Обзор методов контроля качества сварных соединений

Затем основы укладываются в заданном порядке друг на друга, прокладывая между ними препрег, представляющий собой диэлектрическую основу, пропитанную эпоксидной смолой. В процессе горячего прессования происходит размягчение и полимеризация смолы, в результате чего, слои основы склеиваются с препрегом. Толщина препрега после такой обработки определяет расстояние между слоями печатных проводников, между которыми он проложен. Препрег, полимеризуясь, превращается в твёрдый слой стеклотекстолита, имеющий ту же диэлектрическую проницаемость, что и основа. В укладке МПП слои основы и препрега чередуются друг с другом.

Поскольку препрег частично размягчается в процессе горячего прессования, слои печатных дорожек, прилегающие к нему с обеих сторон, вдавливаются в размягчённый материал препрега, обладающий клеящими свойствами. При точном анализе расстояния между слоями печатных дорожек и слоями земли, необходимо учитывать, что с учётом вдавливания слоёв печатных дорожек в препрег, расстояние между обращёнными друг к другу сторонами дорожек, прилегающими к препрегу с обеих сторон, становится меньше толщины препрега на удвоенную толщину дорожек. Сплошные опорные слои металлизации в материал препрега не вдавливаются.

Далее производится химическое осаждение слоя меди на стенки отверстий и одновременно на внешнюю поверхность ПП. В целях сокращения расхода материала и продолжительности этой операции, перед её выполнением на наружную поверхность ПП наносится защитная маска, покрывающая всю поверхность платы за исключением рисунка печатных дорожек, заложенных в трассировку печатной платы, и площадок вокруг отверстий, просверленных в плате.

Завершает процесс изготовления ПП травление рисунка печатных проводников в наружных слоях металлизации. После этого проводники наружных слоёв платы покрываются припоем, паяльной маской и на поверхность с обеих сторон платы методом шелкографии наносится маркировка. Заключение

В заключении следует отметить, что при проектировании сверхбыстродействующих цифровых схем, необходимо прокладывать слои питания и слои земли рядом друг с другом. При такой конструкции системы питания обеспечивается максимальная ёмкостная связь между слоями, что способствует подавлению помех по питанию. Для экранирования слоёв печатных проводников использовать больше слоёв земли, расставлять как можно гуще межслойные перемычки, соединяющие между собой множество слоёв земли. Возвратные токи сигналов по этим перемычкам будут перетекать из одного слоя земли в другой.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гриднев В.Н., Гриднева Г.Н. Проектирование коммутационных структур электронных средств -Москва, 2014. Том 7. 344 с.

2. Алексеев В.Г., Гриднев В.Н., Нестеров Ю.И., Филин Г.В. Технология ЭВА, оборудование и автоматизация - Москва, Издательство "Высшая Школа". 1984. 392 с.

3. Гриднев В.Н., Яншин А.А. Технология элементов ЭВА - Москва, Издательство "Высшая Школа". 1976. 288 с.

4. Юрков Н.К. Технология производства электронных средств // Учебник - Лань, 2014, - 480 с.

5. Юрков Н.К. Технология радиоэлектронных средств // Учебник - Пенза: Изд-во ПГУ, 2012, - 640

6. Горячев Н.В., Юрков Н.К. Типовой маршрут проектирования печатной платы и структура проекта в САПР электроники ALTIUM DESIGN // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2011. Т. 2. С. 120-122.

7. Ron Mancini Op Amps For Everyone // Design Reference. 2002. August.

8. Г. Джонсон, М. Грэхем Конструирование высокоскоростных цифровых устройств. Пер. с англ. - М. : Изд. Дом "Вильямс", 2006. - 624 с.

9. Eric Sweetman Maximize high-speed signal integrity with the right choice of cables, layout, and equalizer ICs.

10. Власов А.И., Карпунин А.А., Ганев Ю.М. Системный подход к проектированию при каскадной и итеративной модели жизненного цикла // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2015. Т. 1. С. 96-100.

