CC BY
49
п
GH
КАЧЕСТВО МАТЕРИАЛОВ ЕШ
\СВ
АСПЕКТЫ КАЧЕСТВА
Оценка поштатеащ качества
новых функциональных материалов в экспертных испытаниях
Н.Ю. ЕФРЕМОВ,
ст. преподаватель кафедры И2 «Инжиниринг и менеджмент качества» Балтийского государственного технического университета «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова
В.А. МИХЕЕВ,
магистрант кафедры И2 «Инжиниринг и менеджмент качества» Балтийского государственного технического университета «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова
и ч
ПН ч.
ппп
НИИ
ПП
Н
Ключевые слова:
экспертные испытания, исследовательский комплекс, припои, клеи, полимерные композиционные материалы, показатели качества материалов.
В.Д. МУШЕНКО,
генеральный директор ООО «Столп», к.х.н.
В статье рассмотрены аспекты разработки исследовательского комплекса для экспертных испытаний показателей качества функциональных материалов: припоев, клеев и полимерных композиционных материалов на основе силикона. Приведены результаты применения разработанного комплекса.
В приборостроении и производстве радиоэлектронной аппаратуры используются различные материалы, которые можно отнести к классу функциональных в силу выполнения ими определенной функции в изделии. К подобным материалам относятся припои и клеи, а также полимерные композиционные материалы на основе силикона, назначение которых - формирование элементов электрического монтажа изделий, фиксация конструктивных элементов, получение теплопроводящих диэлектрических покрытий для герметизации электронных устройств и ответственных звеньев печатных узлов. Совокупность характеристик функциональных материалов определяет качество продукции. Среди показателей качества наибольший интерес представляют показатели назначения.
Важнейшим показателем назначения припоев и клеев является механическая прочность [1]. При этом следует различать конструкционную прочность соединений и заявляемые в справочной литературе и рекламной информации производителей механические характеристики материалов. Сведений о кон-
В.Ш. СУЛАБЕРИДЗЕ,
с.н.с., заведующий кафедрой И2 «Инжиниринг и менеджмент качества» Балтийского государственного технического университета «ВОЕНМЕХ»им. Д.Ф. Устинова, д.т.н.
Quality measures estimating of new functional materials in expert tests
In the article are aspects of research
facility development for expert tests of
functional materials quality measures
considered: solders, bonding agents and
polymeric composite materials based on
silicone. The results of developed complex
use are given.
структивной прочности соединений с применением новых марок припоев и клеев недостаточно для обоснования их выбора с целью применения в конкретных конструкциях.
Для диэлектрических покрытий можно выделить следующие группы основных показателей назначения: механические (прочность и эластичность), электрические (удельное объемное сопротивление) и теплофизи-ческие (коэффициент теплопроводности) [2]. Применяемые в приборостроении материалы не отвечают всей совокупности требований (прежде всего, по обеспечению теплоотвода), актуальных для сложных и ответственных изделий. Для обеих групп материалов информации недостаточно, что не позволяет проводить их сравнение и отбор для применения в конкретных изделиях.
Малые предприятия, разрабатывающие новые образцы функциональных материалов, не имеют возможности проводить испытания в объемах, предусмотренных нормативной документацией [3] на стадиях разработки, производства и эксплуатации, поскольку это требует значительных затрат времени и ресурсов.
Keywords:
expert tests, research facility, solders, bonding agents, polymeric composite materials, materials
quality measures.
№ 4 • 2014 Вею КАЧЕСТВА
81
АСПЕКТЫ КАЧЕСТВА
п \ нн Ч.
ВВВ КАЧЕСТВО МАТЕРИАЛОВ
пп
H
Для описания основных характеристик продукции с требуемой точностью и достоверностью пригодны экспертные испытания. Данные испытания предполагают определение характеристик или параметров продукции объективными методами с целью обоснования экспертного заключения или решения. Основным отличием экспертных испытаний являются минимальные затраты на получение результата при приемлемой его достоверности и объективности. Для реализации такого подхода разработан комплекс оборудования и методик исследований выделенных показателей качества материалов. Структурно комплекс состоит из следующих базовых элементов: ^ основное испытательное оборудование; ^ вспомогательные подсистемы; ^ комплект методик калибровки оборудования и исследований показателей качества.
К основному испытательному оборудованию относятся разрывная машина (механические испытания), мегаом-метр и тераомметр (измерения электрических характеристик) и измеритель теплопроводности. Вспомогательные подсистемы обеспечивают проведение испытаний в соответствии с применяемым методом и необходимых дополнительных исследований образцов материалов. К их числу относится подсистема регистрации параметров нагру-жения, основу которой составляют встроенные в силовую цепь разрывной машины датчики усилия и перемещения, а также подсистема цифровой обработки изображений, позволяющая получать и обрабатывать на персональном компьютере цифровые изображения зон образцов с микроскопов, требующих исследования.
