7.2. Применяемые материалы и их технологические свойства
Для создания намоточных изделий, работающих в системах радиоприборов, наряду с разработкой их оптимальной конструкции необходим рациональный выбор материалов обмоточной проволоки, электроизолирующих покрытий, контактов, каркасов, пропиточных лаков и эмалей, а также материалов корпусов, осей элементов крепления, способствующих обеспечению надежной работы изделия в заданных условиях.
а) Материалы для обмоточных проводов и контактов
В радиоаппаратуростроении в основном применяют провод диаметром 0,03—0,3 мм. Наиболее употребителен провод диаметром 0,06—0,12 мм. Провод диаметром до 1 мм, как правило, имеет круглое сечение.
Для изготовления катушек применяют обмоточный медный провод круглого и прямоугольного сечений, шинную голую медную проволоку и вальцованный трос прямого сечения из мелких медных жилок — литца. Для наматывания постоянных и переменных резисторов и потенциометров применяют проволоку из материалов с высоким удельным омическим сопротивлением — нихрома, константана и др. Нихром имеет гораздо большее удельное сопротивление, чем константан, и в несколько раз больший температурный коэффициент, поэтому для намотки высокоточных изделий применять его не рекомендуется.
Материал проволоки для обмоток потенциометров должен иметь также малую термоэлектродвижущую силу относительно меди, стабильные свойства во времени, хорошую стойкость против коррозии, высокую прочность и малое относительное удлинение при растяжении.
б) Материалы для каркасов
Материалы для каркасов выбирают в зависимости от требований к их электрическим и магнитным свойствам, исходя из размеров, прочности и жесткости, точности и, наконец, программы выпуска. В соответствии с этим каркасы изготовляют либо из диэлектриков, либо из алюминия и его сплавов. Для изготовления каркасов малой точности применяют материалы первой группы, а для каркасов повышенной точности — второй. Металлические каркасы применяют для высокоточных потенциометров.
Точность линейной (или функциональной) характеристики проволочных потенциометров в ряде случаев должна быть не ниже 0,1%, а иногда и 0,05%, а точность величины общего сопротивления ±0,5—0,1%. Для этого необходимо, чтобы каркасы потенциометров хорошо сохраняли точность геометрических, физических и электрических параметров.
Струнные намотки многооборотных потенциометров обычно осуществляются на каркасе, представляющем собой медную изолированную проволоку.
в) Изоляционные материалы
Для повышения изоляционных свойств, влагостойкости и стабильности электрических параметров каркасы (неметаллические и металлические) и обмотки покрывают или пропитывают клеями, лаками и эмалями.
Для пропитки каркасов из текстолита и гетинакса используют клеи БФ-2 и бакелитовые лаки: СКС-1 на основе трикрезола; СБС-1фф на основе фенольной фракции, СБС-1 на основе фенола, лак А на основе фенола, лак Б на основе фенола и лак ЭФ также на основе фенола.
7.3. Изготовление каркасов
К конструкции каркасов предъявляются следующие требования: достаточно высокая механическая прочность и жесткость; возможность прочного закрепления провода на каркасе; удобство крепления выводов; удобство крепления каркаса при сборке узла.
Все каркасы для обмоток можно разделить на пять групп:
трубчатые без фланцев (гладкие) и с фланцами;
каркасы-шпули;
плоские каркасы;
ребристые каркасы;
кольцевые каркасы.
Изготовление указанных каркасов в производственных условиях не представляет особой трудности; в литературе эта технология изложена достаточно подробно, поэтому нет надобности останавливаться на ней особо.
Большие трудности возникают при изготовлении каркасов таких элементов радиоприборов (особенно радиолокационной аппаратуры), как переменные проволочные резисторы и потенциометры, поэтому технология изготовления и особенно анализ точности каркасов высокоточных потенциометров излагается здесь более подробно.
Форма, размеры и материал каркасов, на которые наматывается проволока, определяются конструктивными и электрическими параметрами потенциометров. По форме каркасы потенциометров делятся на кольцевые, плоские (пластинчатые), стержневые и дуговые. Они могут иметь круглое, квадратное, прямоугольное, овальное или эллиптическое поперечное сечение. Форма и размеры сечения каркаса зависят от заданной величины общего сопротивления обмотки потенциометра и от расположения контактной дорожки.
