоев в МПП. Тонкий профиль шероховатости позволяет также изготовлть ультратонкие фольгированные мате­риалы, которые нельзя было бы сделать, если бы большие шеро­ховатости фольги продавливали бы тонкий диэлектрик вплоть до смыкания.

Отожженная катаная фольга. При этом способе изготовления фольга проходит серию последо­вательных операций отжига и проката до нужной толщины. По­сле последней стадии — отжига фольга имеет очень хорошую пла­стичность, позволяющую использовать ее в гибких конструкциях плат, и низкий уровень шероховатости, меньше чем у электроли­тической фольги.

Другие типы фольги.

Фольга с двусторонней обработкой. Это та же фольга, что и с обработкой обратной стороны, но она при­прессовывается к диэлектрику тонкопрофильной стороной. Сто­рона с грубой поверхностью, наращиваемой из электролита медне­ния, становится внешней стороной фольгированного диэлектрика рис. 1,4). Естественно, что развитая внешняя поверхность фольги обеспечивает особо прочную связь в пакете слоев МПП. Следует, однако, иметь ввиду, что шеро­ховатая поверхность, получен­ная из электролита, очень активна и активно захватывает всевозможные загрязнения, а механическая очистка такой по­верхности затруднена из-за большого количества пазух. По­этому для использования фольгированных материалов с обработанной с двух сторон фольгой нужны специальные условия.

Тонкомерная фольга. Для изготовления печатных плат с тонким рисунком боль­шой плотности выпускаются диэлектрики, облицованные сверхтонкой (5...7 мкм) медной фольгой. Для защиты такого слоя меди от окисления и меха­нических повреждений ее защищают протектором. В качестве протектора часто используют листовой алюминий, на который, собственно, осаждают тем или другим способом тонкий слой меди. Алюминиевую поверхность нет необходимости специально обрабатывать, чтобы он отделялся от меди, не повреждая ее. В ходе изготовления протектор отделяется непосредственно перед процессами печати. Поэтому тонкая медь фольги остается нетронутой в течение всего срока жизни фольгированного материала.

Предлагается еще более удобный в использовании трехслойный материал САС: медь-алюминий-медь. Алюминиевый лист осуществляет в пресс-пакете МПП функцию разделительно листа, а медные слои представляет собой наружные слои МП.

Кроме общих преимуществ использования тонкомероной фольги, САС дает преимущества в значительных удобствах применения и улучшении качества печатных плат. Жесткая основа предотвращает образование складок тонкой фольги при укладке пакета. Он сохраняет качество поверхности наружных слоев МПП на всех этапах изготовления от раскроя до металлизации отверстий. Отсутствует необходимость в операции зачистки прокладочных (разделительных) листов. Основа САС (— лист алюминия) позволяет использовать его в дальнейшем в качестве верхней прокладки при сверлении после разборки спрессованных пакетов МПП.

Резистивная фольга. Эта фольга используется для формирования резисторов на внутренних слоях МПП. Эта фольга двухслойная, состоящая из меди и резистивного материала. При изготовлении печатных плат со встроенными резисторами сначала вытравливаются печатные проводники из медной части этой фольги, а затем плоские резис­торы из резистивной части фольги. Естественно, что травящие растворы для этих слоев должны быть разными. //БИЛЕТ 37

Использование встроенных в плату резисторов улучшает на­дежность и увеличивает плотность компоновки активных эле­ментов, снижает себестоимость плат.

Фольга из других металлов. Хотя и редко, но все же применяются и другие виды фольги алюминиевая и никелевая. Их применение обусловлено воз­можностью использования микросварки для теплонагруженных конструкций аппаратуры, где паяные соединения разру­шаются. При использовании микросварки верхний предел температур определяется нагревостойкостью основания. А она может быть высокой, если использовать такие связующие, как полиимид и т. п.

//БИЛЕТ 37

Билет 38

1 вопрос. Технологические требования к обмоточным проводам с термопластичной изоляцией, клеящим слоем, выводам, креплению последнего витка.

Во вновь разрабатываемых конструкциях обмоток следует шире применять провода марки ПЭВТЛ с полиуретановой изоляцией, способные облуживаться без предварительной зачистки, провода с дополнительным клеящим слоем марок ПЭВД, ПЭВТЛД и ПЭТВД, которые обес­печивают ряд технологических преимуществ при изготовлении обмоток. Их приме­нение позволяет исключить укладку межслоевой изоляции при намотке многослой­ных обмоток; витки склеиваются вследствие расплавления и последующего отверж­дения дополнительного клеящего слоя, что исключает необходимость пропитки изделий с обмотками.

