Curs MC 2010 - v2

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

1/328

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

2/328

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

3/328

I

Cuprins

Cap.1. Principii de fabricaie i calitate n Industria Electronic ......... 11.1. Tendine n evoluia componentelor electronice ................................ 11.2. Asimilarea n fabricaie a produselor electronice............................... 2

1.2.1. Studiul tehnico-economic ................................................................ 21.2.2. Proiectarea electric ....................................................................... 41.2.3. Modelarea comportrii componentelor electronice i proiectarea

circuitelor ........................................................................................ 51.2.4. Proiectarea constructiv i tehnologic a modulelor

(subansamblurilor) i ansamblurilor generale ................................. 81.2.5. Pregtirea fabricaiei ..................................................................... 101.2.6. Fabricaia ...................................................................................... 111.2.7. Exploatarea i ntreinerea produselor electronice........................ 12

1.3. Calitatea n industria electronic ..................................................... 121.3.1. Definiii. Concepte generale .......................................................... 121.3.2. Noiuni despre calitate .................................................................. 141.3.3. Indicatori de calitate ...................................................................... 15

Cap.2. Proprietile tehnice i tehnologice ale materialelorelectrotehnice ............................................................................ 21

2.1. Proprieti chimice ........................................................................... 212.2. Proprieti fizice ............................................................................... 222.3. Proprieti mecanice ........................................................................ 24

2.3.1. Elasticitatea materialelor metalice ................................................ 262.3.2. Plasticitatea materialelor metalice ................................................ 272.3.3.ncercarea la traciune a materialelor metalice ............................. 292.3.4. Ruperea materialelor .................................................................... 312.3.5. Fluajul materialelor ....................................................................... 322.3.6. Oboseala materialelor ................................................................... 332.3.7. Duritatea materialelor.................................................................... 342.3.8. Reziliena ...................................................................................... 37

2.4. Proprieti termice ........................................................................... 37Cap.3. Conducia electric ................................................................... 41

3.1. Bazele fenomenului conduciei electrice ......................................... 413.2. Factori care influeneaz conductibilitatea electric a materialelor

metalice ........................................................................................... 433.2.1. Influena temperaturii .................................................................... 433.2.2. Influena impuritilor..................................................................... 453.2.3. Influena solicitrilor mecanice...................................................... 46

3.3. Supraconductibilitatea ..................................................................... 473.3.1. Aplicaii ale materialelor supraconductoare .................................. 56

3.4. Conducia electric a semiconductorilor.......................................... 573.4.1. Conducia intrinsec i conducia extrinsec ................................ 573.4.2. Factori care influeneaz proprietile semiconductoare............... 58

3.5. Proprietile electroizolante ale materialelor................................... 613.5.1. Rigiditate dielectric, polarizare, permitivitate............................... 61

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

4/328

II

3.5.2. Pierderi n dielectrici ......................................................................633.5.3. Factori care influeneaz proprietile electroizolante ...................64

Cap.4. Materiale conductoare. Metale ................................................. 674.1. Caracteristici generale ..................................................................... 674.2.

Dependen proprietilor materialelor conductoare de diferii factori......................................................................................................... 67

4.2.1. Influena temperaturii.....................................................................68 4.2.2. Influena strii de agregare............................................................68 4.2.3. Influena naturii i coninutului de impuriti...................................69 4.2.4. Influena solicitrilor mecanice ......................................................71 4.2.5. Influena tratamentului termic ........................................................71 4.2.6. Coroziunea metalelor ....................................................................71

4.3. Materiale de mare conductivitate electric ...................................... 734.3.1. Cuprul i aliajele sale ....................................................................73 4.3.2. Aluminiul i aliajele sale.................................................................77

4.4. Materiale conductoare cu mare rezistivitate electric ..................... 804.4.1. Materiale pentru rezistoare de precizie i etalon ...........................80 4.4.2. Materiale pentru reostate...............................................................814.4.3. Materiale utilizate n electrotermie .................................................82

4.5. Materiale conductoare pentru contacte electrice ............................. 834.5.1. Materiale pentru contacte fixe .......................................................844.5.2. Materiale pentru contacte de rupere ..............................................844.5.3. Materiale pentru contacte alunectoare ........................................86

4.6. Materiale cu utilizri speciale........................................................... 874.6.1. Materiale pentru termobimetale .....................................................874.6.2. Materiale pentru termocuple ..........................................................874.6.3. Aliaje de lipit ..................................................................................88

Cap.5. Materiale electroizolante .......................................................... 915.1. Caracteristici generale ..................................................................... 915.2. Polarizaia temporar a materialelor izolatoare ............................... 91

5.2.1. Polarizaia electronic ...................................................................94 5.2.2. Polarizaia ionic ...........................................................................96 5.2.3. Polarizaia de orientare..................................................................98 5.2.4. Polarizaia de neomogenitate ......................................................103

5.3. Polarizaia permanent a materialelor izolatoare .......................... 1045.3.1. Fenomenul piroelectric ................................................................1045.3.2.

Fenomenul piezoelectric..............................................................105

5.3.3. Efectul de electret ........................................................................107

5.4. Dependena proprietilor dielectrice ale materialelor electroizolantede diveri factori............................................................................. 108

5.4.1. Rezistivitatea ...............................................................................1095.4.2. Rigiditatea dielectric ..................................................................111 5.4.3. Permitivitatea electric ................................................................116 5.4.4. Factorul de pierderi .....................................................................1185.4.5. Pierderi n materiale dielectrice ...................................................119

5.5. Clasificarea materialelor electroizolante ........................................ 1225.5.1. Clasificarea dup stabilitatea termic ..........................................122

5.6.

Materiale electroizolante gazoase ................................................. 124

5.6.1. Aerul ............................................................................................1245.6.2. Hidrogenul ...................................................................................1255.6.3. Gaze electronegative ..................................................................125

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

5/328

III

5.6.4. Alte gaze ..................................................................................... 1265.7. Materiale electroizolante lichide .................................................... 127

5.7.1. Uleiul mineral .............................................................................. 1275.7.2. Uleiuri sintetice ........................................................................... 128

5.8. Materiale electroizolante solide organice ...................................... 1295.8.1. Materiale organice micromoleculare ........................................... 1295.8.2. Materiale organice macromoleculare .......................................... 1305.8.3. Celuloza i derivaii si ............................................................... 1355.8.4. Cauciucuri i elastomeri.............................................................. 1365.8.5. Siliconii ........................................................................................ 137

5.9. Materiale electroizolante solide anorganice .................................. 1385.9.1. Mica i produsele pe baz de mic............................................. 1385.9.2. Sticlele ........................................................................................ 1395.9.3. Ceramica electrotehnic ............................................................. 1405.9.4. Alte materiale anorganice ........................................................... 1425.9.5. Lacuri electroizolante .................................................................. 142

5.10. Compounduri ................................................................................. 1445.11. Produse pe baz de rini sintetice .............................................. 1445.11.1.Mase plastice presate ................................................................. 1445.11.2.Mase plastice stratificate ............................................................. 1445.11.3.Folii electroizolante ..................................................................... 1455.11.4.Fire i esturi ............................................................................. 1455.11.5.Materiale expandate (poroplaste) ............................................... 146

5.12. Materiale compozite ...................................................................... 146Cap.6. Materiale magnetice ................................................................ 149

6.1. Proprieti magnetice generale...................................................... 1496.1.1. Pierderi n materiale magnetice .................................................. 1536.2. Caracteristici generale ale materialelor magnetice ....................... 153

6.3. Dependena proprietilor magnetice de diveri factori ................. 1556.3.1. Influena temperaturii .................................................................. 1556.3.2. Influena impuritilor................................................................... 1566.3.3. Influena solicitrilor mecanice.................................................... 1576.3.4. Influenii tratamentelor termice.................................................... 1576.3.5. Influena altor factori ................................................................... 158

6.4. Materiale magnetice moi ............................................................... 1586.4.1. Fierul ........................................................................................... 1586.4.2. Oeluri i fonte............................................................................. 1596.4.3. Aliaje fier-siliciu ........................................................................... 1596.4.4. Aliaje fier-aluminiu ...................................................................... 1606.4.5. Aliaje nichel-fier .......................................................................... 1606.4.6. Aliaje cu inducie de saturaie mare ............................................ 1616.4.7. Aliaje eu proprieti speciale ....................................................... 1626.4.8. Ferite magnetic moi .................................................................... 1626.4.9. Materiale magnetodielectrice ...................................................... 163

6.5. Materiale magnetice dure .............................................................. 1646.5.1. Oeluri martensitice i aliate........................................................ 1656.5.2. Aliaje plastice .............................................................................. 1656.5.3. Aliaje cu magnetostriciune mic ................................................ 1656.5.4.