Последняя может быть расположена на торце каркаса, на наружной или внутренней поверхности. При проектировании потенциометра необходимо стремиться к тому, чтобы в зоне контактной дорожки под витками была выпуклая часть сечения каркаса; в противном случае витки могут отойти от каркаса, что приведет к их смещению, нарушению контакта, повреждению витков или движка.
От формы сечения каркаса зависят также плотность прилегания витков обмотки к поверхности каркаса, плотность прилегания витков друг к другу и жесткость каркаса. Если форма или сечение каркаса выбраны неправильно, то изготовить его труднее, брак потенциометров увеличивается, а точность оказывается недостаточной.
Несоблюдение указанных в чертеже формы и размеров каркасов в процессе производства ведет к понижению точности общего сопротивления потенциометра и к отклонению от линейности (или иной функции) его характеристики. Поэтому совершенство Процесса изготовления каркасов во многом определяет как величину общего сопротивления обмотки, так и точность характеристики потенциометров.
а) Неметаллические каркасы
Неметаллические каркасы потенциометров изготовляют главным образом из гетинакса и текстолита, а также из различных пресспорошков, иногда — из эбонита или плексигласа. Все эти материалы хорошо штампуются или обрабатываются на металлорежущих станках.
Обычно на заводах проводится специальный отбор гетинакса для изготовления каркасов потенциометров. Отбирается гетинакс толщиной 0,5; 0,6; 0,8; 1,0 и 1,2 мм и т. д. марок А и В с чистотой и ровной поверхностью, без пузырей, царапин, трещин и других поверхностных пороков.
Гетинакс, отобранный для каркасов кольцевых потенциометров (подвергаемых изгибу), должен удовлетворять следующим условиям: при толщине 0,8 мм заготовка шириной 30 мм должна без трещин изгибаться в кольцо диаметром 50 мм; при толщине 0,5 мм заготовка шириной 15 мм должна без трещин изгибаться и кольцо диаметром 25 мм.
Пластинчатые каркасы для потенциометров изготовляют из гетинакса или текстолита; они могут иметь простую прямоугольную форму без отверстий или сложную прямоугольную форму с отверстиями, скосами и закруглениями. Технологический процесс их изготовления состоит из резки листов на полосы, вырубки контура и пробивки отверстий с предварительным подогревом, шлифования боковых плоскостей; доводки поверхностей; пропитки.
Стержневые, дуговые и кольцевые каркасы круглого, эллиптического, прямоугольного или квадратного поперечного сечения изготавливают из толстого листового (более 5 мм) материала, прутка или трубы на токарных станках. Допуск на общее сопротивление потенциометров с такими каркасами 5—10%, а на линейность — 1—2%.
Кольцевые каркасы изготовляют из текстолита марок ПТК и ВЧ механической обработкой на обычных станках. При механической обработке пластмасс необходимо учитывать физико-механические свойства последних:
а) низкую теплопроводность, что вызывает необходимость выбирать специальные режимы обработки или принимать меры для быстрого отвода тепла;
б) относительную мягкость, требующую использования более острых резцов, чем при резании металлов;
в) быстрый износ резцов, что приводит к необходимости применения твердосплавного инструмента.
б) Металлические каркасы
Металлические каркасы потенциометров могут быть стержневые, кольцевые или дуговые с различной формой поперечного сечения. Их изготовляют из прутка или из трубы.
Размеры по высоте и по толщине для кольцевых и по диаметру для стержневых металлических каркасов должны быть несколько уменьшены против номинальных; после нанесения изоляционного покрытия размеры каркасов соответствуют расчетным.
Металлические каркасы обрабатывают на токарных или фрезерных станках.
Каркасы высокоточных потенциометров (рис. 7.9) после предварительной обточки обрабатывают на прецизионных токарных станках в тщательно выверенных оправках. Так как толщина стенки кольцевых каркасов иногда невелика (до 0,8 мм), необходимо увеличивать жесткость заготовки, применяя специальные зажимы. Шероховатость после механической обработки должна быть не хуже 7-го класса.
Рис. 7.9. Каркас кольцевого потенциометра из сплава АМг-Т
Наиболее сложно и трудоемко изготовление ступенчатых каркасов синусо-косинусных потенциометров. Их обтачивают в специальной оправке фасонным резцом, а затем обрабатывают на фрезерном станке с оптической делительной головкой, которая позволяет выдерживать требуемые углы между ступенями с допуском ± 10'.
Для электрической изоляции металлических каркасов применяют процесс анодирования в растворах щавелевой или серной кислоты (с последующим покрытием или пропиткой).