三防的設計與管理

嚴軍政

(中國電科技集團公司第20研究所,陜西西安 710068)

三防的設計與管理

嚴軍政

(中國電科技集團公司第20研究所,陜西西安 710068)

三防技術即防鹽霧、防潮濕和防霉菌,是電子整機最重要的防護之一,傳統的觀念認為,三防是一項工藝技術,就是在電路板上涂一層防護材料,其實這是一種錯誤的觀念,其實三防是一種系統工程,它涉及到材料、設計、工藝等各方面。本文就三防的設計流程以及設計原則給出了的觀點。

三防 電化偶腐蝕 晶界腐蝕

軍事電子裝備的三防性能是整機重要戰術指標之一,它有特定的技術內容和要求,是一項涉及機械、電化學、生物等多門類、多科學的綜合技術。國外的研究報告指出,機械電子設備在實際使用中所發生的故障有52%是由環境因素造成的,而其中90%以上又是由于溫度、振動、濕度、鹽霧及霉菌所引起。電子設備的可靠性與環境因素有著十分密切的關系,在海洋和濕熱氣侯條件下的雷達、通信等電子設備由于潮濕、鹽霧和霉菌的侵蝕極易產生故障。如殲擊機在海邊工作時,其使用壽命比在內地縮短至1/2～1/3;一些海軍用電子設備在北方海域尚可正常工作,一旦進入南海即故障率明顯增高。經驗告訴我們,環境因素的影響有時會對軍事行動的成敗產生決定性的作用。現代電子設備如果“三防”性能不好,不能適應實戰環境,出現雷達失靈、通信中斷、指揮系統不起作用,就有貽誤戰機導致戰斗失敗的危險。

現代三防技術的范疇已不單純是一項工藝技術的實施,而是涉及到綜合性的技術管理和設計,尤其是對軍用電子設備的研制和生產,三防技術的要求,已和其它戰術技術指標一樣,顯得越來越重要。因為三防技術已成為提高整機可靠性、延長使用壽命、減少使用過程中故障率的關鍵技術。

1 我國三防技術的現狀

我國的三防技術從總體上看,尚處于三防的初級階段,許多企業認為,三防技術是化學工藝的實施,或者是在整機部件裝聯之后噴一層三防涂料,沒有把三防技術與產品設計和材料的選擇統籌考慮。我國的電子材料與國外也有比較大的差距,國外的電子材料已形成標準化生產,并有相應標準加以控制質量,而國內缺乏這一機制,雖然有些材料與國外同類產品性能相當,但綜合性內尚有較大差距。我國目前沒有專門的三防材料選用手冊,設計人員在設計時,沒有參考的材料三防性能供選擇,只能靠經驗進行設計。同時,我國的三防工藝技術與國外也有較大差距。在三防技術與管理機構上,有專門從事三防技術管理的軍用電子設計單位非常少。

2 三防設計技術

現代三防技術已不再是簡單的防護工藝的實施,它涉及電路、結構、工藝和綜合性技術管理的方方面面,下面我們舉一簡單的例子,來說明三防的設計工藝流程。例如,我們要設計一部簡單的雷達系統,它由以下幾部分組成。如圖1所示。

三防設計通常采用任務書的形式,三防設計的任務書采用整機級(系統級)、分機級以及部件級三級管理。

(1)由三防設計總師根據系統、總體戰術技術任務書的要求,結合該系統、分機實際的工作環境,提出整機產品中各分機產品的三防等級及使用環境。通常采用表格的形式。表1所示。

圖1

表1 三防設計任務書(整機)

表2 三防設計任務書(分機)

表3 三防設計任務書(部件級)

(2)根據整機三防任務書的要求,由電路、結構、工藝、三防副總師以及分機負責人等,確定分級級別的三防任務書。如:發射系統的三防設計任務書如表2所示。

(3)計劃部門根據分機計劃任務書,下達部件級的三防任務書。如表3所示。

3 三防設計準則

三防設計要從整機、分機和部件設計階段統籌考慮,這比整機完成后再進行簡單的防護要好的多,三防設計時,要充分考慮整機及分機部件所處的環境,簡單的說,三防設計要從以下幾個方面進行考慮。

3.1 合理的結構設計

電子裝備中,結構設計是否合格,對環境適應能力影響最大,也是最主要的。因此重視三防結構設計是三防設計是否完善與否的關鍵之一。三防的結構設計一般應遵循以下原則。

(1)在結構設計上,尤其是暴露在外的購件,應盡量消除縫隙結構,防止積水、灰塵和鹽霧。(2)對大容積的構件,應盡量避免氣密式設計,應設計合理的通風孔,使腔體內壓力與大氣壓力力保平衡。因為氣密設計一旦失效,腔體內由于日曬而增加壓力,氣體逸出;當氣溫下降時會進入濕氣,周而復始,內部會產生積水,形成蒸氣壓,使電子設計受潮失效。(3)當必須進行氣密設計時,容器應采用永久性熔焊氣密結構。局部采用的密封圈應選用變形小的“O”形密封圈,不允許密封圈有接縫。

3.2 正確選擇材料和加工工藝

(1)避免采用不同類型的金屬接觸,以防電化偶腐蝕;必須由兩種金屬接觸時,應選用電位接近的金屬。(2)考慮表面、晶界、焊縫、應力、剝蝕等特種腐蝕問題,應在可能最低的應力值下使用金屬,以避免應力腐蝕。合理選用熱處理狀態,避免某些材料的晶界腐蝕和應力腐蝕。(3)正確選用經過試驗驗證過的涂料,凡工作在野外、海上,或暴露于大氣的表面,原則上不允許金屬直接與大氣接觸,應采用有機涂層保護。對不能極用涂層保護的如電接觸件,應采用特殊的保護方法,如密封或加防護套。

4 結語

現代電子設備的三防已不僅僅是電路印制板涂敷工藝,它涉及結構設計、材料選用、化學灌封、環境改善等方面,好的三防設計不僅能提高電子設備的可靠性,延長電子設備的壽命,還能延長設備的維修周期,節約大量后勤保障成本,提高設備的經濟效益。

[1]張立鼎,周志春.《先進電子制造技術》.國防工業出版社.