Учебник по Технологии

Технологический процесс получения заготовок из проводов с изоляцией из стекловолокна и резины состоит из следующих этапов: резка поступающих проводов на мерные участки, разделка концов (снятие изоляции) и закрепление изоляции, лужение.

Разрезка и снятие изоляции с концов одиночных проводов проводится с использованием универсальных автоматов, приспособлений или вручную. Автоматическое оборудование предназначено для резки монтажных проводов различного сечения длиной 50–1350 мм с одновременным обжигом изоляции по концам на расстоянии 5–10 мм со скоростью 2000 шт./ч.

Плоские провода поступают на сборку в рулонах. Их разрезают на мерные участки, определяемые конструкцией устройства, с помощью гильотинных ножниц. Подача провода осуществляется вручную или специальными механизмами с одновременным выбором размера. При выполнении этой операции должна быть обеспечена перпендикулярность линии реза оси симметрии провода. С обоих концов без повреждения токоведущих жил удаляют изоляционный слой механическими, термомеханическими или химическими методами.

Для механического удаления используют ножи с регулируемым зазором, щетки, резцы для строгания, абразивные круги. Процессы эффективны при обработке проводов во фторопластовой изоляции или термостойкой полиамидной изоляции. Провода с термопластичной изоляцией зачищают термомеханическим способом, при котором нихромовые пластины или подогревные ножи размягчают изоляцию и вдавливаются в нее на определенную глубину по всей ширине. После оплавления изоляция легко снимается механически.

Более эффективной является лазерная обработка остросфокусированным лучом, под действием которого удаляется небольшой участок изоляции. Перемещением ленточного провода относительно луча и поворотом на 180° разрушается изоляция шириной в несколько десятков микрометров по всему периметру. Защита токопроводящих жил от разрушения обеспечивается высокой отражательной способностью покрытий, наносимых на их поверхность. Разработанная для этих целей лазерная установка мощностью 30 Вт работает на углекислом газе и обеспечивает разрушение изоляции со скоростью 0,09–0,35 м/мин. С плетеных и тканых ленточных проводов изоляцию удаляют электрообжигом, предварительно закрепив неудаляемую часть слоем клея БФ-4. Работа с термомеха-

280

ническим разрушением изоляции сопровождается выделением вредных газов и ее проводят при наличии на рабочих местах при- точно-вытяжной вентиляции.

Химическое удаление изоляции целесообразно проводить для тех ленточных проводов, на токоведущие жилы которых наносят гальваническое покрытие. Полиэфирная изоляция удаляется в подогретом до 100 ° С растворе серной кислоты, а полиамидная – в растворе едкого натра (температура 110 ° С). После обработки производится тщательная отмывка контактируемого с химическими реактивами участка провода. Для защиты токопроводящих жил от окисления и обеспечения хорошей паяемости или свариваемости на их поверхности наносят покрытия из металлов (никеля, золота, се-

ребра) или сплавов (Ag-Sb, Sn-Pb, Sn-Bi).

Для зачистки концов высокочастотных кабелей применяется механизированное оборудование, в котором последовательно удаляются изоляционные и экранирующие слои. Отделение наружного полихлорвинилового покрытия проводится надрезом вращающимся ножом или термомеханической обработкой удаляемой поверхности с помощью двух накладных пластин с острыми ножевыми кромками, выполненными по диаметру токопроводящей жилы. Для извлечения изолированного провода из экранирующей оплетки применяют диэлектрическую иглу с крючком, которая острым концом расширяет жилы оплетки и через образовавшееся отверстие протаскивает провод. Освобожденную от провода часть оплетки подпаивают к корпусному лепестку непосредственно или через отрезок монтажного провода.

После снятия изоляции оголенные концы многожильных проводов скручивают во вращающемся сверлильном патроне, в котором укрепляется втулка с коническим отверстием, а все подготовленные провода поступают на флюсование и облуживание расплавленным припоем ПОС-61. Для предохранения волокнистой изоляции от разлохмачивания ее концы закрепляют нитроклеем, штампованными наконечниками из пластмассы, путем одевания отрезков линоксиновых или полихлорвиниловых трубок, бандажированием нитками.

Применение жгутов придает монтажу высокую механическую прочность и виброустойчивость, упрощает технологию монтажных работ, обеспечивает идентичность монтажа как по конструкции, так и по электрическим параметрам.

