История развития радиоэлектронных средств (стр. 9 )

Поэтому для конкретных конструкторских разработок необходимо иметь более строгие количественные оценки этого влияния, учитывающие все факторы, в том числе и форму блоков.

13.4 Влияние формы конструкции на тепловую напряженность

Оценим влияние объема блока на удельную мощность рассеяния, считая для простоты выводов форму блока со стороной кубической. Изменение стороны куба в приведет к изменению его объема в раз. Поскольку площадь поверхности куба , а объем , то удельная мощность рассеяния

,

где , - коэффициенты теплопередачи конвекцией и лучеиспусканием от блока в среду;

- перегрев корпуса блока.

Если принять какой-либо объем блока за номинальный, например , и по отношению к нему оценить изменение (вариацию) удельной мощности рассеяния при изменении (вариации) объема(в раз) для - го варианта, то такая оценка может быть проведена по следующей формуле

,

где , - стороны куба номинального объема i - го варианта.

С изменением стороны куба (определяющего размера) коэффициент лучеиспускания не меняется; коэффициент конвекции для закона степени , как показывают расчеты, меняется незначительно (5…10%), а для закона степени не меняется. Поэтому выражение можно записать в виде .

При изменении объема в 10 раз в сторону увеличения или уменьшения удельная мощность рассеяния, и том числе и допустимая, изменяется лишь в два раза (а не в 10 раз) в обратную сторону. Этим и объясняется ошибка в оценке возможных изменений допустимой тепловой напряженности по общей фор муле, так как главным фактором является не сам объем, а отношение площади теплопередачи к объему, т. е..

Оценим количественное влияние формы блока на удельную мощность рассеяния. Для этого кубическую форму блока будем либо “вытягивать” в столбик, либо “сжимать” в более плоскую (планарную) пластину. Второй случай на практике более реален, причем пластина может иметь как квадратную, так и прямоугольную формы. Для простоты выводов выберем квадратную форму плоского блока – панель. Введем понятие коэффициента планарности, отражающего степень плоскости конструкции, как

,

где - сторона куба,

- высота панели.

При этом объемы куба и панели равны. Откуда

и .

Поскольку , то при увеличении коэффициента планарности должна возрасти допустимая мощность рассеяния в блоке, так как с большей площади теплоотдачи в среду может быть передана большая мощность рассеяния.

Оценим это количественно. Обозначим увеличение стороны верхней грани панели через . Тогда общая площадь теплоотдачи панели

.

Из равенства объемов находим, что

и .

Заменив на в выражении для площади, получим

.

Увеличение удельной мощности рассеяния за счет перехода от кубической формы блока к панельной будет равно увеличению площади теплоотдачи этих форм, т. е.

.

По этой формуле получена зависимость выигрыша в удельной мощности рассеяния (если ее вариация ) от степени планарности формы блоков РЭА

14 КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПОКРЫТИЯ

14.1 Характеристики конструкционных материалов

1 Механические свойства (предел прочности на изгиб, разрыв, предел упругости, модуль Юнга, коэффициент демпфирования, плотность, коэффициенты линейного и объемного расширения).

2 Электрические свойства ( эл. сопротивления, электрохимический потенциал).

3 Сортамент ( лента, плита, уголок, круг и т. д.).

4 Коррозионная стойкость (сильно корродирующие, слабо корродирующие, стойкие к коррозии на открытом воздухе, стойкие к воздействию агрессивных сред).

5 Технологичность (сварка, гибка, резание, литье и т. д.).

6 Стоимость.

Количественно качество материала по прочности и жесткости оценивается по следующим показателям:

- удельная прочность σу= σу/ρ;

- удельная жесткость Еу=Е/ ρ;

- обобщенный коэффициент Коб= σу Еу.

14.2 Конструкционные высококачественные стали

Коб =1660…3860

Для корпусов РЭС применяются марки, обладающие высокой пластичностью, хорошо штампуются и свариваются 08кп, 10кп, 15, 20.

Для агрессивных сред рекомендуются нержавеющие стали, с учетом требований холодной штамповки – хромо-никелево-титановые стали марок 12Х19Н9Т или беститановые заменители 20Х13НГ9, 10Х14АГ15 и др.

14.3 Алюминиевые сплавы

Коб =1040…7300

Отличаются меньшим удельным весом, высокой пластичностью, более высокой коррозионной стойкостью. Прочность повышают за счет легирующих добавок и термообработки

14.4 Магниевые сплавы

Коб =1200…1400

Сильнокорродирующие. Отличительная особенность – хорошо поглащают вибрацию.

Марки сверхлегких сплавов – МА18, МА21.

14.5 Титановые сплавы

Коб =3190…7900

Прочные, но жесткость не велика. Низкая жаропрочность.

Отличие – очень низкий коэффициент теплового расширения.

14.6 Недопустимые гальванические пары

В месте соприкосновении деталей, образующих недопустимую гальваническую пару, происходит электрохимическая коррозия. Поэтому, при соприкосновении деталей, образующих недопустимую гальваническую пару, необходимо на поверхность прикосновения нанести защитное покрытие. В таблице 14.1 представлены металлы и сплавы, образующие недопустимые гальванические пары.

Таблица 14.1 - Недопустимые гальванические пары

Металлы и сплавы основные	Металлы и сплавы дополнительные
Алюминий и его сплавы	Медь и ее сплавы, серебро, золото, олово, никель, хром
Магниевые сплавы	Сталь, хром, никель, медь, свинец, золото, олово
Цинк и его сплавы	Медь и ее сплавы, серебро, золото
Сталь нелегированная, олово, свинец	Медь, серебро, золото
Никель, хром	Серебро, золото

14.7 Пластмассы

Пластмассы - это высокомолекулярные соединения, содержащие различные наполнитель (пластификаторы, различные целевые добавки, которые позволяют получить материал с любыми характеристиками).

Наиболее прменяемы ABS – пластики.

АБС – акрил, бутадиен, стирол.

В приборостроении в основном применяется марка Cycolac XMM - это исключительно термостойкий материал, обладающий высокими ударопрочностью и жесткостью, а также хорошей технологичностью и химической стойкость к водным растворам неорганических кислот.

На марки Cycolac ЕР-3510 и Cycolac ЕРН-3560 можно наносить металлопокрытия.

14.8 Покрытия

По функциональному назначению покрытия различают:

-  защитные;

-  защитно-декоративные;

-  специальные.

По материалам:

-  металлические;

-  неметаллические неорганические;

-  неметаллические органические.

14.9 Металлические покрытия

Цинковое покрытие.

Свойства: средняя твердость, выдерживает изгибы, не выдерживает термообработку, плохо паяется и сваривается.

Применение:

- защита от коррозии стальных корпусов, крепежных деталей;

- защита деталей из меди и ее сплавов при их контакте с алюминием и магнием;

- получение светопоглащающей на сталях, меди и медных сплавах.

Обозначение: Ц6, Цч15.

Кадмиевое покрытие.

Свойства: мягкое, эластичное, хорошо паяется и сваривается, допускает сварку. Для повышения коррозионной стойкости дополнительно хромируют.

Применение:

- защита от коррозии стальных корпусов, крепежных деталей;