В авиационно-космической промышленности происходит постоянное внедрение инновационных технологий и оборудования. Так с развитием микроэлектроники и нанотехнологий появилась возможность значительно снизить вес приборов и аппаратуры, а также жгутов, проводов и межблочных кабелей, соединяющих всю аппаратуру на борту. Проблема снижения веса находится под пристальным вниманием разработчиков и Заказчиков.
Существует два решения данной проблемы:
1. Применение материалов, имеющих меньший вес. Ряд российских компаний добились определенных успехов в этом. На данный момент производятся специализированные корпусы разъемов из тонкой токопроводящей фольги. Значительного снижения веса жгута добились за счет использования специализированной экранирующей оплетки из посеребренных медных проволочек. Также применяются провода с посеребренными жилами. Поэтому работы в этом направлении ведутся и дальше, разрабатываются комплектующие с меньшим весом из более легких материалов.
2. Применение современных технологий, позволяющих повысить качество выпускаемых жгутов, снизить их вес. Внедрение новых комплектующих для того, чтобы они использовались эффективно, требует и внедрение новых технологий.
Стремясь к снижению веса жгута, необходимо уделять большое внимание качеству выпускаемых жгутов. Поскольку из-за одного некачественного соединения может возникнуть серьезная проблема со всем изделием.
В космической и авиационной технике используются специализированные провода марок МС, МГТФ, МГШВ, БПВЛ, НВ, РК и др. Эти специализированные провода сложны в обработке. В настоящее время многие производители осуществляют обработку данных проводов вручную. Для этого используются ручные клещи-стрипперы или пинцеты с термоподогревом (обжигалки).
Качество обработки провода
Требования к качеству обработки провода представлены в стандарте IPC A-620. В данном стандарте все типы проводов разделены на классы. В соответствии с классами различаются и требования к качеству обработки провода.
Требования к качеству обработки проводов, применяемых в авиационно-космической промышленности, относятся к самому высокому классу (класс №3). Требования для данного класса не допускают подрезания или насечки на зачищаемых жилах провода.
Использование ручного инструмента с V-образными или радиусными ножами не гарантирует такого качества зачистки провода. При ручной обработке провода с использованием ручного зачистного инструмента очень сложно добиться контроля за подрезанием или повреждением жил. Для того чтобы не царапать жилу, можно увеличить зазор между зачистными ножами. Но добиться стабильности в ручном режиме практически невозможно - сказывается большое влияние человеческого фактора. Нестабильное усилие стягивания изоляции, нестабильный угол подачи провода в зачистное устройство приводит к повреждению токоведущей жилы и другим дефектам обработки.
Поэтому для того, чтобы производить отбраковку после ручной обработки, каждый зачищенный провод необходимо проверять под микроскопом. Это ведет к значительным трудозатратам и необходимости в дополнительном оборудовании.
Другой способ - это применение устройств для термической зачистки, в обиходе называемых обжигалками. Но применение обжигалок влечет за собой следующие проблемы:
- перегрев токоведущей жилы, что может сделать жилу более хрупкой. Это может проявиться в дальнейшем при эксплуатации проводов, зачищенных подобным способом;
- перегрев токопроводящей жилы приводит к тому, что жила становится более подвержена воздействиям окружающей среды - возможно быстрое окисление жилы;
- в случае, когда изоляция легкоплавкая, остатки расплавленной изоляции налипают на жилу. Например, при зачистке провода МГШВ (который имеет тонкий подслой из полиэфирной нити) этот подслой при механическом воздействии легко проникает между проволочками токопроводящей жилы. Все, кто зачищал обжигалками МГШВ, знают, что данная полиэфирная нить налипает на инструменте обжигалки. Также остатки полиэфирной нити налипают на токопроводящую жилу.
При использовании ручных термических зачистных инструментов также имеют место: нестабильное усилие стягивания изоляции и нестабильный угол подачи провода в зачистное устройство, что приводит к повреждению токоведущей жилы.
В результате соединительные провода (жгуты) при обработке ручным зачистным инструментом или с помощью обжигалок могут быть очень низкого качества. Это приводит к тому, что необходимо на каждом этапе вводить дополнительный контроль качества.
Избавиться от многих этих проблем можно, используя автоматические и полуавтоматические линии мерной резки и зачистки провода.
