4.3. Источники питания для сварки.

Источники питания могут быть подразделены на две группы: источники питания переменным током (сварочные трансформаторы) и источники питания постоянным током (выпрямители и сварочные генераторы).

1. Сварочные трансформаторы

Для сварки на переменном токе применяются специальные сварочные трансформаторы. Такие трансформаторы могут изготавливаться как с отдельным дросселем, обеспечивающим создание падающей внешней характеристики, так и объединённым с дросселем.

Изменение сопротивления дросселя, а значит и силы сварочного тока осуществляется изменением величины воздушного зазора в цепи магнитопровода регулятора (дросселя).

Кроме сварочных трансформаторов с дросселями в настоящее время для сварки на переменном токе применяются трансформаторы с подвижной обмоткой и трансформаторы с магнитным шунтом; эти трансформаторы, как и вышеописанные, обеспечивают получение падающей внешней характеристики. Падающая внешняя характеристика источника питания необходима как для ограничения токов короткого замыкания, которыми всегда сопровождается процесс сварки до величины, обеспечивающей безопасность сварочного оборудования, так и для устойчивого горения дуги.

2. Выпрямители.

Выпрямительные сварочные установки собираются из полупроводниковых элементов – вентилей. Полупроводниковый вентиль обладает свойством проводить ток только в одном направлении (прямом). В прямом направлении электропроводность вентиля очень высока, в обратном же направлении полупроводниковый вентиль почти не пропускает электрический ток, так как его производимость крайне мала.

Сварочный выпрямитель состоит из двух основных узлов : трансформатора с соответствующим регулирующим устройством и блоком вентилей .

В сварочных выпрямителях используются преимущественно кремниевые и селеновые вентили, причём кремниевые нашли применение главным образом для выпрямителей с падающими внешними характеристиками.

4.4. Сварочные материалы.

Сварочные электроды

Металлические электроды для сварки представляют собой пруток из специальной проволоки, называемой стержнем электрода (в подавляющем большинстве случаев из низкоуглеродистой стали), на который нанесён слой покрытия (см. рисунок). Электроды диаметром 4, 5 и 6мм имеют стандартную длину 450мм.

Электродное покрытие служит: а) для защиты металла сварочной ванны от воздуха, б) для раскисления и легирования наплавленного металла, в) для стабилизации горения дуги.

В соответствии с этим в состав любого электродного покрытия входят материалы, выполняющие соответствующие функции : шлакообразующие (например, марганцевая руда, гематит, гранит, мрамор, рутил и др.); флюсующие, т.е. придавать шлаку жидкотекучесть (плавиковый шпат); раскисляющие(ферросплавы элементов, обладающих большим сродством к кислороду); легирующие(ферросплавы различных элементов); стабилизирующие(материалы, содержащие элементы, обладающие низким потенциалом ионизации, например, мрамор, поташ, углекислый барий и др.).

5. Способы монтажа и сборки печатных плат.

5.1. Основные понятия.

Печатная плата — пластина, выполненная из диэлектрика, на которой сформирована (обычно печатным методом) хотя бы одна электропроводящая цепь. Печатная плата (ПП) предназначена для электрического и механического соединения различных электронных компонентов или соединения отдельных электронных узлов. Электронные компоненты на ПП соединяются своими выводами с элементами проводящего рисунка, обычно пайкой, или накруткой, или склёпкой, или впрессовыванием, в результате чего собирается электронный модуль (или смонтированная печатная плата).

Виды плат

В зависимости от количества слоёв с электропроводящим рисунком, печатные платы подразделяют на односторонние, двухсторонние и многослойные.

В отличие от навесного монтажа, на печатной плате электропроводящий рисунок выполнен из фольги аддитивным или субтрактивным методом. В аддитивном методе проводящий рисунок формируется на нефольгированном материале, обычно путём химического меднения через предварительно нанесённую на материал защитную маску. В субтрактивном методе проводящий рисунок формируется на фольгированном материале, путём удаления ненужных участков фольги, при этом обычно используется химическое травление.

