Н.С. Шляпников - учебное пособие (560564), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Подставляя этиданные в уравнение ресурса масс, получаем, чтоТаблица 4.4КонструктивVN/ VH/ VM/ VV/ mN mH /m mMVVVV/m/m0,14 0,13 0,1 0,63 0,31 0,47 0,22т',г/см30,75ДвухсторонняяФЯ наметаллическихрамках сБлок книжнойконструкции изФЯ на печатныхплатах с0,18 0,24 0,04 0,54 0,23 0,690,080,950,08 0,11 0,06 0,75 0,24 0,550,210,5Блок книжнойконструкции изФЯ наметаллических0,10,231,15ДвухсторонняяФЯ на печатнойплате с0,20,10,60,15 0,62Таким образом, для выбора материала рамки рассчитана допустимая (не более)плотность этого материала. Из применяемых металлов можно рекомендоватьалюминиевые (Pan,=2,8 г/см3) или магниевые (PМS= 1,8 г/см3) сплавы, например АМг,В95, МА8 и др.
Выбираем алюминиевый сплав АМг, тогда т'H = 2,8 г/см3. Определимреальную величину m'=2,6*0,18+2,8*0,24+ +2,47*0,04=l,24r/CM3, откуда масса ячейки приминимально допустимом объеме будет равнаПример В блоке книжной конструкции из ФЯ на металлических рамках с бескорпуснымиМСБ необходимо выбрать вид внутриблочного монтажа:либо матрицу-ремень, либо гибкие шлейфы. Примем условия предыдущего примера: т' =1,24 г/см3, m'N=2,6 г/см3, т'H= 2,8 г/см3, а также т'M = 1,8г/см3 (резина, лавсан).
Из табл. 4.4 находим VN/V=0,1, VH/V=0,2. ТогдаПри применении матрицы-ремня объем, занимаемый матрицей-ремнем и печатнымиплатами, составляет 25...30%, т.е. VM /V = 0,25...0,3 > 0,23,поэтому этот вариант не годится и следует выбрать гибкие шлейфы, занимающие 0,1объема блока.4.8. Выбор материалов корпусовВ настоящее время существует целый спектр материалов для корпусов РЭС,полученных либо путем незначительных улучшений известных материаловмашиностроения и авиации, либо путем их радикальных изменений или созданияпринципиально новых. Такое разнообразие является следствием необходимости защититьрадиоэлектронное устройство от неблагоприятных воздействий окружающей среды,сохраняя удобство механической обработки, формообразования, соединения частейприбора.Опытный конструктор, которому приходится разрабатывать самые разнообразныекорпусы РЭС, производит выбор материалов, основываясь прежде всего на личном опытеи опыте создания аналогичных изделий в прошлом.
В случае отсутствия такого опытавыбор марки материала осуществляется на основании расчетов, связанных с соблюдениемперечисленных критериев и стоимости. Прежде всего, материалы несущих конструкцийследует выбирать с учетом удельной прочности и жесткости или обобщенногокоэффициента.Интуитивно, учитывая удобство перемещения и транспортировки прибора,конструктор стремится обеспечить требуемую прочность при минимальной толщинестенки корпуса, т.е.
при максимальном снижении массы. Действуя таким образом,конструктор, может быть, неосознанно выбирает массу прибора в качестве целевойфункции, подлежащей минимизации. Количественная оценка качества материалаопределяется из выражения для удельной прочности при растяжении-сжатии дуд.р=дв/р,удельной прочности при изгибе дуд.M. = дM/p ; удельной жесткости Еуд = Е/р , где 5в —временный предел текучести; р — плотность материала, г/см3; ди — допустимоенапряжение изгиба. Па; Е— модуль упругости материала, Па. Обобщенный коэффициентопределяется какУсредненные показатели для основных материалов корпусов РЭС представлены втабл.