УДК 623.4:621.396

Таланин А.А., Мазанов А.М. , Закалюкина Л.А., Шамионов М.С., Баннов В.Я.

ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия

ОБЗОР МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

В статье описаны существующие на сегодняшний день методы контроля качества сварных соединений и их суть. В ней рассмотрены визуальный метод, метод просвечивания сварных соединений, ультразвуковой метод, метод керосиновой пробы, магнитографический метод, метод люминесцентной и цветной дефектоскопии, метод химических реакций и метод гидравлических испытаний Ключевые слова:

методы контроля, сварные соединения, дефекты

Любой контроль сварных соединений начинается с внешнего осмотра, с помощью которого можно выявить не только наружные дефекты, но и некоторые внутренние [1-4]. Например, разная высота и ширина шва и неравномерность складок свидетельствуют о частых обрывах дуги, следствием которых являются не провары.

Перед осмотром, швы тщательного очищаются от шлака, окалины и брызг металла. Более тщательная очистка в виде обработки шва промывкой спиртом и травлением 10%-ным раствором азотной кислоты придает шву матовую поверхность, на которой легче заметить мелкие трещины и поры. После использования кислоты нужно не забыть удалить ее спиртом во избежание разъедания металла.

Визуальный контроль сварных соединений выявляет, прежде всего, наружные дефекты - геомет-

рические отклонения шва (высоты, ширины, катета), наружные поры и трещины, подрезы, не провары, наплывы.

Для эффективности контроля используют дополнительное местное освещение и лупу с 5-10 кратным увеличением. Лупа - очень полезный инструмент в данном случае, она помогает выявить многие дефекты, которые нельзя рассмотреть невооруженным глазом - тонкие волосяные трещины, выходящие на поверхность, пережег металла, малозаметные подрезы. Она позволяет также проследить, как ведет себя конкретная трещина в процессе эксплуатации - разрастается или нет.

При внешнем осмотре применяется также измерительный инструмент для замера геометрических параметров сварного соединения и дефектов -штангенциркуль, линейка, различные шаблоны [58] .

Еще одним из методов контроля является просвечивание сварных соединений. Он основан на способности рентгеновских или гамма-лучей; проникать через толщу металла, действуя на чувствительную фотопленку, фотобумагу, или селеновую пластину, приложенную к шву с обратной стороны. В местах, где имеются поры, шлаковые включения или не провар, на пленке (пластине) образуются более темные пятна.

При просвечивании рентгеном выявляют дефекты в металле толщиной до 60 мм размером 0,5-3% толщины металла, гамма-просвечиванием - в металле толщиной до 100 мм размером 2-5%. Просвечивание не позволяет выявлять трещины, если они расположены под углом не более 5° к направлению центрального луча, а также не провары в виде слипания свариваемых металлов без газовой или шлаковой прослойки. При обнаружении в шве недопустимых дефектов просвечивают удвоенное количество швов (стыков). Если вновь обнаруживают дефекты, то просвечивают все швы, заваренные данным сварщиком. Выявленные дефекты удаляют, швы переваривают и вновь просвечивают. При оценке качества швов рекомендуется иметь эталонные снимки для толщин 8-12, 14-20, 30-50 н 60-100 мм с характерными дефектами. Альбомы эталонных снимков утверждаются инспекцией Госгортех-надзора и администрацией и являются неотъемлемой частью технических условий на приемку изделий.

Ультразвуковой метод основан на различном отражении направленного пучка высокочастотных звуковых колебаний (0,8-2,5 Мгц) от металла (сварного шва) и имеющихся в нем дефектов в виде несплошностей [9-12]. Применяют для контроля сварных швов сталей и цветных металлов. Для получения ультразвуковых волн используют пьезоэлектрические пластинки из кварца или титаната бария, которые вставляют в держатели-щупы. Отраженные колебания улавливают искателем, преобразуют в электрические импульсы, подают на усилитель и воспроизводят индикатором. Для обеспечения акустического контакта поверхность изделия в месте контроля обильно покрывают маслом (автол марок 6, 8, 18; компрессорное масло и т. д.). Предельная чувствительность при толщине металла до 10 мм 0,2-2,5 мм2, свыше 10 до 50 мм 2-7 мм2, свыше 5 0 до 150 мм 3,5-15 мм2.