Автоматическая обработка провода
Естественно, что при использовании автоматических машин с зачистными V-образными или радиусными ножами возможны проблемы с такими специфическими проводами, как МГШВ, МС и др. Но при использовании автоматического оборудования мы получаем стабильную и точную подачу провода, его правильное позиционирование и стабильное усилие стягивания изоляции. Благодаря этому максимально снижается вероятность повреждения токопроводящей жилы. На автоматах обработки провода всегда можно скорректировать глубину врезания ножей, и она будет стабильна и постоянна. Учитывая, что провода у разных производителей, а зачастую даже и у одного и того же производителя, могут иметь разные геометрические параметры, необходимо при заправке новой катушки или бухты с проводом производить проверку толщины изоляции, диаметр жилы и корректировать настройки автомата. Но после проведения тестов мы получаем постоянную и стабильную зачистку провода. Это позволяет значительно снизить время и затраты на последующий контроль, а также процент брака.
Рассмотрим качество обработки провода МГТФ на различных автоматах. Для сравнения возьмем автомат с блоком подачи провода с помощью металлических роликов (Schleuniger ES9300) и автомат с блоком подачи провода с помощью ремней (Schleuniger ES9320, OS9450, PS9500).
Подача провода роликами.
Подача провода ремнями.
Стандартно подающие ролики имеют металлическую рабочую поверхность, на которую нанесено рифление. Эти ролики в процессе подачи провода деформируют поверхность изоляции (сплющивают провод), оставляя на ней следы рифлений. Деформация возрастает с увеличением давления роликов на провод. Это в дальнейшем сказывается на качестве зачистки провода, поскольку профиль жилы будет меняться, и возможно подрезание или царапание жилы.
Эта проблема решаема, если использовать на машине ролики с мягкой рабочей поверхностью из резины (или сплава на основе резины). В этом случае ролики гораздо меньше деформируют и не повреждают изоляцию провода при его обработке. На автомате с блоком подачи провода роликами ограничена длина снятия изоляции.
При обработке провода МГТФ на автомате с блоком подающих ремней деформации провода не происходит, поскольку материал ремней достаточно мягкий. При этом за счет большой площади контакта ремней и провода съем изоляции с использованием ремней достигает высокой стабильности.
На фотографии показаны результаты обработки провода МГТФ сечением 0,07мм² на автомате Schleuniger ES9320 с использованием радиусных ножей. Качество резки обработанного провода достаточно высокое. Остатки изоляции на жиле минимальны.
Провод МГТФ сечением 0,07 мм2, обработанный на автомате Schleuniger ES9320.
Соответственно, для того, чтобы добиться высокого качества и стабильной обработки провода марки МГТФ разных сечений, необходимо подбирать специальные радиусные ножи для каждого сечения провода. Также для того, чтобы предотвратить налипание изоляции провода на ножи, необходимо использовать пневмообдув ножей.
В настоящий момент на многих российских предприятиях для обработки проводов МГТФ разных сечений используют автоматы Schleuniger ES9320, OS9450, PS 9500 с радиусными ножами и пневмообдувом ножей и Schleuniger ES9300 с радиусными ножами, пневмообдувом ножей и роликами с мягким покрытием.
Автомат резки и зачистки провода ES9320 (Schleuniger).
На данных автоматах также можно добиться качественного снятия изоляции с проводов МС, МГШВ. Качество резки и зачистки обычных проводов марок НВ, ПВ3, ПВА и др. не вызывает никаких трудностей.
Необходимо отметить, что на таких проводах как МГШВ, которые имеют тонкий подслой из полиэфирной нити, МС с тонким подслоем из фторопластовой суспензии, зачистить полностью этот подслой механическим способом довольно сложно. Подслой имеет тенденцию проникать между проволочками жилы провода. В результате удаляется только верхний слой. Поэтому для зачистки таких проводов рекомендуется использовать установки для лазерной зачистки.
Установки для лазерной зачистки провода
Существует целый ряд полуавтоматических и автоматических устройств для лазерной обработки провода.
Есть настольные полуавтоматические машинки для лазерной зачистки провода. Изоляция удаляется по периметру провода и может удаляться продольно. Снятие изоляции производится вручную.