4.5.Таблица 4.5Материалдв,МПаЕ-10-3,МПар, г/см3дyд,ПаЕуд, ПаУобщКонструкционныекачественные стали320...730320...3247,8...7,8540...9340,76...41531660...3863Стальлегированная750...150096...1913907...7932СплавытитанаСплавымедиСплавыалюминияСплавымагния600...1200НО...1204,45...4,54132...26924...26,43200...750100...2008,7...8,922.5...86.211,2...23,0190...6670...752,6...2,867.8...26324,2...28,8100...28040...451,75...1,9052,6... 16021...25,73194...7932252...19811641...72981107...4114Если деталь корпуса работает на прочность (планки, стойки, кронштейны), тонеобходимо пользоваться значением дв .
Если деталь работает на жесткость (лицеваяпанель, шасси, крышки), то пользуются Еуд. Как видно из табл. 4.7, Еу, маx/Еуд min= 4, адудmax/дуд min = 11,2 , т.е. жесткость материалов примерно одинакова. Поэтомуцелесообразно при выборе материала пользоваться обобщенным коэффициентом Кобщ,который характеризует способность материала обеспечить высокую прочность принаименьшей деформации и массе.Для корпусов РЭС из всего многообразия сталей в основном применяются те, которыеобладают высокой пластичностью, пригодны к изготовлению деталей штамповкой,холодной высадкой и хорошо свариваются. В основном это качественные углеродистыестали марок 08 кп, 10 кп, также 15, 20, где цифры характеризуют содержание углерода всотых долях процента.
Большее содержание углерода снижает пластичность и непозволяет штамповать деталь. Если аппаратура используется в агрессивных средах(морском тумане, кислотной, щелочной среде или при повышенной влажности), тонеобходимо корпусы изготовлять из легированных нержавеющих сталей.
С учетомтребования хорошей свариваемости и штамповки в холодном состоянии рекомендуетсяиспользовать хромо-никелево-титановые стали марки 12Х18Н9Т или их бестигановыезаменители: 20Х13НГ9, 10Х14АГ15, 10Х14Г14НЗ.Чаще всего корпусы радиоаппаратуры предпочитают изготовлять из алюминиевыхсплавов. Малый удельный вес, высокая пластичность и более высокая коррозионнаястойкость по сравнению со сталями сделали их более предпочтительными.
За счетлегирующих добавок и термической обработки алюминиевые сплавы могут обладатьповышенными прочностью и коррозионной стойкостью. В зависимости от способаизготовления деталей одинаково широко используются для корпусов РЭС алюминиевыесплавы, деформируемые и литейные. Из деформируемых сплавов детали несущихэлементов изготовляются резанием, механической обработкой, методами пластическойдеформации.Различают деформируемые сплавы, упрочняемые и неупрочняемые;неупрочняемые — сплавы алюминия с магнием (АМг), марганцем (АМц). Они имеютвысокую пластичность, хорошую свариваемость, высокую коррозионную стойкость. Этисплавы наиболее удобны для получения деталей сваркой. Для корпусов РЭС,испытывающих повышенные механические нагрузки (инерционные воздействия,вибрации, удары), используются дуралюмины, сплавы системы «алюминий — медь —магний» (А1 — Си — Mg).
Они упрочняются при термической обработке и позволяютобеспечить хорошее сочетание прочности, пластичности, коррозионной стойкости. ДляРЭС используются Д1, Д16, Д19. При повышенных требованиях к пластичности икоррозионной стойкости целесообразно элементы несущих конструкций изготовлять изАД31, АДЗЗ, АВ. Особенно удобны эти материалы для декоративной отделки прибора,лицевых панелей, ручек.Для корпусов, работающих в условиях криогенных температур, предпочтительноиспользование ковочных сплавов АК6, АК8 системы А1—Mg—Si . Как следует из табл.4.5, снижение пластичности — наиболее эффективный путь повышения удельнойпрочности дуд и удельной жесткости. Значительного улучшения таких характеристикможно достичь, если использовать сплав 1420 системы А1—Mg—Li, который отличаетсяот сплава Д16 пониженной на 11% плотностью и повышенным на 4% модулем упругости.Коррозионная стойкость такая же, как и у АМг.