Одним из наиболее простых и доступных является метод керосиновая проба. Он служит для определения плотности сварных швов на металле толщиной до 10 мм. Керосиновой пробой обнаруживают дефекты размером 0,1 мм и выше. Доступную для осмотра сторону шва покрывают водной суспензией мела или каолина и подсушивают. Противоположную сторону смачивают 2-3 раза керосином. Проницаемость обнаруживают по жирным желтым пятнам на поверхности, покрытой мелом или каолином. Продолжительность испытания составляет не менее 4 ч при положительной температуре и не менее 8 - при температуре ниже О3 С. Если швы нагреть до 50-60° С, то процесс ускорится до 1,5-2 ч. Его

также можно ускорить, обдувая швы со стороны керосина сжатым воздухом или создавая вакуум.

Магнитографический контроль основан на обнаружении полей рассеивания, образующихся в местах дефектов при намагничивании контролируемых изделий. Поля рассеивания фиксируются на эластичной магнитной ленте, плотно прижатой к поверхности шва [13-15]. Запись производят на дефектоскопе или считывают. Выявляют поверхностные и подповерхностные макротрещины, не провары, поры и шлаковые включения глубиной 2-7% на металле толщиной 4-12 мм. Менее четко обнаруживаются поры округлой формы, широкие не провары (2,5-3 мм), поперечные трещины, направление которых совпадает с направлением магнитного потока. В ряде случаев результаты магнитного контроля проверяют просвечиванием. Производительность метода 5-6 м/мии.

Существует метод люминесцентной и цветной дефектоскопии. Принцип его работы заключается в том, что в полость дефекта вводят флюоресцирующий раствор или ярко-красную проникающую жидкость, которую затем удаляют с поверхности [1618]. Под действием ультрафиолетовых лучей происходит видимое свечение раствора, адсорбированного из полости дефекта. При цветной дефектоскопии дефекты выявляют белой проявляющейся краской (на белом фоне появляется красный рисунок, соответствующий форме дефекта). С помощью этих методов выявляют поверхностные дефекты, главным образом трещины в различных сварных соединениях, в том числе из немагнитных сталей, цветных металлов и сплавов.

Контроль плотности методом химических реакций. Его суть состоит в том, что на наружный шов металла толщиной до 16 мм наносят 4%-ный раствор фенолфталеина или накладывают марлю, пропитанную 5%-ным раствором азотнокислого серебра. В изделие нагнетают воздух в смеси с аммиаком (его получают из баллона со сжиженным газом). В местах локальных течей фенолфталеин окрашивается в ярко-красный цвет, а азотнокислое серебро - в серебристо-черный. Перед испытанием требуется тщательная очистка шва от загрязнений и шлака.

Гидравлическое испытание проводится путем налива воды для испытания на прочность и плотность вертикальных резервуаров, газгольдеров и других сосудов с толщиной стенки не более 10 мм. Воду наливают на полную высоту сосуда и выдерживают не менее 2 ч. Поливу из шланга с брандспойтом (диаметр выходного отверстия 15-30 мм) под давлением не ниже 1 атм (0,1 МПа) подвергают сварные швы открытых сосудов. При испытании с дополнительным гидростатическим давлением последнее создают в наполненном водой и закрытом сосуде с помощью напорной трубки диаметром не менее 30 мм, а также гидравлическим насосом. Величину давления определяют по техническим условиям и правилам Котлонадзора. При проведении испытаний сварные швы обстукивают молотком массой 0,5-1,5 кг. Дефектные места определяют по наличию капель, струек воды и отпотеваний.

ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ Р 51901-2002. Управление надежностью. Анализ риска технологических систем. М.: Госстандарт России, 2002. - 26 с.

2. Гришко А.К. Системный анализ параметров и показателей качества многоуровневых конструкций радиоэлектронных средств / А.К. Гришко, Н.К. Юрков, Д.В. Артамонов, В.А. Канайкин // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. - 2014. - № 2 (26). - С. 77-84.

3. Гришко А.К. Анализ применения методов и положений теории статистических решений и теории векторного синтеза для задач структурно-параметрической оптимизации / А.К. Гришко // Надежность и качество сложных систем. - 2016. - № 4 (16). - С. 26-34. DOI: 10.21685/2307-4205-2016-4-4.

4. Гришко А. К. Анализ надежности структурных элементов сложной системы с учетом интенсивности отказов и параметрической девиации / А. К. Гришко // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. - 2016. - № 3 (19). - C. 130-137.

5. Гришко А.К. Алгоритм поддержки принятия решений в многокритериальных задачах оптимального выбора / А.К. Гришко // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. - 2016. -№ 1 (17). - С. 242-248.

6. Гришко А.К. Анализ надежности сложной системы на основе динамики вероятности отказов подсистем и девиации параметров / А.К. Гришко // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. - 2016. - № 6 (34). - С. 116-121.

7. Гришко А.К. Оптимальное управление параметрами системы радиоэлектронных средств на основе анализа динамики состояний в условиях конфликта / А.К. Гришко // Известия высших учебных заведений.

Поволжский регион. Технические науки. - 2016. - № 2 (38). - С. 102-111. DOI: 10.21685/2072-30592016-2-9.

8. Гришко А.К. Определение показателей надежности структурных элементов сложной системы с учетом отказов и изменения параметров / А.К. Гришко // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. -2016. - № 2 (16). - С. 51-57.

9. Гришко А.К. Анизотропная модель системы измерения и анализа температурных полей радиоэлектронных модулей / А.К. Гришко, Н.В. Горячев, И.И. Кочегаров // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2016. - № 1 (15). - С. 82-88. Гришко А.К.

10. Оптимальное управление частотным ресурсом радиотехнических систем на основе вероятностного анализа динамики информационного конфликта / А.К. Гришко // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. - 2016. - № 57. - С. 21-28. DOI: 10.21667/19 95-4 565-2 016-57-3-2128.

11. Гришко А.К. Математическое моделирование системы обеспечения тепловых режимов конструктивно-функциональных модулей радиоэлектронных комплексов / А.К. Гришко, Н.В. Горячев, Н.К. Юрков // Проектирование и технология электронных средств. - 2015. - № 3. - С. 27-31.

12. Гришко А.К. Управление электромагнитной устойчивостью радиоэлектронных систем на основе вероятностного анализа динамики информационного конфликта / А.К. Гришко, А.С. Жумабаева, Н.К. Юрков // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2016. - № 4 (18). - С. 66-75.

13. Гришко А.К. Алгоритм оптимального управления в сложных технических системах с учетом ограничений / А. К. Гришко // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. - 2017. - № 1 (21). - C. 118 - 124.

14. Grishko A. Management of Structural Components Complex Electronic Systems on the Basis of Adaptive Model / A. Grishko, N. Goryachev, I. Kochegarov, S. Brostilov, N. Yurkov // Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications, and Computer Science Proceedings of the XIIIth International Conference TCSET'2 016 February 2 3-26, 2016 Lviv-Slavsko, Ukraine. DOI:10.110 9/TCSET.2 016.7 4 52 017.

15. Grishko A. Parameter control of radio-electronic systems based of analysis of information conflict. 2016 13th International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronics Instrument Engineering (APEIE). Novosibirsk, Russia, October 03-06, 2016, Vol. 02, pp. 107-111. DOI: 10.110 9/APEIE.2016.7806423.

