Модернизация конструкции блока аппаратуры записи внутристанционной информации (ВСИ) боевой машины (БМ)9А331

Агрегатирование – метод стандартизации, заключающийся в создании объектов частного функционального назначения на основе размерной или функциональной взаимозаменяемости их составных частей.

Унификация – заключается в приведении изделий к единообразию на основе установления рационального числа их разновидностей [1].

Различные формы конструктивной преемственности позволяют значительно увеличить число однотипных применяемых деталей, узлов, сборочных единиц, что резко сокращает затраты на их изготовление и разработку конструкторской документации.

При разработке конструкции необходимо учесть важный фактор конструкции

– заданные в техническом задании габариты, не более 125 х 40 х 63 мм;

– способ крепления блока операторском отсеке БМ к щитку ВСИ.

Корпус должен: быть устойчив к механическим воздействиям и обеспечивать прочное механическое крепление ПП, иметь минимальную массу и максимальное использование однотипных деталей и их унификацию. 

Материалы и покрытия, применяемые для изготовления элементов несущей конструкции, должны выбираться в зависимости от назначения и условий эксплуатации. Элементы конструкции изготавливаются путем гибки, фрезерования, сварки.

 

8.1 Обоснование выбора материалов корпуса

 

В настоящее время существует целый спектр материалов для корпусов РЭС, полученных либо путем незначительных улучшений известных материалов машиностроения и авиации, либо путем их радикальных изменений или создания принципиально новых. Такое разнообразие  является  следствием   необходимости   защитить радиоэлектронное устройство от неблагоприятных воздействий окружающей среды, сохраняя удобство механической обработки, формообразования, соединения частей корпуса. Выбор марки материала производится на основании расчетов, связанных с соблюдением определенных критериев и стоимости. Прежде всего, материалы несущих конструкций следует выбирать с учетом удельной прочности и жесткости или обобщенного коэффициента.

Для удобства перемещения и транспортировки прибора, необходимо обеспечить требуемую прочность при минимальной толщине стенки корпуса, т. е. при максимальном снижении массы.

Количественная оценка качества материала определяется из выражения для удельной прочности при растяжении - сжатии :

sуд.р. = sВ /r ;

удельной прочности при изгибе :

sуд.И. = sИ /r ;

удельной жесткости :

ЕУД = Е/r,

где  sВ - временный предел текучести,

r - плотность материала, г / см 3 ,

sИ - допустимое напряжение изгиба, Па ,

Е - модуль упругости материала, Па

Обобщенный коэффициент определяется как :

Кобщ = sуд ´ ЕУД = sВ(И) ´ Е/r2,

Усредненные показатели для основных материалов корпусов РЭС представлены в таблице 8.1.

Таблица 8.1

Материал	sВ, МПа	Е´103 МПа	r, Г/СМ3	sуд, Па	ЕУД, м2/с2	Кобщ
.Конструкционные качественные  стали.	320-730	320-324	7.8-7.85	40...93	40.76 -41.53	1660-3863
2.Сталь легированная.	750-1500			96-191	39.07 -79.32
З.Сплавы титана.	600-1200	110-120	4.45-4.54	132-269	24-26.43	31.94-7932
4.Сплавы меди.	200-750	100-200	8.7-8.9	22.5-86.2	11.2-23.0	282-1981
5.Сплавы алюминия.	190-66	70...75	2.6- 2.8	67.8-263	24.2-28.8	1641 - 7298
6.Сплавы магния.	100-280	40...45	1.75-1.90	52.6-160	21 - 25.7	1107-4114

 

Если деталь работает на прочность ( планки, стойки, кронштейны ), то необходимо пользоваться значением sВ. Если деталь работает на жесткость (лицевая панель, шасси, крышки), то пользуются Еуд.

Как видно из таблицы Еуд mах/ Еуд min » 4, а sуд mах / sуд min » 11.2, т. е. жесткость материалов примерно одинакова.

Поэтому целесообразно при выборе материала пользоваться обобщенным   коэффициентом   Кобщ, который характеризует способность материала обеспечить высокую прочность при наименьшей деформации и массе.

