книги из ГПНТБ / Кан К.Н. Механическая прочность эпоксидной изоляции

Были проведены исследования влияния различного размещения элементов в схеме и влияния эластичных покрытий на измене­ ние параметров заливаемых элементов. В результате была выбрана рациональная схема размещения деталей в блоке и проведены дополнительные конструктивные мероприятия по уменьшению влияния остаточных напряжений на электрические параметры залитых деталей.

Обычно проведение испытаний с целью обнаружения дефек­ тов конструкции ограничивается исследованием влияния внешних факторов. В настоящее время широко практикуются испы­ тания герметизированной электротехнической и радиоэлек­ тронной аппаратуры на воздействие климатических и механи­ ческих условий [40].

Разработаны методы и аппаратура для испытаний в усло­ виях вибрации, одиночных и многократных ударов, темпера­ турных циклов, термоударов и т. д. Разработаны методы испы­ таний на воздействие повышенной влажности, температуры, давления окружающей среды, солнечной радиации и т. д.

Однако перечисленные методы испытаний не дают количе­ ственной оценки величин остаточных напряжений в компаунде изделия, что затрудняет оценку его надежности. Это можно объяснить отсутствием до настоящего времени простых и на­ дежных методов, позволяющих оценить величины остаточных напряжений в компаунде изделия.

Изложенный в гл. 3 косвенный метод определения остаточ­ ных напряжений может во многих случаях с успехом приме­ няться для оценки величин максимальных остаточных напря­ жений и определения запаса прочности изоляции во всем ра­ бочем температурном диапазоне изделия. Метод предельно прост и не требует сложного оборудования. Для оценки вели­ чин остаточных напряжений достаточно определить темпера­ туру морозостойкости изделия Гм , а также иметь данные о вели­ чине температуры стеклования Тс и изменении предела кратко­ временной прочности компаунда в зависимости от температуры. На основании этих данных могут быть оценены максимальные эквивалентные напряжения аЭ кв m a x в герметизирующем ком­ паунде во всем диапазоне рабочих температур изделия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Приведенные в настоящей книге экспериментальные данные, методы испытания компаундов и изделий с литой изоляцией, а также методики расчета остаточных напряжений дают только первоначальную, но, по-видимому, наиболее необходимую на

Наиболее информативной и поэтому наиболее удобной для сравнения компаундов является терморелаксационная характе­ ристика. Эта характеристика дает температурную зависимость условных приборных напряжений, возникающих в компаунде при тех же условиях, при которых находится и изоляция реаль­ ных изделий. На величине этих напряжений отражаются все те изменения в компаунде (усадка, тепловое изменение размеров, релаксация напряжений и т. д.), которые происходят и в изде­ лиях. Другими словами, терморелаксационная характеристика отражает все без исключения особенности материала, которые могут быть ответственны за величину напряжений в изоляции. Для оценки степени опасности напряженного состояния, воз­ никающего в изоляции, можно использовать отношение кратко­ временного предела прочности к значению напряжения по тер­ морелаксационной характеристике при данной температуре. Это отношение пропорционально запасу прочности в реальных изде­ лиях. Поэтому, чем больше будет это отношение у данного ком-, паунда, тем менее опасными будут напряжения в нем по срав­ нению с компаундом, у которого это отношение меньше.

Методы экспериментального и расчетного определения оста­ точных напряжений в литой изоляции, описанные в книге, учи­ тывают только основные факторы, влияющие на величину на: пряжений: изменение температуры и соотношение между физи­ ко-механическими характеристиками заливаемых элементов и материала изоляции.

Оценка степени опасности напряженного состояния в изоля­ ции производится только с учетом температурно-временной за­ висимости прочности материала изоляции, т. е. без учета дру­ гих факторов, о которых говорится ниже.

Помимо вопроса о механической прочности изоляции, рас­ смотренного в настоящей книге, практика применения эпоксид-

ных и других полимерных компаундов и герметиков ставит все новые, более сложные вопросы, пока еще мало исследованные. Перечислим некоторые из них.