Печатная плата обычно содержит монтажные отверстия и контактные площадки, которые могут быть дополнительно покрыты защитным покрытием: сплавом олова и свинца, оловом, золотом, серебром, органическим защитным покрытием. Кроме того в печатных платах имеются переходные отверстия для электрического соединения слоёв платы, внешнее изоляционное покрытие («защитная маска») которое закрывает изоляционным слоем неиспользуемую для контакта поверхность платы, маркировка обычно наносится с помощью шелкографии, реже — струйным методом или лазером.

Многослойные печатные платы

Многослойные печатные платы (сокращённо МПП) применяются в случаях, когда разводка соединений на двусторонней плате становится слишком сложной. По мере роста сложности проектируемых устройств и плотности монтажа увеличивается количество слоёв на платах.

В многослойных платах внешние слои (а также сквозные отверстия) используются для установки компонентов, а внутренние слои содержат межсоединения либо сплошные планы (полигоны) питания. Для соединения проводников между слоями используются переходные металлизированные отверстия. При изготовлении МПП сначала изготавливаются внутренние слои, которые затем склеиваются через специальные клеящие прокладки (препреги). Далее выполняется прессование, сверление и металлизация переходных отверстий.

Виды печатных плат

По количеству слоёв проводящего материала:

Односторонние

Двусторонние

Многослойные (МПП)

По гибкости:

Жёсткие

Гибкие

По технологии монтажа:

Для монтажа в отверстия

Для поверхностного монтажа

Каждый вид печатной платы может иметь свои особенности, в связи с требованиями к особым условиям эксплуатации (например, расширенный диапазон температур) или особенности применения (например, в приборах, работающих на высоких частотах).

Материалы

Основой печатной платы служит диэлектрик, наиболее часто используются такие материалы, как текстолит, стеклотекстолит, гетинакс.

Так же основой ПП может служить металлическое основание, покрытое диэлектриком (например, анодированный алюминий), поверх диэлектрика наносится медная фольга дорожек. Такие ПП применяются в силовой электронике для эффективного теплоотвода от электронных компонентов. При этом металлическое основание платы крепится к радиатору.

В качестве материала для печатных плат, работающих в диапазоне СВЧ и при температурах до 260 °C, применяется фторопласт, армированный стеклотканью - икерамика. Гибкие платы делают из полиимидных материалов, таких как каптон.

Разработка

Рассмотрим типичный процесс разработки 1-2-х слойной платы.

-Определение габаритов (не принципиально для макетной платы).

-Выбор толщины материала платы из ряда стандартных:

Наиболее часто используется материал толщиной 1,55 мм.

-Вычерчивание в CAD-программе в слое BOARD габаритов (краёв) платы.

-Расположение крупных радиодеталей: разъёмов и др. Обычно это происходит в верхнем слое

-Считается, что уже были определены чертежи каждого компонента, расположение и количество выводов и др. (или используются готовые библиотеки компонентов).

-«Разбрасывание» остальных компонентов по верхнему слою, или, по обоим слоям для 2-сторонних плат.

-Запуск трассировщика. При неудовлетворительном результате — перерасположение компонентов. Эти два шага зачастую выполняются десятки или сотни раз подряд.

В некоторых случаях трассировка печатных плат (отрисовка дорожек) производится вручную полностью или частично.

-Проверка платы на ошибки: проверка на зазоры, замыкания, наложения компонентов и др.

-Экспорт файла в формат, принимаемый изготовителем ПП.

При изготовлении плат при классических подходах используются химические, электролитические и механические методы воспроизведения требуемого токопроводящего рисунка, а также их комбинации. Один из вариантов химического метода - метод сеткографии или трафаретной печати. Сеткография используется при изготовления небольшой партии печатных плат в ремонтных и любительских условиях. Основным материалом служит ровная и относительно редкая (прозрачная) капроновая ткань (можно использовать кусок капронового чулка).