Aliaje pe baz de mangan i din metale preioase...................... 166

6.5.5. Aliaje cu durificare prin dispersie de faz.................................... 1666.5.6. Ferite magnetic dure ................................................................... 1676.5.7. Alte materiale pentru magneilor permaneni .............................. 167

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

6/328

IV

6.6. Materiale cu proprieti magnetice reduse (nemagnetice) ............ 168Cap.7. Rezistoare ............................................................................... 169

7.1. Elemente de circuit ........................................................................ 1697.2. Rezistoare - generaliti................................................................. 1717.3. Structura constructiv a rezistoarelor fixe ..................................... 1727.3.1. Elementul rezistiv ........................................................................172

7.3.2. Suportul izolant ............................................................................1737.3.3. Terminalele ..................................................................................1747.3.4. Protecia rezistoarelor la aciunea factorilor mecano-climatici .....175

7.4. Tehnologia de fabricaie a rezistoarelor bobinate ......................... 1767.4.1. Tehnologia rezistoarelor bobinate de medie putere ....................1767.4.2. Tehnologia rezistoarelor bobinate de mare putere ......................177

7.5. Tehnologia de fabricaie a rezistoarelor peliculare ........................ 1787.5.1. Tehnologia rezistoarelor cu pelicul rezistiv pe baz de carbon1787.5.2. Tehnologia rezistoarelor cu pelicul rezistiv pe baz de oxizi

metalici ........................................................................................1817.5.3. Tehnologia rezistoarelor de volum ..............................................1827.5.4. Tehnologia straturilor subiri pentru fabricarea rezistoarelor........1837.5.5. Tehnologia straturilor groase .......................................................185

7.6. Structura constructiv i tehnologia rezistoarelor variabile(poteniometrelor) .......................................................................... 188

7.6.1. Tipuri de poteniometre................................................................188 7.6.2. Structura constructiv a rezistoarelor variabile ............................189

7.7. Caracteristicile rezistoarelor fixe .................................................... 1917.7.1. Rezistena nominal i tolerana acesteia (R, t) ..........................1917.7.2. Puterea de disipaie nominal (Pn) ..............................................1947.7.3. Tensiunea nominal (Un) ............................................................1947.7.4. Zgomotul rezistoarelor .................................................................1947.7.5. Intervalul temperaturilor de lucru .................................................1957.7.6. Coeficientul de variaie cu temperatur al rezistenei ..................1957.7.7. Precizia rezistoarelor ...................................................................195

7.8. Caracteristicile rezistoarelor variabile ............................................ 1967.8.1. Caracteristici electrice .................................................................196

7.9. Criterii de alegere a rezistoarelor .................................................. 1977.10. Fiabilitatea rezistoarelor ................................................................ 198

Cap.8. Condensatoare ........................................................................ 2018.1. Clasificarea condensatoarelor ....................................................... 2018.2. Caracteristicile i formele constructive ale condensatoarelor fixe. 202

8.2.1. Capacitatea nominal (Cn) ..........................................................2028.2.2. Tensiunea nominal (Un) ............................................................2048.2.3. Rezistena de izolaie (R iz) ..........................................................2058.2.4. Tangenta unghiului de pierderi (tg)............................................205 8.2.5. Intervalul temperaturilor de lucru .................................................2068.2.6. Coeficientul de variaie a capacitii cu temperatura (C) ............2078.2.7. Coeficientul de variaie a capacitii (K) ......................................207 8.2.8. Capacitatea specific ..................................................................207

8.3. Materiale utilizate la fabricarea condensatoarelor ......................... 2088.3.1. Armturile ....................................................................................2088.3.2. Dielectricul ...................................................................................208

8.4. Tehnologia de fabricaie a condensatoarelor fixe.......................... 2118.4.1. Tehnologia de fabricaie a condensatoarelor ceramice ...............211

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

7/328

V

8.4.2. Tehnologia de fabricaie a condensatoarelor cu mic................. 2138.4.3. Tehnologia de fabricaie a condensatoarelor cu sticl ................ 2148.4.4. Tehnologia de fabricaie a condensatoarelor cu hrtie ............... 2148.4.5. Tehnologia de fabricaie a condensatoarelor cu pelicul din

material plastic ............................................................................ 2168.4.6. Tehnologia de fabricaie a condensatoarelor electrolitice ........... 2178.5. Tehnologia de fabricaie a condensatoarelor variabile.................. 2218.5.1. Caracteristicile i construcia condensatoarele variabile............. 2218.5.2. Tehnologia de fabricaie a condensatoarelor variabile cu aer..... 2238.5.3. Tehnologia de fabricaie a condensatoarelor variabile cu dielectric

solid ............................................................................................ 2248.6. Tehnologia de fabricaie a condensatoarelor semireglabile .......... 224

8.6.1. Condensatoare semireglabile cu aer .......................................... 2258.6.2. Condensatoare semireglabile cu dielectric anorganic ................. 2258.6.3. Condensatoare semireglabile cu dielectric organic ..................... 226

8.7. Tehnologia de fabricaie a condensatoarelor de trecere ............... 2268.8. Fiabilitatea condensatoarelor ........................................................ 2278.9. Criterii de alegere a condensatoarelor .......................................... 228

Cap.9. Bobine ...................................................................................... 2339.1. Calculul inductivitii ...................................................................... 2339.2. Construcia i tehnologia de fabricaie a bobinelor........................ 236

9.2.1. Tipuri constructive de carcase pentru bobinaj ............................. 2369.2.2. Materiale conductoare pentru bobinaj ......................................... 2379.2.3. Tipuri de bobinaje ....................................................................... 2399.2.4. Impregnarea bobinajelor ............................................................. 2429.2.5. Tehnologii de realizare a nfurrilor......................................... 2439.2.6. Miezuri magnetice pentru bobine ................................................ 2449.3. Ecranarea bobinelor ...................................................................... 249

9.4. Fiabilitatea bobinelor ..................................................................... 250Cap.10.Alte componente pasive ......................................................... 253

10.1. Rezonatorul piezoelectric .............................................................. 25310.2. Lmpi cu descrcare n gaz sau n vid .......................................... 25410.3. Sigurana fuzibil ........................................................................... 25510.4. Becul .............................................................................................. 25510.5. Electromagnetul, releul .................................................................. 256

10.5.1.Caracteristicile electromecanice ale electromagneilor............... 25710.6. Contacte electrice .......................................................................... 25710.6.1.Procese fizico-chimice care afecteaz starea suprafeei de contact

.................................................................................................... 26110.6.2.Materiale pentru construcia contactelor..................................... 262

10.7. ntreruptoare ................................................................................ 26310.8. Fotorezistorul sau detectorul fotoconductiv ................................... 264

10.8.1.Caracteristici specifice fotorezistoarelor:..................................... 26510.9. Termistoare.................................................................................... 267

10.9.1.Termistoare cu coeficient de temperatur negativ...................... 26810.9.2.Rezistoare dependente de temperatur cu coeficient de

temperatur pozitiv ..................................................................... 27010.10.Varistoare ...................................................................................... 27110.11.Descrctoare electrice ................................................................. 273

10.11.1. Descrctoare cu rezistent variabil - DRV ........................ 274

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

8/328

VI

10.11.2. Descrctoare cu rezistent variabil i suflaj magnetic .......27510.11.3. Parametrii i caracteristicile descrctoarelor cu rezistent

variabil .......................................................................................276 10.11.4. Descrctoare cu oxizi metalici .............................................278

10.12.Elemente de afiare ....................................................................... 27810.12.1. Tubul catodic .........................................................................27810.12.2. LCD .......................................................................................28210.12.3. Plasma ..................................................................................28410.12.4. Plasma vs LCD ......................................................................285

Cap.11.Cablaje imprimate ................................................................... 28911.1. Generaliti .................................................................................... 28911.2. Structura i clasificarea cablajelor imprimate ................................ 290

11.2.1.Suportul electroizolant .................................................................29011.2.2.Traseele conductoare ..................................................................29011.2.3.Adezivi .........................................................................................291

11.3.

Metode i tehnologii de realizare a cablajelor imprimate .............. 292

11.3.1.Realizarea cablajelor imprimate monostrat prin metode decorodare ......................................................................................295

11.3.2.Realizarea fotooriginalului ...........................................................29711.3.3.Realizarea cablajelor imprimate multistrat ...................................29911.3.4.Realizarea cablajelor folosind folia de transfer a desenelor PnP-

Blue .............................................................................................30111.4. Echiparea cablajelor imprimate cu componente electronice ......... 30211.5. Protecia la perturbaii electromagnetice ....................................... 303

11.5.1.Alegerea tipului de cablaj imprimat ..............................................30611.6. Criterii de montare a componentelor ............................................. 306

11.6.1.Tehnica lipirii componentelor .......................................................30711.7. Componente pasive pentru SMT ................................................... 30911.7.1.Rezistoarele ................................................................................30911.7.2.Condensatoare ............................................................................31111.7.3.Termistoare .................................................................................31311.7.4.Bobinele ......................................................................................31311.7.5.ntreruptoare SMD .....................................................................313 11.7.6.Cristale cuar de tip SMD.............................................................313

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

9/328

Materiale i componente electronice

1

Cap.1. Principii de fabricaie i calitate nIndustria Electronic

1.1. Tendine n evoluia componentelor electronice

n actuala etapde dezvoltare a tiineii tehnologiei se nregistreaz un

avnt deosebit al electronicii i microelectronicii, la ptrunderea ei, practic n oricedomeniu de activitate al societii umane. Prin posibilitile pe care le ofer:miniaturizare i superminiaturizare, vitez de calcul, memorare, amplificare etc.poate rspunde oricrei solicitri. Cum diversitatea acestora poate fi extrem demare, satisfacerea cerinelor impuse se poate asigura prin sintetizarea lor, princrearea unor funcii specifice, plecnd de la componente care printr-ointerconectare corespunztoare s genereze funciile respective.

Electronica nceputului de secol este caracterizat prin creterea graduluide integrare att la nivelul componentelor electronice ct i la cel alsubansamblurilor i modulelor electronice.

Ofensiva declanat de industria semiconductoarelor prin coborrea subbariera de un micrometru (INTEL urmeaz s treac la tehnologia CMOS de 0,09micrometri), folosirea n realizarea circuitelor a unor limi ce au n prezent valoride zecimi de micrometru i introducerea noilor tehnologii care utilizeazmetalizarea cu cupru n loc de aluminiu, au fcut s poat fi incluse n cadrul unuicircuit integrat un numr extrem de mare de pori logice i tranzistoare (peste 10milioane de pori i peste 100 de milioane de tranzistoare) reunite prin conexiuni nfuncii complexe. Elementele enumerate se gsesc pe o singur pastil de siliciu(chip). Circuitele integrate pe baz de siliciu fabricate n prezent conin pn la2200 de conexiuni fr ca prin aceasta s se considere c s-a atins vreo limit.Drept urmare, a crescut num

rul de conexiuni dintre chip

i lumea exterioar

,

mrindu-se n acelai timp frecvena de lucru a microprocesoarelor. Sepreconizeaz c n foarte scurt timp calculatoarele s conin microprocesoare de5 GHz.