Для корпусов РЭС из всего многообразия сталей в основном применяются те, которые обладают высокой пластичностью, пригодны к изготовлению деталей штамповкой, холодной высадкой и хорошо свариваются. В основном это качественные углеродистые стали марок 08кп, 10кп, также 15, 20, где цифры характеризуют содержание углерода в сотых долях процента. Большое содержание углерода снижает пластичность и не позволяет штамповать деталь. Если аппаратура используется в агрессивных средах (морской туман, кислотной, щелочной среде или при повышенной влажности), то необходимо изготавливать корпуса из легированной нержавеющей стали.[2]

Чаще  всего  корпуса  радиоаппаратуры  предпочтительно изготавливают из алюминиевых сплавов. Малый удельный вес, высокая пластичность и более высокая коррозионная стойкость по сравнению со сталями сделали их более предпочтительными. [2] За счет легирующих добавок и термической обработки алюминиевые сплавы могут обладать повышенными прочностью и коррозионной стойкостью. В зависимости от способа изготовления деталей одинаково широко используются для корпусов РЭС алюминиевые сплавы, деформируемые и литейные. Из деформируемых сплавов детали несущих элементов изготавливают резанием, механической обработкой, методами пластической деформации.

Различают деформированные сплавы, упрочняемые и не упрочняемые; не упрочняемые - сплавы алюминия с магнием (АМг), марганцем (АМц). Они имеют высокую пластичность, высокую коррозионную стойкость. Эти сплавы удобны для получения деталей сваркой. Для корпусов радиоэлектронных средств, испытывающих повышенные механические нагрузки (инерционные воздействия, вибрации, удары), используются дуралюмины, сплавы системы «алюминий - медь - магний» (Аl - Сu - Mg).[  ]

Для изготовления несущих  элементов сложной формы используются литейные сплавы. Качество таких деталей, полученных литьем, будет определяться не столько механической прочностью, сколько технологическими характеристиками: жидко текучестью, степенью изменения механических свойств,  герметичностью, склонностью к образованию пустот, трещин.

Магниевые сплавы хорошо поглощают вибрации, что особенно важно самолетной и вертолетной аппаратуры. По удельной жесткости при изгибе и кручении магниевые сплавы не уступают алюминиевым и стальным.

Сплавы титана находят ограниченное применение при разработке несущих элементов РЭС. Удельные прочностные характеристики такие же как у алюминия и магния. Модуль упругости в два раза меньше, чем у сталей, что затрудняет получение жестких конструкций. Наиболее ценными качествами титана является высокие прочностные свойства при криогенных температурах и низкий коэффициент линейного расширения. Поэтому титаны используются, прежде всего, для устройств, работающих в условиях пониженных температур, и для корпусов микросборок, где требуется спай стекла с металлом.

В нашем случае для изготовления  корпуса устройства адаптера ВСИ выбираем сплав алюминия с магнием (лист АМг 3 ГОСТ 21631 – 76) критериями выбора является хорошая свариваемость,   дешевизна.

 

8.2 Выбор покрытия.

 

Покрытия, предусмотренные стандартом, обеспечивают защиту от коррозии изделий из металлов и сплавов в условиях длительного хранения и эксплуатации при действии различных климатических факторов.

Покрытия могут быть защитные, защитно-декоративные и декоративные. Условия эксплуатации покрытий приняты с учетом изготовления изделий приборного производства во все климатическом исполнении ( В ) с категориями размещения 1, 2, 4 и 5 по ГОСТ 15150, а также с учетом воздействия специальных факторов.

Покрытия, включающие эмали, лаки, грунтовки, нанесенные на поверхности, подготовленные различными способами, составляют системы защиты.

Общая толщина покрытия ориентировочно составляет 45 - 100 мкм, толщина одного слоя :

грунтовки - от 6 до 40 мкм,

эмали - от 15 до 35 мкм,

лака - от 6 до 25 мкм.

При выборе покрытия необходимо учитывать :

• назначение и срок службы изделия;
• условия хранения и эксплуатации изделия;
• материал и конструктивные особенности изделия;
• назначение и свойства покрытия, температуру сушки;
• внешний вид покрытия ( цвет, степень блеска, класс покрытия).

На ОАО «ИЭМЗ КУПОЛ» широко используют следующие материалы для покрытия : Эмаль МЛ-12, Эмаль ПФ-115, Лак УР-231, оксидирование.

