конспект лекций. 2. Конспект лекций Технология приборостроения. Конспект лекций Курск 2006 Содержание
 Скачать 0.59 Mb.
|
|
Показатель производительности труда определяется по формуле ПП = ВЧ.П/ЧП, где ВЧ.П – объем выпуска нормативно-чистой продукции в год; ЧП – численность промышленно-производственного персонала.
Таблица 5
Показатель применения прогрессивного технологического оборудования определяется по формуле ПОБ=ТПРОГ/Т, где ТПРОГ - трудоемкость изготовления изделия на прогрессивном оборудовании; Т - трудоемкость изготовления изделия. Показатель охвата рабочих механизированным и автоматизированным трудом определяется по формуле ПМЕХ=ЧМ.А/ЧП, где ЧМ.А- число рабочих, занятых механизированным и автоматизированным трудом; ЧП - численность производственных рабочих. Показатель использования материалов определяется по формуле ПИМ=М/Н, где М - масса изделия; Н - норматив расхода материала на изделие. Формула для оценки уровня ТП приобретает вид УТ = 0,З ПП / ПНП + 0,ЗПОБ / ПНОБ + 0,2 ПМЕХ / ПНМЕХ + 0,2 ПИМ / ПНИМ , где в знаменателе - нормативные значения соответствующих показателей. Эта методика расчёта уровня технологических процессов имеет ряд существенных недостатков: - перечень прогрессивного технологического оборудования и значения нормативных показателей - понятия условные, что не позволяет объективно сравнивать уровни технологических процессов различных отраслей; - формула охвата рабочих механизированным и автоматизированным трудом не учитывает уровня автоматизации работ. При внедрении гибких производственных систем, модулей с "малолюдной" технологией будет сокращаться число рабочих, занятых механизированным и автоматизированным трудом, что также существенно скажется на численном значении уровня технологических процессов. Уровень технологических процессов данного вида работ, применяемых при производстве изделия, характеризует технологию данного вида при производстве изделия и рассчитывается по формуле  где а- коэффициент весомости технологического процесса; m - общее число технологических процессов. 4. Технология электромонтажных работ Электромонтажные работы - совокупность операций и технологических процессов электрического монтажа. Электрический монтаж - получение электрических соединений и межсоединений ЭРЭ, ИМС и функциональных узлов и модулей с помощью контактных соединений и монтажа. Электрические цепи создаются с помощью различных видов монтажа, а именно: Печатный монтаж - система печатных проводников, размещённых на диэлектрическом основании и выполняющих функции объёмных проводников и монтажных соединений ПМ, применяемого в модулях ЭВА 1, 2, 3го уровней. Проводной монтаж на платах - монтаж объёмными проводами, размещаемыми на ПП с типовыми элементами проводящего рисунка, при использовании контактных соединений. Он применяется в модулях 2го уровня ЭВС, в опытном и мелкосерийном производстве. Жгутовой монтаж - монтаж объёмными проводниками, объединёнными в жгуты, с использованием контактных соединений. Монтаж плоскими кабелями - монтаж объёмными или печатными проводниками, объединёнными в плоский ленточный провод с использованием контактных соединений. Применяется в модулях 3, 4, 5го уровней. Монтаж микросоединений размещают на объёмных платах, шасси и др. элементах пространственной компоновки аппаратуры. Контактное соединение - соединение, обеспечивающее механически прочный и надёжный электрический контакт, с малым электрическим сопротивлением. В ЭВА применяют контактные соединения полученные пайкой, сваркой, склеивание, накруткой и разъемные соединения. 4.1. Типовые электрические процессы в электрических соединениях По результатам экспериментальных исследований 50-80% всех отказов в аппаратуре происходит из-за некачественных электрических соединений. Поэтому к качеству эл. соединений применяют высокие требования: высокая надежность и долговечность; минимальное омическое сопротивление (переходное); высокая механическая прочность, стойкость к термоциклированию; экономическая эффективность процесса. Основные методы выполнения эл. соединений: пайка, сварка, методы деформации контактируемых (накрутка, обжатие), соединение токопроводящими клеями и пастами.  Рис. 2. Методы выполнения электрических соединений Пайка – процесс соединения металлов в твердом состоянии путем введения в зазор расплавленного припоя и образования паянного шва. Пайка широко применяется при монтаже ЭВА из-за низкого и стабильного электрического соединения, универсальности, простоты автоматизации, контроля и ремонтопригодности. Недостатки: высокая стоимость, воздействие высоких температур, коррозия из-за флюса, выделения вредных веществ. Сварка - процесс получения неразъемных электрических соединений под действием энергии теплового поля, деформации, УЗ колебаний. Достоинства: высокая механическая прочность, незначительная температурная нагрузка на ЭВА, отсутствие флюсов. Недостатки: выбор материалов, сложность ремонта и автоматизации. Соединение деформацией контактируемых материалов - под действием механических усилий происходит разрушение оксидных пленок и образование надежного соединения. Недостатки: габариты и масса. Соединение токопроводящими клеями и пастами - в отличии от пайки и сварки не вызывает изменения структуры соединяемых материалов и применяется в тех случаях, когда другие методы невозможны. Выбор метода выполнения электрических соединений определяется конструкцией контактного узла, материалом, требованиями к качеству, а также условиями экономичности и производительности. 