
книги из ГПНТБ / Монтажные провода для радиоэлектронной аппаратуры
..pdfскорость восстановления исходного значения про водимости после прекра щения облучения сущест венно зависят от темпера туры. Характер темпера турной зависимости наве денной проводимости для некоторых электроизоля ционных материалов по казан на рис. 5-4 (в коор динатах Аррениуса).
При исследовании влияния излучения высо ких энергий на монтаж ные провода могут воз никнуть серьезные мето дические затруднения, обусловленные не только
103 рд/сек
Рис. 5-3. Зависимость сопротивле ния изоляции Я монтажного про вода (изоляция — политетрафтор этилен) от мощности поглощенной дозы Р.
спецификой работы с радиоактивными веществами, но и сложностью процессов, протекающих в веществе под воздействием излучения. Например, в процессе облуче-
а) |
6) |
Рис. 5-4. Зависимость логарифма проводимости lgfi элек
троизоляционных |
материалов от |
облучения |
(1) и в про-, |
цессе облучения |
рентгеновскими |
лучами с |
интенсивностью |
7 рд/мин (2). |
|
|
|
а — полиэтилен низкой плотности; б — политетрафторэтилен.
ния в образце может возникнуть электродвижущая сила, величина которой может достигать сотен и тысяч вольт [Л. 27, 28]. Ф. И. Коломойцев и А. Я. Якунин считают,
121
что образование э. д. с. связано с возникновением неод нородности распределения зарядов по объему образца [Л. 29], появляющейся вследствие того, что по мере про никновения в диэлектрик интенсивность излучения убы вает. Отсюда можно сделать вывод о том, что с изме нением толщины электроизоляционного слоя величина наведенной э. д. с. может меняться.
Таковы обгцие черты основного круга вопросов, ко торые встают перед специалистом-кабельщиком при изу
чении |
радиационной |
стойкости |
монтажных |
проводов. |
Г л а в а |
ш е с т а я |
|
|
|
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ |
|
|
||
6-1. Стойкость к агрессивным средам |
|
|||
В |
ряде случаев в |
процессе |
эксплуатации |
монтажные |
провода могут подвергаться воздействию различных хи мических веществ. К ним относятся: бензин, керосин, различные масла, кислоты, щелочи, и т. д. Во многих случаях воздействие указанных сред приводит к сниже нию электрических и механических характеристик мон тажных проводов.
Под стойкостью монтажных проводов к агрессивным средам (химстойкостью) понимают их свойство сохра нять работоспособность при воздействии бензина, керо сина, масла и т. п.
Следует отметить, что воздействие разных реагентов на кабельные материалы может быть различным. Так, если политетрафторэтилен (фторопласт 4) не восприим чив почти ко всем химическим воздействиям, то поли этилен, например, хотя и стоек к воздействию неоргани ческих кислот и спиртов, но не обладает стойкостью по отношению к минеральным маслам (например, транс форматорному) и набухает в нем тем сил'ьнее, чем выше _ температура. В связи с этим в пределах общего понятия стойкости к агрессивным средам следует различать по
нятие стойкости к |
бензину, к |
маслам, кислотостойкости |
|
и т. д. |
|
|
|
Количественно |
стойкость |
монтажных |
проводов |
к агрессивным средам может быть оценена допустимым временем пребывания их в той или иной среде с опре122
деленной концентрацией и при определенной темпе ратуре.
Поскольку при соприкосновении проводов с бензи ном, маслом и другими агрессивными средами в отдель ных случаях возможно разложение и набухание изоля ционного материала, критериями оценки химостойкости проводов обычно выбирают испытание их высоким на пряжением, а также степень приращения массы изоляции в результате набухания.
Как правило, проверку стойкости монтажных про водов к агрессивным средам производят в бензине, в ми неральном масле (типа машинного или автола) и в со леной воде, содержащей в одном литре дистиллирован
ной воды следующие соли: хлористый натрий |
(27 г), |
|||
безводный хлористый магний |
(6 г), |
безводный |
хлори |
|
стый кальций (1 г), |
хлористый |
калий (1 г). |
|
|
Эти испытания |
производят |
на |
образцах проводов |
длиной не менее 1,5 м, навитых в виде спирали с ра диусом, равным трехкратному диаметру провода. При
испытаниях в |
любой |
из |
сред образцы |
выдерживаются |
|
в ней в течение 20 ч. |
При этом температура |
бензина |
|||
должна быть |
-f-20°C, |
а |
температура |
масла и |
соленой |
воды +50°С . После удаления образцов из среды их выдерживают в течение часа в нормальных условиях и затем испытывают высоким напряжением, значение ко торого находят по (2-1).
