Обоснование выбора конструктивных материалов и покрытий

При выборе материала деталей необходимо учитывать следующие факторы [16]:

1) материал является основой конструкции и определяется способностью детали выполнять рабочие функции и противостоять действию климатических и механических факторов;

2) материал определяет технологические характеристики детали;

3) от свойств материала зависит точность изготовления деталей и элементов конструкции;

4) материал определяет габариты и массу прибора;

5) материал оказывает влияние на эксплуатационные характеристики детали, на ее надежность и долговечность.

Применение унифицированных материалов в конструкции, ограничение номенклатуры применяемых деталей позволяет уменьшить себестоимость разрабатываемого изделия, улучшить производственную и эксплуатационную технологичность.

Изготовление деталей конструкции типовыми технологическими операциями также позволяет снизить затраты при серийном выпуске изделия в промышленности.

При изготовлении радиоэлектронной аппаратуры наиболее широкое применение нашли следующие технологические операции: штамповка, литье, точечная электросварка и другие.

Для разрабатываемого устройства, учитывая его программу выпуска, целесообразно применение деталей, изготовленных штамповкой. Штампованные детали изготавливаются двумя группами технологических операций: разделительные и формообразующие. К первой группе относятся операции отрезки, вырубки, пробивки. Ко второй группе относятся операции гибки, вытяжки, высадки и другие. Штамповка листовых материалов обеспечивает малую трудоемкость и стойкость изготовления деталей, высокую точность размеров.

Для изготовления деталей из листовых материалов применяют разнообразные материалы, как металлические, так и неметаллические. Из металлических сплавов широкое применение получили алюминиевые сплавы. В качестве неметаллических материалов используют сложные пластики, листовые термопластики.

Для изготовления передней и задней панелей приборов рекомендуется применять сплавы АЛ2 ГОСТ 2685-75, АМц ГОСТ 4784-74, АМг5 ГОСТ 4784-74 и другие алюминиевые сплавы, подвергающиеся анодированию и защитной окраске.

Сплавы типа АМц, АМг2 (алюминий-марганцевые сплавы) применяют при изготовлении экранов высокочастотных узлов радиоэлектронной аппаратуры, так как они пластичны, легко поддаются вытяжке и обработке. Сплав АЛ2 (алюминиево-кремниевый) может быть применен для сложных по форме корпусных деталей, так как обладает высокими литейными свойствами, такими как жидкотекучесть, малая усадка, могут быть применимы все способы литья.

При изготовлении элементов несущих конструкций широко используются стали. Углеродистая сталь Ст3кп ГОСТ 380-71 обладает высокой пластичностью, вязкостью, имеет низкий предел текучести, отличается высокой чистотой поверхности.

Учитывая вышеизложенные факторы, в проектируемом устройстве для изготовления несущей конструкции используем квадрат 190-А ГОСТ 2591-71/ 3кп-б-2 ГОСТ 1050-74 – квадрат стали горячекатаной, сторона квадрата 190 мм, повышенная точность (А), марка стали – 3кп, для обработки резанием (б), категория 2 [25].

Для изготовления кожуха применяем следующий материал: лента 08кп-М-1-К-А 08×190 – лента из малоуглеродистой стали марки 08кп, мягкая (М), группа отделки поверхности 1, с контролем микроструктуры (К), по серповидности класс А, толщина 0,8 мм, ширина 190 мм.

Для изготовления передней панели используем ленту АЛ2 Т1-2×90 ГОСТ 2685-75. Из обозначения следует, что лента из сплава АЛ2, закаленная и естественного состаренная (Т1), толщина ленты 3 мм, ширина 90 мм, отделка поверхности обычная.

Так как устройство имеет теплонагруженные элементы, то вероятнее всего необходимо будет дополнительное охлаждение корпуса. Одним из способов отвода тепла от отдельных сильно нагревающихся элементов является использование радиатора, конструктивно являющегося задней панелью корпуса. Поэтому в качестве материала для изготовления задней панели целесообразно использовать материал АЛ2 ГОСТ 2685-75.

В качестве конструкционных материалов для изготовления печатных плат используют фольгированные и нефольгированные диэлектрики. Фольгу делают из меди, которая обладает хорошей электропроводностью.

Диэлектриками могут являться гетинакс и стеклотекстолит.

Гетинакс представляет собой спрессованный слой электроизоляционной бумаги, пропитанной фенольной смолой. Он легко поддается механической обработке, обладает химической стойкостью к травительным растворам, низкой теплопроводностью, большим температурным коэффициентом линейного расширения основания, но уступает другим материалам по физико-механическим и изоляционным свойствам.

Материал, представляющий собой спрессованные слои стеклоткани, пропитанные эпоксифенольной сломой, – стеклотекстолит, отличается широким диапазоном рабочих температур, малым влагопоглощением, высокими значениями поверхностного и объемного сопротивления.

Для изготовления печатных плат проектируемого устройства в соответствии с ГОСТ 10316-78 мы выбираем СФ-2-50-1,5 – фольгированный стеклотекстолит с двусторонней металлизацией. Толщина выбранного материала – 1,5 мм, толщина фольги – 50 мкм.

Сохранение физико-химических свойств материалов в процессе их эксплуатации достигается выбором для них необходимых покрытий.

В зависимости от материала, наносимого на поверхность детали, выделяют две основные группы покрытий:

– покрытия металлические и неметаллические неорганические, наносимые на металлические поверхности;

– покрытия лакокрасочные, наносимые на любые поверхности.

Металлические и неметаллические неорганические покрытия в основном используются в радиоэлектронной аппаратуре для защиты печатных проводников и поверхности основания печатной платы от воздействий припоя, для защиты элементов проводящего рисунка от замыкания навесными электрорадиоэлементами, для улучшения паяемости и проводимости, а также как защитно-декоративные.

Назначение и общие требования к металлическим и неметаллическим неорганическим покрытиям устанавливаются ГОСТ 9.301-86 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Общие требования».

Контактные площадки, печатные проводники и металлизированные отверстия печатной платы проектируемого устройства покрываем металлическим покрытием – сплавом «Розе» ТУ 6-09-4065-75 (олово-свинец).

Кожух покрываем М9.Н6.Хб – защитно-декоративное покрытие, нанесенное катодным восстановление, первый слой медный (М), толщина 9 мкм, второй никелевый (Н), толщина 6 мкм, третий – хромовый (Х), толщина 0,5...1 мкм (не указывается), блестящее (б).

Покрытие Ц9.хр (защитно-декоративное покрытие, нанесенное катодным восстановление, цинковое (Ц), толщина 9 мкм, хромированное) применяем для шасси устройства.

Лакокрасочные покрытия применяются в качестве защитно-декоративных.

Общие требования к выбору лакокрасочных покрытий содержит ГОСТ 23852-79 «Покрытия лакокрасочные. Общие требования к выбору по декоративным свойствам».

На переднюю и заднюю панель проектируемого устройства наносим Ан.Окс.эмаль МЛ-12 светло-дымчатая II У2 ГОСТ 9754-76 – защитно-декоративное покрытие эмалью меламиновой марки МЛ-12 светло-дымчатого цвета, анодно-оксидированное, II класс по качеству поверхности, эксплуатируется в условиях умеренного климата при размещении изделия под навесом, защита от прямого солнечного излучения (У2).

Для создания защитного покрытия платы после сборки выбираем лак УР-231 ТУ 6-10-863-75, который образует на поверхности платы механически прочную, гладкую, блестящую пленку с целью повышения влагостойкости и увеличения механической и электрической прочности.