Quiero proteger los componentes montados en PCB de las vibraciones. ¿Qué tipo de pegamento / sustancia debo usar? ¿Cuáles son los componentes más propensos a fallas debido a las vibraciones?
Mi preferencia:
Caucho de silicona de curado neutro como agente antivibración y sellado a largo plazo. Espere más de 20 años de vida.
Si se requiere una ubicación mecánica inicial, use pegamento caliente (pegamento de fusión en caliente) solo para mantener las cosas en su lugar mientras se endurece el caucho de silicona. [¡El pegamento caliente es una solución a largo plazo completamente insatisfactoria!].
Detalles:
Para la supervivencia a largo plazo, cualquier cosa que necesite más resistencia mecánica de la que proporcionan sus conexiones de soldadura debe usar restricciones mecánicas 'adecuadas' como soportes, abrazaderas de montaje, etc.
Sin embargo , es común en muchos productos de consumo que los artículos mecánicos más grandes se "mantengan en su lugar" o se sujeten mecánicamente con un adhesivo. Hecho correctamente, este es un método de fabricación legítimo, a pesar de que a veces los diseñadores "adecuados" lo desaprueban.
Solución asiática: el método más común en los productos asiáticos es un pegamento blanco que se adhiere a un acabado blanco cerámico duro. Tiene buenas capacidades y fuerza de unión inicial, se establece rápidamente y falla miserablemente en un período de meses a un año más o menos.
Solución occidental: el método occidental más común es el pegamento caliente o el pegamento termofusible. Tiene buenas capacidades de unión inicial, resistencia razonable, se establece dentro del tiempo necesario para enfriarse (decenas de segundos a minutos dependiendo de la cantidad y la conducción térmica) y falla miserablemente en un período de meses a un año más o menos. La gente todavía lo usa y dice lo bueno que es.
Una solución excelente: una solución excelente es el caucho de silicona de curado neutro. Tiene buenas capacidades de unión una vez configuradas; estas varían con los materiales, pero hay disponibles imprimaciones o variantes especiales para materiales difíciles. Tiene una resistencia razonable pero un módulo bajo (algo elástico), por lo que resiste magníficamente las fuerzas de vibración e impacto. El tiempo de fraguado puede ser de minutos a muchas horas, generalmente más largo que más corto. Una vez configurado, generalmente durará 20 ++ años. Los largos tiempos de fraguado no son un problema siempre que el adhesivo no lo sea.Se utiliza para retener los objetos en posición pero para agregar resistencia a la vibración a largo plazo. La mayoría de las gomas de silicona no fluirán durante el fraguado, por lo que el tiempo de fraguado no es importante, excepto que la superficie será pegajosa al principio. "Piel sobre" ocurre típicamente en 10 a 20 minutos. El ajuste se logra por la acción de la humedad atmosférica, por lo que la baja humedad provoca tiempos de fraguado más largos. La velocidad de configuración completa depende del grosor del agua, siendo típicas velocidades de aproximadamente 3 mm de profundidad por 24 horas.
Una combinación excelente donde se requiere retención mecánica o ubicación usando el adhesivo es usar un "toque" de pegamento termofusible para mantener las cosas en su lugar inicialmente y luego usar caucho de silicona como el agente de unión y antivibración a largo plazo.
Además de su excelente bajo módulo y larga vida, los SR son excelentes agentes impermeabilizantes y selladores. Sin embargo son no wter vapor selladores - ater vapor pasará a través de SR con el tiempo - costumbre agua líquida. Entonces "respiran", lo que puede ser bueno o malo dependiendo de la aplicación.
Tenga en cuenta que el caucho de silicona utilizado DEBE ser un curado neutro donde se utilizan componentes electrónicos o sensibles a la corrosión. La SR "normal" es una cura ácida y libera ácido acético durante el fraguado (huele a vinagre). Esto "no está tan mal" en muchos casos, pero puede causar corrosión en aplicaciones sensibles.
Los cauchos de silicona de curado neutro están ampliamente disponibles y cuestan poco o nada más. La mayoría son "Oxeme" curan y liberan oxemes y alcohol metílico. El primero puede causar corrosión del cobre desnudo. Oxeme cure no es adecuado para policarbonato: use alcohol cure.
Los SR de curación neutral algo más queridos son la curación directa con alcohol y liberan alcohol metílico en el fraguado. El manejo sensible es lo suficientemente bueno. Ventile bien si usa kgs a la vez :-).
Dow Corning fabrica una amplia gama de SR que están disponibles en la mayoría de los países y que cuentan con amplios datos técnicos disponibles. [Sin asociación con Dow Corning, aparte de ser un cliente satisfecho].