При оценке величины набухания образец изоляции длиной 10 см в виде трубочки, снятой с жилы, взвеши вается на аналитических весах и погружается в соответ ствующую агрессивную среду.
После выдержки в среде в указанных выше условиях образец снова взвешивается. Степень набухания изоля
ции оценивается по формуле |
|
|
|
|
AG = ^ = ^ - 1 0 0 » / 0 , |
(6-1) |
|
где G — масса образца до |
погружения |
в агрессивную |
|
среду; |
G' — масса образца |
после пребывания в агрес-' |
|
сивной |
среде. |
|
|
Провод считается стойким к данной среде, если уве личение массы изоляции в результате набухания не пре вышает 10%'.
123
6-2. Негорючесть
При выборе монтажных проводов для ответственной аппаратуры необходимо знать степень воспламеняемости материалов изоляции и оболочек. Существенно также, будет ли возникшее на одном из концов провода пламя распространяться по проводу. В связи с этим существует два принципа, исходя из которых построены все мето дики испытания проводов на негорючесть; по первому измеряется время, потребное для угасания пламени на проводе, после его выдержки в пламени газовой или бензиновой горелки в течение заданного времени; по второму измеряется скорость или длина распростране ния пламени по проводу, также подожженному в пла мени горелки. Примером методики испытания проводов на негорючесть, построенной по первому принципу, мо жет служить методика, предложенная Норвежским на циональным комитетом Международной электротехни ческой комиссии (МЭК), для испытаний проводов с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката. По мнению авторов, методика определения негорючести таких проводов при нормальной окружающей темпера-
Термометр
|
|
Z43 |
|
|
Рис. 6-1. Схема |
прибора |
|||
для |
определения |
|
негорюче |
|
сти |
проводов |
и |
кабелей |
|
с изоляцией |
из |
поливинил |
||
хлоридного |
пластиката. ^ |
туре и на одиночных образцах, принятая в ряде стран, не ими тирует реальные условия экс плуатации. В радиоэлектрон ной аппаратуре провода обыч но монтируются группами в жгутах, и при вспышке внутри аппаратуры смежные с огнем провода нагреваются быстрее, поскольку воспламенение и ско рость горения в основном за висят от присутствия паров пластификаторов. Поэтому испытания на негорючесть про водов с изоляцией из поливинилхлорида предполагается производить на подогретых об разцах.
По |
предложенной методи |
||
ке |
испытания |
проводятся |
|
с помощью |
специального при |
||
бора |
(рис. |
6-1), |
представляю- |
124
щего собой металлический шкаф без дна с. верхней крышкой, которая может открываться на шарнирах. На одной стенке шкафа имеется дверца, а на противо положной устанавливается полка для поддерживания образцов. Крышка шкафа снабжена отверстием для термометра, диапазон измерений которого должен быть 10—200°С. Для подогревания образцов шкаф помещают открытым основанием на электрическую плиту или лю бой другой источник тепла. Поджигание образцов произ водится с помощью лабораторной газовой горелки, имеющей сопло диаметром 9 лш.^Для горелки исполь зуется бытовой газ. Пламя горелки регулируется до об щей длины 10 см и конуса 5 см. Образцы провода поме щаются внутри шкафа на полку, имеющую угол наклона 30° к противоположной стенке. Расстояние между сосед ними образцами должно составлять 5 мм, а общая ши рина ряда испытываемых образцов 10 см. Затем шкаф
закрывается |
и воздух |
в нем нагревается до |
темпера |
туры 180 °С. |
При этой |
температуре образцы |
выдержи |
ваются 10 мин, затем термометр вынимается, крышка и дверца открываются и к центральной части образцов подносится пламя. Чтобы испытания были одинаково жесткими для проводов разных сечений, продолжитель ность приложения пламени должна зависеть от диамет ра провода. Для определения времени приложения пла мени предложена следующая формула:
Г = 15+ 1,5D, сек, |
(6-2) |
где D — диаметр провода, мм.
Считается, что образцы выдержали испытание, если горение продолжалось не более 30 сек после удаления пламени.
Совокупность обоих изложенных выше принципов (время горения и длина распространения пламени) по ложена в основу методики испытаний на негорючесть, принятой в США. По этой методике (рис. 6-2) образцы провода помещаются в шкафу вертикально, что являет ся наиболее жестким случаем монтажа с точки зрения распространения пламени. Нижний конец провода под
вергается |
воздействию пламени |
газовой |
горелки 5 раз |
в течение |
15 сек с интервалами |
между |
воздействиями |
пламени в 15 сек. Испытания для всех проводов прово дятся при нормальной температуре окружающей среды. Образец считается выдержавшим испытание, если после
125

время составляет всего несколько секунд, что не позво ляет производить оценку наиболее жестких условий испытаний. Длина образцов составляла 300 мм. Одно временно учитывалось влияние положения образца в пла мени (расстояние до горелки). Результаты эксперимен тов приведены в табл. 6-1.