Выводы (отводы) следует выполнять проводом обмотки в виде скрученного или петлевого вывода. При изготовлении обмоток из тонких проводов Ø 0,05 — 0,23 мм вместо монтажного провода рекомендуется формовать вывод из обмоточного провода путем скручивания 2—5 его сложений (производится автоматически).

Для предотвращения разматывания провода последний виток (слой) рекомен­дуется закреплять быстро отверждающимся клеем-расплавом.

2 вопрос. Технология пластинчатых МП, влияние технологии на свойства МП, способы восстановления исходных магнитных свойств материала.

Форма пластин и раскрой листового материала. Правильный раскрой материала при массовом выпуске пластин магнитопровода дает большую экономию материала и снижает стоимость выпускае­мых изделий. Харектеризуют коэф-м раскроя.

Пластины вырезают штампами в основном из полосового или ленточного материала, который, в свою очередь, отрезают от листа. Полосы, из которых изготовляются различные пластины магнитопроводов, получают на листовых или роликовых ножницах.

Штамповка-вырубка пластин магнитопровода. Штамповка пластин магнитопроводов производится на прессах. Прессы осна­щаются устройствами для автоматической подачи материала, а также для автоматического удаления и сбора отштампованных пластин.

Для вырубки контура и пробивки отверстий в пластинах магнитопровода могут применяться либо совмещенные, либо последовательные штампы. В совмещенных штампах изготовление пластин произво­дится за один ход пресса. Поэтому получается точное расположе­ние отверстий по отношению к контуру пластины. При штамповке в последовательных штампах пластины получают менее точными (14—16-й квалитет точности), чем в совмещенных (9—11-й квалитет точ­ности). Это вызывается отклонениями при фиксации полосы, а также неравномерностью зазоров между матрицей и пуансоном в последовательных штампах.

Снятие заусенцев. Появление заусенцев на пластинах магнито­проводов при штамповке-вырубке объясняется затуплением режущих кромок штампа в процессе его работы. Наличие заусенцев на пластинах магнитопроводов может привести к короткому замыканию отдельных пластин и пакета в целом. Заусенцы уменьшают коэффициент заполнения пакета магнитной цепи. Применяют несколько способов снятия заусенцев.

Шлифование.

Вальцевание. Пла­стины при вальцевании пропускают между дву­мя валиками из закален­ной стали. Заусенцы снимаются и обламывают­ся.

Электрополирова­ние. Из рис. 6.9 видно, что после электрополиро­вания магнитная прони­цаемость в слабых полях повышается на 10—12%. Наблюдается также сни­жение потерь на гистере­зис (10—15%). Удаление при электрополировании поверхност­ного слоя металла, в особенности на краях пластин, где имеет место наклеп после штамповки-вырубки, изменяет магнитные свой­ства пластины.

Правка пластин магнитопровода. В результате процесса штам­повки-вырубки пластины магнитопровода оказываются деформи­рованными. Степень деформации пластин определяется износом режущих кромок штампа, величиной зазора между пуансоном и матрицей, а также величиной усилия вырубки. Дефор­мированные пластины магнитопроводов имеет ухудшенные магнитные свойства цепи, так как уменьшают коэффициент заполнения паке­та. Вместе с этим неровности на пла стинах, образующиеся в ре­зультате штамповки - вырубки, резко снижают электрическую проч­ность изоляции при стягивании магнитопровода.

Наклеп в пластинах магнитопровода. В результате процесса штамповки-вырубки пластин магнитопровода изменяется структу­ра магнитного материала—материал наклепывается. Изменение структуры ярко выражено по периметру детали.

Рис. 6.9. Влияние электрополирования на маг­нитные свойства трансформаторной стали: 1, 3—механическая обработка; 2, 4—электрополи­рование

0,1 0,4 0,8 1,7 1,6 2,0 2,^ 2,8 3,2 3,6 H,3pcm

Ширина накле­панной зоны находится в пределах 0,4—4 мм в зависимости от толщины штампуемого материала, ве­личины зазора между режущими кромками штампа и их износа.