Toate aceste performane ale componentelor electronice, de neimaginat cupuin timp n urm, conduc la conceperea i realizarea de module electronice dince n ce mai performante. De altfel, aa cum componentele montate pe suprafa(tehnologia SMD Surface Mounted Device) au revoluionat industria electronicla mijlocul anilor 1980, noile componente din categoria Chip Package, chip SizePackage i Flip Chip vor provoca modificri importante n industria electronicviitoare. Prin urmare, vor avea loc modificri i n ceea ce privete moduleleelectronice i aparatura electronic n general, att din punctul de vedere alproiectrii ct i al tehnologiilor de fabricaie. Dac se coreleaz noile dimensiuni,pe care se preconizeaz c le vor avea componentele electronice (cu circa 20 %

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

10/328

Principii de fabricaie i calitate n Industria Electronic

2

mai mari ca ale chip-ului de siliciu), cu duritatea din ce n ce mai mare acomponentelor coninute de modulele electronice, rezult de la sine concluzia c laconceperea modulelor este nevoie de folosirea unor programe care s permitautomatizarea proiectrii.

1.2. Asimilarea n fabricaie a produselorelectronice

1.2.1. Studiul tehnico-economic

Studiul tehnico-economic reprezint un act de concepie cu implicaiihotrtoare n stabilirea parametrilor tehnici i economici ai viitorului produselectronic, i nu numai, ce urmeaz a fi proiectat. La nivelul studiului tehnico-economic se abordeazo serie de probleme i anume:

stabilirea unei soluii de principiu pentru funcionarea produsuluinou;

precizarea unor materiale i tehnologii utilizate la fabricareaviitorului produs;

eventualele dezvoltri ale unor capaciti de producie; piaa interni piaa extern a produsului;

programarea asimilrii noului produs etc.Prin prisma acestor aspecte studiul tehnico-economic reprezint una dintre

cele mai importante activiti din succesiunea activitilor ce se ntreprind pentruasimilarea unui nou produs.

Pentru elaborarea studiului tehnico-economic este necesar s se acorde oimportan deosebit studiului de marketing. Acest studiu va preciza anumitecondiii specifice legate de:

gradul de saturaie al pieei; segmentarea pieei;

corelarea unor funcii ale produsului cu necesitile utilizatoruluietc.

n baza datelor oferite de studiul tehnico-economic, se valideaz tema deproiectare, n varianta care corespunde n cea mai mare msur strategiei ipoliticii economice a firmei, prin luarea n consideraie a unor factori tehnici,economici i sociali.

Tema de proiectare trebuie sconin toate datele n msur s exprimeconcret, exact i complet comanda. Aceasta urmeaz s prezinte succesivparametri tehnico-economici pe care trebuie s-i aib n vedere proiectantul laelaborarea documentaiei tehnice pentru fabricarea noului produs.

Principalele date coninute n tema de proiectare sunt: destinaia i condiiile de exploatare ale produsului; caracteristicile de baz ale acestuia;

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

11/328


3

cerinele principale din punct de vedereconstructiv i funcional; parametri garantai; standardele sau normele interne; indicatori tehnico-economici i de exploatare; volumul produciei (numrul de produse i ealonarea n timp a

acestora).

Figura 1-1 Etapele principale ale unui lan tehnologic

Dezvoltarea, fabricaia, ntreinerea i utilizarea unui echipament trebuietratate ca o unitate i n acest sens se vorbete despre un lan tehnologic. Prinaceasta se consider totalitatea pailor individuali care pornesc de la cercetare iconduc apoi prin construcia echipamentului, pregtirea documentaiei tehnice i amijloacelor de fabricaie (SDV-urilor), fabricaia, testarea, repararea

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

12/328


4

subansamblurilor, montarea echipamentelor, punerea lor n stare de funcionare in final, la testarea ntregului echipament. n Figura 1-1 se indic principalele etapeale lanului tehnologic corespunztor realizrii unui echipament electronic.

1.2.2. Proiectarea electric

Inginerului proiectant de circuite i se indiccomportarea funcional a unuicircuit sau bloc, denumite i modul electronic i i se cere s proiectezeinterconexiunile elementelor componente astfel nct modulul electronic(subansamblul) respectiv i, respectiv ansamblul complet s aib caracteristicileprescrise.

ndeplinirea acestor cerine nu este uoar. Pentru aceasta inginerul arenevoie de experien, pricepere i intuiie. El trebuie s cunoasc perfectproprietile de circuit ale componentelor electronice disponibile i s aibcapacitatea de a putea prevedea comportarea circuitelor formate prininterconectarea acestor componente.

Cunoaterea proprietilor de circuit ale componentelor electronice permitestabilirea unui model al comportrii componentei, care, de obicei, de exprim subforma unor circuite echivalente constituite din elemente idealizate i abstractizate.

Anticiparea comportrii circuitelor formate prin interconectareacomponentelor electronice are la baz descrierea matematic a interconexiunilorcircuitelor echivalente componentelor fizice, ceea ce face obiectul teoriei circuitelor(reelelor).

Modulele electronice sunt structuri fizice alctuite din componenteelectronice i neelectronice destinate s satisfac cerinele funcionale ce ar urmas le prezinte aparatul i/sau echipamentul care le conine.

Un modul electronic se bazeaz pe o reuniune de componente ce pot figrupate n dou categorii diferite. Una conine toate componentele electronice,mecanice, electromecanice, optice etc., fabricate de firme specializate, de cele maimulte ori n cantiti uriae. Este vorba aici de componentele normalizate(standardizate) care se afl prezente n cataloagele de firm, iar la concepereasubansamblului (modulului electronic) sunt extrase din datele de cataloginformaiile referitoare la componentele care vor aparine modulului proiectat.Componentele normalizate sunt concepute, proiectate i fabricate de mari

concerne internaionale. Asupra performanelor componentei normalizate,proiectantul modulului electronic nu poate interveni i reprezinto condiie iniialde la care se pleac n conceperea schemei electrice ce va sta la baza modulului.

A doua categorie de componente o constituie structurile de interconectarei spre deosebire de componentele normalizate, sunt dedicate aplicaiei ceurmeaz a fi creat sau altfel spus sunt specifice unui anumit modul electronic.

S-ar putea face observaia c n etapa proiectrii schemei electrice iulterior modului electronic, componentele normalizate ce alctuiesc modululelectronic exist fizic, chiar i dac numai n cataloage, iar structurile deinterconectare nu exist. Ele, ulterior gndirii schemei electronice, urmeaz s fie

concepute i apoi fabricate pentru a deveni, la rndul lor, componente. Acest dinurm aspect dorete s scoat n eviden responsabilitatea major ce revineinginerului proiectant n etapa proiectrii electrice.

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

13/328


5

1.2.3. Modelarea comportrii componentelor electronice iproiectarea circuitelor

Una dintre problemele importante ale tehnologiei electronice este alegerea

i utilizarea raional a componentelor de circuit. Pentru ca inginerul electronist spoat soluiona cu succes aceast problem are nevoie de caracterizarea saudescrierea exact a comportrii electrice a componentelor. Orice modelare acomportrii electrice a unui component constituie un circuit echivalent.

Gsirea unui circuit echivalent al unei componente implic executarea unormsuri asupra comportrii sale la borne, iar proprietile msurate folosesc camodel pentru componenta n cauz i se pot prezenta sub form de relaiifuncionale stabilite empiric. Trebuie remarcat faptul c determinarea comportrii laborne a componentelor nu poate furniza informaii dect despre comportareaacestora n condiiile concrete n care s-a efectuat msurarea. Nu exist posibiliti

de extrapolare a acestor rezultate n legtur cu comportarea componentei ncondiii modificate.Dac unele mrimi variabile la bornele componentei depind nu numai de

valorile instantanee ale celorlalte variabile, ci i de viteza de variaie a acestora,este necesar ca msurtorile la borne s se efectueze n regim dinamic, adic ncondiii care s corespund ct mai mult cu cele reale, n care va lucracomponenta n cauz.

Modelarea comportrii unei componente ncepe cu o analiz teoretic acomportrii fiziceicu interpretarea msurtorilor. Pe baza unei astfel de analize,inginerul poate s descrie fenomenele electrice printr-un grup de relaii funcionale,ale crei variabile sunt de regultensiunile la borne i curenii, inclusiv vitezele devariaie ale valorilor lor.

Devine astfel posibil analiza comportrii circuitului n care este folositcomponenta respectiv, cu ajutorul metodelor numerice i grafice.

De multe ori exist necesitatea analizei comportrii circuitelor prinutilizarea unei game largi de metode analitice. Aceasta impune adoptarea pentrucomponente a unor circuite echivalente pentru care relaiile funcionale reflect defapt interconectarea corespunztoare a unor elemente de circuit idealizate. Acesteelemente de circuit reprezint abstracii definite matematic, care exprim relaiisimple ntre cureni i tensiuni sau ntre vitezele de variaie ale acestora i caresunt foarte larg folosite n calculul i proiectarea circuitelor. La modelarea diferitelorcomponente fizice n circuit se va folosi un numr mai mare sau mai mic deelemente de circuit idealizate, dup complexitatea componentei i dup preciziadorit descrierii comportrii acesteia.

Pe baza analizei comportrii fizice interne a componentei (dispozitivului),inginerul stabilete configuraii de elemente idealizate, caracteristice comportriicomponentei.

Pentru ca procesul de modelare s fie complet este necesar s seefectueze msurtori n condiiile reale de lucru. n acest fel se poate determinacantitativ comportarea la borne a componentei, precum i valorile concrete alediferiilor parametri ce caracterizeaz elementele idealizate din schema

echivalent.Precizia cu care circuitul echivalent descrie componenta trebuie s fie

considerat corespunztoare numai pentru aplicaia respectiv. O precizie sporit

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

14/328


6

a modelului atrage dup sine sporirea complexitii circuitului echivalent, careimplic dificulti mai mari n analiza circuitului n care este folosit componentarespectiv.

