Общие характеристики метода монтажа накруткой
Соединения, состоящие из 5—б витков луженого медного провода, навитого на золоченый или посеребренный вывод из фосфористой бронзы, имеют номинальное сопротивление 0,001—0,003 Ом. Результаты испытаний говорят о том, что после полного цикла пребывания соединения в сложных окружающих условиях сопротивление увеличивается не более чем на 1 МОм. Вследствие большой контактной поверхности между проводом и выводом пропускная мощность соединения ограничивается лишь возможностями провода. Если температура соединения не превышает 100° С, то может быть достигнут исключительно длительный срок службы.
С увеличением частоты потери при переменном токе в таком соединении несколько увеличиваются. Тем не менее потери при частоте вплоть до 60 Мгц будут приблизительно такие же или ниже, чем для паяных соединений. Соединения, выполненные методом накрутки могут подвергаться следующим механическим воздействиям: механическая обработка, вибрация, температурные изменения и резкое охлаждение.
Механическая обработка, которая может ослабить навитое соединение, включает в себя сдавливание сторон соединения, толкание или стаскивание всего соединения или развивание накрутки.
Важным параметром, характеризующим качество соединения накруткой, является усилие стягивания. Усилие стягивания — это усилие, требуемое для снятия полного соединения вдоль оси вывода. На выводах большого сечения усилия стягивания получаются больше, чем на выводах меньшего сечения. Провода большего сечения также обеспечивают большие значения этого усилия.
| Диаметр провода, мм | Усилие, кГ |
| 1,02 0,81 0,64 0,51 0,40 0,32 |
4,8 3,2 3,2 2,6 2,6 2 |
В табл. 1 даны минимальные значения усилия стягивания для проводов различных диаметров.
Усилие измеряется параллельно продольной оси вывода. Значения даны для квадратного вывода стороной 1,14 мм. Обычно маловероятно, что соединение может быть неумышленно развито при нормальном монтаже или при операциях обслуживания. В среднем для развивки одной половины витка провода диаметром 0,5 мм на выводе сечением 0,81X1,56 мм необходимо усилие 825 Г. Стандартные отклонения составляют около 15% от этих значений.
Провода могут повреждаться от натяжения, от многократных изгибов или при совместном их воздействии. Резкие изменения поперечного сечения от голого провода до капли припоя локализируют напряжения в точке паяного соединения. В беспаянных навитых соединениях напряжение распределяется по более длинной части провода. Однако засечки в проводе на первом витке соединения образуют концентрации напряжений, которые могут повредить провод так же, как и в паяных соединениях.
Вывод обеспечивает надежное соединение, когда он имеет по крайней мере два края, расположенные поперек оси проволоки. Наиболее распространенные формы выводов показаны на рис. 6.
Выводы должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать усилие скручивания при накрутке. Они должны быть сконструированы таким образом, чтобы диаметр отверстия для вставки вывода в концевой части инструмента для накрутки соответствовал данному выводу. Квадратные выводы имеют определенные преимущества при использовании автоматизированных машин для накрутки. U-об-разные и V-образные выводы (рис. 6) особенно приемлемы для выводов ламповых панелей и реле. Они способны запасать даже большую упругую энергию, чем прямоугольные выводы с одинаковой площадью поперечного сечения, но их рекомендуется применять только в тех случаях, когда применяется очень тонкий контактный материал толщиной 0,2—0,4 мм или необходима работа при температуре 120—180° С.
Рис. 6. Формы выводов.
1 — квадратный; 2 — U-образный; 3 — V-образный; 4 — прямоугольный; 5 — ромбовидный; 6 — двойной треугольный.
Рис. 7. Общий вид соединения с двойной накруткой.
Минимальное число витков соединения накруткой определяется из следующих условий:
а) соединения накруткой должны обеспечивать минимум 20 точек контактирования провода с выводом;
б) соединения бандажированием должны обеспечивать минимум 12 точек контактирования на выводе.
В табл. 2 приводится число точек контактирования на виток, которое нужно учитывать при определении необходимого числа витков.
| Форма вывода | Число точек контактирования на виток | |
| Соединение накруткой | Соединение бандажированием | |
| Квадратная Прямоугольная V-образная U-образная Треугольная |
4 4 2,5 4 3 |
2 2 Не применяется To же To же 2 |
Размеры выводов зависят от нескольких факторов. Для обеспечения сопротивления к скручиванию при накрутке рекомендуемая минимальная площадь поперечного сечения должна быть не меньше, чем сечение данного диаметра проволоки. Применяют отношение ширины к высоте вывода 1 : 2. Выводы должны соответствовать конструкции навивающего устройства. Кроме того, их длина должна быть достаточна для размещения необходимого числа соединений.