1. Многие компаунды, особенно эластичные, изменяют свои свойства в худшую сторону со временем. Это явление, назы­ ваемое обычно старением, может стать причиной отказа герме­ тизированных изделий. В процессе старения происходит изме­ нение всех основных физико-механических свойств материала — модуля упругости, коэффициента линейного теплового расши­ рения, предела прочности и т. д. Непосредственное изучение таких длительных процессов, как старение, трудно осуществимо, поэтому необходима разработка ускоренных методов старения. Проведенные в ЛИАП исследования теплового старения эла­ стичных морозостойких композиций на основе низкомолекуляр­ ного каучука ПДИ-ЗАК показали следующие изменения их свойств. Модуль упругости увеличивается в 2—3 раза за 200—

параметром, характеризующим старение эластичных материа­ лов, является разрывная деформация.

Тепловое старение полимерных компаундов может проходить по двум механизмам — дальнейшее структурирование путем углубления полимеризации и деструкция, например, термоокис­ лительная или механическая. Но эти же процессы могут проте­ кать не только при тепловом, но и при других воздействиях.

Так, возможно изменение свойств компаундов под действием радиоактивных излучений. В зависимости от дозы облучения свойства полимерных материалов могут быть улучшены (умень­ шение хрупкости, улучшение электроизоляционных свойств) или ухудшены (потеря эластичности, механической прочности). Не­ обходимо отметить, что данных по изменчивости свойств зали­

в условиях одновременного воздействия механических напря­ жений и электрического поля. При этом происходит наложение двух процессов разрушения, что приводит к ускоренному меха­ ническому разрушению или электрическому пробою. В связи с этим весьма актуальной является задача исследования пове­ дения эпоксидных компаундов при одновременном воздействии механических напряжений и электрического поля.

Предварительные испытания, проведенные в ЛИАП, пока­ зали, что у жестких эпоксидных компаундов приложение меха­ нического напряжения, составляющего 85% от кратковремен­ ного предела прочности, уменьшает примерно в два раза время жизни образца до электрического пробоя. Уже эти предвари-

тельные данные ставят вопрос о необходимости комплексной оценки надежности литой изоляции с одновременным учетом электрических и механических воздействий.

3. Обеспечение высокого качества литой эпоксидной изоля­ ции требует проведения исследования влияния на основные физико-механические характеристики различных технологиче­ ских факторов и рецептурного состава компаундов. Практика показывает, что нестабильность свойств компаундов вызывается многими причинами: значительным колебанием качества исход­ ных продуктов (влагосодержание смолы и отвердителей, число эпоксидных групп смолы, гранулометрический состав наполни­ теля и т. д.), недостаточным перемешиванием компонентов и вакуумированием заливаемой массы, нарушениями или непра­ вильным выбором температурного и временного режимов про­ цесса отверждения.

Ввиду большого количества марок компаундов рассматри­ ваемая задача трудно выполнима для каждой марки компаунда.

то для всех основных характеристик этих материалов необхо­ димы при расчете изоляции их температурно-временные зави­ симости. Получение этих зависимостей путем испытаний, даже на ocHOBfe ускоренных методов, требует весьма большого объема испытаний. Поэтому очень острой является проблема отыскания теоретической основы для описания температурно-временных зависимостей характеристик свойств заливочных и герметизи­ рующих материалов.

. Отмеченные задачи являются частью тех задач, без решения которых невозможен дальнейший прогресс в области гермети­ зации электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Абибов А. Л., Молодцов Г. А. Исследование остаточных (внутренних) напряжений в армированном эпоксидном полимере.— «Механика полимеров», 1965, № 4, с. 76—80 с ил.

2.Агеев В. А. Определение остаточных напряжений при помощи рентге­

новских лучей . — ЖТФ, 1958, т. 28, № 11, с. 2514—2519 с ил.

3.Акулова Л., Зиннер В. Сравнительные испытания эпоксидных компаун­ дов с разными отвердителями.— «Электротехническая промышленность», 1968, вып. 298, с. 22—23 с ил.