Эти покрытия имеют следующие характеристики :

Эмаль МЛ-12 применяется для окраски наружных и внутренних поверхностей лицевых панелей изделий различного назначения, для декоративной отделки. Температура сушки покрытия - 120 - 130°С. Рабочая температура от - 60 до + 80°С. Покрытие глянцевое, декоративное, твердое, средней эластичности, механически прочное, с хорошей адгезией ко всем металлическим материалам, хорошо полируется. Покрытие стойко к воздействию смазочных материалов, устойчиво в контакте с клеями на основе эпоксидных смол, резинами на основе кремнийорганических каучуков.

Эмаль  ПФ-115  применяется для  окраски  специального технологического оборудования из различных металлов и сплавов и окраски неметаллических поверхностей. Температура сушки покрытия 80 - 100°С. Рабочая температура от - 60 до + 80°С. Покрытие глянцевое, твердое, средней пластичности, механически прочное, с хорошей адгезией, ко всем металлическим материалам. Покрытие стойко к периодическому воздействию водных моющих средств, нефрасов и смазочных материалов, устойчиво в контакте с клеями на основе эпоксидных смол, резинами на основе синтетических каучуков.

Лак УР-231 применяется для окрашивания волноводов, корпусов, шасси, кронштейнов, крышек, шкал и других изделий, изготовленных из различных металлов и сплавов, а также для окраски мест развальцовки, крепления и крепежных деталей. Температура сушки покрытия 60 - 120°С. Рабочая температура от - 60 до + 120°С. Покрытие глянцевое, механически прочное, твердое, эластичное, с хорошей адгезией ко всем поверхностям. Покрытие стойко к периодическому воздействию смазочных материалов, нефрасов и повышенной влажности, устойчиво в контакте с клеями на основе различных смол и каучуков, содержащими органические растворители, резинами на основе натуральных и синтетических каучуков.

Оксидирование анодное - является основным покрытием для деталей приборов, изготавливаемых из алюминиевых сплавов.

В приборостроении применяются следующие основные виды анодных окисных покрытий: защитное, защитно-декоративное, износоустойчивое и электроизоляционное.

Вид покрытия устанавливается в зависимости от технологии нанесения покрытия и состава сплава обрабатываемой детали.

Защитное и защитно-декоративное покрытие характеризуется высокими защитными свойствами, хорошей адгезией к основному металлу; покрытие не электропроводно,   хорошо окрашивается минеральными и органическими красителями в любой цвет.

Для повышения защитных свойств покрытия применяется дополнительная обработка: лакокрасочные покрытия, хромирование и др. Цвет покрытия от лимонного до черного. Цвет зависит от химического состава алюминиевого сплава.

Твердое   износоустойчивое   анодирование   характеризуется высокой устойчивостью к истиранию и сравнительно высокой твердостью. Покрытие поддается механической обработке, шлифовке, полировке, доводке и сверловке. Анодированные детали не могут подвергаться пластическим деформациям, растяжению, штамповке, кручению и изгибу, а также ударным нагрузкам.

Электроизоляционное анодирование характеризуется хрупкостью, высоким электрическим сопротивлением порядка 109 Ом/см2 и высокой электрической прочностью порядка 300 ¸500 В.

Электроизоляционное анодирование применяется для придания поверхностям деталей электроизоляционных свойств.

Цинковое покрытие в гальванической практике для защиты от коррозии изделий из чёрного металла объясняется  высокими защитными свойствами. Потенциал цинка отрицательнее потенциала чёрных металлов (стали, железа, чугуна), т. е. цинк для указанных выше металлов является анодным покрытием и защищает их от коррозии электрохимически. Защитные свойства таких покрытий сохраняются даже при малой толщине слоя, а также при наличии в нём пор или обнажённых участков.

Важную роль играет также низкая стоимость цинка по сравнению со многими цветными металлами.

Скорость разрушения цинкового покрытия составляет примерно 1,0–1,5 мкм год для местности, характеризующейся наличием в атмосфере значительных количеств сернистого и углекислого газов.

Значительное уменьшение скорости разрушения цинковых покрытий достигается специальной обработкой их в растворах солей хромовой кислоты, а также за счёт фосфатных и оксидных плёнок, образующихся в результате применения химических и электрохимических видов обработки цинкового покрытия.