電子設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)通則
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1環(huán)境參數(shù)組分類及其嚴(yán)酷程度分級(jí)
1.1一般原則
產(chǎn)品在任何場(chǎng)所使用，都會(huì)暴露在各種環(huán)境下。產(chǎn)品暴露在場(chǎng)所，環(huán)境因素相融合，勢(shì)必會(huì)影響產(chǎn)品。就標(biāo)準(zhǔn)化目的而言，根據(jù)使用場(chǎng)所與環(huán)境因素，進(jìn)一步規(guī)定嚴(yán)酷程度，為產(chǎn)品選擇使用環(huán)境提供重要依據(jù)。在使用產(chǎn)品環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，對(duì)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化環(huán)境條件和嚴(yán)酷程度進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，并進(jìn)行可比性試驗(yàn)，以此有效評(píng)判使用環(huán)境的具體適應(yīng)性。
1.2環(huán)境參數(shù)的嚴(yán)酷程度分級(jí)
對(duì)環(huán)境條件和參數(shù)嚴(yán)酷程度的具體等級(jí)進(jìn)行分類，有助于環(huán)境條件的恰當(dāng)選擇與測(cè)試。
2機(jī)械結(jié)構(gòu)環(huán)境條件在產(chǎn)品中的具體應(yīng)用
2.1機(jī)械結(jié)構(gòu)環(huán)境條件
嚴(yán)酷等級(jí)數(shù)字代表的是若干環(huán)境參數(shù)的組合，某一等級(jí)可能改回再次劃分高級(jí)和低級(jí)，環(huán)境條件組合代號(hào)是IE+2位數(shù)字。
2.2產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境條件的選用
2.2.1原則
在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，選取具體使用環(huán)境條件的時(shí)候，應(yīng)對(duì)產(chǎn)品壽命期所可以承受的環(huán)境條件和嚴(yán)酷等級(jí)進(jìn)行充分考慮，確保能夠在此條件上正常運(yùn)轉(zhuǎn)。產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)和合格評(píng)定應(yīng)該充分考慮環(huán)境參數(shù)、試驗(yàn)方法、嚴(yán)酷等級(jí)、試驗(yàn)程序、評(píng)判依據(jù)等因素。
2.2.2方法
第一，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，確定產(chǎn)品使用環(huán)境類型，確定產(chǎn)品在使用時(shí)的具體環(huán)境類型，確定具體的嚴(yán)酷程度。第二，以標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，對(duì)產(chǎn)品運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)、嚴(yán)酷程度、微觀環(huán)境等影響因素做全面的考慮。第三，對(duì)所有條件進(jìn)行綜合分析，以此進(jìn)一步確定產(chǎn)品的環(huán)境條件與嚴(yán)酷程度。第四，在技術(shù)領(lǐng)域，嚴(yán)格按照相關(guān)使用規(guī)定，在既定標(biāo)準(zhǔn)下，為了明確環(huán)境條件與具體的嚴(yán)酷等級(jí)，直接使用這一等級(jí)，據(jù)此進(jìn)行環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)。
3電工電子設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)通則
3.1環(huán)境條件對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的影響
3.1.1風(fēng)
風(fēng)力會(huì)導(dǎo)致機(jī)械負(fù)荷明顯增加，使得結(jié)構(gòu)變化，對(duì)整機(jī)功能造成影響，或者導(dǎo)致機(jī)械被堵塞，磨損程度加劇。
3.1.2高溫
在電阻、電容、功率因素等各種因素的影響下，明顯降低了絕緣性能，其中運(yùn)動(dòng)部件由于發(fā)生膨脹，在上面被卡死，這時(shí)，涂層漸漸開始發(fā)生起皮，金屬逐漸氧化，非金屬卻開始逐漸老化，而潤(rùn)滑劑則不斷蒸發(fā)。
3.1.3低溫