4.Александров А. Я., Ахметзянов М. X. Исследование плоских упругопластических задач при помощи фотоупругих покрытий.— «Журнал прикладной

основе эпоксидных смол, применяемые зарубежными фирмами. М., ВНИИЭМ,

17.Богородицкий Н. П., Пасынков В. В., Тареев Б. М. Электротехнические материалы. Л., «Энергия», 1969. 408 с. с ил.

18.Богородицкий Н. П., Пасынков В. В., Волокобинский Ю. М. и др.

Электромоделирование в расчете и конструировании изоляции высоковольтных трансформаторов радиотехнических устройств. Л Д Н Т П , 1968. 40 с. с ил.

19. Ван Цзи Де. Прикладная теория упругости (Пер. с англ.). М., Физматгиз, 1959. 400 с. с ил.

20. Ван Фо Фы Г. А. Теория армированных материалов с покрытиями. Киев, «Наукова думка,», 1971. 230 с. с ил.

21. Варденбург А. К. Пластические массы в электротехнической промыш­ ленности. М.—Л., Госэнергоиздат, 1963. 286 с. с ил.

22.Вареник Л . Д . Исследование трекингостойкости эпоксидного компаунда

изащитных покрытий.— В кн.: Электрофизические и высоковольтные харак­

24.Вдовико В. П. Влияние воздушных включений в эпоксидных компаун­ дах на напряжение начала ионизации.— В кн.: Электрофизические и высоко­ вольтные характеристики эпоксидных компаундов. Новосибирск, «Наука», 1967,.

с.89—98 с ил.

25.Вескиноя Ю., Сорк Э. Вакуумная установка для приготовления зали­ вочных компаундов и литье в формы.— «Электротехническая промышленность»,. 1966, вып. 271, с. 28—29 с ил.

26.Волькенштейн М. В. Конфигурационная статистика полимерных цепей. М , Изд-во АН СССР, 1959. 466 с. с ил.

27.Волк М. и др. Герметизация электротехнической и радиоэлектронной

34.Гольдман А. Я., Ольховик О. Е., Прокофьев Е. Н. Установка для ди­ латометрических испытаний термореактивных полимеров. — «Пластические массы», 1970, № 11, с. 65—67 с ил.

35.Готман П. Е., Березин В. Б., Хайкин А. М. Электротехнические мате­ риалы. Справочник. М., «Энергия», 1969. 544 с. с ил.

37.Давиденков Н. Н. Измерение остаточных напряжений в трубах.— ЖТФ,1931, т. 1, вып. 1, с. 5—17 с ил.

38.Давиденков Н. Н., Якутович М. В. Опыт измерения остаточного напря­

жения в т р у б а х . — Ж Т Ф , 1931, т. 1, вып. 2—3, с. 203—207 с ил.

39.Давыденко В. И., Ершов Е. JW. Влияние структурных параметров на модуль упругости и деформации для однонаправленных армированных стекло­ пластиков при растяжении нормально к волокнам.— «Сборник трудов Л М И » , 1966, № 55, с. 50—57 с ил.

40.Даммер А., Гриффин Б. Испытание радиоэлектронной аппаратуры и

41. Жердев Ю . В., Кориндясова М. Ю. Влияние состава и режима отверж­ дения на механические свойства эпоксидного полимера.— «Механика полиме­ ров», 1971, № 3 , с. 572.

43.Журков С. Н. Кинетическая концепция прочности твердых тел (термофлуктуационный механизм разрушения).— «Известия А Н СССР. Неорганиче­ ские материалы», 1967, т. 3, № 10, с. 1767—1776 с ил.

44.Ильюшин А. А. Победря Б. Е. Основы математической теории термовязкоупругости. М., «Наука», 1970. 280 с. с ил.

45.Казарновский Д . М., Тареев Б. М. Испытания электроизоляционных ма­ териалов. Л., «Энергия», 1969. 296 с. с ил.

46.Кан К. Н. Датчик деформаций. А. С. № 270316 (СССР) . Опубл.— «Открытия. Изобретения. Пром. образцы. Товарные знаки», 1970, № 16, с. 116.

47.Кан К. Н., Николаевич А. Ф. Силоизмеритель. А. С. № 243915 (СССР) .