Длина вывода определяется диаметром проводов, числом витков одной накрутки и максимально возможным количеством накруток на одном выводе. На рис. 7 показана часть вывода с расположенными на нем двумя накрутками. В табл. 3 дано минимальное значение длины для квадратных (1,114X1,14 мм) выводов для проводов диаметром 0,4—1 мм.
| Номинальный диаметр провода, мм | Конфигурация соединения накруткой | Эффективная длина для числа соединений, мм | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| 1,02 0,83 0,64 0,52 0,40 |
Модифицированная Обычная Модифицированная Обычная Модифицированная Обычная Модифицированная Обычная Модифицированная Обычная |
9,4 5.8 7.9 4,8 7,2 4,6 6,1 3,8 5,8 3,6 |
18 11,2 15 8,9 13,7 8,6 11,4 6,9 10,9 6,6 |
26,9 16,5 22,3 13,2 20,8 12,7 17,0 10,2 16,3 9,7 |
Для расчета минимальной эффективной длины вывода (рис. 8) можно пользоваться формулами, приведенными в табл. 4.
| Число накруток | Минимальная эффективная длина вывода | |
| При обычном соединении накруткой | При соединении бандажированием | |
| 1 | L1 = (n — 1)D + 3S1 + 3D + S2 | L1 + 2B |
| 2 | L2 = L1 + (n+ 1)D + 3S1 + S3 | L2 + 2B |
| 3 | L3 = L2 + (n+ 1)D + 3S1 + S3 | L3 + 2B |
Рис. 8. К расчету минимальной эффективной длины вывода. n — число витков одной накрутки; D — диаметр проводника, используемого для накрутки; s1 — расстояние между двумя смежными витками; s2 — расстояние между первым витком и изолятором (основанием); s3 — расстояние между двумя накрутками; В — диаметр проводника, подлежащего бандажированию.
Ширина вывода для медного провода Ø 0,5 мм около 1,6 мм, или в 3 раза больше диаметра провода. Если провод меньшего диаметра, применяют выводы шириной более чем трехкратный диаметр провода, что необходимо для лучшей видимости соединения. В большей степени толщина вывода зависит от его формы. Для прямоугольного вывода толщина может изменяться от 1,5 до 3 размеров диаметра провода. Когда толщина меньше 0,5 диаметра провода, вывод может сильно скручиваться при накрутке. Радиусы углов выводов должны быть больше 0,045 мм.
| Диаметр провода, мм | Размеры вывода, мм | Эффективный радиус R, мм |
| 1,02 | 1,57X1.57 1,57X2,36 |
4,3 |
| 0,83 | 1,14X1,14 0,79X1,57 |
3,8 |
| 0,64 | 0,89X1.27 1,14X1.14 0,79Х1,57 |
3,2 |
| 0,52 | 0,89X1.27 1,14X1,14 0,79X1.57 |
2,6 |
| 0,40 | 0,89X1.27 1,14X1.14 0,79X1.57 | 2,6 |
Размеры провода определяются в соответствии с требованиями к электрической цепи. После этого выбирают размеры вывода в соответствии с требованиями к соединению и ограничениям величины доступной площади размещения. Особое внимание следует уделить выбору размера концевой части инструмента для данной комбинации провода и вывода.
Размер R (рис. 9) определяет эффективный (минимальный) радиус области вокруг центра вывода, которая должна быть свободной для обеспечения нормальной работы концевой части и муфты инструмента. Значения R даны в табл. 5.
Рис. 9. К определению шага сетки выводов.
Для создания надежного соединения с площадью газонепроницаемой поверхности, равной или большей диаметра навиваемого провода, обычно требуется 4—7 витков для проводов диаметром 0,4—1 мм. При модифицированной системе накрутки дополнительно необходимо 0,5—2 изолированных витка.
Фирма Bell, например, устанавливает минимум 5 витков для провода, диаметром 0,64 и 6 витков для провода диаметром 0,52 мм.
Провод плотно наматывается на вывод, но витки не нахлестываются.
Для каждого вывода следует планировать не больше чем 3—4 соединения на случай возможных изменений в цепи и вследствие скручивания вывода, возникающего при накрутке. Максимальное расстояние между витками не должно превышать 1/2 диаметра провода. Необходимо, чтобы витки не лежали над последней точкой соединения. Поперечное сечение вывода может быть увеличено для большого числа соединений, но от этого ухудшается плотность размещения точек. Если на одном выводе свыше трех соединений, то ремонт или изменения в цепи затрудняются.
Хотя теоретически может навиваться провод всех диаметров, практически применяются провода диаметром 0,17—1,2 мм, для которых имеется стандартный инструмент. Провод диаметром 1,5 мм еще навивается, но с проводом большего диаметра трудно работать, так как для его намотки вокруг вывода необходимо большое усилие. Соответственно вывод должен быть более прочным.
Жесткость и диаметр провода для накрутки являются основными факторами. Чем пластичнее провод, тем его легче сгибать при накрутке. Провод низкой пластичности (жесткий) требует большего усилия для накрутки, и соединение получается более прочным. Это не означает, что провод низкой пластичности имеет большее преимущество, так как накрутка на соединения может развиваться.