281

Типовая технология изготовления жгутов состоит из следующих операций:

1)подготовка проводов по типу, расцветке, сечению. Отрезка на заданную длину;

2)укладка проводов в требуемом сочетании по шаблону;

3)скрепление проводов вязкой или надеванием оболочки;

4)прозвонка проводов и маркировка;

5)оконцовка проводов;

6)контроль жгута.

Типовой технологический процесс начинается с того, что заготовку проводов начинают с оправки (выравнивании) провода. После этого провод разрезают на заготовки необходимой длины, указанной в технической документации. Марку провода, его сечение и расцветку также определяют по технической документации.

В серийном производстве для мерной резки проводов применяют приспособления и станки, значительно повышающие производительность труда и точность операции.

Резку и зачистку концов монтажных проводов в условиях массового производства выполняют на специальном автомате.

Монтажные провода, прошедшие зачистку, лужение и заделку концов, укладывают на шаблон согласно таблице соединений. Укладку провода начинают с закрепления его на начальной шпильке.

Затем провод прокладывают по схеме жгута, изгибая его на угловых шпильках и закрепляя на конечной шпильке. Начальная и конечная шпильки имеют один и тот же номер.

Когда все провода уложены, их скрепляют непрерывным бандажом из ниток, а для условий повышенной температуры – из стеклянных ниток. Ниточный бандаж можно пропитывать воском (парафином) и закреплять лаком или клеем. Когда жгут используется в эксплуатационных условиях, на которые не рассчитаны провода, входящие в жгут, они могут изготавливаться с оболочкой. Необходимость оболочки возникает при экранировании, в случае высокой температуры, агрессивности среды и т.п. Любая оболочка способствует скреплению проводов в жгуте.

По форме оболочки делятся на трубчатые, ленточные, полосовые и плетенки.

Электрический контроль жгута очень трудоемок. Проверяются целость и соответствие цепей, переходные сопротивления, качество заделки и вибропрочность жгута.

282

Маркируют жгуты биркой из алюминиевой ленты или хлорвиниловой трубкой. Трубка обычно крепится ниточным бандажом. Маркировка наносится краской. Иногда маркировка гравируется на разъеме жгута.

Прозвонка необходима для отыскания вторых концов провода в собранном жгуте, для маркировки и присоединения к штепсельным разъемам, для общей проверки правильности сборки жгута. При большом числе проводов в жгуте прозвонка может быть автоматизирована.

После вязки жгута концы монтажных проводников подвергаются разделке под механическое закрепление и пайку.

4.2. Технология накрутки

Накрутка является разновидностью объемного монтажа, при котором электрическое соединение образовывается при накрутке провода на вывод с острыми кромками без последующей пайки.

При электромонтаже проводов методом накрутки применяется немодифицированное (а), модифицированное (б) и бандажное (в) соединения (рис. 56).

Рис. 56. Виды монтажных соединений накруткой:

а – немодифицированное; б – модифицированное; в – бандажное

Наибольшее распространение имеет модифицированное соединение, обеспечивающее надежную работу аппаратуры в условиях механических воздействий.

283

Бандажное соединение рекомендуется при монтаже проводов с многопроволочной жилой и присоединении выводов дискретных элементов. Это соединение выполняют проводом без изоляции или медной проволокой, луженной припоем ПОС 61. Число витков бандажного соединения должно быть больше или равно 8.

Накрутка широко применяется для монтажа межблочной, внутриканальной, межканальной коммутации электрических цепей.

Преимущества накрутки по сравнению с пайкой:

∙большая надежность соединения (примерно в 10 раз);

∙постоянство качества соединения;

∙прочность;

∙сопротивляемость коррозии;

∙чистый металлический контакт между проводом и вы-

водом;

∙компактность и возможность миниатюризации;

∙отсутствие температурных изменений и источников загора-

ния;

∙нет операций флюсования и промывки, характерных для

пайки.

Производительность монтажа накруткой выше, чем при пай-

ке, на 250 %.

При монтаже накруткой жила провода должна быть облужена или посеребрена. Без этого диффузия происходит медленнее, а коррозия быстрее, длина участка зачищенной проволоки 20–30 мм.

К выводам, применяемым при монтаже накруткой, предъявляют следующие требования:

∙упругость материала;

∙коррозионностойкость;

∙высокая электропроводность.

Наиболее подходящими под эти требования являются медьсодержащие сплавы, такие как латунь, фосфористые бронзы, никель, серебряные и медно-бериллиевые сплавы.

Форма поперечного сечения выводов может быть квадратной, прямоугольной, треугольной, ромбовидной.