Опубл.— «Открытия. Изобретения. Пром. образцы. Товарные знаки», 1969,

№17, с. 84.

48.Кан К. Н., Николаевич А. Ф. Устройство для измерения релаксации на­ пряжений. А. С. № 241776 (СССР) . Опубл.—«Открытия. Изобретения. Пром. образцы. Товарные знаки», 1969, № 14, с. 102.

49.Кан К. Н., Кузьмин В. П., Мийлен Э. А. и др. Способ контроля про­ цесса образования напряжений в заливочных компаундах. А. С. № 303576

в заливочных эпоксидных компаундах.— В кн.: Заливочные компаунды и гер­ метики. Л Д Н Т П , 1971, с. 85—87 с ил.

51. Кан К. Н. Экспериментальное определение критерия прочности жестких пластмасс. Автореф. дне. на соискание ученой степени канд. техн. наук. Ленин­ град. 1963. 22 с. (ЛИАП . Кафедра технической механики).

52. Кан К. Н., Мийлен Э. А., Николаевич А. Ф. и др. Косвенный метод оп­ ределения остаточных напряжений в армированных полимерных конструк­

58.Кан К. Н., Николаевич А. Ф., Хандожко В. И. Вакуум-аппарат для серийных заливок изделий эпоксидными компаундами.— «Технический листок ЛЦБТИ», 1968, № 75, с. 1.

59.Кан К. Н., Николаевич А. Ф., Хандожко В. И. Клапан для смеситель­ ных аппаратов.— «Технический листок ЛЦБТИ», 1968, № 75, с. 4.

63. Карина Т. Л., Голубенко М. А. Эпоксидно-полиэфирные заливочные компаунды.— «Электронная техника. Сер. 14. Материалы», 1968, вып. 4, с. 125—133 с ил.

64. Киселев М. Р. и др. Исследование внутренних напряжений в стекло­ пластиках.— «Механика полимеров», 1965, № 1, с. 82—88 с ил.

65; Ковальская А. В. Эпоксидные заливочные компаунды.— «Вестник элек­ тропромышленности», 1960, № 2, с. 1—6 с ил.

66.Корицкий Ю. В. Электротехнические материалы. М., «Энергия», 1968. 320 с. с ил.

67.Кориндясова М. Ю., Жердев Ю. В., Шейдеман Н. Ю. Влияние условий отверждения на термомеханические свойства эпоксидных смол.— «Пластические массы», 1970, № 6, с. 49—51 с ил.

68.Коршак В. В. Химическое строение и температурные характеристики полимеров. М., «Наука», 1970. 390 с.

69.Котрубенко Б. П. и др. О ТКР некоторых компаундов, используемых для герметизации.— В кн.: Микропровод и приборы сопротивления. Кишинев, 1967, вып. 4, с. 280—282 с ил.

70.Кудрявцев Б. С. и др. Влияние толщины защитных покрытий и их эла­ стичности на механические напряжения в полупроводниковом кристалле.— «Электронная техника. Сер. 14. Материалы», 1969, вып. 2, с. 86—88 с ил.

71. Кузьмин В. П. Методика оценки механической прочности электроэле­ ментов прямоугольных форм с литой эпоксидной изоляцией. Автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. Ленинград, 1971. 24 с. (ЛИАП . Ка­ федра технической механики).

72. Лельчук Э. Ш., Гитина И. Г., Баженова Т. С. и др. Эпоксикремнийорганический компаунд с низким коэффициентом линейного температурного расши­ рения.— В кн.: Заливочные компаунды и герметика. Л Д Н Т П , 1971, с. 39— 43 с ил.

73. Левицкая Ц. М. Изменение электрических свойств эпоксидного ком­ паунда в области положительных температур,— В кн.: Электрофизические и высоковольтные характеристики эпоксидных компаундов. Новосибирск, «На­ ука», 1967, с. 27—30 с ил.

74.Лимасов А. И., Покровский С. Ф., Яшин Ю. Н. Исследование вольтсекундных характеристик импульсного пробоя и перекрытия эпоксидных ком­ паундов.— В кн.: Электрофизические и высоковольтные характеристики эпок­ сидных компаундов. Новосибирск, «Наука», 1968, с. 51—61 с ил.

