Файл: Галушко, А. И. Внутренние напряжения в герметизирующих компаундах радиоэлектронной аппаратуры.pdf

3. Разброс количества циклов до начала появления +реЩИН в каждой группе исследуемых макетов очень велик независимо от типа макета.

Для систематизации полученной количественной и качественной информации был применен метод ранжирования. Под ранжированием понимается расположение компаундов (присвоение им номеров) в порядке убывания СТУ. Поскольку на результат ранжирования оказывают влияние субъективные факторы, эта процедура была про­ делана независимо друг от друга двумя исследователями. Результаты ранжирования представлены в табл. 4.2. Средний ранг компаунда является показателем относительной стойкости к термоударам, т. е. компаунд № 6 обладает наибольшей СТУ. Модели, залитые этим компаундом, выдержали до 100 термоударов. Вслед за ним идет ком­

№ 11 (средний ранг 16). В моделях с этим компаундом трещины

вает, что полученный коэффициент ранговой корреляции значим при 1%-ном уровне зависимости. Иными словами, с вероятностью 99% можно гарантировать, что близость результатов двух ранжирований не является случайной, а определяется объективным различием иссле­ дованных рецептур по стойкости к термоударам.

Математическая модель взаимосвязи СТУ с рецептурой компаун­

Оценка эффекта (вклада в СТУ) каждого компонента компаунда рассчитывалась как разность среднего арифметического рангов ре­ цептур, в которые этот компонент входит, и общего среднего. Оценка эффекта взаимодействия рассчитывалась как найденное значение в соответствующем опыте за вычетом всех остальных эффектов мо­ дели [41]. Оценки эффектов приведены в табл. 4.3. Знаки «+ » или «—» можно трактовать следующим образом. В математической моде­ ли (4.2) ранг компаунда определяется как алгебраическая сумма среднего значения СТУ, эффектов фактора (линейных эффектов) и эффекта взаимодействия. Очевидно, что эффекты, имеющие отрица­ тельный знак, уменьшают сумму, стоящую в правой части выраже­ ния (4.2). Это является показателем более высокой СТУ. Следова­ тельно, при выборе компонентов для компаунда с высокой СТУ целесообразно отдать предпочтение компонентам, имеющим отрица-

81

8 2

тельный эффект. Например, для получения компаундов с высокой СТУ целесообразно применить смолу ЭД-6, а в качестве отвердителя ТЭА, Л-20 или ГМДА. Применение ПЭПА является совершенно не­ желательным. В компаунде с отвердителем ГМДА целесообразно

применение пластификаторов ТКФ или МГФ-9. Эти же пластифика­ торы в компаундах с отвердителем Л-20 дадут плохие результаты.

Зная математическую модель (4.2) и эффекты, представленные в табл. 4.3, можно оценить относительную СТУ не изученного со­ става, например:

ЭД -6+Л -20+С КД -5+ПК П .

Функция отклика для этого состава равна:

АС=8,5—0,2—1,3—1,1—4,3—1,9=—0,3.

Таким образом, следует ожидать, что по стойкости к термоударам этот компаунд будет несколько превосходить все изученные.

Рассмотренный пример показывает, что, применив сравнительно несложную методику определения СТУ и современные методы плани­ рования эксперимента, можно успешно решить задачу эксперимен­ тального поиска композиции с высокой стойкостью к термоудару. Внешняя сложность техники планирования и математической обра­ ботки эксперимента не должна пугать и отталкивать разработчиков и потребителей компаундов. Время, потраченное на овладение осно­ вами современных методов планирования эксперимента, быстро оку­ пается за счет сокращения времени на его проведение. К тому же на стадиях разработки планов и обработки результатов к этой работе могут и должны быть привлечены математики.

83

5.Критерии оценки работоспособности

компаундов

5.1.Показатель стойкости к растрескиванию

Чтобы правильно выбрать герметизирующий ком­ паунд, конструктор должен установить основные его свойства, влияющие на работоспособность герметизиро­ ванных элементов РЭА. Признаками нарушения работо­ способности будем счнтаь: а) изменения параметров элементов до недопустимого уровня, обусловленные кон­ тактным давлением; б) растрескивание или отслоение компаунда от стенок корпуса или элемента.

Очевидно, что в зависимости от типа и назначения аппаратуры требования к тем или иным свойствам компаундов не одинаковы. Так, для низкочастотной низковольтной аппаратуры, работающей при повышен­ ной влажности, к числу важнейших относятся влаго­ защитные свойства и гидролитическая стойкость самого компаунда. В то же время герметизирующий компаунд может быть не дугостойким, иметь сравнительно не­ высокую электрическую прочность и другие недостатки, не ухудшающие работоспособность упомянутого типа аппаратуры.

В литературе описаны рекомендации и методики подбора компаундов с учетом климатических условий, частоты и напряженности электромагнитного поля и дру­ гих факторов. Пользуясь этими рекомендациями, можно произвести предварительный выбор компаундов, при­ годных для герметизации заданного устройства.

Окончательный выбор должен производиться исходя из того, что, какими бы хорошими электроизоляцион­ ными и технологическими свойствами ни обладал ком­ паунд, следует воздержаться от его применения, если из-за больших внутренних напряжений нарушается работоспособность элементов или блоков РЭА.

С учетом вида конструкции и требований к стабиль­ ности работы можно условно выделить два вида задач, связанных с вопросами рационального подбора герме­ тизирующих компаундов и требующих дифференциро­ ванного подхода к их оценке: а) герметизация «сильноточных»; б) герметизация «слаботочных» (тензочувствительных) элементов.

84

К числу сильноточных элементов, механически проч­ ных и не изменяющих параметров под действием на­ грузок, относятся силовые трансформаторы, аппаратные катушки и т. п. Опасность внутренних напряжений в герметизирующих компаундах сильноточных элемен­ тов и конструкций заключается в том, что если скорость их нарастания выше скорости пластического выравнива­ ния, в компаунде накапливаются упругие напряжения. Когда они достигнут предела длительной прочности компаунда, происходит локальный разрыв в наиболее напряженном месте с последующим прорастанием тре­ щины.

В задачах этого вида абсолютная величина внутрен­ них напряжений или контактного давления не является решающим критерием оценки при выборе компаундов. Модифицирующие добавки и режимы отверждения должны выбираться из условия создания достаточного запаса прочности, т. е. достижения максимальной вели­ чины отношения механической прочности к величине контактного давления при нижней рабочей температуре. В первом приближении критерием выбора компаунда может быть максимальная величина показателя стойко­ сти к растрескиванию П, вычисленная по формуле П = ор/Р, где стр — разрушающее напряжение компаунда при растяжении; Р — контактное давление.

'Значения показателя П некоторых эпоксидных ком­

позволяет сравнить различные компаунды и дает коли­ чественную оценку изменений свойств компаунда в ре­ зультате введения модифицирующих добавок (в данном случае — наполнителя). В частности, компаунд Д-4 от­ личается от компаунда Д-3 наличием наполнителя, ко­ торый обеспечивает значительное повышение показа­ теля П, несмотря на то, что одновременно повышается

85