Измерение износа и сжатия термопрокладки с помощью штангенциркуля — одна из наиболее распространенных причин выхода из строя сменных термопрокладок.
Изношенная контактная площадка уже подверглась необратимой деформации, в то время как истинный зазор между компонентами является фиксированным размером, определяемым корпусом, деформацией печатной платы и предварительным натяжением крепежных элементов.
Путаница между этими двумя понятиями приводит к деформации плат или образованию воздушных зазоров. В этом руководстве описано, как точно определить зазор механической сборки и измерить толщину контактной площадки с использованием методов контролируемого усилия для обеспечения надежной термомеханической посадки.
Определите целевое измерение
| Вопрос | Измерения |
|---|---|
| Соответствует ли прилагаемая прокладка допустимым параметрам? | Толщина свободной прокладки под действием заданной измерительной силы |
| Какую номинальную контактную площадку мне следует использовать для прототипирования? | Зазор между собранным компонентом и охладителем |
| Обеспечил ли контакт площадки с поверхностью? | Следы свидетелей на обеих сторонах. |
| Насколько оно сжалось? | Свободная толщина в зависимости от зазора/смещения после установки |
| Останутся ли производственные единицы в пределах досягаемости? | Карта зазоров между несколькими блоками плюс анализ допусков |
В подробном руководстве по толщине термопрокладок объясняется, как эти значения влияют на окончательный выбор.
Метод 1: Измерьте новую термопрокладку.
Используйте правильный инструмент
Стандартный цифровой штангенциркуль удобен для работы с твердыми материалами, но усилие его губок может сжать мягкую термопрокладку. Для входного контроля используйте толщиномер или микрометр с документированным контактным упором и усилием измерения.
Запись:
- Идентификатор инструмента и актива
- Размер контактной стопы
- Измерительная сила
- Температура и время кондиционирования, если применимо.
- Количество и место проведения чтений
- Допустимый допуск
Измеряйте расстояние от поврежденных краев. Для большого листа учитывайте центр и несколько углов. Указывайте диапазон, а не только среднее значение; один тонкий угол может быть местом, где теряется контакт.
Компания Jiuju заявляет о стандартном допуске по толщине ±10% и опциональном строгом контроле ±5% для термопрокладок. Точный допуск следует уточнять в описании марки и чертеже, поскольку возможности могут варьироваться в зависимости от состава и толщины.
Метод 2: Измерение зазора между собранными компонентами.
Установить исходные данные
Начните с устойчивых поверхностей, используемых при реальной сборке: монтажных выступов, опорных точек на охлаждающей пластине, упоров корпуса или гнезд для винтов. Измерение двух незакрепленных деталей на верстаке может не учитывать влияние сжатия прокладки, опор платы и нагрузки на крепежные элементы.
Воспроизвести конечное механическое состояние
Используйте предназначенный для этого способ:
- Крепежные элементы и шайбы
- Момент затяжки и последовательность затяжки
- Опоры и проставки для платы
- Прокладки и уплотнения
- Охладитель, корпус или крышка
- Ориентация, если на сборку влияет сила тяжести.
Отобразить на карте несколько точек
Измерьте каждое место теплового контакта, а для крупных компонентов — более чем в одной точке на поверхности. Карта зазоров должна показывать минимальный, максимальный и локальный наклон.
Для широкого корпуса, холодной пластины или многокомпонентной конструкции необходимо учитывать центр, углы и места вблизи крепежных элементов или опор. Одно измерение в центре не выявит прогиба поверхности или наклона пути приложения нагрузки. Если температура существенно изменяет геометрию, сравните холодную сборку с контролируемым измерением в горячем состоянии или проверенной моделью деформации. Запишите температуру и состояние крепления вместе с результатом; не переносите данные о зазоре в горячем состоянии в расчет холодной сборки без учета этих данных.
Цель состоит не в том, чтобы присвоить универсальную толщину «большому чипу». Задача состоит в том, чтобы выяснить, может ли одна толщина контактной площадки обеспечить постоянный контакт без перегрузки выступающих частей. Если это невозможно, следует оценить зонированную толщину, более подходящий вариант, сегментированную контактную площадку или другой метод заполнения зазоров.
Рекомендуемые методы прототипирования включают использование высотомера или координатно-измерительной машины, доступных щупов и незатвердевающих контрольных материалов. Выберите контрольный материал, который не пружинит обратно, не загрязняет оборудование и не требует достаточного усилия для изгиба платы.
Не следует устанавливать термопрокладку, а затем вставлять штангенциркуль в замкнутый шов. Этот метод обычно измеряет доступный край, а не критически важный участок соединения.
Метод 3: Оценка неизвестной толщины замещения
Если чертежи или технические условия отсутствуют:
- Сфотографируйте нераспакованный узел.
- Укажите местоположение и ориентацию каждой контактной площадки.
- Снимите кулер, не растягивая прокладки.
- Проверьте контактный отпечаток на обеих сторонах.
- Измерьте площадь, наименее деформированную при малом усилии.
- По возможности, проведите независимое картирование аппаратного разрыва.
- Прототип изготовлен с учетом стандартных размеров.
- Соберите всё с правильным моментом затяжки и проверьте посадку.
- Испытания проводились при повторяющихся нагрузках и условиях окружающей среды.
Старые измерения тормозных колодок служат лишь для подтверждения результатов, а не для установления точных данных. Остаточная деформация, нагрев и обращение с колодками могут изменить эти показатели.