16. Grishko A., Goryachev N., Kochegarov I., Yurkov N. Dynamic Analysis and Optimization of Parameter Control in Radio Systems in Conditions of Interference. 2016 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). Moscow, Russia, May 12-14, 2016. pp. 1-4. DOI: 10.110 9/SIBCON.2016.7491674.

17. Rybakov I., Goryachev N., Kochegarov I., Grishko A., Brostilov S. and Yurkov N. Application of the Model of the Printed Circuit Board with Regard to the Topology of External Conductive Layers for Calculation of the Thermal Conditions of the Printed Circuit Board. Journal of Physics: Conference Series, Volume 803, Number 1, 2016, pp. 1-6. DOI:10.1088/17 42-6596/803/1/012130.

18. Grishko A., Goryachev N., Yurkov N. Adaptive Control of Functional Elements of Complex Radio Electronic Systems. International Journal of Applied Engineering Research. Volume 10, Number 23 (2015), pp. 43842-43845.

УДК 519.17: 621.396

Мазанов А.М., Приказчиков А.В., Шамионов М.С. , Баннов В.Я.

ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия

МЕТОДИКА НАСТРОЙКИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ АУДИОСИГНАЛА

Динамическая обработка аудиосигнала является важным этапом процесса его качественного воспроизведения. Предлагается алгоритм инсталлирования системы с динамической обработкой, ее настройка для оптимального прохождения сигнала Ключевые слова:

динамическая обработка, лимитер, аудиосигнал

В систему управления процессом аудиозаписи (и воспроизведения) обычно объединяют устройства (компрессор/лимитер/гейт), скоммутированные

определенным образом. Программная среда - Sound Forge - наиболее качественно позволяет решать задачи по обработке сигнала.

Методика настройки системы управления и алгоритм действий звукооператора включает в себя несколько этапов.

Сначала необходимо подключить к звуковой карте микрофон и записать с помощью него несколько слов, например: «Раз, два, три...». Файл должен быть стерео, причем слова лучше записать с разным уровнем, то есть первое слово сказать громко, а остальные два - тише. Это смоделирует ситуацию записи вокала, когда солист одну часть песни поет тихо, а вторую - громко. В практической деятельности с такой ситуацией приходится сталкиваться чуть ли не каждый день. После записи необходимо будет сделать компрессирование записанного звука [1-4], чтобы в последующем продолжить обработку сигнала с применением лимитера и гейта. Далее необходимо нормализовать запись по уровню 0 дБ и обрезать «хвосты» в начале и конце записи [5-8].

Сохраняем файл под именем Golos. Далее он будет фигурировать именно под таким названием.

В результате, в окне записанного файла должно получить изображение, близкое к тому, что показано на Рис. 1. Обратите внимание на разницу амплитуд первого и последнего звуков. На рисунке

эта разница составляет более 18 дБ. С ней-то и предстоит бороться в этом опыте. Кстати говоря, если такая разница амплитуд будет в дорожке вокала при многоканальной записи какой-нибудь песни, то тихие участки будут маскироваться за аккомпанементом (особенно, если последний производится синтезатором, а не «живыми» инструментами). Поэтому к такой дорожке обязательно надо применять компрессию.

Выберите команду меню

Effects/Dynamics/Graphic (Эффекты/Динамическая обработка/Графическое представление). На экране появится диалог Graphic Dynamics (Графическое представление динамической обработки) (Рис.2).

В центре диалога находится график зависимости уровня выходного сигнала от уровня входного, иллюстрирующий работу компрессора, лимитера или гейта . По оси абсцисс этого графика откладывается уровень входного сигнала, а по оси ординат - уровень выходного. Линия, проходящая через поле графика, отражает текущие настройки динамической обработки [9-11]. Когда вы ведете указатель мыши над графиком, то над правым верхним углом последнего появляются координаты текущей точки, которые облегчают восприятие. Перед координатами выводится параметр Gain of (Уровень от...) который, показывает недостаток уровня по отношению к 0 дБ, если значение отрицательное, или превышение уровня 0 дБ, если его значение положительное.