O remarc important care trebuie fcut n acest context este aceea ceste important s se aleag un model care s nu fie mai complicat dect cerensi natura aplicaieii precizia descrierii.

Figura 1-2 Schema bloc a unui circuit electronic

Proiectarea electric a circuitelor vizeaz determinarea parametrilorelementelor componente, pentru ca circuitul s ndeplineasc funcia cerut. Deregul, funcia cerut se exprim prin mrimile electrice de la bornele de ieire alecircuitului (Figura 1-2), n funcie de mrimile electrice de la intrarea circuitului (cadate ale problemei) i de parametrii elementelor componente care formeaz circuitul i care constituie necunoscutele problemei.

n proiectarea circuitelor inginerul electronist apeleaz la diferite modelematematice, care s descrie ct mai fidel comportarea componentelor electronice

n interconexiunile lor din circuite.n general numrul ecuaiilor care se pot scrie la proiectarea unui circuit

este mai mic dect numrul necunoscutelor problemei, ceea ce determin

pe

proiectant s decid asupra alegerii potrivite pentru o parte din parametriinecunoscui. De aici rezultposibilitatea obinerii mai multor variante de soluii inecesitatea optimizrii rezultatului.

Pentru ca schemele electrice proiectate i realizate fizic sasigure funciaelectric cerut, este necesar s se aib n vedere faptul c circuitele echivalenteale componentelor care au format configuraia topologic a schemei realizatereprezint numai n mod aproximativ comportarea structurii fizice, ceea ce impuneca experimentarea de laboratorsnsoeasc proiectarea prin calcul. Rezultateleexperienei pot determina reconsiderarea schemelor echivalente alecomponentelor, modelarea iniial nefiind cea corespunztoare. Se reiau calculele,dup care se cere o nou verificare experimental. Ciclul se poate repeta de maimulte ori. Aceasta constituie una dintre particularitile proiectrii n electronic.

n proiectarea electric a circuitelor electronice este necesar s se inseama de faptul c n fabricarea componentelor electronice exist muli factori caredetermino abatere aleatoare a parametrilor acestora de la valorile prescrise, n

jurul unor valori medii. Aceste abateri sunt determinate de factori ca:neomogenitatea materiei prime, variaia n timp a condiiilor de fabricaie (deexemplu, temperatura unor incinte, gradul de acuratee, gradul de oboseal aloperatorilor etc.), erori n msurarea diferiilor parametri ai mediului, precum i amrimilor care caracterizeaz componentele etc. Abaterile parametrilor de la

anumite valori prescrise constituie aadar un fenomen obiectiv. Deoarece larealizarea fizic a circuitelor n timpul fabricaiei se folosesc componente care nuau parametri de lucru riguros egali cu cei rezultai din proiectare, orice tem de

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

15/328


7

proiectare a circuitelor electronice permite ca parametrii de ieire ai acestora s seafle n limite admise, denumite tolerane.

Calculele efectuate la proiectarea circuitelor electronice conduc ladeterminarea aa-ziselor tolerane globale care in seama att de toleranele defabricaie, ct i de variaia parametrilor componentelor n timpul exploatrii (nspecial datorit mbtrnirii materialelor) eventual i de ali factori neluai nconsiderare de fabricanii de componente electronice.

De cele mai multe ori activitile incluse n sistemul de concepie ifabricaie reprezint aciuni de rutin cu impact minor n planul creativitii, alconceperii schemei electronice, dar cu repercusiuni majore asupra funcionrii icostului circuitului (subansamblului electronic). Apariia calculatoarelor a condus lafolosirea lor n activitile de proiectare. Pe msura creterii performanelor lor i aapariiei de programe de aplicaie performante, calculatoarele au fost incluse nautomatizarea activitilor impuse n sistemul de concepie i fabricaie. Daciniialsoftware-ul de aplicaii a fost orientat cu prioritate spre eliberarea factorului uman

de la activitile extrem de obositoare i cu satisfacii profesionale reduse cum ar fitrasarea legturilor dintre componentele electronice plasate pe substratul modululuielectronic, cu timpul s-au creat programe care acoper practic ntreaga gam deactiviti ce sunt incluse n sistemul de concepie i fabricaie. S-au dezvoltatprograme care s permit conceperea schemei electrice direct cu calculatorul iulterior crearea modulelor electronice, respectiv a structurii de interconectareprecum i programe care s efectueze simularea funcionrii i optimizareaschemei electronice, analiza termici de fiabilitate a modulului electronic, analizacompatibilitii electromagnetice sau analiza integritii semnalelor.

Analiza compatibilitii electromagnetice stabilete n ce msur modulul

(subansamblul) electronic depete n funcionare o limit admis a influenriielectromagnetice a mediului ambiant.Analiza integritii semnalelor evideniaz felul n care structura de

interconectare, prin elementele parazite (capaciti, inductane, rezistene) pe carele conine i care de fapt reprezint elemente de circuit ce trebuie incluse nschema electric, modificfuncionarea electriciniial, adic a schemei simulate

naintea lurii n consideraie a felului n care sunt conectate ntre ele circuiteleschemei electrice. Se poate face aprecierea c s-a ajuns la situaia de a putearealiza i analiza n mod virtual un model electronic. Aceste programe performantecontribuie n mod hotrtor la scurtarea la maximum a duratei de concepere, ceea

ce n literatura american de specialitate se ntlnete sub sintagma time tomarket. Deinerea n sistemul de concepie i fabricaie de programe performantecontribuie la reducerea numrului de iteraii proiectareexperimentareprototip,ajungndu-se uneori chiar la eliminarea lor, n acest fel fiind micorat costulgeneral al produsului, ceea ce reprezint un factor esenial n asigurareacompetitivitii companiei. n acest context este necesar ca ntre activitilesistemelor de concepie i fabricaie s se asigure o adaptabilitate. Aceasta

nseamn c rezultatul (output) pentru o etap s poat fi preluat ca intrare (input)pentru o activitate ulterioari acest lucru s se desfoare fr ca factorul umancare realizeaz transferul sadauge informaii suplimentare.

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

16/328


8

1.2.4. Proiectarea constructiv i tehnologic a modulelor(subansamblurilor) i ansamblurilor generale

Studiul de design

Activitatea de proiectare modern a subansamblurilor i ansamblurilorelectronice ncepe cu un studiu de design.Studiul de design are ca scop determinarea soluiei generale cu privire la

forma, dimensiunile principale, politica de tipizare a blocurilor, prescripiileergonomice iestetica produsului.

Rolul coordonator pe care l are design-ul n proiectarea produsuluielectronic a aprut ca o necesitate social, deoarece impactul produsului cu lumea

nconjurtoare nu trebuie s provoace reacii negative, de respingere. Din acestconsiderent, proiectantul de produse electronice i extinde preocuprile de laprodusul singular la ntreg sistemul din care face parte, planificnd ntreaga

activitate, antrennd specialiti din diferite domenii de activitate pentru dezvoltareaprodusului i anticiparea anumitor situaii.Este un mod nou de abordare a creaiei industriale, n care metodologia

design-ului i are locul bine stabilit, design-ul fiind cel ce sintetizeazi valorificinformaiile provenite din studiile de psihologie, sociologie, marketing, tehnologie ianalize economice.

Participarea design-ului la creaia industrial este cu att mai important cuct societatea tinde srenune la standardizare n favoarea diversificrii. Aceastaeste strns legat de tehnologiile automatizate i de nivelul industrial al fiecreiri. Pe msur ce tehnologiile devin tot mai complexe, costul diversificrii devinecomparabil cu cel al standardiz

rii, deoarece trecerea de la o fabricaie la alta seface cu ntreruperi minime n procesul tehnologic.Automatizarea industrial se ndrept tot mai mult spre diversificare i nu

spre serii mari standardizate. Ideea seriilor mari standardizate ce par a fieconomice se dovedete a fi fals, deoarece, pe zi ce trece, produsele respective

i gsesc tot mai puini cumprtori, aprnd stocuri nevandabile.Design-ul poate pune la dispoziia industriei electronice produse care

satisfac o gamct mai mare de preferine, realizate cu un consum ct mai mic demateriale i energie, genernd o evoluie permanenta tehnologiei i culturii princalitile funcionale i estetice pe care le confer produselor industriale.

n prezent, n domeniul industriei electronice se folosesc structuri dinaluminiu i mase plastice, care permit utilizarea unor tehnologii de mareproductivitate, obinerea unor caliti estetice superioare i a unor mase foartereduse.

Design-ul aparatelor presupune rezolvarea urmtoarelor probleme:structura aparatelor, finisajul aparatelor i inscripionarea acestora.

n ceea ce privete structura aparatelor este necesar s se abordezeseparat structura aparatelor electronice de laborator i structura aparatelorelectronice de uz casnic, care include i grupa aparatelor portabile.

n cazul unui studiu de casete pentru aparatura electronic de laborator s-adovedit a fi economic realizarea de profiluri din aluminiu, deoarece seriile deaparate sunt mici i diverse din punct de vedere al gabaritului. Nu sunt lipsite deinteres nici profilurile din tablde oel ambutisate i acoperite galvanic cu diferitemetale (Zn, Cd .a.).

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

17/328


9

Existena pe plan mondial a mai multor sisteme modulare (cum ar fi deexemplu, modulul de 20 mm i modulul de 19") a dus la impunerea unui sistemliber pe cele trei dimensiuni. Dac la aceasta se mai adaug faptul c se utilizeazsertare interschimbabile i suprapunerea de aparate pentru economie de spaiu idacse ine seama i de posibilitile de transport i de costul sczut, apare ca onecesitate adaptarea sistemului profilurilor de aluminiu la aparatura electronic delaborator.

Pentru aparatura de uz casnic, problema unui sistem constructiv unitareste mai dificil, deoarece intervine o relaie nou i deosebit de important,confortul de utilizare, rezultat din relaia intimdintre om i obiect. Pornind de laacest parametru, toate celelalte ar trebui, n msura posibilitilor, s participe larealizarea unei relaii optime utilizatorprodus. Dacnu se ine cont de acest lucruse poate ajunge la o ntrebuinare anevoioas sau chiar la respingerea produsuluide ctre beneficiar.