Для обеспечения требуемого переходного сопротивления минимальная площадь поперечного сечения вывода должна быть не

284

менее площади сечения навиваемого провода. Рекомендуется применять не более трех соединений на одном штырьке.

Во избежание местного перегрева требуется иметь более 24 точек контактирования.

Таким образом, электромонтаж состоит из трех этапов: подготовительного, собственно накрутки, а также контроля.

Первый этап составляют операции получения провода, разъемов и их проверки, нарезки медных перемычек, снятия изоляции.

Второй этап содержит следующие переходы: установка жилы провода в паз наконечника приспособления для накрутки до упора в изоляцию провода; отгибка вручную вставленного провода в прорезь трубки приспособления, насадка приспособления на вывод разъема.

Электромонтаж осуществляют специальным приспособлением – навивочным пистолетом. При вращении наконечника, имеющего соосное и несоосное отверстия, на вывод, входящий в первое отверстие, накручивается провод, вставленный во второе отверстие. Смена одного типа наконечника на другой в зависимости от диаметра соединяемых проводов осуществляется за счет использования цангового зажима.

Контроль накрутки визуальный. При контроле измеряют плотность накрутки (расстояние между соседними витками). Переходное сопротивление – между первым и последним витками, который осуществляют с помощью миллиомметра.

Монтаж накруткой позволяет повысить надежность соединений, производительность труда и не требует использования припоев и флюсов. Монтаж накруткой может быть выполнен вручную или с помощью автоматизированных установок. Отечественная промышленность выпускает установки автоматизированного монтажа УАМ-1 с программным управлением, которые относятся к позиционным станкам с ЧПУ. Установка УАМ-1 позволяет автоматизировать процесс поиска соединяемых проводов и нужного провода, а также осуществляет функцию контроля:

∙контроль рабочей операции и правильности соединений концов провода типа «витая пара»;

∙индикацию координат штыря для накрутки, номера слоя накрутки, типа и длины отрезка провода и номера операции.

Монтажник при этом выполняет операции заправки провода в инструмент и непосредственной накрутки. Управляющая програм-

285

ма для УАМ-1 наносится на стандартную перфоленту либо магнитный диск.

Схематично устройство УАМ-1 представлено на рис. 57. Устройство состоит из рамы 1, каретки 2, на которой закрепляется монтируемая модель, инструментодержателя 3, устройства ввода информации с перфоленты 4, устройства ЧПУ 5 и магазина проводов 6.

УАМ-1

5

6

7

Рис. 57. Устройство УАМ-1

Цикл работы УАМ-1 заключается в следующем:

∙путем нажатия педали 7 монтажник посылает в устройство ЧПУ 5 сигнал на считывание очередного кадра информации;

∙устройство ввода 4 осуществляет ввод одного кадра управляющей информации;

∙устройство ЧПУ 5 преобразует исходный управляющий кадр в последовательность импульсов и выдает их на двигатели, приводящие в движение каретку 2 и инструментодержатель 3; величина перемещения каретки и инструментодержателя определяется количеством импульсов; кроме того, устройство ЧПУ выдает

286

сигнал на соответствующую лампу индикации 6. Каретка и инструментодержатель останавливаются таким образом, что штырь, на который необходимо провести накрутку, оказывается в центре отверстия инструментодержателя;

∙ монтажник берет провод из панели магазина 6, около которого горит лампочка, заправляет его в наконечник пистолета для накрутки, вставляет наконечник пистолета в отверстие инструментодержателя и выполняет накрутку.

После этого монтажник нажимает ножную педаль для того, чтобы можно было выполнить накрутку второго конца провода. Затем цикл повторяется.

4.3.Пайка монтажных соединений

4.3.1.Пайка: определение, физическая сущность

процесса

Пайка – процесс соединения металлических частей изделия с помощью специального сплава – припоя. Она несколько напоминает сварку металлов, но при сварке соединяемые детали нагреваются до плавления, а при пайке нагревают припой и детали только до температуры плавления припоя. Расплавленный припой затекает в зазоры между деталями изделия под действием капиллярных сил, и чем меньше зазор между соединяемыми поверхностями при пайке, тем лучше проникает в зазор припой под их действием. Для образования качественного паяного соединения необходимо, чтобы жидкий припой хорошо смачивал поверхность основного металла и обеспечивал хорошее прилипание, т.е.:

1)подготовить поверхности деталей;

2)активировать соединяемые металлы и припой;

3)обеспечить взаимодействие на границе «основной металл – жидкий припой»;

4)создать условия для кристаллизации жидкой металлической прослойки.