Hay muchos otros adhesivos que mi trabajo para usted. Las colas de cianoacrilato se fijan rápidamente (superpegamento, cola de elefante), corren el riesgo de estropear las superficies en algunas aplicaciones y se pegarán con el tiempo en algunas superficies. Las colas de látex y de contacto tienen un módulo bajo y pueden ser útiles. Se suelen utilizar disolventes que pueden tener efectos adversos. Existen otros, pero he encontrado que el caucho de silicona es el mejor en general.
- Caucho de silicona versus resina epoxi:
No mencioné la resina epoxi (ER), y Mike la ha recomendado con preferencia al caucho de silicona (SR). Las resinas epoxi son ciertamente muy útiles. Están disponibles con "vidas útiles (tiempo útil antes del fraguado) de menos de 1 minuto a horas, y tiempo de curado completo de una hora más o menos a un día más o menos. Las temperaturas elevadas aumentan la velocidad de curado y reducen la vida útil. 2 pot "- dos componentes diferentes se mezclan justo antes de su uso. Los SR también están disponibles en formulaciones de 2 partes, generalmente con tiempos de fraguado rápidos (minutos a 10's de minutos, pueden ser más largos por diseño).
Un factor que cité como una ventaja, Mike ha citado como una desventaja. Ambos estamos en lo correcto (¿y ambos mal? :-)) y vale la pena entender por qué.
El factor es "módulo". Módulo (más apropiadamente "Módulo elástico") es la relación de tensión a deformación: la cantidad de deformación experimentada por la fuerza aplicada. Existen diversas medidas de módulo, principalmente relacionadas con aspectos direccionales de las fuerzas y deformaciones. Algunos detalles más aquí en este artículo de Wikipedia sobre módulo elástico. .
Los cauchos de silicona son de "bajo módulo", aunque los valores reales pueden variar ampliamente según el diseño, los que se encuentran normalmente serán "sustancialmente" más elásticos "que las resinas epoxi típicas. Mike y yo estamos de acuerdo en esto :-). Qué útil es esto Un tema de discusión.
Una resina epoxi generalmente actuará de la misma manera que una abrazadera o soporte o sistema de montaje mecánico. Fija rígidamente el componente a un accesorio o PCB, etc. Las gomas de silicona típicas no son en absoluto "gelatinosas", se colocan en una goma rígida, típicamente tan flexibles como un borrador de bloques no rígido, sólido pero no como concreto. La dureza de una formulación de caucho no está relacionada intuitivamente con el módulo *, pero los dos están lo suficientemente relacionados como para ser útiles. Una escala apropiada para la dureza de los cauchos es la escala de dureza "Shore A". Los neumáticos de los automóviles serían aproximadamente Shore A 70, una goma bastante rígida. Una banda elástica típica sería Shore A 25-30, bastante elástica. Existen cauchos de silicona que se ajustan a cualquiera de estos extremos, pero la mayoría serían intermedios, con una tendencia hacia el lado rígido en la mayoría de los casos.
Ahora considere, si alguna vez ha encontrado un amortiguador de vibraciones, protector contra terremotos, montaje a prueba de golpes, montaje automático del motor, ... - ¿qué características mecánicas tienen? ¿De qué tipo de materiales esperarías que estén hechos?
Si un montaje exige una rigidez absoluta, no puede tolerar ningún grado de flexión, debe montarse sólidamente sin ningún movimiento relativo al montaje, entonces el caucho de silicona probablemente no sea el material de montaje elegido.
Por el contrario, si existe un grado de aislamiento mecánico de la vibración, la capacidad de resistir impactos y grandes movimientos o fuerzas externas mediante la distribución de las fuerzas involucradas en el espacio y el tiempo, la minimización de la transmisión de la vibración por transferencia con pérdida de energía vibratoria, la libertad de fracturas por estrés y La degradación mecánica mínima con el tiempo es valiosa, entonces los cauchos de silicona serán serios contendientes.
M Alin preguntó qué tipo de cosas necesitaban más ser pegadas.
Típicamente estos son
Objetos pesados que ejercen fuerzas sustanciales bajo impacto (condensadores de lata, cajas de baterías sueltas, ...
PCB en ranuras, conectores de borde, objetos que pueden alcanzar "latigazo cervical" bajo impacto eterno.
Artículos retenidos única o principalmente por el adhesivo.
Esencialmente, los objetos que pueden moverse bajo impacto o vibración y sufrir daños si lo hacen.
Amortiguadores de goma: las imágenes son enlaces en vivo
Wikipedia - Durómetro Shore
Materiales para maquinistas - Dureza
Shore Comparación Shore A con Shore D (¡sospechoso!)