4.2. Технология выполнения пайки Для получения качественного паянного соединения необходимо: подготовить поверхность, активировав соединение металл и припой; обеспечить взаимодействие на границе «металл-припой»; создать условия для кристаллизации припоя. Подготовка включает удаление загрязнений пленок оксидов, препятствующих смачиванию припоем, механическим (шлифовальной бумагой или кругом) или химическим (травление) способом. Обезжиривание проводят в растворах щелочей или органических растворителей (ацетон, бензин, спирт, фреон и т.п.) путем протирки, погружения, распыления и УЗ способами. Удаление оксидных пленок осуществляется травлением в растворах кислот или щелочей. Состав раствора определяется видом металла, толщиной оксидной плёнки и скоростью травления. После травления детали тщательно промывают с применением нейтрализующих растворов. Активация соединяемых металлов и припоев - чтобы удалить образующуюся в процессе пайки оксидную пленку и защитить поверхность от дальнейшего окисления применяют флюсы, газовые среды, самофлюсующийся припой или способы физико-механического воздействия (вибрации, УЗ колебания и т.д.). Пайка с флюсами наиболее распространена и общедоступна. Взаимодействие флюса и оксидной пленки приводит к растворению во флюсе соединения и перевода его в шлак. Недостатком является то, что флюсовые остатки взаимодействия образуют в паяном соединении шлаковые включения, что снижает прочность и коррозийную стойкость, нарушает герметичность соединения. Поэтому используют безфлюсовую пайку, которая осуществляется в специальных газовых средах или вакууме. Газовая среда (азот, аргон, гелий, криптон) защищает от окисления и образования оксидной плёнки, однако газовая среда при взаимодействии с припоем и металлами образует гидриды, карбиды и нитриды. При пайке в вакууме наблюдается дегазация шва, что приводит к пористости. Для удаления оксидной плёнки применяют самофлюсующиеся припои. Они содержат компоненты, которые реагируют с оксидной плёнкой металла и припоя, образуя легкоплавкие шлаки, защищающие поверхность металла от окисления. После расплавления припоя и достижения уровня энергии активации, происходит взаимодействие припоя и металла, в процессе которого происходит смачивание поверхности припоем. От этого зависит прочность, коррозионная стойкость и другие свойства паянного соединения. После удаления источника тепловой энергии наступает стадия кристаллизации металлической прослойки, от которой зависит качество паянного соединения. Выбор материалов для монтажной пайки: флюсы предохраняют поверхность металла и припоя от окисления, растворяют и удаляют пленки оксидов, улучшают смачиваемость припоя. Выбор флюса производят исходя из требуемой химической активности, которая должна быть наибольшей в интервале температур при пайке. По своему составу флюсы разделяют на две группы. 1) Смолосодержащие - на основе канифоли или полиэфирных флюсующих смол. Они обладают универсальностью, не снижают электрическое сопротивление подложек ПП, не вызывают коррозии соединяемых металлов. Однако обладают слабой электрической активностью и предназначены для пайки легкопаяемых металлов. Канифольные флюсы, активированные 2-3,5 % органических кислот обладают повышенной активностью и применяются для групповой пайки, но требуют тщательной отмывки флюса. 2) Коррозионные активные флюсы, не содержащие смол. Для повышения активности флюсов в их состав вводят активирующие добавки: анилин, гидразин, триэталомин. Применяют в процессе лужения и восстановления паяемости монтажных элементов после хранения в цехе, складе. Для пайки монтажных соединений ЭВА применяют низко и средне-температурные припои (Тпл 450°С), основными компонентами являются олово и свинец. Механическая прочность припоев повышается с увеличением содержания олова, но при этом увеличивается его стоимость, так как свинец дешевле олова в 20 раз. Выбор марки припоя определяется назначением, и конструктивными особенностями изделия, типом металла, допустимой температурой при пайке ЭРЭ, а также технологическими требованиями (смачиваемость, малый температурный интервал кристаллизации). С появлением поверхностного монтажа разрабатываются припои в виде паяльных паст - суспензии порошка легкоплавкого припоя с флюсующей сваркой, в которую входят активатор, растворитель и др. Качество пасты определяется размерами частиц и однородностью состава. При выборе очистной жидкости учитывается растворяющая способность, рабочая температура, влияние на элементы конструкции, токсичность и пожаростойкость. Канифольные флюсы промывают этиловым спиртом (изопропиловая спиртобензиновая смесь 1:1), трихлорэтиленом, фреоном или смеси на его основе (экологически вреден). Выбор конкретных материалов для пайки производят в соответствии с отраслевым стандартом ОСТ 4. ГО.033200. 