Подготовка включает удаление загрязнений органического и минерального происхождения, оксидных пленок (механическим или химическим способом), а в некоторых случаях − также нанесе-

287

ние покрытий, улучшающих условия пайки или повышающих прочность и коррозийную стойкость паяных соединений. На алюминий и его сплавы технологические покрытия наносят с применением ультразвуковых колебаний с частотой 16–20 кГц. Для этого используют УЗ-паяльники, которые создают УЗ-колебания в расплаве припоя, нанесенном на основной металл, с помощью магнитострикционного излучателя, прикрепленного к головке, или используют УЗ-ванны, в которых УЗ-колебания передаются расплавленному припою через стенки сосуда при облуживании погружением. При прохождении через жидкости и сплавы металлов УЗ-коле- бания оказывают на них весьма высокое звуковое давление, в результате которого происходит разрушение поверхности металлов. Возникающее при этом незначительное растягивающее усилие вызывает разрыв в жидкости и образование большого количества мельчайших пузырьков. Нарушение сплошности жидкости при разрежении называется кавитацией. Кавитационные явления, возникающие в расплаве, приводят к разрушению оксидной пленки на поверхности металла и смачиванию его припоем. Основное преимущество УЗ-пайки – возможность ее выполнения без применения флюсов, поэтому отпадает необходимость зачистки детали перед облуживанием, а также промывки места пайки от остатков флюса. Безфлюсовая УЗ-пайка алюминия и его сплавов является важным технологическим процессом, обеспечивающим удовлетворительные механические свойства и коррозийную стойкость паяных соединений.

Для пайки алюминия и его сплавов используют также абразивный паяльник, который состоит из медной втулки с отверстием для абразивного карандаша. На медную втулку намотана нихромовая проволока, образующая с асбестовым изолятором нагреватель паяльника. Абразивный карандаш по весу состоит из 90 % припоя и 10 % асбеста. Для изготовления такого карандаша стружку припоя и асбеста спрессовывают в холодном состоянии в пресс-форме под давлением 100–150 атм.

Осуществляют абразивную пайку следующим образом: соединяемые детали нагревают до t°, превышающей на 25–50 °С t°пл припоя, затем путем натирания поверхности абразивным карандашом удаляют окисную пленку. После этого очищенную таким образом поверхность металла покрывают припоем и облуживают. Затем на облуженную поверхность наносят дополнительно небольшое количество припоя, после чего паяемые детали накладывают друг

288

на друга и притирают для получения более тонкого шва и удаления окисной пленки с поверхности припоя. Прижатые детали после окончания пайки охлаждают до затвердевания припоя.

Абразивная пайка дает возможность соединять детали толщиной от 14 мкм и выше и не требует предварительной подготовки поверхности деталей (кроме протирания ветошью, смоченной бензином или другими растворителями). При паяльных работах, кроме инструмента, служащего для нагрева, применяют шаберы (для удаления с поверхности спаиваемых изделий припоя, окислов и т.д.), напильники (для зачистки до и после пайки), зажимной инструмент: плоскогубцы обыкновенные и зажимные, пассатижи, струбцины, паяльные клещи и т.п. (для закрепления спаиваемых изделий), металлические щетки (для очистки изделий от грязи и ржавчины, а также для удаления излишков припоя после пайки), волосяные кисти (для смазывания флюсом).

Пайка монтажных соединений необходима для обеспечения механически прочного и надежного электрического контакта; выполняют ее мягкими оловянно-свинцовыми припоями.

Пайка представляет собой соединение монтажного проводника или вывода ЭРЭ с контактным элементом расплавленным металлом или сплавом (припоем), который, затвердевая, образует паяное соединение. В процессе пайки происходят взаимное растворение и диффузия основного металла и припоя, что обеспечивает после затвердевания припоя механическую прочность, герметичность, электропроводность и теплопроводность соединения, для взаимного проникновения припоя и основного металла температура нагрева спаиваемых деталей должна быть несколько выше температуры плавления припоя. В отличие от сварки при пайке не происходит плавления основного металла соединяемых деталей, так как температура плавления припоя всегда ниже температуры плавления основного металла.

Спаиваемые детали нагревают в печах, пламени газовой горелки, токами высокой частоты и паяльником. Сейчас все более широкое применение находит пайка нагретым воздухом.

Таким образом, пайкой называется процесс соединения металлов в твердом состоянии путем введения в зазор расплавленного припоя, взаимодействующего с основным металлом и образующего жидкую металлическую прослойку, кристаллизация которой приводит к образованию паяного шва.

289