塑料與橡膠的性能衰弱，絕緣材料開始不斷變化。其中，濕度有所增強(qiáng)，發(fā)生了凝露現(xiàn)象。潤(rùn)滑劑的粘度也不斷增加，表層的涂層發(fā)生了裂縫，構(gòu)件則因?yàn)槌霈F(xiàn)收縮，發(fā)生過載。
3.1.4潮濕
金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的速度開始加快，從而降低了絕緣材料的熱性能與電學(xué)性能。受元件和印制板等元素密封失效的影響，發(fā)生漏電與短路現(xiàn)象。機(jī)械強(qiáng)度不斷降低，形狀也失去了恒定性。
3.1.5沙塵
表面上被腐蝕，機(jī)械容易發(fā)生卡頓現(xiàn)象，軸承也會(huì)嚴(yán)重破壞。沙塵開始不斷深入到結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，將其中水分吸收，降低了其絕緣性能，電路也發(fā)生了明顯惡化，在一定程度上增加了靜電電壓，發(fā)生了電噪聲，引發(fā)了機(jī)電功能轉(zhuǎn)換元件性能的不斷降低，甚至發(fā)生磨損，高溫沙粒的熱效應(yīng)開始快速腐蝕。
3.1.6沉降物
沉降物直接影響著熱傳遞，并加速著銹蝕現(xiàn)象，使得表面被傷侍。保險(xiǎn)罩出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，導(dǎo)致電氣故障出現(xiàn)。表層間的摩擦不斷增加，潤(rùn)滑劑出現(xiàn)嚴(yán)重污染，小孔被堵塞，從而導(dǎo)致防腐涂層被破壞。
3.1.7大氣壓力
低壓加速結(jié)構(gòu)發(fā)生應(yīng)力腐蝕、放電、電暈、臭氧等各種現(xiàn)象，明顯降低了材料的絕緣性能，隨之產(chǎn)生變化的還有元器件性能，進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重的電氣故障。在低壓狀態(tài)下，降低了冷卻性能，溫度則有所上升，壽命卻不斷縮短。而空氣壓力的逐漸變化，造成了泄漏、凝結(jié)、腐蝕等各種不良問題，從而使得機(jī)械強(qiáng)度明顯降低。
3.1.8太陽(yáng)輻射
在熱效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)的作用下，非金屬材料的涂層性能與密封完整性開始不斷降低，甚至大大降低了焊接界面的強(qiáng)度，色碼發(fā)生褪色現(xiàn)象，整機(jī)的耐蝕性能也有所降低，進(jìn)而導(dǎo)致熱負(fù)荷明顯增強(qiáng)。
3.1.9電磁干擾
電子元器件的性能開始不斷下降，不僅如此，還會(huì)出現(xiàn)故障和失效現(xiàn)象，導(dǎo)致出現(xiàn)誤動(dòng)，發(fā)出錯(cuò)誤指令。
3.1.10微生物、昆蟲
微生物的存在，會(huì)導(dǎo)致非金屬發(fā)生霉變和腐蝕現(xiàn)象，金屬材料則會(huì)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，進(jìn)而在很大程度上降低結(jié)構(gòu)的綜合性。代謝物的出現(xiàn)勢(shì)必會(huì)造成玻璃發(fā)生刻蝕現(xiàn)象，其中絕緣性能也被損壞，以此導(dǎo)致機(jī)械和管道堵塞，以及潤(rùn)滑劑的嚴(yán)重污染。而昆蟲污染也十分嚴(yán)重，會(huì)造成結(jié)構(gòu)被損壞。
3.1.11海洋大氣、鹽霧
非金屬材料的絕緣性電阻出現(xiàn)下降，引發(fā)導(dǎo)電層的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致金周發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，被腐蝕，進(jìn)而加速金屬和非金屬材料開始產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。機(jī)械活動(dòng)部分出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，卡在上面，發(fā)生電解，致使漆膜上有起泡問題出現(xiàn)。
3.1.12振動(dòng)、沖擊、加速
振動(dòng)會(huì)造成機(jī)械疲勞，使得元器件的引線發(fā)生斷裂，構(gòu)件發(fā)生變形或者是斷開，結(jié)構(gòu)損失，電氣觸斷開，連接效率損失，使得接觸件發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞，粗結(jié)層之間出現(xiàn)隔離現(xiàn)象，瞬間電氣發(fā)生短路、斷路等不良現(xiàn)象。同時(shí)，沖擊會(huì)直接導(dǎo)致構(gòu)件發(fā)生過載現(xiàn)象，甚至造成構(gòu)件嚴(yán)重?fù)p壞，結(jié)構(gòu)失去效用，發(fā)生電氣短路等問題。加速會(huì)造成機(jī)械應(yīng)力，使得結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，或者是被破壞，液壓泄漏，都會(huì)造成嚴(yán)重應(yīng)力腐蝕。