(* A continuación se proporciona una fórmula que relaciona aproximadamente Shore A con el módulo de Young. Es poco probable que sea útil en este contexto).
Agregado 4 años en:
P: No entiendo sus declaraciones contradictorias consecutivas "debería usar restricciones mecánicas 'adecuadas' [...] Si se hace correctamente [este adhesivo] es un método de fabricación legítimo". Los adhesivos son fantásticos, cuando, como mencionas, están diseñados para. Si desea comenzar con "todo debería usar tuercas y tornillos", le diría a 3M cuyos adhesivos sostienen la superficie del edificio más alto del mundo.
R: Releí o leí lo que había escrito para ver cómo encaja.
Estoy de acuerdo en que si toma algunas de las declaraciones tanto en semi-aislamiento AND (booleano) como en su valor nominal absoluto, puede ver alguna contradicción. Si toma tanto la pregunta original como lo que he escrito en conjunto, parece razonablemente correcto. Podría cambiar algunas palabras para eliminar algunas contradicciones parciales, pero creo que cualquiera que busque consejo sobre el tema y lo lea todo tendrá una muy buena idea de lo que estoy diciendo [[Si lo que digo es válido es otra pregunta :-)]].
Observo que observo que los SR (gomas de silicona) de buena calidad "durarán más de 20 años) y que son útiles en este rol. Y me siento cómodo con la idea de que una hoja de material aplicada 'correctamente' 'correctamente' ( como el vidrio) se puede sostener de forma "segura" con adhesivo durante la vida útil de un edificio cuando todas las suposiciones resultan válidas.
Pero, también sé de paneles de vidrio que han "caído de simplemente" edificios y aquí (Nueva elandia) un hombre cayó a su muerte cuando él se apoyó en un adhesivo conservó toda su altura baja cristal de la ventana que luego se cayó :-(.
Es decir, El "diseño adecuado" y la "aplicación adecuada" y los "supuestos válidos" están o deberían estar dentro de las capacidades de los diseñadores profesionales, e incluso a veces se equivocan.
Las personas que "diseñan" sistemas de sujeción con menores recursos y capacidades pueden, en general, estar mucho más seguros de "hacerlo bien" con sujetadores mecánicos que con adhesivos.
He estado involucrado con el uso de adhesivos en quizás 500,000 productos fabricados en varias fábricas (chinas) durante varios años. Las lecciones y experiencias fueron esclarecedoras :-).
Sí, los adhesivos tienen su lugar.
Sí, los uso
Y sí, SIEMPRE soy cauteloso y consciente de lo que puede suceder.
En mis días en la industria aeroespacial, los componentes pequeños que se montaron 'sustancialmente' planos contra la PCB (es decir, resistencias axiales, diodos, circuitos integrados DIP, etc.) no requirieron un tratamiento especial, al igual que los componentes SMD. Componentes más grandes como condensadores radiales y componentes montados orgullosos de la PCB (transistores, etc.) se fijaron en su lugar con adhesivo de resina epoxi. El caucho de silicona (RTV) solo se usó para asegurar los tornillos preestablecidos, ya que es flexible y no ofrece mucha protección contra el estrés vibratorio.
Los PCB se fijaron al chasis utilizando soportes antivibraciones (caucho de nitrilo, etc.). Los recubrimientos conformales probablemente también proporcionaron una ligera protección adicional.
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Los SMD pequeños probablemente no necesitan fijación mecánica, ya que apenas ejercen una fuerza sobre la soldadura gracias a su bajo peso, a menudo miligramos. (Una resistencia de chip de película delgada 0402 pesa exactamente 1 mg).
Para componentes más grandes, como electrolíticos grandes, no usaría un pegamento que permanezca elástico . Este tipo de pegamento todavía permite que la parte vibre, aunque con una amplitud más baja. Incluso a estas amplitudes más bajas durante un tiempo prolongado, pueden provocar que las soldaduras se rompan debido a la deformación .
La fluencia también puede ocurrir con una fijación no elástica, si la soldadura estaría bajo tensión cuando el pegamento se seque, pero esto no es tan malo como la tensión de la vibración.
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en términos generales, la mayoría de los dispositivos tienen suficiente tensión superficial en la soldadura para mantener los componentes en su lugar incluso a altas temperaturas y grandes vibraciones. El mayor riesgo serían los componentes pesados y grandes. Si tiene condensadores electrolíticos SMD grandes, los haría a través del orificio, junto con cualquier conector.
El único uso de pegamento en el trabajo SMD que se me ocurre es usarlo para evitar que los componentes se caigan durante el reflujo del horno.
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