Рассчитайте рабочую степень сжатия.
Если толщина свободной контактной площадки равна T а установленный зазор составляет G:
Compression = (T − G) / T
Прокладка толщиной 1.5 мм, сжатая до рабочего зазора 1.2 мм, имеет деформацию 20%:
(1.5 − 1.2) / 1.5 = 0.20
Затем сравните это напряжение с кривой зависимости силы сжатия, предоставленной поставщиком. Стандарт ASTM D575 используется для сравнения характеристик деформации при сжатии резиновых материалов, но для вашей конструкции необходимы данные о точной конструкции прокладки.
Также проверьте тепловые данные при соответствующем давлении и толщине. Стандарт ASTM D5470 объясняет, почему измеренное тепловое сопротивление включает в себя эффекты на границе раздела фаз и почему значение теплопроводности само по себе не описывает установленное соединение.
Создайте карту разрывов сборки.
Для каждого местоположения запишите:
| Поиск | Пример формата |
|---|---|
| Идентификатор местоположения | ВРМ-03 |
| Положение X/Y | Чертежные координаты |
| Минимальный разрыв | mm |
| Максимальный разрыв | mm |
| Метод измерения | КИМ / контрольный образец / измерительный прибор |
| Размер образца | Количество сборок |
| Целевой класс подушек | Номер детали поставщика |
| Номинальная толщина прокладки | mm |
| Расчетный диапазон сжатия | % мин до % макс |
| Ограничение силы | кПа или Н на площадь контакта |
| Результат проверки | Пройдено/не пройдено с указанием идентификатора отчета |
Эта таблица преобразует понятие «выглядит примерно правильно» в параметры чертежа. Она также упрощает оценку изменений поставщика.
Определить пределы контроля качества.
При метрологии прототипов и контроле качества продукции необходимо описывать одни и те же параметры. Если инженеры измеряют толщину свободной подушки с помощью одного контактного усилия, а специалисты по контролю качества используют подпружиненный штангенциркуль с другим, обе группы могут получить повторяющиеся значения, которые не будут совпадать.
Запишите как минимум:
- Тип прибора и состояние калибровки
- Диаметр стопы или геометрия контакта
- Приложенная измерительная сила
- Время задержки перед чтением
- Количество и расположение точек
- Обработка адгезивных, несущих, текстурных и краевых участков.
- Количество образцов и правила приемки
В перечень лабораторного оборудования Jiuju входят толщиномер, дюрометр Шора 00, лазерный анализатор размера частиц, компрессионный тестер и термотестер ASTM D5470. Каждый прибор отвечает за свою задачу. Толщиномер измеряет размер. Дюрометр определяет твердость по методу индентации. Компрессионный тестер показывает зависимость силы от смещения. Термотестер характеризует путь теплопередачи в заданных условиях. Один результат не следует использовать в качестве упрощенной замены другого.
В документации компании Jiuju для поступающего сырья задокументированы проверки размеров частиц наполнителя, такие как D10, D50 и D90, а также вязкости смеси и содержания летучих веществ. Эти проверки на начальном этапе не заменяют окончательное измерение толщины подложки. Они помогают объяснить, почему контроль партии начинается до каландрирования и вырубки: изменение рецептуры может изменить технологичность и механические свойства, даже если готовый образец выглядит нормально.
Перед выпуском проведите краткое исследование системы измерений. Поручите нескольким операторам измерить одни и те же отмеченные точки, повторить измерения и сравнить наблюдаемое отклонение с допуском чертежа. Если отклонение измерений составляет значительную часть допуска, усовершенствуйте метод перед отбраковкой деталей.
Распространенные ошибки при измерении
- Сжатие мягкой подушечки штангенциркулем
- Измеряя только один угол
- Толщина клеевого слоя или подложки не учитывается.
- Измерение незакрепленного узла
- Используя в качестве единственного эталона старую подложку.
- Усреднение максимального разрыва
- Забывая о наклоне доски и охладителя.
- Отображение процента сжатия без давления
- Сравнение значений проводимости, измеренных в различных условиях.
Пакет данных для запроса предложений от поставщика
Предоставьте карту зазоров, площадь контакта, конструкцию крепежных элементов, предельное давление компонента, рабочую температуру, электрические требования и ограничения по загрязнению. Если геометрические данные являются конфиденциальными, анонимизированные поперечные сечения и диапазоны допусков все равно могут помочь в выборе.
Компания Jiuju сообщает, что в отгрузочных документах на термопрокладки могут быть указаны проводимость, твердость, размеры, внешний вид, а также критически важные испытания, определенные заказчиком. Метод и периодичность измерений следует указывать в соглашении о качестве. Таблица технических характеристик термопрокладок является лишь отправной точкой, а не заменой утвержденного чертежа.
Следующие шаги: Определение размера на основе данных.
Точное измерение термопрокладки требует не столько покупки дорогого штангенциркуля, сколько определения силы, базовых точек, состояния сборки и площади контакта образца. Измерьте свободную прокладку для контроля качества. Измерьте зазор в собранном виде для проектирования. Используйте контрольные метки и температурные испытания для подтверждения результатов.
После того, как карта зазоров будет готова, сравните термопрокладки толщиной 0.5 мм, 1 мм, 1.5 мм и 2 мм или обратитесь за помощью в выборе марки из ассортимента термопрокладок Jiuju.