3.2環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)基本原則
3.2.1腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)通則
其一，結(jié)構(gòu)外形和零部件設(shè)計(jì)最好簡(jiǎn)單和光潔，以便于防腐施工與檢修。其二，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要防止出現(xiàn)滲水、漏水、冷凝水、殘液滯留、沉積物富集等引發(fā)的腐蝕現(xiàn)象，在停機(jī)時(shí)，應(yīng)快速排出這些物質(zhì)。其三，以結(jié)構(gòu)材料與產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境條件作為重要依據(jù)，據(jù)此科學(xué)合理選擇有效的防腐蝕措施。其四，就產(chǎn)品的具體結(jié)構(gòu)形式，以及應(yīng)用環(huán)境條件等要求，科學(xué)合理設(shè)計(jì)密封結(jié)構(gòu)，并對(duì)內(nèi)部形成有效的防護(hù)。其五，防止結(jié)構(gòu)組合和連接方法不恰當(dāng)，導(dǎo)致腐蝕不斷家具，尤其是應(yīng)充分考慮金屬電極電位引起的腐蝕，必要時(shí)應(yīng)采取陰極保護(hù)措施。其六，以產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境條件為依據(jù)，合理選擇經(jīng)濟(jì)性的、耐腐蝕性的材料。其七，根據(jù)結(jié)構(gòu)形式與應(yīng)用環(huán)境條件需求，合理設(shè)計(jì)，采取合適的工藝，有效降低腐蝕。其八，最大程度上縮減甚至是消除應(yīng)力集中、殘余應(yīng)力，減緩應(yīng)力腐蝕的危險(xiǎn)性。其九，利用緩蝕劑和隔離保護(hù)膜等，全面改善局部腐蝕環(huán)境條件。其十，合理選取零件表面強(qiáng)化技術(shù)與熱處理狀態(tài)，促使結(jié)構(gòu)材料的腐蝕敏感度被降低。最后，利用無余量裝配設(shè)計(jì)，防止在裝配時(shí)，銼修導(dǎo)致結(jié)構(gòu)表面被損壞。
3.2.2材料選擇
在選擇機(jī)械結(jié)構(gòu)材料的時(shí)候，應(yīng)對(duì)材料綜合性能與性價(jià)比進(jìn)行充分考慮。需要充分考慮材料力學(xué)性能和物力性能、冷加工性能和、熱加工性能、性價(jià)比等各種因素，同時(shí)還需要顧及到材料的耐蝕性、可涂鍍、防護(hù)特性等等，為了滿足耐腐蝕性和可涂鍍性的要求，材料的其它性能要求可在允許范圍內(nèi)降低。容易腐蝕，但很難修復(fù)的部分，應(yīng)該充分合理利用高耐腐蝕性材料，或者做特殊的防腐處理。組件應(yīng)由壽命相同或相似且腐蝕傾向低的材料制成。硬鋁和防銹鋁可以同時(shí)使用時(shí)，最好使用防銹鋁。應(yīng)該選取具有較低雜質(zhì)含量的材料，也就是有害雜質(zhì)含量比較低的鋼材，確保能夠符合強(qiáng)度設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，選用低碳鋼。而選擇鋁材時(shí)，應(yīng)該優(yōu)先選擇雜質(zhì)含量低的鋁合金，選擇可涂鍍性、防護(hù)性良好、工藝性良好的材料。非金屬材料與金屬材料一樣，需要同時(shí)具備所需功能與環(huán)境適應(yīng)性。選擇材料時(shí)，應(yīng)該按照既定順序進(jìn)行，即設(shè)備體系、整機(jī)、分機(jī)、部件、零件，逐層考慮材料的相容性。在設(shè)計(jì)和制造設(shè)備時(shí)，恰當(dāng)處理材料之間的相容性與匹配關(guān)系，并以檢修性與壽命周期綜合成本等相關(guān)因素為載體，進(jìn)一步優(yōu)化選擇。
4結(jié)語(yǔ)
總而言之，電工電子設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)的環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)具有非常重要的作用，必須加強(qiáng)重視。而環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)通則、材料選擇兩方面，同時(shí)還需要注意的是其他環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)，即IP防護(hù)設(shè)計(jì)、能量沖擊防護(hù)設(shè)計(jì)、電磁防護(hù)設(shè)計(jì)、爆炸性環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)等。只有這樣，才能夠全面保證電工電子機(jī)械結(jié)構(gòu)的良好性能。
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作者：黃杰 劉艷 單位：北方聯(lián)創(chuàng)通信有限公司