Calitile ergonomice ale produsului devin preponderente n studiul de

design i, de cele mai multe ori, sistemul constructiv adoptat este ndreptat spre otehnologie de prelucrare a maselor plastice sau de turnare sub presiune aaluminiului, dac este justificat.

Destinaia produsului, determin, printre altele i alegerea tipuluicorespunztor de mas plastic: polietilen, polipropilen, polistiren, ABS, PVCetc. Acestea au preuri diferite care variazi n funcie de aditivii care se adaugmasei de baz(n special colorani, antistatizani etc.).

innd seama de marea diversitate de produse electronice, cu diferitedestinaii, sunt de luat n calcul i tehnologiile hibride n sistemele constructive aleaparaturii electronice, cum sunt: profiluri din aluminiu + tabl ambutisat (i

acoperit); aluminiu turnat sub presiune + mase plastice; folii din mase plastice +profiluri de aluminiu, materiale compozite etc.Finisajul aparatelorpresupune utilizarea unor materiale care se diversific

din ce n ce mai mult, o datcu punerea la punct a noii tehnologii de fabricaie, deacoperire etc.

n funcie de condiiile climatice, de materialele ce compun structuraaparatelor se pot folosi pentru finisaj diverse variante, cum ar fi: vopselurile plasticede tip poliuretanici vinilicce dau efecte de calitate foarte bune, sunt rezistente lacondiiile mecano-climatice cele mai dificile, avnd diferite culori. Aceste vopselurise pot aplica pe toate tipurile de materiale utilizate la confecionarea structurii

aparatelor electronice. Se folosesc deopotrivlacuri lucioase i mate.Inscripionarea aparatelor a fcut salturi remarcabile de la pantografiere lafotografiere i n ultima vreme serigrafiere, ce permite imprimarea unui numrnelimitat de culori pe acelai panou.

Pentru cazuri deosebite se poate folosi i inscripionarea cu fascicul laser,care nu disloc material ci modificstructura materialului supus radiaiei, crend odiferen de culoare ntre zona radiat i materialul de baz neradiat. Design-ulsubansamblurilor (modulelor) este marcat de tipizarea blocurilor funcionale caretrebuie prelungit pn la sistemul lor constructiv i la elementele mecanice ielectrice de legtur.

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

18/328


10

Elaborarea i omologarea prototipuluiRealizarea prototipuluiunui produs este util, n principal, pentru a verifica

funcionalitatea acestuia n limitele performanelor stabilite.Este necesar s se aib n vedere totodat i concluziile studiului de

design, precum i posibilitile de reproductibilitate n vederea produciei,urmrindu-se intuirea de detaliu a construciei definitive, a tehnologiei i a sculelor.

Design-ul oricrui aparat sau echipament electronic este, nainte de toate,o construcie mecanic, ce trebuie s funcioneze ireproabil. n aceastconstrucie intervin, de regul, o serie de elemente constructive de mecanic fin.Dar, n afar de aceasta, funcionalitatea este grevat de servituii eseniale dinpunct de vedere electronic. De aceea, rspunderea realizrii prototipului revineinginerului electronist. Din motive economice, prototipul se execut numai cu sculeexistente sau cu dispozitive simple, n secii speciale de prototipuri, utiliznd multmanoper de prelucrare, ajustaj, montaj i reglaj, pe baza unei documentaiiconstructive provizorii i, pe ct posibil, folosind materiale i metode de execuiect mai apropiate de cele ce vor fi utilizate n producie.

Omologarea prototipului const n verificarea performanelor obinute deprototip prin ncercrii msurtori de laborator, de ctre proiectant i de ctre unorgan neutru, pentru a se putea sesiza greelile sistematice i subiective.

Rezultatele ncercrilor i msurtorilor se nscriu ntr-un buletin dencercri, care joac un rol important n aprecierea produsului.

Proiectul de execuie i documentaia tehnologicPe baza rezultatelor obinute la elaborarea, ncercarea i msurarea

prototipului, precum i a recomandrilor fcute la omologarea acestuia, se trece larealizarea construciei definitive. Se precizeaz fiecare detaliu constructiv (formidimensiuni, tratament, material, acoperire protectoare, amplasarea organelor defixare, a pieselor de reglaj etc.), se stabilesc forma i traseele circuitelor electrice idesign-ul. n aceast etap de asimilare a produsului se indici tehnologiile defabricaie, i se definitiveaz desenele de detaliu i de ansamblu. Rezultatulacestei faze se concretizeaz prin proiectul de execuie, care urmeaz s fiecorectat, parial, ntr-o faz ulterioar.

Pe baza desenelor de execuie i a mrimii seriei de fabricaie se stabilesctehnologiile de fabricaie, mainile unelte i echipamentele necesare, SDV-urile,spaiile de producie, fluxurile tehnologice, specializarea utilajelor, punctele i

dispozitivele de control, modul de circulaie al pieselor i subansamblurilor ntrefaze, planurile de debitare a materialelor, pregtirea i transportul lor la locul demunc, consumurile specifice i estimarea timpilor de execuie, ceea ce constituiedocumentaia tehnologic. Documentaia tehnologic se materializeaz n fietehnologice (proceduri de lucru).

1.2.5. Pregtirea fabricaiei

Pregtirea fabricaiei cuprinde urmtoarele activiti: proiectarea i execuia sculelor, verificatoarelor i dispozitivelor

(SDV-uri);

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

19/328


11

proiectarea i execuia utilajelor nestandardizate de fabricaie icontrol.

La elaborarea proiectelor de SDV-uri i utilaje concur uniti specializatede proiectare, iar la execuia acestora, matrierii i seciile de automatizare.

O atenie deosebit se acord sculelor complexe (cu care se execut maimulte operaii simultan) i sculelor multiple (pentru mai multe piese simultan), nvederea creterii productivitii utilajelor.

De asemenea, se urmrete alimentarea automat a mainilor, separareadiscurilor i controlul statistic sau automat, automatizarea unor operaii de pregtirei montaj al pieselor.

Pentru verificarea, sortarea i reglarea subansamblurilor i montajelorelectrice, magnetice, electromagnetice i electronice se proiecteazi se executdispozitive i utilaje tehnologice, care s permitoperaii rapide i obiective, vizndpe ct posibil automatizarea lor.

Dup definitivarea SDV-urilor i a utilajelor se trece la execuia unuiprototip cu scule, a crei funcionalitate demonstreaz c piesele executate cuSDV-uri sunt corespunztoare.

Executarea seriei zero (care cuprinde un numr de exemplare, ce sestabilete n funcie de mrimea seriei de fabricaie) se face dup testareaprototipului cu SDV-uri i definitivarea sculelor i utilajelor. n aceast etap seexperimenteazfabricaia n condiii de produciei cu personalul de producie.

n aceast faz se corecteaz i se completeaz documentaia defabricaie, care capt forma definitiv.

Din lotul seriei zero, se ncearci se msoarn laboratoare un eantion

format dintr-un numr de exemplare, prelevat conform normativelor.Buletinul cu rezultatele acestor ncercri i msurtori servete laomologarea produsului.

Dup omologarea produsului, se execut o noudocumentaie corectaticompletat pe baza observaiilor i a recomandrilor comisiei de omologare aprodusului.

1.2.6. Fabricaia

Procesul de fabricaie cuprinde urmtoarele activiti: aprovizionarea cu materii prime i materiale; procesele tehnologice de fabricaie pentru piese i subansambluri; fabricarea de piese i subansambluri; montajul produselor i reglajul acestora; ambalarea i desfacerea.

Dupintrarea n fabricaie, produsul este urmrit sistematic prin operaii decontrol care au rolul de a identifica toate detaliile care tind ca produsul s nu fieconform i intervenind cu corecturile necesare. Dintre cauzele care conduc la

obinerea unor produse neconforme se pot desprinde: nerespectarea riguroas adetaliilor tehnologiei de ctre executani; calitatea necorespunztoare a SDV-urilor

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

20/328


12

i utilajelor i uzurii acestora; calitatea necorespunztoare a materialului; controlulnecorespunztor.

Produsul este supus unor verificri periodice, urmrind respectareacondiiilor tehnice prescrise n documentaia tehnicsau n caietul de sarcini i lanevoie se vor lua msuri intervenind pe fluxul tehnologic acolo unde este cazul.

n condiiile n care pentru unele subansambluri pentru care exist unsistem integrat de proiectare i fabricaie (aa cum este cazul modulelorelectronice), intervenia pe fluxul tehnologic este foarte uor de fcut, i atuncicnd se constat o problem tehnicpe linia de fabricaie ea poate fi rezolvat prinintervenii n etapa de proiectare, dac este cazul, i toat aceast aciune sepoate desfura ntr-un timp foarte scurt.

1.2.7. Exploatarea i ntreinerea produselor electronice

Exploatarea raional i ntreinerea produselor electronice n exploatareconstituie una dintre condiiile eseniale ale satisfacerii cerinelor beneficiarului.

Printre problemele tehnice ridicate de exploatarea i ntreinereaproduselor electronice se remarc:

organizarea serviciului de exploatare; constituirea stocului de piese de schimb; evidena comportrii aparatelor i echipamentelor electronice din

punctul de vedere al fiabilitii; organizarea inspeciilor i rennoirilor; organizarea depanrii etc.

Datorit complexitii din ce n ce mai sporite a echipamentelor electronice, i face loc tot mai mult tendina ca exploatarea i ntreinerea (asigurareamentenanei) s rmn n sarcina productorului. n aceste condiii, productoruleste nevoit s-i creeze uniti de service.

n prezent, pe lng o calitate deosebit a produselor, asigurarea de ctrefirma productoare de echipamente a unui service corespunztor, constituie unadin condiiile cuceririi i meninerii pieei.