Также существуют автоматизированные комплексы, которые производят мерную резку провода, удаление изоляции и маркировку.
Установка лазерной зачистки и образцы зачистки и маркировки.
Обработка коаксиальных кабелей
Помимо обычных проводов в авиационной и космической технике используется много видов высокочастотных кабелей. В силу особенностей конструкции коаксиальных проводов их разделка выполняется ступенчато. На обычных автоматах мерной резки и зачистки провода можно производить только мерную резку коаксиального кабеля и зачистку его внешней оболочки. В том случае, если необходимо разделывать коаксиальный кабель ступенчато, как показано на рисунке ХХ, тогда необходимо использовать специальный прецизионный блок с вращающимися ножами. Точность настройки ножей данного блока: 0,01 мм. Этот блок позволяет производить ступенчатую разделку коаксиального кабеля очень точно, не повреждая экранирующей оплетки и изоляции. Автомат точно позиционирует провод во время обработки. С помощью блока вращающихся ножей производится прорезание каждого слоя (внешняя изоляция/экран/внутренняя изоляция). Сдвиг изоляции производится с помощью стандартных радиусных или V-образных ножей.
Ступенчатая обработка провода.
Для ступенчатой разделки коаксиальных кабелей можно также использовать настольные машинки со специальным блоком вращающихся ножей.
Блок вращающихся ножей для ступенчатой разделки коаксиального кабеля.
При обработке коаксиальных кабелей необходимо точное позиционирование провода. В настольных зачистных машинках запуск цикла зачистки производится после касания провода контрольного датчика. Машинка жестко фиксирует провод захватами, и только после этого начинается процесс зачистки. Поскольку кабель может изгибаться, для того чтобы обеспечить точную и качественную зачистку каждого слоя, зачистные ножи имеют специальные подпружиненные фиксаторы, которые центрируют провод. Благодаря данным фиксаторам, если провод несколько изогнут, качество зачистки от этого не страдает. Машинки имеют одну или две пары вращающихся ножей. Для обработки тонких коаксиальных кабелей достаточно одной пары вращающихся ножей. Для более толстых коаксиальных кабелей и полужестких кабелей, таких как Sucoform, Sucoflex и др., лучше использовать машинку с двумя парами зачистных ножей. В этом случае срок службы ножей будет выше.
Машинка для зачистки коаксиальных кабелей Schleuniger CS5400.
Для разделки полужестких коаксиальных кабелей имеется специальная машинка модели Semiregit 1000.
Образцы обработанных кабелей Sucoform 141 EP на машинке Schleuniger CS5500.
Опрессовка
В авиационно-космической промышленности, как правило, применяют цилиндрические наконечники, которые поставляются россыпью. Данные наконечники обжимаются на провод с помощью специального инструмента, изготовленного по стандарту DMC. Для того, чтобы добиться качественной обжимки цилиндрических контактов, необходимо обеспечить точное позиционирование провода в контакте и стабильное усилие обжимки.
При работе ручным инструментом нельзя добиться высокой повторяемости, точного позиционирования и стабильного усилия опрессовки. А это значит, что нельзя добиться стабильного качества обжимки наконечников. Поэтому на европейских производствах жгутов для авиационной и космической промышленности используют настольные прессы модели LPC с виброподачей наконечников. Специальный манипулятор захватывает контакты с трака виброподатчика и подает на опрессовку провода. Максимальной повторяемости можно добиться на полуавтомате LPC с интегрированным модулем зачистки провода.
Пресс для опрессовки цилиндрических контактов россыпью модель LPC с блоком зачистки.
Для части соединений используют контакты с лепестковыми хвостовиками. Данные наконечники обжимаются на провод с помощью стандартных прессов и аппликаторов. Подобная технология обеспечивает качественное контактное соединение.
Лужение после опрессовки
Для увеличения прочности соединения после опрессовки можно производить лужение области опрессовки на жилу. Эта операция обеспечивает более прочное соединение, менее подверженное внешним воздействиям, таким как вибрация или окисление.
Для выполнения данных операций применяются как настольные установки, в которые провода с опрессованными контактами закладываются вручную, так и автоматизированные модули, которые производят лужение обжатой области прямо после опрессовки.
Устройство для лужения области опрессовки на жилу.