В целях подтверждения объективности и достоверности получаемых результатов измерительные устройства, входящие в состав комплекса, прокалиброваны с применением образцового динамометра (датчик уси-
лия), набора стандартных концевых мер (датчик перемещения) и образцов материалов с известными электрическими характеристиками (мега- и тераомметр), Указанные мероприятия проводятся на основе методик калибровки, которые вместе с методиками исследований показателей качества образуют организационно-методическую основу разработанного комплекса, В процессе реализации концепции исследовательского комплекса достигнуты следующие результаты,
Проведена отработка методик исследований, подтвердившая пригодность выбранных стандартных методов исследований характеристик функциональных материалов, основанных на требованиях нормативной документации [4-7], для проведения экспертных испытаний, Получены оценки значений следующих характеристик материалов: предел прочности на срез тср (МПа) паяных и клеевых соединений, условная прочность при растяжении TS (МПа), относительное удлинение при разрыве Е (%), удельное объемное электрическое сопротивление р (Ом*см) и коэффициент теплопроводности Л (Вт/м*К) полимерных композиционных материалов, В рамках отработки также подтверждена работоспособность подсистем комплекса, примеры использования которых представлены на рис, 1 и 2,
Проведены исследования показателей качества новых составов теплопроводящих композиционных дисперсно-наполненных материалов на основе силикона типа СКТН с добавлениями полиметил-силоксана (ПМС-50), предоставленных ООО «Столп», Рассмотрены характеристики материалов со следующими порошковыми наполнителями: кварц (SiO2) молотый пылевидный, оксид и нитрид алюминия (AI2O3 и AIN), нитрид бора гексагональный (BN), В таблице обобщены результаты проведенных исследований, В столбце «со-
Рис. 1. Кривая нагружения эластичного образца, полученная на основе измерительных данных с датчиков усилия и перемещения подсистемы регистрации параметров нагружения
Рис. 2. Микрофотография образца композиционного материала с массовой долей кварца 30%, полученная в подсистеме цифровой обработки изображений
82
век| КАЧЕСТВА № 4 • 2014
.. GH
КАЧЕСТВО МАТЕРИАЛОВ АСПЕКТЫ КАЧЕСТВА
СП
Результаты исследований показателей качества новых составов теплопроводящих композиционных дисперсно-наполненных материалов на основе силикона типа СКТН с добавлениями полиметилсилок-сана (ПМС-50)
Состав Удельное объемное сопротивление, Ом*см Условная прочность на разрыв, МПа Относительное удлинение, % Коэффициент теплопроводности при 20°С, Вт/(м*К)
СКТН А + SiO2 порошок (75-80%) ПМС<5% (1,9-5,3)*1014 1,8-2,3 35-43 >1,2
СКТН А + BN (46-55%) ПМС<8% (0,8-6,5)*1014 0,5-0,8 20-30 >2,5
СКТН А + Al2O3 (75-80%) + ПМС<7% 4,1*1013 0,6-1,3 20-25 >1,2
Примечание: Значения пределов допускаемых погрешностей при доверительной вероятности Р=0,95 для разных видов испытаний: электрические - ±20%, механические - ±10% (прочность) и ±5% (эластичность), теплофизические - ±10%.
став» приведены процентные содержания связующего (СКТН) и наполнителей по массе.
Полученные значения характеристик материалов по одним позициям превосходят, а по другим уступают характеристикам материалов-аналогов, применяемых в приборостроении. Для дальнейших исследований представляют интерес многокомпонентные составы, позволяющие оптимизировать рассматриваемый набор показателей качества материалов и себестоимость изготовления.
Таким образом, разработанный исследовательский комплекс позволяет эффективно производить экспертные испытания показателей качества функциональных материалов, применяемых в приборостроении. ■
Литература
1. Ефремов Н.Ю. Прочность как фактор обеспечения качества и надежности низкотемпературной пайки / Н.Ю. Ефремов, В.Ш. Сулаберидзе // Молодежь, техника, космос. Труды III ОМНТК. СПБ, БГТУ, 2011. 233 с. С. 174-175.
2. Ефремов Н.Ю. Комплексное исследование свойств, определяющих качество новых композиционных функциональных материалов на основе силикона // Молодежь, техника, космос. Труды VI ОМНТК. СПБ, БГТУ, 2014. 261 с. С. 112-113.
3. ГОСТ 16504-81. Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения. М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. 22 с.
4. ГОСТ 28830-90 (ИСО 5187-85). Соединения паяные. Методы испытаний на растяжение и длительную прочность. М.: ИПК Издательство стандартов, 2005. 31 с.
5. ГОСТ 14759-69. Клеи. Метод определения прочности при сдвиге. М., ИПК Издательство стандартов, 1999. 14 с.
6. ГОСТ Р 54553-2011. Резина и термопластичные эластомеры. Определение упругопрочностных свойств при растяжении.
7. ГОСТ Р 50499-93 (МЭК 93-80). Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения удельного объемного и поверхностного сопротивления. М., Издательство стандартов, 1993. 25 с.
НОВОСТИ NEWS НОВОСТИ NEWS НОВОСТИ NEWS
Технология Hughes для модернизации спутниковой сети
Компания Hughes Network Systems была выбрана для проведения существенной модернизации сети в интересах одного из крупнейших операторов спутниковой связи. ООО «РОЙЛКОМ» приняло решение приобрести шлюз системы Hughes HX и модернизировать существующую систему HN, включая 240 абонентских станций VSAT, для расширения ее сетевых возможностей. ООО «РОЙЛКОМ» сотрудничает с компанией Hughes с 2007 г., и данная модернизация принесет ООО «РОЙЛКОМ» набор самых современных приложений, включая поддержку пол-
носвязной топологии, обеспечивающей связь между периферийными терминалами в один спутниковый скачок.
«На сегодняшний день рынок предоставления услуг связи высококонкурентен, и операторы должны своевременно реагировать на изменения требований рынка. Проведя такую серьезную модернизацию, мы сможем предоставить нашим заказчикам очень широкий диапазон услуг высочайшего качества по привлекательным конкурентоспособным ценам», - заявил генеральный директор ООО «РОЙЛКОМ» Андрей Макаров. ■
www.hughes.com
№4 • 2014
teic КАЧЕСТВА