1.3. Calitatea n industria electronic

1.3.1. Definiii. Concepte generale

n condiiile unei dezvoltri frprecedent i a unei concurene din ce n cemai acerbe, nregistrate n special n domeniul industriei electronice (n ultimii 30de ani n microelectronic complexitatea a crescut cu un factor de aproximativpatru la fiecare trei ani), problema asigurrii calitii produselor capto importandin ce n ce mai mare.

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

21/328


13

Creterea deosebita importanei calitii a fost determinat, n principal,de sporirea continu a exigenei clienilor i a societii, creterea complexit iiproduselor i a proceselor de realizare a acestora.

Atenia acordat problemei calitii pune n lumin, nsi dificultatea uneidefiniii a acesteia, care s fie att complet, ct i precis.

n sensul cel mai cuprinztor, calitatea este nsuirea unui produs de asatisface o necesitate real. n sensul cel mai precis, calitatea reprezint

proprietatea ca performanele produsului s se nscrie ntre limitele specificate.Ambele definiii sunt perfectibile. Prima nu permite constituirea unei msuri

a calitii, iar a doua presupune existena unui proiect perfect, n care toateperformanele i limitele lor sunt prevzute cu exactitate, ceea ce, n realitate nueste posibil. Cele dou definiii se completeaz. De aceea, definiia precis esteutilizat ca fundament al teoriei matematice a calitii, fiind mereu amendat iextins n lumina definiiei complete.

Figura 1-3 Controlul cibernetic al nivelului de calitate

Domeniul tehnologiei electronice, prin dinamismul lui, a condus laconturarea unei concepii noi n domeniul calitii, concepie care s-a impus i ndomenii mai tradiionale. Dezvoltarea unei teorii a calitii capabile s dea omsur exact a calitii produselor a nsemnat un pas fundamental n cadrulacestei concepii, care se axeaz pe pstrarea unui nivel controlabil al calitii,optim din punct de vedere economic.

Figura 1-4 Nivelul optim al calitii

nivelul optim alcalitii din punct de

vedere economic

msuri tehnice produs

msurarea(certificarea)

calitii

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

22/328


14

n Figura 1-3 se pun n eviden dou trsturi eseniale ale concepieiactuale n domeniul calitii.

Prima trstur care se desprinde este aceea c scopul activitii decontrol nu este ndreptat nspre creterea calitii cu orice pre, ci spre meninereaunui nivel optim al acesteia. Nivelul optim de calitate, apreciat din punct de vedereal costurilor, rezult punnd n balan cheltuielile legate de consecinele uneicaliti slabe a produselor (produse cu mai multe neconformiti) cu cheltuieliledatorate asigurrii calitii (Figura 1-4).

n acest sens este necesar ca n domeniul teoriei calitii s se utilizezemodele statistico-matematice, acestea fiind singurele modele capabile s ofereconcluzii rapide i sigure la un nivel de precizie prestabilit.

1.3.2. Noiuni despre calitate

Caracterul dinamic al tehnologiei electronice implic n afara precizriiriguroase a noiunii de calitate, i o mbogire a coninutului ei, n special n ceeace privete caracterul evolutiv n timp. n domeniile tradiionale, metodelecoeficienilor de siguran garantau faptul c, dac un produs este corespunztorla momentul realizrii sale, el i pstreaz proprietile un timp suficient de lungcomparativ cu durata lui de utilizare.

Evoluia rapid a materialelor i tehnologiilor de fabricaie aplicate laconstrucia componentelor electronice i a aparaturii electronice face ca oasemenea metod s fie inoperant. Prin urmare n cadrul noiunii de calitate seopereaz cu urmtorii parametrii: conformitatea, fiabilitateai mentenabilitatea.

Conformitatea include coninutul tradiional al noiunii de calitate:proprietatea ca produsul s fie corespunztor din punct de vedere al condiiilorimpuse prin proiect i din punct de vedere al cerinelorbeneficiarului.

Conform acestui concept n baza standardului actual de asigurare a calitii(SR EN ISO 9001) orice abatere a produsului de la condiiile impuse poart denumirea de neconformitate.

Fiabilitateareprezint domeniul calitii care se refer la evoluia n timp aperformanelor produsului. Aceasta se definete ca fiind proprietatea unui produs(sistem, subsistem, aparat, component ) de a-i pstra performanele n limitelestabilite ntr-un interval de timp i n condiii determinate.

Ea se noteaz cu R (Reliability) i se exprimprin probabilitatea ca funciacerut s fie ndeplinit n timpul unei anumite perioade de timp T fr caunitatea (produsul) respectiv s se defecteze. Dup cum rezult din definiie,fiabilitatea ne d probabilitatea ca n timpul perioadei T s nu se produc nici odefectare care s influeneze ndeplinirea funciei cerute la nivelul (produsului)unitii considerate. Aceasta nu nseamn c prile redundante n-au voie s sedefecteze. Dimpotriv, ele pot sse defecteze i fr ntreruperi la nivelul unitiiconsiderate, dar cu ajutorul mentenanei pot fi meninute n funciune. Din acestmotiv realizarea fiabilitii dorite la produsele realizate cu ajutorul tehnicii itehnologiilor moderne reprezint o problem mult mai greu de rezolvat dect n

cazul produselor tehnice realizate cu tehnici mai puin automatizate.Alturi de costurile de fabricaie i de parametrii tehnici i fizici aiprodusului respectiv, fiabilitatea este un factor hotrtor de evaluare. Tehnica

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

23/328


15

fiabilitii ca latur a sistemului de asigurare a calitii are sarcina de arecunoate din vreme toate posibilitile de defectare, sdescopere cauzele i sprevad msurile care smpiedice apariia defectelor.

n acest context fabricantul de componente electronice se va preocupa defizica mecanismelor de defectare i, pe aceast baz, va trebui s gseasc otehnologie care s poat asigura o fiabilitate optim a componentelorcorespunztoare unui nivel de calitate optim, din punct de vedere al costurilor.

Dimpotriv, misiunea principal a fabricantului de aparatur iechipamente electronice este de a realiza cu ajutorul componentelor pe care elnu le poate influena, practic, n nici un fel i care au o fiabilitate destul de sczut

sisteme tehnice cu fiabilitate impus (de obicei ridicat).Mentenabilitatea reprezint capacitatea de restabilire a performanelor

determinatde asigurarea eficienei n exploatare a produsului. Cai fiabilitatea,mentenabilitatea este un parametru de concepie al sistemelor electronice. Ea esteo calitate a echipamentului n ntregime, care-l face uor de reparat la locul de

utilizare, sau dac este vorba despre un echipament mic n atelier.Mentenabilitatea este realizat favorabil, dac media timpului total de diagnostic,reparaie, nlocuire i control este inferioar valorii dorite pentru toate defectrilerelativ frecvente pentru un echipament.

1.3.3. Indicatori de calitate

Toate laturile noiunii de calitate sunt descrise prin modele statistico-matematice, pe baza crora se definesc indicatorii de calitate, mrimi cecaracterizeaz cantitativ calitatea unui produs.

Pentru a defini indicatorii de calitate se va considera n continuare c estevorba despre un produs electronic, caracterizat printr-o singur performan.Aceast restrngere nu diminueazgeneralitatea definiiilor.

Indicatori de conformitateConform interpretrii statistice, caracteristica msurabil este o variabil

aleatoare continu, caracterizat de o anumit densitate de probabilitate().Pentru exemplificare, se prezint n Figura 1-5, o densitate de probabilitate

normal, model statistic des (dar nu exclusiv) utilizat n analiza conformitiiproduselor. n ansamblul su, densitatea de probabilitate asociat caracteristicii descrie complet conformitatea produsului.

Mai sintetic, aceasta poate fi exprimat prin media i dispersia alecaracteristicii, interpretate ca variabile aleatoare, i prin proporia de defecte datde probabilitatea de depire a limitelor de toleran. Se obin, astfel, trei indicatoride conformitate dependeni. Media i dispersia sunt indicatori utilizai ndeosebi

n controlul prin msurare, iar proporia de defecte n controlul atributiv. Seobserv c proporia de defecte este cu att mai redus cu ct media este maiapropiat de centrul cmpului de toleran i cu ct dispersia este mai mic.Definiiile matematice ale indicatorilor de conformitate sunt date nTabelul 1-1.

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

24/328


16

Figura 1-5 Definirea indicatorilor de conformitate

Tabelul 1-1Simboluri i definiii matematice pentru principalii indicatori de conformitate

Indicator Simbol Definiie

Densitatea deprobabilitatea performanei

() Limita raportului ntre probabilitatea ca performana sfie situat n intervalul (, + )i mrimea acestuiinterval, cnd 0:() = lim0( < + )

Mediacaracteristiciimsurabile

Valoarea medie a performanei produsului: = ()0

Dispersiacaracteristiciimsurabile

Dispersia performanei produsului: = ( )20 ()Proporiadefectelor

Probabilitatea ca performana s fie n afara limitelor detoleranTii Ts: = ()0 + ()

O cale mai directeste utilizarea noiunii de defectare n timp: performana se modific printr-un proces aleator nestaionar, atingnd la un moment dat limitacmpului de toleran, moment la care se produce defectarea produsului. Duratade la un moment iniial oarecare (la care se tie c produsul este corespunztor)pn la defectare este o variabil aleatoare, ce caracterizeaz statistic fiabilitateaprodusului.

Indicatorii de fiabilitate sunt mrimi caracteristice ale acestei variabilealeatoare, cum ar fi: funcia de repartiie, densitatea de probabilitate, media,dispersiaetc. Simbolurile i definiiile lor matematice sunt cuprinse n Tabelul 1-2.Dintre indicatorii cuprini n aceast tabel, cea mai mare importan pentru

caracterizarea produselor electronice o au funcia de fiabilitate (), rata dedefectare ()i media timpului de funcionare m. Este de dorit ca toate valorile

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

25/328


17

acestor trei indicatori s fie precizate n vederea caracterizrii produsului, n cazcontrar rezultnd o viziune unilateral asupra fiabilitii acestuia.

