Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Вторник, 16 июля
 
 


Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

Ранее

Визуальный контроль BGA-компонентов. Выбор оптимальных технических параметров

Настольные системы оптической инспекции компонентов в корпусах BGA предназначены для визуального контроля качества оплавления шариковых выводов микросхем. Они позволяют оператору получить четкое и реальное изображение результатов оплавления, а также предлагают базовый набор инструментов для оценки дефектов пайки и внесения корректив в технологический процесс с целью повышения качества монтажа микросхем. В статье рассматриваются наиболее важные технические характеристики, гарантирующие успешную работу такой системы контроля.

Автоматическая сборка печатных узлов в условиях единичного производства — теперь реальность

Высокая степень автоматизации сборки опытных образцов, работа с компонентами из россыпи, производство единичных партий в условиях мелкосерийного производства — решение всех этих задач стало возможным после создания автомата PlacePro компании Fritsch.

Мотивация сотрудников. Психологические аспекты (продолжение)

Автор предлагает тему, начатую в предыдущем номере журнала «Производство электроники», — мотивация как движущая сила поведения всех людей в организации, от руководства до рядовых сотрудников.

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

16 апреля

Вибрация — возможности и методики исследования

Эффективность работы служб контроля производственных предприятий существенно увеличивается с появлением новых, сложных испытательных комплексов, которые позволяют реализовать практически любые способы испытаний. Такой подход при кажущейся начальной дороговизне на порядок уменьшает временные и производственные издержки. Ощутимый положительный экономический эффект можно получить уже в ближней и среднесрочной перспективе.



Вибрация, удары, толчки являются неотъемлемой частью условий эксплуатации машин, механизмов, приборов и устройств. Ни для кого не секрет, что, за редким исключением, влияние указанных факторов приводит к увеличению энтропии, старению материалов. Чтобы лучше узнать суть явления, проводится огромное количество исследований вибрации. Множество фирм и научно-исследовательских центров предлагают методики анализа, оценки, классификации влияния динамических воздействий. Понятно, что самый лучший способ «узнать», как тот или иной вредный фактор влияет на изделие — это эксплуатировать изделие в реальных условиях в течение всего срока службы. Но у данного решения, кроме очень важного и единственного достоинства, есть множество недостатков экономического, временного и функционального характера. В результате комплексное действие раскладывают на составляющие, определяют степень их влияния для тех или иных конкретных условий и проводят целевые исследования по выбранным направлениям. Созданные методики позволяют наиболее полно исследовать влияние вибрации при заданных условиях на оборудовании, специально созданном для их имитации.

Вот, например, некоторые выдержки из стандарта MILL-STD-883F, регламентирующие всем хорошо известные методы испытаний:

Стандарт MILL-STD-883F METHOD 2005.2 Вибрационная усталость:

Цель:

Испытания на вибрационную усталость проводятся с целью определения влияния вибрации на прочность и надежность изделия в заданном диапазоне частот.

Оборудование:

Оборудование должно обеспечивать необходимое вибрационное воздействие соответствующей интенсивности, типа и последующего неразрушающего контроля.

Стандарт MILL-STD-883F METHOD 2007.3 Изменяемая частота:

Цель:

Испытания с изменяемой частотой (качанием частоты) проводятся для определения влияния вибрации на прочность компонентов и сборок в заданном диапазоне частот. Данные испытания относятся к классу разрушающих.

Оборудование:

Оборудование должно обеспечивать необходимое вибрационное воздействие соответствующей интенсивности, типа и последующего неразрушающего контроля.

Стандарт MIL-STD-883F METHOD 2007.3 Широкополосная случайная вибрация

Цель:

Испытания проводятся с целью определения устойчивости компонентов и сборок к воздействию широкополосной случайной вибрации (ШСВ), ограниченной заданным частотным диапазоном, имитирующей реальный профиль вибрации. ШСВ характерна для условий эксплуатации ракет, реактивных двигателей, жидкостных реактивных двигателей (ЖРД). В указанных случаях широкополосная случайная вибрация обеспечивает условия, близкие к реальным. Тем не менее, для контроля на этапах разработки более информативным является испытания с изменяемой частотой.

Оборудование:

Оборудование должно обеспечивать широкополосную случайную вибрацию с нормальным распределением амплитуд («колокол» Гаусса) и значениями ускорения, ограниченными доверительным интервалом в 3σ. Установка должна иметь возможность управления спектральной плотностью мощности. Система управления воздействием должна обеспечивать постоянство передаточной функции системы усилитель-контроллер во всем заявленном диапазоне частот.

Далее перечислим некоторые виды факторов, регламентируемые отечественными нормативами:

1. Вибрационный и акустический шум;

2. Усталость материалов;

3. Разрушение при резонансе.

