Билет № 18

2. Герметизация пропиткой. Методы контроля герметичности

Пропитка - процесс герметизации гигроскопичных изделий путем заполнения пор, капилляров, трещин, воздушных зазоров диэлектрическими материалами, которые после обработки могут оставаться жидкими, застывать или отвердевать. Она проводится при атмосферном давлении (открытая пропитка), в вакууме, в условиях чередования пониженного и повышенного давления (циклическая пропитка) под действием центробежных сил и ультразвукового поля.

Пропитка при атмосферном давлении применяется в тогда, когда пропиточный состав имеет низкую вязкость, а растворителем является вещество, обладающее значительной летучестью. В этом случае предварительно просушенные изделия погружаются в ванну с подогретым лаком до полного прекращения выделения из них воздуха. В результате на поверхности изделий образуется покровный слой, предохраняющий изделие от проникновения влаги и увеличивающий его механическую прочность. Более высокое качество обеспечивает вакуумная пропитка. Ее отличительная особенность состоит в том, что предварительная сушка и пропитка объединены в одном технологическом цикле. Используемое разрежение позволяет из деталей удалять не только пары влаги, но и воздух, что облегчает проникновение лака в поры и капилляры. Вакуумная пропитка производится в специальной установке, схема которой приведена на рис. 17.4 и осуществляется следующим образом.

Рис. 17.4. Схема установки для вакуумной пропитки

В автоклав 1 наливают пропиточный лак, а в автоклав 4 загружают в корзине просушенные изделия. Затем включают обогрев (5, 7) и после достижения требуемой температуры подключают автоклав 4 через вентиль 3 к магистрали низкого давления 8. При остаточном давлении 60...665 Па проводится вакуумная сушка. После этого открывается вентиль 6, пропиточный лак перетекает из автоклава 1 в автоклав 4 до определенного уровня, а вентиль 6 снова закрывается. В автоклаве 4 при остаточном давлении 1,33...2,66 кПа происходит пропитка в течение 5...10 мин, а в автоклаве 1 - загрузка новой партии деталей и ее вакуумная сушка при открытом вентиле 2. Заканчивается пропитка при атмосферном давлении в автоклаве 4, и весь процесс повторяется. Работа с двумя автоклавами позволяет увеличить производительность процесса, но она применяется в тех случаях, когда время сушки и пропитки приблизительно одинаковы. В процессах, различающихся по времени, для герметизации используется один автоклав, а второй служит для поддержания требуемой вязкости и однородности состава или в качестве дополнительного резервуара для пропиточного материала.

Если пропиточный лак или компаунд обладает высокой вязкостью, то одной вакуумной пропитки оказывается недостаточно для полного заполнения пор изделия. В этом случае используют циклическую пропитку, в которой периоды обработки в вакууме чередуются с обработкой под высоким (300...500 кПа) давлением в течение 5...10 мин. Для исключения химического взаимодействия пропиточного лака с воздухом создается повышенное давление нагнетанием в автоклав нейтрального газа (азота). Число циклов колеблется от 2 до 6 и зависит от конструкции изделий.

Пропитка под действием центробежных сил находит применение в основном при герметизации обмоточных изделий. В этом случае изделия фиксируют в центрифуге и в них вводят определенное количество пропиточного состава. Вращение центрифуги с частотой 10...50 обор./мин обеспечивает равномерное проникновение жидкого лака вглубь обмотки и постепенное его отверждение. Для ускорения полимеризации лака изделия во время пропитки подогревают с помощью инфракрасного излучения или путем пропускания через обмотку электрического тока. Процесс легко поддается автоматизации, в нем исключаются потери пропиточного состава и не меняется внешний вид изделий, цикл пропитки составляет 5...10 мин, используется серийное технологическое оборудование.

Ультразвуковая пропитка проводится при возбуждении в пропиточном составе продольных акустических волн. Под действием кавитационных явлений происходит эффективное заполнение пор и капилляров пропиточным составом. Время пропитки значительно сокращается, но для её проведения требуется сложное технологическое оборудование.

Контроль качества герметизации.

Важным условием получения высокого качества герметизации является хорошо организованный технический контроль этих работ. Он включает систематическую проверку состояния герметизируемых материалов, автоматическое поддержание оптимальных технологических режимов отдельных операций, операционный и выходной контроль, а также определение герметичности. Методы выходного контроля разделяются на две группы: визуальный (обычно с применением микроскопов) и аналитический (с применением специального оборудования для поиска возможных течей, оценки остаточных напряжений в герметизирующем шве, оценки функционирования изделия и др.). К первой группе относятся: контроль внешнего вида на отсутствие пор, трещин, сколов, газовых и других инородных включений в месте герметизации, определение геометрических параметров и др. при необходимости.

Для оценки герметичности разработан ряд методов (жидкостной, масс-спектрометрический, галогенный, радиоактивный, электронного захвата и др.), каждый из которых характеризуется своей чувствительностью. Выбор метода контроля определяется требованиями к степени герметичности, направлением и величиной газовой нагрузки на оболочку, веществами для контроля (пробными), допустимыми к применению, и экономичностью.

Процедура испытания строится на последовательной отбраковке изделий с большими течами и переходе на контроль малых течей. Определение больших течей с чувствительностью 10^-6 м³·Па/с производится жидкостным методом. Контролируемое изделие погружается в жидкость (керосин либо этиленгликоль), находящуюся в рабочей емкости с прозрачными стенками, затем создают в емкости разрежение (давление 0,3 – 3 Па) и по окончании откачивания воздуха из емкости наблюдают появление пузырьков из корпуса изделия. По скорости образования и размерам пузырьков судят о нахождении течи и ее размерах.

Более высокой чувствительностью (порядка 5·10^-13 м³·Па/с) обладает масс-спектрометрический метод. Он основан на обнаружении, с помощью масс-спектрометрической установки, газа (гелия), вытекающего из корпуса, содержащего течи и предварительно заполненного этим газом под давлением (4...6)·10⁵ Па. Выпускаемые гелиевые течеискатели (ПТИ-7,-9,-10, ТИМ-1П и др.) имеют возможность работы с различными пробными газами, легко встраиваются в автоматические установки разбраковки изделий по герметичности. Повышение производительности достигается введением микропроцессорного управления.

Для ПП (с защитным покрытием) ответственных конструкций используются следующие разновидности испытаний, осуществляемые в последовательности:

- температурный цикл (-55°С, в течение 30 мин; 25°С - 10...15 мин; +85 °С - 30 мин; 25°С - 10...15 мин), который повторяется 3 - 5 раз;

- проверка сопротивления изоляции на тестовых образцах после10 - 14 циклов пребывания в условиях влажной атмосферы. Во время циклов к контактным площадкам прикладывается постоянное напряжение 100 В;

- испытание диэлектрика на пробивное напряжение проводится до и после термоциклов и циклов пребывания во влажной атмосфере. На тестовые образцы подается синусоидальное напряжение 1500 В частотой 50 Гц в течение 60 с;

- контроль вибростойкости при воздействии ударных нагрузок, низко- и высокочастотных вибраций. После каждого испытания покрытие исследуется на растрескивание;

- испытания на износоустойчивость и гибкость.

После испытаний изделия проверяют на наличие: обрывов и коротких замыканий токопроводящих элементов; следов коррозии; различных дефектов в полимерных покрытиях.