Т а б л и ц а |
6-1 |
|
|
|
Угол положе |
Расстояние до |
Время до вос- |
Время до по |
Примечание |
ния образца |
горелки, см |
плам енения, |
гасания, сек |
|
сек |
|
|||
|
|
|
|
|
90" |
5 |
40 |
1 |
— |
90 |
4 |
40 |
1—2 |
|
90 |
3 |
50 |
Г* |
— |
60 |
5 |
30 |
1—2 |
— |
60 |
4 |
25 |
1—2 |
— |
30 |
5 |
15 |
1—2 |
— |
30 |
4 |
20 |
— |
|
30 |
3 |
20 |
— |
|
30 |
2 |
. 20 |
— |
|
0 |
0 |
25 |
— |
сгорел пол |
0 |
0 |
25 |
— |
ностью |
0 |
0 |
15 |
— |
|
0 |
0 |
20 |
— |
|
На |
основании |
полученных |
данных |
можно |
сделать |
|||
вывод, что для углов 0—30° действие |
пламени |
практи |
||||||
чески |
одинаковое |
и достаточно |
жесткое. Был |
выбран |
||||
угол положения |
образца, |
равный 30°, так как при вер |
||||||
тикальном положении при времени воздействия |
пла |
|||||||
мени |
1 —1,5 |
мин обугливается |
значительная часть |
изо |
||||
ляции, |
что |
не позволяет |
правильно |
оценить |
фактор |
|||
распространения пламени. Длина пламени была |
приня |
|||||||
та равной |
100 мм, а длина |
темного |
конуса |
50 |
мм. |
Положение образца в пламени удобно фиксировать от носительно темного конуса. Образец помещается в конце темного конуса (на расстоянии 50 мм от горелки). Время' воздействия пламени выбрано равным 1 мин.
По принятой методике были проверены на негорю честь провода с различными типами изоляции. Крите риями негорючести при этом было принято время горе ния после удаления пламени не более 20 сек; при этом изоляция не должна быть обуглена более чем на 2 см вверх и 3 см вниз. Разумеется, испытания на негорю честь относятся к классу конструкторских испытаний.
127
На основании результатов испытаний по этой мето дике все монтажные провода можно разделить на две группы: горючие и негорючие. К негорючим относятся провода с изоляцией из поливинилхлорида и фторопла стов. Примером горючих проводов являются провода с изоляцией из полиэтилена и кремнийорганической резины.
6-3. Усадка изоляции
Наложение изоляции методом экструзии, как пра вило, сопровождается вытяжкой ' изоляционного слоя. При тепловых воздействиях происходит релаксация на пряжений вытянутого изоляционного материала, что при больших начальных вытяжках может привести к рас
трескиванию |
изоляции (в |
местах изгибов |
проводов) и |
||||
к значительному смещению |
(убеганию) |
изоляционного |
|||||
слоя на концах проводов. Это явление |
получило |
назва |
|||||
ние усадки |
изоляции. |
|
|
|
|
|
|
Усадка |
изоляции может |
происходить |
как при мон |
||||
таже провода |
(во время |
припаивания |
концов |
провода |
к электроэлементам), так и в процессе его эксплуатации
при повышенных |
температурах. |
|
|
|
|||
Повышенная усадка изоляции создает существенные |
|||||||
трудности |
при монтаже аппаратуры и |
может |
привести |
||||
к растрескиванию изоляции |
в процессе |
эксплуатации и |
|||||
в конечном |
итоге |
к потере проводами работоспособности. |
|||||
В связи с |
этим |
выявилась |
необходимость ограничения |
||||
величины |
усадки |
изоляции |
и периодической |
проверки |
|||
этого |
параметра |
при производстве монтажных |
проводов. |
||||
Так, |
например, стандартом |
США MIL-W-16878 |
преду |
||||
смотрены |
испытания проводов на стойкость |
к |
усадке |
при длительном воздействии повышенной температуры
(Heat Resistance) и на стойкость |
к усадке |
при |
пайке |
||
(Soldering). |
|
|
|
|
|
Методика |
первого вида |
испытания |
заключается |
||
в длительном |
термостагировании |
проводов, предвари |
|||
тельно намотанных на стержни десятикратного |
диамет |
||||
ра с последующей проверкой |
отсутствия трещин |
на по |
верхности изоляции и величины смещения изоляцион ного слоя на концах проводов.
Стойкость |
изоляции к усадке при пайке проверяется |
||
путем окунания |
защитных концов проводов на |
5 сек |
|
в ванночку |
со |
свинцово-оловянистым сплавом |
(типа |
128
Т а б л и ц а |
6-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Усадка |
при воздейст |
|
|||
|
|
|
вии повышенных тем |
|
||||
|
|
|
|
ператур |
|
|
|
|
|
|
|
Условия испы |
|
|
Усадка при |
||
|
|
|
|
|
пайке [величи |
|||
|
|
|
таний |
|
|
|
||
Вид изоляции |
|
|
|
в I |
на смещения |
|||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
я |
(уб егакия) |
|||
|
|
|
Время |
Темпе |
о И ч |
изоляции], мм |
||
|
|
|
X |
и м |
|
|||
|
|
|
выдер |
рату |
|
|||
|
|
|
жки, ч |
ра, |
°С |
|
|
|
Поливинилхлорид |
105 |
96 |
150 |
|
3,2 |
3,2 |
||
Полиэтилен |
|
75 |
48 |
95 |
|
|
3,2 |
Не регла |
|
|
|
|
|
|
|
|
ментирована |
Политетрафторэтилен |
260 |
96 |
290 |
|
|
3,2 |
1,6 |
|
Кремнийорганическая резина |
200 |
96 |
250 |
|
|
3,2 |
3,2 |
|
Фторированный этиленпро- |
200 |
96 |
250 |
|
|
3,2 |
3,2 |
|
пилен |
|
|
|
|
|
|
|
|
ПОС-40), |
нагретую до |
температуры |
+320°С |
(рис. 6-4), |
и последующей проверкой величины смещения изоля ционного слоя и отсутствия трещин на изогнутом участ ке образца.
Требования по допустимой величине усадки изо
ляции |
проводов |
разных |
типов, выпускаемых |
в |
США, |
а также |
условия |
испытаний приведены |
в |
табл. |
6-2. |
|
|
|
Поскольку величина усадки зависит прежде всего от на чальной вытяжки изоляционно го материала, на которую в свою очередь влияет техно логический режим изолирова ния, проверка усадки изоляции должна производиться на каж дой партии проводов, предъяв ляемых в сдаче (приемо-сда точные испытания). В усло виях серийного производства это требует оперативной ме тодики испытаний, позволя ющий без задержки испыты вать большое количество об разцов.
Рис. 6-4. Схема испытаний проводов на стойкость к усадке при пайке.
/ — ванна |
с |
расплавленным |
|
припоем; |
2 — стержень; |
3 — |
|
испытываемый |
образец. |
|
9—27 |
129 |
Из двух рассмотренных выше методик только про верка величины усадки при пайке может обеспечить быстрый контроль качества изолирования. Эти испыта ния кратковременны, просты и не требуют большого количества испытательного оборудования. Что касается оценки степени усадки изоляции при воздействии повы шенной температуры, то эти испытания следует произ водить периодически, допустим 2 раза в год, или совме стить их с другими испытаниями, связанными с воздей ствием на провода повышенных температур (определение нагревостойкости, оценка стойкости к циклическому воздействию температур и т. д.).
Основными параметрами, влияющими на результаты испытаний проводов на стойкость к усадке при пайке, являются:
а) время нахождения концов проводов в расплав ленном припое;
б) температура припоя"; в) способ окунания образцов в расплавленный при
пой.
Время погружения образцов в припой следует вы
бирать близким к времени пайки проводов, |
принятому |
при монтаже аппаратуры, которое обычно |
составляет |
1—2 сек. Соответственно температура припоя должна быть 270—300 °С.
Оптимальный способ окунания образцов в расплав ленный припой был выбран экспериментально путем статистической обработки результатов испытаний и вы бора наиболее стабильного процесса. Было рассмотрено три варианта погружения образцов в расплавленный
припой — одиночное |
и |
групповое (до |
семи |
образцов) |
||
в металлическом и |
деревянном |
держателях. |
Сравнение |
|||
Т а б л и ц а |
б-З |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Статические параметры распреде |
||
|
|
|
|
лений величины смещения изоляции |
||
|
Окунание |
|
|
|
при пайке |
|
|
|
|
|
|
Коэффициент |
|
|
|
|
|
Среднее, |
мм |
|
|
|
|
|
вариации С |
||
|
|
|
|
|
|
|
Одиночное |
|
|
|
2,24 |
|
0,161 |
Групповое |
в металлическом |
держа |
0,62 |
|
0,02 |
|
теле |
|
|
|
0,94 |
|
0,023 |
Групповое |
в деревянном |
держателе |
|
130