Tabelul 1-2 Simboluri i definiii matematice pentru principalii indicatori de fiabilitate

Indicator Simbol Definiie Unitate demsur

Funcia derepartiie atimpului defuncionare

() Probabilitatea ca un produs s se defecteze nintervalul (0, t): () = ( ) -

Funcia defiabilitate

() Probabilitatea ca un produs sfuncioneze frdefectare n intervalul (0, t), n condiii determinate:

(

) =

(

>

)

-

Densitatea deprobabilitatea timpului defuncionare

() Limita raportului dintre probabilitatea de defectaren intervalul (, + )i mrimea intervalului ,cnd 0:f() = lim0( < + ) ore-1

Rata(intensitatea)de defectare

() Limita raportului dintre probabilitatea de defectaren intervalul (, + ) condiionat de bunafuncionare

n intervalul (0,

)i mrimea intervalului

, cnd

0:

() = lim0( < + / > ) ore-1

Media timpuluide funcionarefr defectri:-MTTF;-MTFF;-MTBF

Valoarea medie a timpului de funcionare: = ()0 oreDispersia

timpului defuncionare Momentul centrat de ordinul doi al timpului de

funcionare: = ( )2()0 ore2Abaterea medieptratic atimpului defuncionare

= Dore

Cuantilatimpuluide funcionare

Timpul n care un produs funcioneaz cu oanumit probabilitate (1 F):

(

) =

ore

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

26/328


18

Funcia de fiabilitate reprezint probabilitatea de bun funcionare ntr-uninterval de timp bine determinat, sau altfel spus, ndeplinirea cu succes a uneimisiuni bine precizate.

n domeniul componentelor electronice, un astfel de indicator este maipuin util dect media timpului de funcionare pn la defectare. Acest din urmindicator nu necesit precizri suplimentare pentru definirea lui i permite oierarhizare comod a componentelor din punctul de vedere al fiabilitii. Din contr,

n cazul sistemelor electronice, funcia de fiabilitate este un indicator mai adecvat,deoarece un sistem poate fi inferior altuia, n medie, dar superior n condiii deutilizare particulare.

Observaii:1. Dupcaz, n loc de ore, indicatorii de fiabilitate pot fi exprimai n

numr de acionri, cicluri de funcionare etc.2. Funcia de fiabilitate pe un interval (t1, t2) se definete prin relaia:

(1, 2) = (2)(1)3. Media timpului de funcionare reprezint valoarea medie a timpuluide funcionare pn la defectare (MTTF), n cazul produselornereparabile, sau pn la prima defectare (MTFF), n cazulproduselor reparabile. Dac repararea poate fi asimilat cu

nlocuirea, reprezint valoarea medie a timpului de funcionarentre dou defectri succesive (MTBF).

n sfrit, rata de defectare prezint importan deoarece permite o

distincie ntre tipurile de uzur ale produselor (Figura 1-6).

Figura 1-6 Rata de defectare

n Figura 1-6 se prezint cea mai general form a ratei de defectare. naceast reprezentare se disting trei zone (perioade):

n prima perioad, rata de defectare scade (uzur negativ) iprobabilitatea de defectare a sistemului este cu att mai sczutcu ct vrsta acestuia este mai mare;

n a doua perioad, caracterizat de o perioad de defectareconstant, uzura sistemului este nul;

n a treia perioad, rata de defectare devinepozitiv.

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

27/328


19

Duratele celor trei perioade difer de la un produs la altul. n cazulcomponentelor electronice, perioada uzurii nul sau aproape nul este destul de

ndelungat, n timp ce n cazul echipamentelor, cea mai ntins este, n general,perioada uzurii negative, cu o vitez de scdere mic a ratei de defectare (o pantmic a curbei de variaie).

Exprimarea analitic a indicatorilor de fiabilitatese bazeaz pe adoptareaunei anumite legi de repartiie a timpului de funcionare pn la defectare. Acestelegi de repartiie caracterizeaz categorii largi de produse, fr s se poat stabili ocoresponden biunivocntre legea de repartiie i produsul considerat.

Tabelul 1-3 Simboluri i definiii matematice pentru principalii indicatori de fiabilitate

IndicatorLegea de reparti ie a timpului de func ionare

Exponenial Normal Weibull Log-normal

() 1 00 1 () 00 () 0 0 0 ()0 () 102 exp 12 00 2 ( )1 102 exp 12 () 00 2() 12 exp 12 2 ( )1

12 exp 12 () 2 () 1 0 + 1 + 1 0 + 022

1

2

02 2 2

+ 1+ 2 1

+ 1 (20 + 02) [(02 1)]

1 0 2 + 1+ 2 1 + 1 0 + 022 (02 1) 1 11 0 +1()0 + 11 [0 +1()0]Observaii:

1. () = 12 2 este funcia Laplace, iar 1 esteinversa acesteia.

2.

(

) =

1 (

)

0este funcia Euler de spea 1.

n tabela 1.3 sunt prezentate legile de repartiie cele mai utilizate pentrucaracterizarea fiabilitii componentelor i a sistemelor electronice i se dauexpresiile indicatorilor de fiabilitate pentru fiecare lege de repartiie n parte.

Se poate observa c, n cazul legii de repartiie exponeniale, se obine orat de defectare constant i egal cu parametrul al legii, ceea ce face caaceast lege de repartiie s fie foarte mult utilizat n domeniul aprecierii fiabilitiicomponentelor i sistemelor electronice. De asemenea, se poate aprecia c, ncazul acestei legi, rata de defectare este inversul mediei timpului de funcionare,astfel nct, oricare dintre aceti doi indicatori poate fi adoptat pentru

caracterizarea sintetic a fiabilitii unui sistem. n toate cazurile n care ipoteza unei rate de defectare constant este

justificat, se prefer utilizarea acesteia n locul mediei timpului de funcionare,

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

28/328


20

eliminndu-se astfel inconvenientul subiectiv al unor valori ale ratei de defectare 105 106 ore-1, iar anumite tipuri de circuite integrate ating chiar valori de108 109 ore1. Exprimnd asemenea nivele de fiabilitate cu ajutorul medieitimpului de funcionare s-ar crea impresia fals a imposibilitii defectrii princomparaie cu scara uman a valorilor timpului. De exemplu, un circuit integrat curata de defectare = 106 ore1are o medie a timpului de funcionare de un milionde ore. Funcia sa de fiabilitate ntr-un interval de funcionare de un an (10 000 deore) este de 0,99, ceea ce, pentru o singur component, nu este deloc exagerat.

Noiunea de calitate nu este epuizat prin definirea indicatorilor deconformitate, fiabilitate i mentenabilitate. n prezent standardele de calitate, ca dealtfel toate standardele din Romnia, se aliniaz la normele Comunitii Europene.

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

29/328


21

Cap.2. Proprietile tehnice itehnologice ale materialelor

electrotehnice

Cunoaterea exact a proprietilor materialelor electrotehnice reprezint ocerin fundamental pentru utilizarea corect a acestora. ntr-adevr, introducerea

ntr-un agregat a unui material cu proprieti incompatibile cu mediul n care se aflacesta poate avea consecine nedorite att asupra duratei de via a agregatului

nsui, ct i asupra instalaiilor electrice aferente.Domeniile de utilizare a materialelor electrotehnice fiind foarte largi, iarsolicitrile la care acestea snt supuse fiind foarte diferite (att ca natur ct i caintensitate), nu se poate face o mprire strict a proprietilor materialelor nprincipale i secundare". Aceasta cu att mai mult cu ct o serie de proprietineelectrice (termice, mecanice) considerate ca secundare constituie, de foartemulte ori, criteriile de baz n alegerea materialelor pentru realizarea ansamblurilorfundamentale ale instalaiilor electrice. De aceea se impune o cunoatere completa tuturor proprietilor materialelor.

2.1. Proprieti chimice

Deoarece materialele electrotehnice se utilizeaz fie grupate n diferitescheme de izolaie, fie n contact direct cu mediul nconjurtor sau cu alte mediiutilizate ca ageni de rcire, prezint o importan deosebit cunoatereacompatibilitii fiecrui material fa de corpurile cu care vine n contact. Unexemplu clasic de incompatibilitate l constituie izolarea direct a conductoarelor

din cupru cu cauciuc vulcanizat, deoarece cuprul reacioneaz cu sulful (pe care lextrage din cauciuc) ceea ce determin o deteriorare rapid a izolaiei.Coroziuneareprezint aciunea distructiv, chimic sau electrochimic, pe

care o serie de ageni chimici (oxigenul, apa, acizii etc.) o exercit asupracorpurilor (n special asupra metalelor). Din acest punct de vedere, sensibilitateaunui material depinde de natura i gradul su de puritate, de natura i concentraiaimpuritilor pe care le conine, precum i de caracteristicile agenilor activiconinui n mediile cu care materialul vine n contact.

Solubilitateaunui material se apreciaz prin cantitatea de substan caretrece n soluie n unitatea de timp de pe unitatea de suprafa a materialului sauprin concentraia soluiei saturate a materialului dizolvat ntr-un solvent dat. Osubstan se dizolv mai uor ntr-un solvent de aceeai natur chimic i careconine n moleculele sale grupri de atomi asemntoare cu ale substanei date.Astfel, hidrocarburile saturate solide nepolare sau slab polare (parafina etc.) se

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

30/328

Proprietile tehnice i tehnologice ale materialelor electrotehnice

22

dizolv uor n hidrocarburi lichide (benzen etc), substanele polare se dizolv uor n lichide polare etc. Solubilitatea scade cu scderea temperaturii i cu cretereagradului de polimerizare a substanei de dizolvat.

Rezistena la solveni reprezint capacitatea unui material de a-i pstraproprietile atunci cnd vine n contact cu un solvent lichid sau cu vaporii si.