75.Липатов Ю. С. Физико-химия наполненных полимеров. Киев, «Наукова думка», 1967. 234 с. с ил.

76.Ломакин А. Т., Санжаровский А. Т. Изменение механических свойств пленок эпоксидных и полиэфирных покрытий в процессе их отверждения.—«Ла­ кокрасочные материалы и их применение», 1962, № 6, с. 23—27 с ил.

77.Ломакин В. А., Колтунов М. А. Действие армирующих элементов при растяжении на деформацию и прочность стеклопластиков.— «Механика поли­ меров», 1965, № 2, с. 104—113 с ил.

79.Малмейстер А. К., Тамуж В. П., Тетере Г. А. Сопротивление жестких полимерных материалов. Рига, «Зинатне», 1967. 398 с. с ил.

80.Методы измерения теплового расширения стекла и спаиваемых с ним

металлов (труды первого всесоюзного симпозиума). Л., «Наука», 1967. 197 с. с ил.

81. Михайлов Г. П., Лобанов А. №. Диэлектрические потери и поляриза­ ция полимеров.— «Успехи химии», 1955, № 24, с. 875—884 с ил.

82.Михайлов Г. П., Борисова Т. И. О молекулярном движении в полиме­ рах.— «Успехи физических наук», 1964, т. 83, вып. 1, с. 63—79 с ил.

83.Михайлов Г. П., Лобанов А. М., Шевелев В. А. О зависимости вре­ мени дипольно-эластической релаксации полимеров от температуры.— «Высоко­

молекулярные соединения», 1961, т. 3, № 5, с. 794—797 с ил.

84.Михайлов Г. П., Левицкая Ц. М. О диэлектрических свойствах эпок­ сидных смол.— В кн.: Электрофизические характеристики эпоксидных компаун­ дов. Новосибирск, «Наука», 1967, с. 3—20 с ил.

85.Мирзоев Р. Г. Пластмассовые детали машин и приборов. М., «Маши­ ностроение», 1971, 364 с. с ил.

86.Молотков Р. В. Эпоксидные смолы и их применение в электронике. М., «Энергия», 1964. 100 с. с ил.

87.Николаевич А. Ф. Исследование остаточных напряжений в реальных

конструкциях электро- и радиоэлементов.— «Труды Л И А П » , вып. 62, 1969,

с.59—65 с ил.

88.Николаевич А. Ф. Экспериментальный метод определения остаточных напряжений в литой эпоксидной изоляции электро- и радиоэлементов. Автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. Ленинград, 1969. 14 с. (ЛИАП . Кафедра технической механики).

89.Определение механических напряжений в герметизированных смолой

деталях.— «Электротехническая промышленность», 1968, вып. 299, с. 44— 47 с ил.

90. Первушин Ю. С. Исследование прочности жестких эпоксидных ком­ паундов в конструкциях элементов. Автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. Ленинград. 1966. 18 с. (ЛИАП . Кафедра технической ме­ ханики).

91. Петрашко А. И. Синтетические полимеры в электрической изоляции.— В кн.: Итоги науки и техники. Электротехника и энергетика. М., ВИНИТИ,

93.Пономарев С. Д . и др. Расчеты на прочность в машиностроении. Том 1, М., Машгиз, 1956. 884 с. с ил.

94.Прелков А. Г., Голубенко М. А. Пропиточные компаунды на основе

эпоксидных смол и эндикт-ангидрида.— «Труды ВЭИ», вып. 77, 1968, с. 72 — 76 с ил.

95.Применение эпоксидных компаундов в электротехнических изделиях (Обзор научно-исследовательских работ и производственного опыта). Таллин, ЭСНТО, 1969. 103 с. с ил.

96.Работнов Ю. Н. Ползучесть элементов конструкций. М., «Наука», 1966. 752 с. с ил.

97. Разрушение твердых полимеров. Под ред. Б. Роузена (Пер. с англ.). М., «Химия», 1971. 527 с. с ил.

98.Резниковский М. М., Лукомская А. И. Механические испытания кау­ чука и резины. М.—Л., «Химия», 1964, 526 с. с ил.