4.3 Технологический процесс пайки ОСТ 4. ГО.054.267 Состоит из операций: фиксации соединительных элементов с предварительно подготовленной к пайке поверхностей; нанесения дозированного количества флюса и припоя; нагрева деталей до заданной температуры и выдержки в заданном времени; охлаждение без перемещения паяемых поверхностей; очистке соединения; контроля качества. В зависимости от типа производства пайка выполняется индивидуально с помощью паяльника и групповыми методами. При индивидуальной пайке требуемый температурный режим обеспечивается выбором паяльника - по температуре рабочего жала, степенью стабильности этой температуры. Температура рабочего жала задаётся на 30-50 °С выше температуры плавления припоя. Режимами пайки является температура, которая для широко распространённого припоя ПОС-61 составляет 280±10 °С и время пайки 1-3 секунды. Более низкую температуру имеет олово - свинец - кадмиевые припои, используются при ступенчатой пайке. Подготовка поверхностей к пайке заключается в удалении загрязнений, оксидных и жировых плёнок. Для этого применяются различные растворители, горячие щелочные растворы. Подготовленная поверхность покрывается флюсом непосредственно перед горячим лужением или пайкой. Оксидная плёнка металла и припоя растворяется или разрыхляется и всплывает на поверхность флюса. Вокруг очищенного металла образуется защитный слой флюса, препятствующий возникновению оксидных плёнок. Жидкий припой замещает флюс и взаимодействует с основным металлом. Флюсы по действию на металл делят на кислотные (активные), бескислотные, антикоррозионные и активированные. Кислотные флюсы (хлористый цинк и на его основе) при монтажной пайке не применяют. Бескислотные флюсы - канифоль и на её основе с добавлением не активных веществ - спирта, глицерина, применяются при монтажной пайке. Широко применяются флюсы ФКС и раствор с основой канифоли 10-40 % в этиловом спирте. Флюсы на основе канифоли не оказывают коррозионного действия. Для пайки твёрдыми припоями в качестве флюса используют буру или на её основе (90 % бура и 10 % борная кислота). Лужение заключается в покрытии поверхности соединения тонкой плёнкой припоя паяльником или погружение в ванну с расплавленным припоем. Один из способов дозирования припоя является применение припойных паст - смесь порошкового припоя ПОС-61 и канифоли типа ПЛ1, ПЛЗ. Пайка заключается в прогреве соединяемых элементов после нанесения припоя и сохранения их в сжатом состоянии до полного затвердевания припоя. Фиксация соединений обеспечивается скручиванием проводника, закреплением в монтажных отверстиях при помощи пинцета или инструмента. Сейчас применяется скелетная пайка. При пайке необходимо некоторое время для осуществления взаимной диффузии припоя и основного металла - зависит от состава припоя, температуры и других факторов. Затем место соединения охлаждают до комнатной температуры - обдувом, испарительным методом, теплоотводом. Форма пайки может быть заливной - скрыты припоем, и скелетной - просматриваются контуры соединения. Очистка от остатков флюса производится промывкой, протиркой спиртобензиновыми смесями. Качество паяного соединения оценивают по внешнему виду структуры, механической прочности, и интенсивности отказов. При хорошем соединении поверхность припоя должна быть гладкой и блестящей. Холодный спай выявляется при проверке на вибропрочность. Качество паяного соединения, характеризуется переходным соединением - ЗмОм; интенсивность отказов - 10-7 - 10-8 час-1. Групповые методы пайки применяются для монтажа ЭРЭ на ПП путём одновременного выполнения большого числа монтажных соединений. Наибольшее распространение получила пайка погружением в расплавленный припой и пайка волной припоя. При групповой пайке процесс начинается с подготовки поверхности ПП, зачистки мест пайки и обезжиривания в растворе спирта с бензином и обдувкой воздухом до полного высыхания. Защита участков ПП осуществляется маской из бумажной ленты, слоя краски нанесённой через трафарет. Следующим этапом является нанесение флюса и подогрев, который удаляет влагу и уменьшает температуру в момент нагрева платы в сушке. Процесс пайки установленных на плате элементов заключается в нанесении расплавленного припоя на обработанную флюсом поверхность. При пайке погружением плату помещают в приспособление (кассету) и погружают расплавленный припой на половину толщины платы. Затем включают вибратор, время выдержки при температуре 250 °С 4-6 секунд. Ванны с припоем оснащены терморегуляторами. Недостатками пайки погружением являются: Коробление плат из-за температурной деформации; окисление припоя в ванне; строгое поддержание уровня припоя; Применение возможно для плат размером до 150 мм. Пайка волной припоя представляет процесс, при котором подача припоя к месту соединения осуществляется стоячей волной припоя, образуемой в ванне. В ванне находится расплавленный припой, и печатная плата проходит по гребню волны припоя, которая создаётся подачей припоя через сопла определённой формы. Постоянный контакт платы с припоем обеспечивает быструю передачу теплоты, что сокращает время пайки. При пайке волной устраняется окисление припоя и температурная деформация платы. Разновидностью пайки волной является пайка струёй припоя или каскадным методом - несколько гребней волны последовательно (трехкратное касание гребней волны). Заключительной операцией при всех методах групповой пайки является удаление маски. Для этого плату помещают на 0.8 - 0.9 толщины в ванну с горячей водой (90°С), затем обдувают горячим воздухом до полного высыхания. Удаление флюса осуществляется в ванне со смесью бензина и спирта 50:50%. |