Сварка
Многие предприятия при изготовлении жгутов используют пайку. Но пайка - это всегда ручная операция, это трудоемкий процесс и всегда вредное производство. Очень сложно проконтролировать качество пайки. Всегда остается опасность, что соединение некачественно пропаяно. Также необходимо отметить, что применение припоя приводит к увеличению общего веса жгута.
В настоящий момент многие российские производители ищут пути снижения общего веса жгутов и повышения их качества. В связи с этим уже имеется ряд наработок по замене пайки на сварку. Сварка применима для сваривания пучка проводов, приваривания провода к клемме, сваривания плетеных экранов ПМЛ и др.
Образцы сварки ПМЛ на установке резистивной сварки WWS1.
Качество сварки значительно выше качества пайки. Процесс сварки сопровождается 100%-ым контролем качества.
На представленной фотографии видно, что в результате резистивной сварки получается практически монолитное соединение. Переходное сопротивление в данной области будет ниже, чем сопротивление самого провода.
Шлиф в области сварки ПМЛ на установке резистивной сварки WWS1.
Таким образом, применяя сварку, можно:
- добиться снижения трудоемкости производимого жгута;
- обеспечить высокое качество жгутов, добиться 100%-го контроля качества;
- снизить общий вес жгутов.
Контроль качества
В заключение необходимо остановиться на важном моменте проверки качества собираемых и собранных жгутов и кабелей.
Проверку качества желательно производить на каждом производственном этапе. Это позволит предотвратить выпуск некачественных жгутов и снизить затраты на ремонт уже собранного жгута.
В связи с этим рассмотрим поэтапно, какой контроль и на каких стадиях производства необходимо осуществлять.
1). При настройке автоматов резки и зачистки провода необходимо производить визуальный контроль зачистки. Для этого можно применять лупу и специальный микроскоп.
2). Контроль качества опрессовки. Используемые пресса можно оборудовать мониторами контроля качества опрессовки. Это позволит контролировать каждый процесс опрессовки.
3). Установки резистивной и ультразвуковой сварки стандартно оборудованы устройствами, контролирующими процесс сварки. Поэтому, если оператор ошибочно возьмет провода другого сечения или контакты, не соответствующие чертежу, машина сразу выдаст ошибку и потребует проверить правильность выбранной программы.
4). Сваренные соединения и опрессованные контакты можно проверять на отрыв в области сварки или опрессовки. Для этого используются специальные устройства pulltester, например, устройства фирмы Schleuniger PT25, PT26 и др. На отрыв проверяются несколько проводов или узлов из партии.
5). Производить измерение геометрии опрессованной области или области сварки. Производится с помощью цифрового штангенциркуля или микрометра. Геометрические размеры области опрессовки указываются в документации на поставляемый аппликатор.
6). Производить контроль области сварки под микроскопом. Для этого используется специальная лаборатория, которая позволяет сделать срез в области сварки или опрессовки и с помощью цифрового микроскопа вывести на монитор компьютера фотографию среза. Специальное программное обеспечение позволяет анализировать область сварки или опрессовки. Производится выборочный контроль одного-двух изделий из партии.
Для этих целей может использоваться специальная лаборатория ML3600 или MicroGraph System.
Лаборатория для контроля качества опрессовки MicroGraph System (Schleuniger AG).
Все операции с 4 по 6 производятся после опрессовки или сварки, но до установки изделий в жгут.
7). Проверка электрических параметров жгута, правильность разводки жгута, переходные сопротивления, герметичность разъемов жгута (если это требуется) и др. Производится уже на собранном жгуте, желательно до бандажирования, для того чтобы иметь возможность произвести ремонт жгута. Производится с помощью универсальных тестеров.
8). Заключительный этап – это проверка работоспособности жгутов в эксплуатационных условиях. Для этих задач используются специальные камеры термических испытаний, соляного тумана и др. с интегрированными модулями виброиспытаний.
Таким образом, правильно организовав технологический процесс изготовления жгутов, можно добиться снижения трудоемкости жгутов, обеспечить полный контроль и управляемость процессом изготовления жгутов, минимального веса жгутов, в результате чего получить современное технологичное производство.
Получите подробную информацию о технических характеристиках, ценах и условиях поставки оборудования, направив официальный запрос с сайта.