Последующий процесс правки пластин также приводит к изме­нению структуры материала, причем материал наклепывается в объеме пластин. В результате двух операций штамповки-выруб

ки и штамповки-правки пластина магнитопровода оказывается как бы закрытой наклёпанной зоной материала. Как известно, исходная структура материала представляет собой кристаллы правильной формы (рис. 6.10, а). Наклепанная зона—это участки материала с разрушенными кристаллами, вытянутыми по форме и ориентиро­ванными в направлении движения инструмента.

Появление наклепа связано с возникновением внутренних напряжений в мате­риале. Наклеп весьма вредно сказывает­ся на магнитных свойствах материала, а именно: уменьшает магнитную проницае­мость, увеличивает коэрцитивную силу и изменяет форму петли гистерезиса. На рис. 6.11 приведены осциллограммы пет­ли гистерезиса пермаллоя. Кольцо из пермаллоя подвергалось механическому сжатию вручную. Как видно из осцилло­грамм, исходная петля гистерезиса пре­вратилась в эллипс.

Отжиг пластин магнитопровода и на­несение изоляции. В целях снятия вну­тренних напряжений и устранения накле­па производят отжиг пластин.

В процессе нагревания материала и выдержки его при определенной темпе­ратуре наблюдают явление рекристаллизации, заключающееся в восстановле­нии и росте кристаллов материала, раз­рушенных при штамповке.

В результате отжига материал приобретает прежнюю кристаллическую структуру, а напряжения, имевшиеся в мате­риале, снимаются, при этом магнитные свойства материала восстанавливаются. Температура отжига магнитного материала определяется температурой рекри­сталлизации.

В промышленности применяют три разновидности отжига пластин магнитопроводов, а именно:

-с ограниченным доступом воздуха,

-отжиг в водородной среде,

-отжиг в вакууме.

Отжиг с ограниченным доступом воздуха осу­ществляется в герметичных контейнерах. Одновременно с восста­новлением магнитных свойств пластины покрываются оксидной пленкой, которая представляет собой диэлектрик и обеспечивает изоляцию пластин между собой в собранном магнитопроводе.

Отжиг в водородной среде способствует росту кристаллов, что повышает магнитную проницаемость материала. При этом магнит­ный материал очищается от вредных примесей за счет восстановле­ния окислов железа, причем примеси углерода и серы уходят в виде газов по реакциям:

С + 2Н2 → СН4, О + Н2 → Н2О, S + Н2 → Н2S.

Влияние водородного отжига на характер гистерезисного цикла показано на рис. 6.12.

В процессе водородного отжига на поверхности пластин не образуется изоляционной оксидной пленки.

Отжиг в вакууме производят в специальных установках, где создают разряжение, измеряемое остаточным давлением от 1 до 5 мм рт. ст. Откачка воздуха продолжается в //БИЛЕТ 38

течение всего процесса отжига и прекращается при охлаждении печи до температуры порядка 200°С. Отжиг в вакууме экономически выгоднее, чем в водороде, так как не связан с расходом газа.

С целью уменьшения вихревых токов пластины магнитопроводов изолируют с друг от друга. В качестве изоляции может быть использована конденсаторная бумага. Недостатком этого способа являются гигроскопичность бумаги и уменьшение коэффициента заполнения магнитной цепи.

Во многих случаях в качестве изоляции применяют оксидную пленку, образуемую в процессе отжига пла­стин. Весьма распространенными способами является лакировка и фосфатирование пластин. Толщина лаковой пленки должна уве­личиваться с повышением частоты магнитного поля. Фосфатирова­ние обеспечивает более высокие электроизоляционные свойства, чем лакировка.

Сущность процесса фосфатирования для целей электроизоля­ции заключается в том, что металлическая поверхность, предва­рительно очищенная от ржавчины и жировых загрязнений, обра­батывается 3%-ным раствором препарата «Мажеф» с добавкой азотнокислого цинка. В результате такой обработки на поверх­ности изделия получается покрытие светло-серого или темно-серо­го цвета мелкокристаллической структуры, обладающее хорошими изоляционными свойствами.

Технологический процесс фосфатирования пластин состоит из следующих операций:

1) подготовки поверхности пластин (обезжиривание, травление в кислотах при наличии ржавчины и окалины);

2) фосфатирования;

3) пропитки хромпиком;

4) сушки.

Сборка магнитопро­вода. Различают два спо­соба сборки магнитопро­вода: вперекрышку и встык. Сборку встык применяют в том случае, когда необходи­мо иметь воздушный за­зор в магнитопроводе, на­пример в дросселях. Ве­личина воздушного зазо­ра регулируется количе­ством бумажных прокла­док между пластинами.