99.Саватьев В. А., Клименко А. С , Климовских В. В. Экспериментальное

100.Савин Г. Н. Концентрация напряжений около отверстий. М.—Л., ГИТТЛ, 1951. 496 с. с ил.

101.Савинский П. А. Новые герметизирующие материалы, свойства и при­ менение. ЛДНТП, 1971. 18 с. с ил.

•102. Санжаровский А. Т., Епифанов Г. И. Исследование процесса фор­ мирования механических свойств полимерных покрытий и внутренних напря­ жений в них.—«Доклады А Н СССР», 1962, т. 142, № 2, с. 403—406 с ил.

103.Санжаровский А. Т. и др. Исследования внутренних напряжений в по­ лимерных покрытиях оптическим и консольным методом.— «Лакокрасочные материалы и их применение», 1962, № 5 с. 30—37 с ил.

104.Санжаровский А. Т. Разрушение полимерных покрытий под действием

тяжелых условий эксплуатации.— «Вестник электропромышленности», 1*962,

№3, с. 52—55 с ил.

108.Современные композиционные материалы. Под ред. Л. Браутмана

иР. Крока (Пер. с англ.). М., «Мир», 1970. 672 с. с ил.

109.Суслов П. Г., Бляхман Е. М., Мельникова Э. В. и др. Опыт примене­ ния эпоксидных компаундов с отвердителей М М Ф для заливки крупногаба­ ритных катушек трансформаторов.— В кн.: Заливочные компаунды и герме­ тики. Л Д Н Т П , 1971, с. 36—38 с ил.

ПО. Тарнопольский Ю. М., Скудра А. М. Конструкционная прочность и деформативность стеклопластиков. Рига, «Зинатне», 1966. 260 с. с ил.

112.Угодчиков А. Г., Длугач М. И., Степанов А. Е. Решение краевых за­ дач плоской теории упругости на цифровых и аналоговых машинах. М., «Выс­ шая школа», 1970, 528 с. с ил.

113.Фельман Л. М. Оборудование для пропитки и заливки высоковольт­ ных электротехнических и радиотехнических изделий эпоксидными компаун­ дами.— «Электротехническая промышленность», 1967, вып. 275, с. 16—17 с ил.

115.Феодосьев В. И. Избранные задачи и вопросы по сопротивлению ма­ териалов. М., «Наука», 1967. 376 с. с ил.

116.Ферри Д . Вязкоупругие свойства полимеров (Пер. с англ.). М.г Изд-во иностр. лит., 1969. 536 с ил.

120.Хашин 3. Упругие модули неоднородных материалов.— «Прикладная механика», 1962, т. 29, № 1, с. 159—167 с ил.

121.Хашин 3., Розен Б. Упругие модули материалов, армированных волок­ нами (Пер. с англ.). М . — Л., «Энергия», 1964. 408 с. с ил.

122.Холодовская Р., Забырина К. и др. Свойства отвердителя — изометилтетрагидрофталевого ангидрида — и компаундов на его основе.— «Электротех­ ническая промышленность», 1968, вып. 297, с. 25—28 с ил.

123. Хувинк Р., Ставерман А. Химия и технология полимеров (Пер.

снем.). Т. 2, ч. 2. М.—Л., «Химия», 1966. 1124 с. с ил.

124.Черняк К. И. Эпоксидные компаунды и их применение. Л., «Судо­ строение», 1967. 400 с. с ил.

125.Черняк К. И. Неметаллические материалы в судовой электро- и ра­ диотехнической аппаратуре. Л., «Судостроение», 1966. 560 с. с ил.

126.Шанников В. М., Кан К. Н., Николаевич А. Ф. Методика определения остаточных напряжений в литой эпоксидной изоляции.— «Труды Л И А П » , 1969, вып. 62, с. 54—58 с ил.

127.Шанников В. М., Кан К. Н. Исследование статической прочности

130. Шанников В. М., Кан К. Н., Николаевич А. Ф. Приближенный расчет остаточных напряжений в литой эпоксидной изоляции электроэлементов ци­