Indicele de aciditate Ia caracterizeaz dielectricii lichizi i reprezintcantitatea de hidroxid de potasiu (KOH), msurat n mg, necesar pentruneutralizarea acizilor organici existeni ntr-un gram din materialul considerat, ncazul uleiului de transformator, indicele de aciditate are valori cuprinse ntre 0,03 i0,05 mg KOH/g.

2.2. Proprieti fizice

Porozitatea Pa unui corp se definete prin raportul dintre volumul porilorVpi volumul total Vtal corpului P - Vp/Vt.

Porozitatea prezint importan ndeosebi n cazul materialelorelectroizolante. Acestea pot prezenta pori deschii, seminchii sau nchii, celecare conin primele dou tipuri de pori nefiind utilizate n medii umede dectimpregnate. Cele mai reprezentative materiale poroase sunt produsele pe baz deceluloz (la care porozitatea poate ajunge la 50%).

Permeabilitatea fa de aer Pa se caracterizeaz prin volumul de aer Vacare strbate, ntr-un interval de timp

t, o suprafa de arie A a unei mostre de

material de grosime h, datorit diferenei dintre presiunile p1 i p2 ale aerului pecele dou fee ale mostrei de ncercat:

= () (1)Pentru hrtie electrotehnic de 0,01 m, = 3,2 1012 .

Permeabilitatea la umiditate Pucaracterizeaz capacitatea unui corp de a se opunetrecerii vaporilor de ap prin el i prezint o importan deosebit n alegereamaterialelor pentru protecia mpotriva umiditii (lacuri de acoperire, mantale

pentru cabluri etc.) (Tabelul 2-1).Se determin cu relaia: = () (2) n care m reprezint masa vaporilor de ap, iar p1, p2, A, h i t au aceeaisemnificaie ca n Tabelul 2-1. Valorile sale depind de natura i structuramaterialelor i sunt cuprinse ntre 2,11 1016 (pentru polietilen) i 710

13

(pentru acetat de celuloz).

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

31/328


23

Tabelul 2-1 Higroscopicitatea i permeabilitatea la umiditate a unor materialeelectroizolante

MaterialulHigroscopicitateadup 24 de ore nap [%]

Permeabilitateala umiditate

Rin fenolic 0,1...0,4 100Polietilen 0,01 2...4Polistiren 0,01...0,05 56...73Policlorur de vinil 0,01...1,0 10...23Polimetacrilat 0,3...0,5 85Rini epoxi 0,1...0,4 21...23Poliamide 0,04...2,0 233Rini melaminice 0,5...0,7 -

Umiditatea U reprezint cantitatea de ap aflat ntr-un material i seexprim n procente fa de cantitatea maxim de ap pe care o poate conine

materialul. Aceast caracteristic este legat de porozitatea corpului, de umiditateai temperatura mediului nconjurtor, precum i de intervalul de timp n care corpulse afl n mediul considerat. Dup un anumit timp corpul ajunge la o umiditate deechilibru Ue, a crei valoare depinde de natura i temperatura mediului ambiant. ncazul materialelor polare (sticl, mic etc.) la care interaciunea dintre moleculelede ap i material este mai puternic dect cea dintre moleculele de ap seformeaz o ptur de ap la suprafaa materialului. Pentru corpurile fibroase sestabilete o umiditate convenional: aceasta reprezint valoarea umiditii deechilibru a materialului aflat n aer, n condiii normale de presiune, temperaturiumiditate (p=10 N/m2, t= 20C, Ur,aer-65%).

Umiditatea relativa aerului reprezint raportul dintre presiunea vaporilorde ap aflai efectiv n aerul din atmosferi presiunea vaporilor necesari pentru asatura atmosfera.

Higroscopicitatea H reprezint valoarea umiditii de echilibru a unui corpi se determin cu relaia H = (m' - Hm)/Hm, n care Hmreprezint masa corpului

n stare uscat, iar m' masa corpului inut timp de 24 h n aer la temperaturanormal (t = 20C) i Ur = 100%. Deoarece ptrunderea umiditii provoacmodificri ale proprietilor electrice ale corpurilor, higroscopicitatea se poatedetermina i prin msurarea variaiei permitivitii sau conductivitii electrice aacestora.

Absorbia de ap Aacaracterizeaz capacitatea corpurilor de a absorbi ireine apa. Se determin cu relaia A = (m - m)/m, unde m reprezint masacorpului n stare uscat, iar mmasa corpului inut, un anumit interval de timp, nap. Absorbia de ap ia valori cuprinse ntre 0,006% (n cazul polietilenei) i 70%(n cazul fibrei Vulcan).

Vscozitatea dinamic caracterizeaz starea de fluiditate a unui lichid ise poate determina cu relaia:

=

8

(3)

unde Vreprezint cantitatea de lichid ce trece n intervalul de timp sub aciuneapresiunii p, printr-un vas capilar de lungime li razr.

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

32/328

Proprietile tehnice i tehnologice ale materialelor electrotehnice

24

Vscozitatea cinematic reprezint raportul dintre vscozitatea dinamici densitatea a lichidului ( = /) i se msoar n m2 /s. n cazul uleiului detransformator vscozitatea cinematic are valoarea 3,510-6m2 /s la 20C i 10-6m2/s la 50C.

2.3. Proprieti mecanice

Piesele confecionate din materiale metalice (metale sau aliaje), folosite cucea mai mare pondere n construcia de maini i utilaje, sunt supuse n timpulutilizrii (exploatrii) la aciunea unorncrcri mecanice (fore) exterioare. Caefect al aciunii forelor exterioare, n aceste piese se creeazaa-numitele foreinterioare sau eforturi i piesele se deformeaz.

Pentru a pune n evidenta existenta forelor interioare se consider un corpmetalic aflat n echilibru sub aciunea unui sistem de forte F1, F2, Fn, aa cum searata n Figura 2-1 a. Secionnd corpul cu un plan virtual (imaginar) S, se obinprile Ii II, avnd suprafeele de separare S1i S2. Pentru meninerea echilibruluiprilor I i II este necesar ca, pe fiecare element de arie A al suprafeelor deseparare, sacioneze cte o for interioar de legturaF, aa cum se prezint

n Figura 2-1 b. Folosind relaia:

= lim0 (4)se definete (n orice punct curent P asociat unui element de arie A alsuprafeelor de separare) mrimea vectoriala pn, numit tensiune (mecanic)total sau vector tensiune, care caracterizeaz distribuia eforturilor (forelorinterioare) pe unitatea de suprafa a unei seciuni (virtuale) considerate ntr-opies solicitat mecanic; intensitatea (modulul) vectorului tensiune se msoar nN/m2 (sau N/mm2).

Conform definiiei, pn depinde n principal de intensitatea forei F,determinata de intensitile forelorexterioare i de orientarea elementului de arie

A (definit de poziia i orientarea planului virtual de secionare S). Vectoriitensiune pn,corespunztori tuturor orientrilor posibile ale elementului de arie A

asociat unui punct curent P, definesc starea de tensiuni mecanice n punctulrespectiv.Vectorul tensiune pndin orice punct curent Pal seciunii virtuale Sse poate

descompune n dou componente: o component a, numittensiune (mecanic)normal, orientat dup normala n a seciunii S i o component , numittensiune (mecanic) tangenial, orientat dup o direcie situat n planulseciunii S , aa cum se poate observa n Figura 2-1 c.

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

33/328


25

Figura 2-1 Schemele de definire a tensiunilor mecanice n corpurile solide supuse aciunii unorfore (ncrcri) exterioare

Deformaiile produse corpului de solicitrile exterioare depind de strile detensiuni ce se creeaz sub aciunea acestor solicitri. Aa cum se prezint nFigura 2-1, n funcie de tipul tensiunilor mecanice care acioneaz, deformaiileelementelor de volum ale corpului pot fi: deformaii liniare (alungiri sau scurtri),produse prin aciunea tensiunilor normale i deformaii unghiulare (lunecri),produse prin aciunea tensiunilor tangeniale.

Figura 2-2 Tipuri de deformaii produse de tensiunile mecanice: a - deformaii liniare; b -deformaii unghiulare

Pentru exprimarea analitic a dependenelor dintre tensiunile create subaciunea solicitrilor mecanice exterioare i deformaiile produse, se definescdeformaiile specifice liniare (alungiri sau scurtri specifice) i deformaiilespecifice unghiulare (lunecri specifice), cu relaiile:

=

;

=

(5)

Comportarea unei piese la solicitrile mecanice produse de foreleexterioare depinde de anumite nsuiri specifice materialului metalic din care esteconfecionat piesa, numite proprieti mecanice. De obicei, proprietile

a b

8/3/2019 Curs MC 2010 - v2

34/328

Proprietile tehnice i tehnologice ale materialelorelectrotehnice

26

mecanice ale unui material metalic se determin prin ncercri mecanice,constnd din solicitarea unor epruvete (probe cu configuraii i dimensiuni binedefinite, prelevate din materialul supus cercetrii) n condiiile adecvate evidenieriiproprietilor urmrite. Cu ajutorul ncercrilor mecanice se obin date calitativeprivind comportarea materialelor n condiiile de solicitare corespunztoare acestor

ncercri i valorile unor mrimi fizice sau convenionale, numite caracteristicimecanice, care se pot utiliza ca parametri cantitativi de exprimare a proprietilormecanice.

2.3.1. Elasticitatea materialelor metalice

Elasticitatea este proprietatea unui material de a se deforma sub aciuneasolicitrilor mecanicei de a reveni la forma iniial cnd solicitrilei-au ncetataciunea.

S-a stabilit pe cale experimental c, n cazul n care solicitrile mecaniceaplicate asupra unei piese creeaz stri de tensiuni capabile s produc numaideformaii elastice ale materialului acesteia, este valabil legea lui Hooke, adicdependena dintre tensiunile generate de solicitrile mecanice i deformaiilespeci

Date post:	07-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	turcitu-dragos
View:	257 times
Download:	3 times

Curs MC 2010 - v2

Documents