Применение сплава 1420 вместо Д16позволяет снизить массу деталей корпуса на 10... 15%.Для изготовления несущих элементов сложной формы используются литейныесплавы. По назначению эти сплавы можно условно разбить на следующие группы:1. Сплавы, предназначенные для герметичной РЭС (АЛ2, АЛ4, АЛ9, ВАЛ8, АЛ9-1,АЛ34(ВАЛ5), АЛ4М, АЛ32).2 Высокопрочные жаропрочные сплавы (АЛ19, АЛЗ, АЛ5, АЛ5-1, АЛЗЗ(ВАЛ11)).3 Коррозионно-стойкие сплавы (АЛ8, АЛ22, АЛ21, АЛ27, АЛ27-1). Корпусы РЭС и ихдетали относятся к элементам малых размеров.
Качество таких деталей, полученныхлитьем, будет определяться не столько механической прочностью, сколькотехнологическими характеристиками:жидкотекучестью, степенью изменения механических свойств, герметичностью,склонностью к образованию пустот, трещин. Поэтому наибольшее распространениеполучили сплавы первой группы, выполненные на основе А1— Si, Al— Si— Mg, такназываемые силлумины. Двойной сплав АЛ2 (Al — Si) рекомендуется для литьямалогабаритных деталей, так как он не упрочняется термически и склонен к образованиюусадочных раковин. Остальные сплавы этой группы относятся к системе Al— Si — Mg иимеют лучшие литейные свойства.
Поэтому крупногабаритные детали РЭС целесообразноотливать из АЛ4, АЛ9. Если необходима повышенная механическая прочность, удобноиспользовать АЛ9-1, содержащий добавку титана. Сплавы АЛ32, ВАЛ8 предназначеныдля литья под давлением и точного литья.Коррозионно-стойкие сплавы третьей группы обладают повышенной стойкостью вморской воде, щелочных и азотнокислых средах. Однако невысокий интервал рабочихтемператур коррозионных свойств (от -60 до +60°С) ограничивает их применение дляРЭС. Лишь АЛ24 может сохранить свои свойства до +150 °С. Основные характеристикимарок алюминиевых сплавов приведены в табл. 4.6.Таблица 4.6Сплавр, т/см3Е,МПа5B,МПаEyДдyдКобщ1234567Амц2,737017025,662,27159,41АМг22,687119026,4970,891878,0Д162,872360 .25,71128,53305,5Д16Т2,87246025,71164,284223,78Д192,767048025,36173,94399,99АД312,717125026,292,252416,9Окончание таблицы 4.61АДЗЗ,22,713714140526,2651,6671353,5АВ2,707135026,3129,63409,2АК62,757237826,18137,44525,7АК82,807448026,40171,44525,714202,477545030,36182,25531,1АЛ22,657019026,471,701892,8АЛ42,657029026,40199,42889,0АЛ92,667023026,3086,422274,8ВАЛ82,737241026,30150,183942,2АЛ322,657128026,79105,602831,7АЛ272,557036027,45141,13879,2АЛ242,746931025,18113,12848,8Ценными материалами для радиотехнических конструкций являются магниевыесплавы.
Они хорошо поглощают вибрации, что особенно важно для самолетной ивертолетной аппаратуры. Например, удельная вибрационная прочность магниевыхсплавов почти в 100 раз выше, чем у дуралюминов (Д16), и в 20 раз лучше, чем уконструкционных сталей. По удельной жесткости при изгибе и кручении магниевыесплавы не уступают алюминиевым и стальным. Эти сплавы используются не только какценный технический материал с малой плотностью, но и как заменитель дефицитных идорогостоящих легированных сталей, бронз, латуней. Так, для микроэлектроннойаппаратуры интерес представляют сверхлегкие сплавы МА18, МА21 с плотностью 1,31,6 г/см3 , которые обладают пластичностью, удельной жесткостью и прочностью выше,чем у дуралей (табл. 4.7).Следует отметить сплав МЦИ, предназначенный для литья деталей, работающих вусловиях вибраций.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
