Механические параметры
Соединение накруткой представляет собой сложную напряженную систему. Упругие силы, действующие в штыре и проводе, обеспечивают достаточно большое контактное давление. Явления смятия, происходящие при накрутке, обеспечивают разрушение оксидных пленок в местах контакта и герметичность соединения.
Хотя упругие силы в какой-то мере изменяются в зависимости от температуры и времени, однако надежный электрический контакт сохраняется и при длительном пребывании при отрицательных (—60° С) и положительных (+ 65° С) температурах.
Качество любого электрического соединения, осуществляемого без расплавления соединяемых поверхностей |(пайки), определяется силой сжатия контактных поверхностей, отсутствием коррозии на этих поверхностях и герметичностью соединения, которая зависит в свою очередь от силы сжатия контактных поверхностей и их формы.
Различают несколько сил, возникающих при монтаже накруткой.
1) Сила давления концевой части на формируемое соединение за счет нажатия вручную (при ручном способе производства) на рукоятку пистолета;
2) сила давления провода на штырь в радиальном направлении (радиальная сила);
3) усилие, необходимое для сдвига соединения вдоль штыря (продольное усилие).
Рассмотрим пределы, в которых должны находиться эти усилия для соединения из нескольких витков провода вокруг монтажного штыря с прямоугольным сечением 1 мм Х 1,5 мм. Максимум и минимум усилия нажатия на концевую часть при монтаже определяются из следующих условий.
При правильно выбранном усилии нажатия соединение должно получиться плотным, т. е. витки провода должны плотно прилегать друг к другу. Если витки ложатся неплотно, это означает, что усилие нажатия недостаточно. Если провод наматывается не по винтовой линии, а по спирали, то это означает, что усилие нажатия велико. Соединение с шагом между витками более 0,5 диаметра провода и спиральное соединение являются негодными. Усилия нажатия для различных размеров провода должны находиться в пределах 0,5— 3 кГ.
Величина радиальной силы обусловлена тремя основными факторами:
1) конфигурацией концевой части. Так как провод подается из отверстия концевой части под углом 90°, происходит как бы «протягивание» его по кромке. Очевидно, что усилие «протягивания» зависит от чистоты обработки кромки и радиуса ее закругления. Малый радиус закругления и недостаточная чистота обработки могут приводить к обрывам провода в начале или середине операции.
Чрезмерная величина радиальной силы (обусловленная недостатками инструмента) может вызвать нежелательное распространение пластических деформаций в проводе на значительную глубину и его перенапряжение. Такое соединение не обеспечивает целостности провода при контроле на развивание и является негодным;
2) состоянием материала жилы провода: чем больше твердость (нагартованность) провода, тем больше радиальная сила;
3) величиной нажатия на концевую часть.
Первые два фактора не зависят от оператора и поэтому могут быть исключены из дальнейшего рассмотрения. Радиальная сила находится в следующей зависимости от усилия нажатия.
Величина радиальной силы будет максимальной, если усилие нажатия выбрано таким, что накрутка осуществляется плотно, но усилие давления между витками отсутствует, т. е. усилие нажатия осуществляет только изгиб провода и укладка витков не затрудняется силами трения о торец концевой части.
С увеличением силы нажатия на инструмент будут увеличиваться силы, препятствующие укладке витков по винтовой линии. Когда сила нажатия возбудит силы трения большие, чем радиальная сила, соединение будет спиральным. С уменьшением силы нажатия радиальная сила будет также уменьшаться за счет того, что провод при этом будет подаваться под углом, большим 90°, и силы «протягивания» будут меньше.
Радиальная сила не может быть измерена и проконтролирована непосредственно, однако о ней можно судить по продольному усилию — усилию стягивания соединения: чем больше радиальная сила, тем больше усилие стягивания.
Из сказанного следует, что продольное усилие зависит в конечном счете от качества инструмента, состояния материала (провода, правильности действий персонала, т. е. является фактором, дающим возможность оценки качества соединения.
Продольное усилие в зависимости от диаметра провода находится в пределах 5—20 кГ.
Радиальная сила может быть определена также методом сравнения деформаций. Так, если на жиле провода ребром штыря сделать насечки под действием определенной силы, то, сравнивая величину насечек навитого провода с величиной этих насечек, можно определить радиальную силу, которая, например, для провода диаметром 0,5 мм составляет 1,5—2 кГ.