Акустический шум

При ужесточении требований к условиям работы при росте количества машин и механизмов и их мощности возникает насущная проблема по снижению уровня шума и обеспечения соответствующих конструктивных мер для его снижения. Шум влияет на общее самочувствие человека, на работу его различных органов и систем, подавляет деятельность нервной системы, является причиной депрессии и недомогания. Для улучшения условий работы, увеличения производительности труда и позитивной атмосферы в коллективе необходимо уделять пристальное внимание исследованию воздействия шума на организм человека и мер по уменьшению возникновения или распространения шумов от машин и механизмов.

Существуют целые комплексы по оценке уровня шума, анализу шумовых спектров.

Вибрационный шум

Диагностика работы машин и механизмов неразрывно связана с проведением мероприятий по оценке уровня вибрационного шума, исследованием причин его возникновения и устранения. Определение качества на соответствующем оборудовании (см. рис. 1) пар трения — подшипников скольжения и качения, определение биений валов, анализ огибающей (см. рис. 2), FFT-анализ вибрационного шума (см. рис. 3), балансировка в разных плоскостях и пр. — это далеко не полный список возможностей современных средств анализа вибрационных шумов. Подробный многофункциональный анализ вибрационного шума позволяет проводить своевременную профилактику оборудования при эксплуатации; выяснять условия транспортировки путем размещения устройств, записывающих вибрацию, температуру, влажность и координаты в режиме реального времени; проводить подробные исследования изделий на этапе НИОКР.

Рис. 1. Виброметр

Рис. 2. Построение огибающей

Рис. 3. FFT-анализ

Усталость материалов

Расчет механики сплошных сред превратился в необходимое, но недостаточное условие оценки прочности и надежности изделий в условиях сложного механического нагружения. Механика разрушения позволяет с некоторой точностью описать процесс зарождения роста и распространения при разрушении усталостной трещины. Камнем преткновения здесь является та самая пресловутая точность, напрямую зависящая от допущений при создании математической модели трещины усталости и условий определения эмпирических коэффициентов. Здесь по своим возможностям мы приближаемся к чисто эмпирическим методам материаловедения, средствами которого можно описать механизмы роста трещины по факту и, опять же с определенной вероятностью, предположить развитие событий. Как всегда в таких случаях выручает «сын ошибок трудных». Испытания на усталость проводят в соответствии с требованиями при гармонической, случайной (так называемые розовый и белый шумы), реальной вибрации по различным осям. В ходе испытаний, а также после их проведения, необходимо проводить контроль изделий на наличие внешних, структурных, явных и неявных дефектов (см. рис. 4 и 5).

Рис. 4. Распределение напряжений на печатной плате при вертикальной вибрации (способ закрепления заделка по коротким сторонам)

Рис. 5. Усталостное разрушение штыревого компонента

Разрушение при резонансе

Ресурс изделия существенно снижается, а напряжения в материалах и соединениях увеличиваются на порядки при возбуждении в изделии резонанса. Для большинства изделий точное определение собственных частот является жизненно необходимой задачей. Существует множество косвенных аналитических и численных методов определения собственных частот деталей и конструктивных элементов. Но с ростом сложности объекта и невозможности учета всех особенностей изделий точность (а иногда и адекватность), безусловно, снижается. В подобных случаях проще, экономичнее и целесообразнее проводить мероприятия по определению собственных резонансных частот изделия экспериментально (см. рис. 6). Полученные экспериментально данные при корректном проведении измерений более соответствуют действительности, чем данные, полученные путем манипуляций с ее описанием. Далее на основе полученной информации проводится корректировка конструкции с целью изменения собственных резонансных частот изделия, или вносятся поправки в технические условия его эксплуатации, транспортировки и хранения.

Рис. 6. Распределение собственных частот. Наложено на базовый спектр

Вибрацию определенного уровня и типа используют для определения передаточных функций, виброизолирующих свойств и динамических характеристик материалов. Вибрация широко применяется в разных отраслях промышленности в качестве технологических операций. Это и обработка железобетонных изделий, и механическая очистка породы, и виброочистка бурового оборудования, обработка металлов и сплавов, проката, вплоть до специальной технологии приготовления продуктов питания и т. д. — только часть примеров.

Новые материалы и технологии вынуждают производителей испытательного оборудования выпускать новые, сложные испытательные комплексы, которые позволяют реализовывать новые способы испытаний. Такой подход при кажущейся начальной дороговизне на порядок уменьшает временные и производственные издержки и существенно увеличивает эффективность работы служб контроля и испытаний. Ощутимый положительный экономический эффект можно получить уже в ближней и среднесрочной перспективе.

Темпы развития испытательного парка таковы, что даже система стандартов развитых индустриальных стран не всегда успевает отслеживать современные технические возможности обеспечивающих надежность средств. Постепенно вводятся новые методы, которые регламентируют многокоординатную (до 6-ти компонент) вибрацию, запись-воспроизведение вибрации, ускоренные испытания изделий. При правильном стратегическом подходе к вопросу обеспечения качества продукции и выбору современного оборудования можно в относительно короткий срок обеспечить заданный уровень качества продукции, сохранить средства и сохранить репутацию.



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Марат Кашапов, ООО «Ассемрус», marat.kashapov@assemrus.ru



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты