Rajah 1.Keretakan tertunda dalam pasu epoksi biasanya bermula di tepi komponen dan pintu keluar plumbum - bukan di permukaan luar. Perhimpunan melepasi semua ujian awal; kegagalan itu muncul selepas 50–200 kitaran haba dalam perkhidmatan.
Perhimpunan melepasi semua ujian kelayakan. Hai-pot: lulus. Pemeriksaan visual: bersih. Kejutan terma pada –40 darjah hingga +85 darjah , 50 kitaran: lulus. Ia dihantar. Empat belas bulan kemudian, pengembalian medan pertama tiba - rekahan garis rambut pada pasu-ke-antara muka perumahan, penepian di titik keluar utama, terbuka sekejap pada unit yang diukur bersih semasa penghantaran. Pasukan kejuruteraan meminta-bahagian. Keretakan adalah dalam pasu epoksi, bukan pada komponen. Jadual rawatan dalam rekod pengeluaran disenaraikan dengan betul. Bahan tidak berubah. Siasatan ditutup sebagai "keletihan material - dalam jangkaan kebolehubahan hayat perkhidmatan."
Ia bukan keletihan material. Ia adalah tekanan sisa, ditetapkan semasa penyembuhan, yang tidak pernah diukur dan tidak pernah muncul dalam urutan kelayakan - kerana kelayakan tidak termasuk kitaran terma yang diperlukan untuk melepaskannya.Keretakan tertangguh dalam pasu epoksi bahagian-tebal hampir selalu merupakan kecacatan proses pengawetan, bukan kecacatan material. Retak tercipta semasa penyembuhan. Ia muncul di padang.
Mekanisme Eksoterma: Mengapa Bahagian Tebal Penyembuhan Berbeza daripada Bahagian Nipis
Pautan silang epoksi-adalah tindak balas eksotermik. Apabila resin dan pengeras bergabung dan campuran terdedah kepada haba, tindak balas menghasilkan haba sendiri selain menyerap haba dari ketuhar. Dalam spesimen nipis - jenis yang digunakan untuk ujian bahan UL - haba yang dijana sendiri-melesap dengan cepat ke atmosfera ketuhar melalui nisbah kelantangan-kepada-permukaan yang besar. Suhu spesimen menjejaki titik set ketuhar dengan teliti sepanjang kitaran penyembuhan.
Dalam bahagian pasu tebal - teras pengubah dengan tuangan 20 mm, modul kuasa dengan kedalaman isian 25 mm - permukaan-ke-nisbah volum jauh lebih rendah. Haba daripada tindak balas eksotermik pada teras bahagian mempunyai laluan resapan yang panjang ke permukaan, dan resin sekeliling yang belum bertindak balas sepenuhnya bertindak sebagai penebat haba. Suhu teras melebihi titik tetapan ketuhar. Dalam satu-peringkat pengawetan 120 darjah bagi bahagian 20 mm, suhu teras 140–165 darjah bukanlah sesuatu yang luar biasa, walaupun apabila ketuhar ditetapkan pada 120 darjah dan permukaan bahagian berukuran 120 darjah dengan termokopel permukaan.
Overshoot ini penting kerana kadar{0}}pautan silang meningkat dengan mendadak mengikut suhu. Teras bahagian, berjalan 20–45 darjah di atas titik tetapan ketuhar, melengkapkan penyambungan silang utamanya-dengan ketara lebih pantas daripada bahan luar. Rangkaian-pautan silang dalam teras secara berkesan "dibekukan" pada kedudukan sementara lapisan luar masih bertindak balas. Apabila pemasangan menyejuk selepas dirawat, kedua-dua rantau mengecut secara terma - tetapi ia menguncup dari titik permulaan yang berbeza dan pada kadar yang berbeza, kerana terasnya sudah menjadi pepejal berkaca tegar sementara lapisan luar sedang melengkapkan pembentukan rangkaiannya.
Hasilnya ialah keadaan tegasan-dikunci pada bahagian yang telah sembuh sepenuhnya: tegasan tegangan sisa dalam bahan luar dan tegasan mampatan sisa dalam teras. Ini bukan hipotesis - ia adalah fenomena bercirikan telaga-dalam pemprosesan termoset bahagian-tebal, sama dengan tegasan baki dalam kaca yang dipadamkan dengan cepat.
Rajah 2.Dalam satu-peringkat pengawetan 120 darjah bagi bahagian 20 mm, suhu teras secara rutin melebihi titik tetapan ketuhar sebanyak 20–45 darjah semasa eksoterma pemautan silang-silang. Profil dua-peringkat mengehadkan overshoot ini dengan memulakan-pautan silang pada 80 darjah sebelum peringkat suhu-lebih tinggi digunakan.
Mengapa Perhimpunan Lulus Ujian Awal
Rajah 3.Selepas satu-penyembuhan suhu-peringkat tinggi, bahagian yang diawet membawa-keadaan tegasan yang terkunci: baki ketegangan di lapisan luar, baki pemampatan dalam teras. Keadaan tegasan ini menambahkan tegasan haba kitaran dalam perkhidmatan, mempercepatkan permulaan retakan keletihan.
Tegasan tegangan sisa dalam bahan pasu luar daripada satu-tahap tebal{1}}pengawetan bahagian biasanya berada di bawah kekuatan tegangan muktamad epoksi pada suhu bilik. Bahagian yang telah sembuh sepenuhnya tidak retak semasa pengawetan - atau jika ia retak,-mikro retak berada di bawah ambang pengesanan pemeriksaan visual. Hi-ujian periuk pada pas voltan terkadar kerana kekuatan dielektrik berkesan matriks tertekan sedikit tidak jauh berbeza daripada rujukan tidak tertekan.
Masalahnya mendedahkan dirinya di bawah kitaran haba, dan mekanismenya adalah mudah: setiap kitaran haba dari suhu rendah ke suhu tinggi menjana tegangan kitaran dan tegasan mampatan dalam bahan pasu, didorong oleh ketidakpadanan CTE antara epoksi, komponen terbenam dan perumah. Di tapak kepekatan tegasan - sudut, tepi komponen, titik keluar plumbum dan pasu-ke-antara muka perumahan - amplitud tegasan kitaran adalah tertinggi. Tekanan tegangan sisa daripada pengawetan menambah terus kepada tegasan tegangan kitaran di lokasi ini, kerana kedua-duanya adalah tegasan tegangan yang bertindak dalam arah yang sama semasa fasa pemanasan kitaran haba.
Amplitud tegasan gabungan - tegasan penyembuhan sisa ditambah tegasan haba kitaran - mungkin masih berada di bawah kekuatan tegangan muktamad epoksi pada kitaran pertama. Ia mencapai ambang permulaan retak keletihan selepas beberapa kitaran yang bergantung pada magnitud tegasan baki tertentu, ketidakpadanan CTE, amplitud kitaran haba dan geometri penumpu tegasan. Inilah sebabnya mengapa kegagalan muncul selepas 50-200 kitaran, bukan pada ujian awal. Ia bukan kemerosotan bahan dari semasa ke semasa - ia adalah pengumpulan tegasan ke ambang.
Mengapa Kegagalan Ini Disalahpahami Secara Sistematik
Apabila penyiasatan kegagalan lapangan mendapati keretakan dalam bahan pasu epoksi, beberapa kesilapan pengecaman adalah perkara biasa:
"Kepenatan bahan"- epoksi gagal dalam kepenatan, membayangkan bahan itu tidak mencukupi untuk aplikasi. Mekanisme sebenar ialah pengumpulan tegasan daripada gabungan tegasan penawar sisa dan tegasan haba kitaran. Menukar kepada bahan epoksi yang berbeza tanpa mengubah proses penyembuhan akan meniru kegagalan, kerana mekanisme tegasan baki adalah bergantung kepada proses-bukan bergantung kepada bahan-.
"Kerosakan kejutan haba"- perhimpunan itu terdedah kepada kejadian haba yang luar biasa teruk. Ini kadangkala benar, tetapi corak retakan daripada kejutan haba biasanya bermula pada permukaan luar dan merambat ke dalam. Retakan tegasan sisa biasanya bermula pada ciri geometri dalaman (tepi komponen, pintu keluar plumbum) dan merambat ke luar. Lokasi asal retak membezakan dua mekanisme pada bahagian-rentas.
"Lekatan pasu tidak mencukupi"- epoksi tidak melekat dengan baik pada substrat atau perumah. Penembusan pada antara muka perumahan-pasu boleh disebabkan oleh penyediaan permukaan yang tidak mencukupi, tetapi ia juga boleh terhasil daripada tegasan tegangan sisa yang melebihi kekuatan ikatan antara muka. Yang terakhir ini tidak memerlukan kegagalan penyediaan permukaan - ia berlaku pada permukaan yang bersih dan disediakan dengan betul apabila tegasan sisa cukup tinggi.
"Kualiti komponen"- petunjuk atau penamatan komponen gagal. Dalam kes di mana retakan merebak ke antara muka komponen, rupa retak boleh disalah kenal pasti sebagai kegagalan komponen. Analisis keratan rentas-membezakan antara retakan yang bermula pada komponen dan yang merebak kepadanya daripada epoksi sekeliling.
Dalam kebanyakan kesilapan pengecaman ini, rekod proses penyembuhan tidak disemak sebagai sebahagian daripada penyiasatan kegagalan. Jadual penyembuhan yang disenaraikan dalam pengembara pengeluaran sepadan dengan spesifikasi - kerana spesifikasi menyenaraikan titik tetapan ketuhar dan tempoh yang diprogramkan, bukan suhu yang sebenarnya dicapai pada teras bahagian pasu. Mekanisme tegasan baki tidak dapat dilihat dalam rekod pengeluaran.
Dua-Profil Penawar Peringkat: Cara Ia Mengurangkan Tekanan Sisa
Profil penawar dua{0}}peringkat menangani mekanisme eksoterma secara langsung dengan membahagikan-tindak balas pemautan silang kepada dua peringkat terkawal:
Peringkat 1 pada 80 darjahmemulakan tindak balas pemautan silang-pada suhu yang lebih rendah, di mana kadar tindak balas adalah lebih perlahan dan penjanaan haba eksotermik bagi setiap unit masa adalah lebih rendah. Pada 80 darjah, sistem mula membina-ketumpatan pautan - silang yang cukup untuk menghalang pecutan pantas kadar tindak balas yang akan berlaku jika sistem terdedah dengan serta-merta kepada 120 darjah . Kadar tindak balas awal yang lebih rendah mengurangkan eksoterm-yang dijana sendiri, mengekalkan suhu teras lebih dekat dengan titik tetapan ketuhar. Ketumpatan-pautan silang berkembang lebih seragam merentas kedalaman bahagian semasa Peringkat 1.
Peringkat 2 pada 120 darjahkemudian memacu sistem untuk sembuh sepenuhnya. Pada masa Peringkat 2 bermula, rangkaian Peringkat 1 telah membangunkan ketegaran yang mencukupi untuk mengehadkan eksoterma tambahan semasa Peringkat 2. Baki -pautan silang berlaku dalam rangkaian yang sebahagiannya dikekang oleh struktur Peringkat 1 dan perbezaan suhu antara teras dan permukaan semasa Peringkat 2 dikurangkan dengan ketara berbanding dengan satu peringkat {17} darjah.
Hasilnya ialah bahagian yang diawet dengan tegasan tegangan sisa yang lebih rendah dalam bahan luar. Pemasangan masih mempunyai beberapa tegasan baki - tiada proses penawar menghapuskannya sepenuhnya - tetapi magnitudnya dikurangkan cukup sehingga amplitud gabungan tegasan baki ditambah tegasan haba kitaran kekal di bawah ambang permulaan retak keletihan untuk hayat perkhidmatan yang lebih lama dengan ketara.
Ini bukan hujah teori. Ia diperhatikan secara empirik: pemasangan yang mengalami keretakan tertunda dengan satu-penyembuhan peringkat 120 darjah pada bahan pasu yang sama telah menunjukkan hayat perkhidmatan yang dilanjutkan selepas bertukar kepada profil dua-peringkat, tanpa menukar bahan, geometri atau mana-mana parameter proses lain. Jadual penyembuhan adalah pembolehubah.
Jurang Kritikal dalam Ujian Kelayakan
Urutan ujian kelayakan standard untuk pemasangan pasu biasanya termasuk bilangan terhad kitaran haba - 50 hingga 100 kitaran yang biasa dalam piawaian IEC dan UL untuk kategori peralatan tertentu. Pemasangan pasu bahagian-tebal dengan tegasan baki daripada satu-pengawetan peringkat mungkin melepasi 50 atau 100 kitaran haba sebelum tegasan terkumpul mencapai ambang permulaan retak. Apabila kegagalan berlaku pada 150–200 kitaran dalam perkhidmatan - yang mungkin sepadan dengan 12–18 bulan operasi pada satu atau dua kitaran haba setiap hari - urutan kelayakan tidak mendedahkannya.
Ini adalah jurang yang sistematik: kelayakan telah dilakukan dengan betul, ujian lulus, tetapi mod kegagalan beroperasi pada skala kitaran yang lebih panjang daripada penutup ujian. Reka bentuk di mana proses penyembuhan memperkenalkan tegasan sisa memerlukan sama ada jujukan kitaran terma kelayakan yang lebih panjang, atau proses penyembuhan yang mengurangkan tegasan baki ke tahap di mana kiraan kitaran kelayakan standard benar-benar meramalkan hayat perkhidmatan.
Profil penawar dua-peringkat mengurangkan magnitud tegasan baki, yang mengurangkan jumlah amplitud tegasan setiap kitaran. Ini, digabungkan dengan kiraan kitaran haba yang sama dalam urutan kelayakan, memberikan jaminan tulen dan bukannya jaminan yang dihadkan oleh ketidakupayaan ujian untuk mendedahkan mod kegagalan.
Mengenalpasti Sama ada Reka Bentuk Semasa Berisiko
Keadaan reka bentuk dan proses berikut menunjukkan risiko tegasan sisa yang tinggi dalam pasu epoksi-bahagian tebal:
Kedalaman bahagian pasu melebihi 10 mm dalam mana-mana dimensi.
Jadual rawatan semasa ialah satu-peringkat pada 100 darjah atau lebih tinggi.
Tiada pemantauan termokopel suhu teras semasa pengawetan - hanya suhu udara permukaan atau ketuhar direkodkan.
Sejarah kegagalan menunjukkan keretakan muncul selepas beberapa kitaran haba dalam perkhidmatan, dengan pemasangan lulus pemeriksaan awal.
Lokasi asal retak pada keratan-berada pada tepi komponen, keluar plumbum atau ciri geometri dalaman - bukan pada permukaan luar.
Kiraan kitaran haba kelayakan ialah 50 kitaran atau kurang, dan hayat perkhidmatan dijangka melibatkan 200 kitaran haba atau lebih.
Langkah pengesahan praktikal adalah untuk menghasilkan spesimen ujian pada ketebalan bahagian pengeluaran sebenar dan jadual pengawetan, membenamkan termokopel di tengah bahagian, dan merekodkan profil suhu teras sebenar semasa pengawetan. Jika suhu teras dengan ketara melebihi titik tetapan ketuhar semasa fasa pemautan silang-, mekanisme eksoterma aktif dan tegasan baki sedang dijana.
HDT, Tg dan RTI: Sifat Terma Yang Mentakrifkan Sampul Pengendalian
Profil penyembuhan dua-peringkat, dilaksanakan dengan betul, menghasilkan bahan diawet dengan sifat terma berkadar penuh: Tg 117.8 darjah oleh TMA (ASTM E831), HDT 130 darjah , RTI 130 darjah di bawah Fail UL E120665. Nilai ini mentakrifkan sampul operasi untuk pemasangan yang telah sembuh:
Tg 117.8 darjah- suhu peralihan kaca yang diukur dengan analisis termomekanikal; gunakan ini untuk pengiraan belanjawan CTE dan analisis kestabilan dimensi. Di atas Tg, CTE meningkat daripada 49.772 ppm/ darjah ( 1, di bawah Tg) kepada 148.482 ppm/ darjah ( 2, di atas Tg) - kira-kira peningkatan 3×.
HDT 130 darjah- suhu di mana bahan diawet melencong di bawah beban standard 1.8 MPa; gunakan ini untuk galas beban mekanikal-pada suhu tinggi.
RTI 130 darjah- Penarafan UL untuk pengekalan sifat elektrik dan mekanikal yang berterusan; reka bentuk yang memerlukan perkhidmatan berterusan melebihi 90 darjah yang berada di luar penarafan E532/H532 (RTI 90 darjah ) berada dalam penarafan E536/H536.
Nilai sifat terma ini hanya dicapai apabila dua-penyembuhan peringkat selesai dengan betul. Himpunan yang menerima Peringkat 1 sahaja - atau Peringkat 1 pada suhu tidak mencukupi - akan mempunyai Tg dan HDT di bawah nilai ini. Spesimen saksi yang diawet bersama kumpulan pengeluaran dan diuji untuk HDT menyediakan pengesahan proses praktikal: HDT yang diukur dengan ketara di bawah 130 darjah menunjukkan penyembuhan Peringkat 2 yang tidak lengkap.
Produk Berkaitan untuk Tebal-Potting Bahagian dengan Kawalan Tekanan Pengawetan
E536/H536 ialah dua-komponen, UL 94 V-0 nyalaan-kompaun pasu epoksi kalis kejuruteraan khusus untuk aplikasi bahagian-tebal dengan tegasan pengawetan ialah mekanisme kegagalan utama. Profil penawar dua peringkatnya (80 darjah × 2 jam + 120 darjah × 4 jam) mengehadkan eksoterma teras semasa Peringkat 1 dan mencapai pembangunan hartanah penuh dalam Peringkat 2. RTI 130 darjah , HDT 130 darjah , Shore D 89 dan ketebalan minimum UL diperakui 1.58-6.7 mm (warna hitam UL 6) 1.58–1.
Ia tidak sesuai untuk aplikasi yang memerlukan kekonduksian terma melebihi 0.5 W/m·K (gunakan E533/H533 untuk itu) atau untuk-persekitaran pengeluaran pengawetan suhu bilik (gunakan E532/H532 untuk itu). Profil pemulihan dua-peringkat memerlukan keupayaan ketuhar pada 80 darjah dan 120 darjah dengan tanjakan terkawal dan masa tahan.
→ 🔗Halaman Produk E536/H536 - Data Teknikal, Laporan Ujian TMA, Nota Aplikasi
Soalan Kejuruteraan Utama
Bagaimanakah saya tahu sama ada pemasangan semasa saya mempunyai tekanan sisa daripada proses penyembuhannya?
Kaedah langsung adalah untuk membenamkan termokopel di tengah bahagian pasu dan merekodkan suhu teras semasa penyembuhan. Jika suhu teras melebihi titik tetapan ketuhar lebih daripada 10–15 darjah semasa fasa pemautan silang-, tegasan baki sedang dijana. Kaedah tidak langsung adalah dengan melakukan kitaran haba dipercepatkan kepada kiraan kitaran yang jauh lebih tinggi daripada urutan kelayakan (cth, 500 kitaran) dan memeriksa tapak permulaan retak. Retakan yang bermula pada ciri geometri dalaman dan bukannya permukaan luar adalah konsisten dengan tegasan sisa sebagai pemacu.
Jika saya bertukar daripada satu-peringkat kepada jadual rawatan dua-peringkat pada pemasangan sedia ada saya, adakah saya perlu melayakkan semula?
Dalam kebanyakan kes, ya - sekurang-kurangnya, perubahan proses penyembuhan harus ditunjukkan dalam spesifikasi proses pengeluaran dan disahkan pada spesimen ujian untuk mengesahkan bahawa sifat diawetkan memenuhi keperluan reka bentuk. Untuk pemasangan yang merupakan sebahagian daripada produk akhir tersenarai UL-, perubahan kepada jadual rawatan kompaun pasu mungkin mencetuskan pemberitahuan atau keperluan penilaian semula-dengan badan penyenaraian. Ini harus disahkan sebelum melaksanakan perubahan proses. Pengesahan harus termasuk kitaran haba kepada kiraan kitaran yang mencukupi untuk mengesahkan bahawa mod kegagalan yang muncul pada jadual penyembuhan terdahulu tidak muncul pada yang baharu.
Bolehkah tegasan sisa diukur tanpa-memusnahkan pada pemasangan siap?
Pengukuran tegasan sisa dalam epoksi tidak boleh-memusnahkan secara teknikal menggunakan teknik seperti keanjalan foto atau spektroskopi Raman-mikro, tetapi ini bukan alat pengeluaran rutin. Analisis keratan-yang merosakkan diikuti dengan pemeriksaan retak mikroskopik adalah lebih praktikal untuk pengesahan pengeluaran. Alat pengesahan pengeluaran yang paling mudah diakses ialah spesimen saksi: spesimen diawet yang dihasilkan serentak dengan setiap kumpulan pengeluaran, disimpan dan diuji secara berkala dengan kitaran haba dan pemeriksaan-bahagian. Penyimpangan dalam spesimen saksi meramalkan, tetapi tidak menjamin, apa yang terdapat dalam kumpulan pengeluaran.
Langkah Seterusnya - Hubungi Fong Yong Chemical
