شکل 1.تصویر اندازهگیری سختی Shore D که برای توصیف مقاومت فرورفتگی سطح در مواد گلدانی سفت و سخت استفاده میشود.
مقدمه
سختی Shore D یکی از پارامترهای متداول در مشخصات ترکیب گلدان است.
با این حال، آن نیز استیکی از رایجترین ارزشهایی که سوء تفاهم میشوددر طراحی کپسوله سازی الکترونیک
بسیاری از تیم های طراحی به طور مستقیم سختی Shore D بالاتر را با حفاظت بهتر یا قابلیت اطمینان بالاتر مرتبط می کنند.
در عمل،سختی فقط مقاومت در برابر فرورفتگی سطح را توصیف می کند، نه اینکه چگونه یک ماده پخت تحت تنش حرارتی یا مکانیکی رفتار می کند.
این مقاله توضیح می دهدسختی Shore D واقعاً چه چیزی را اندازه میگیرد، چه چیزی را نشان نمیدهد و مهندسان چگونه باید آن را تفسیر کنندهنگام ارزیابی مواد گلدان
سختی Shore D چیست؟
سختی Shore D یک اندازه گیری استاندارد است که نشان می دهدمقاومت یک ماده در برابر فرورفتگی تحت یک نیروی مشخص.
معمولاً به آن اعمال می شودپلاستیک های سخت، رزین های ترموست و پلیمرهای سخت، جایی که مقیاس های نرم تر Shore A دیگر مناسب نیستند.
ویژگی های کلیدی سختی Shore D عبارتند از:
اندازه گیری با استفاده از طول سنج Shore D با یک تورفتگی تیز
نمایندگی می کندمقاومت سطح، تغییر شکل توده ای نیست
برای مقایسه مفید استسفتی نسبیدر میان مواد پخته شده
توضیح مهم:
سختی Shore D خاصیت ارتجاعی، چقرمگی یا قابلیت جذب تنش را اندازه گیری نمی کند.
شکل 2.مقایسه مفهومی مقیاسهای سختی Shore A و Shore D، نشاندهنده کاربردهای مختلف آنها در الاستومرهای نرم و گلدان صلب
مواد
چرا Shore D معمولا در گلدان اپوکسی استفاده می شود؟
ترکیبات گلدان اپوکسی اغلب در محدوده Shore D قرار می گیرند، زیرا آنها به خوبی عمل می کنندشبکه های بسیار متقابل و سفت و سخت.
از دیدگاه مهندسی، سختی Shore D معمولاً به این دلیل ذکر می شود که:
- نشان می دهدسفتی ابعادی پس از پخت
- به توصیف کمک می کنداستحکام ساختاریاز محصور کننده
- امکان مقایسه اساسی بین سیستم های مختلف رزین سفت و سخت را فراهم می کند
در نتیجه، Shore D به یک خلاصه نویسی مناسب برای توصیف رفتار اپوکسی پخته شده تبدیل شده است.
با این حال،راحتی نباید با کامل بودن اشتباه گرفته شود.
کاری که Shore D Hardness انجام می دهدنهبه شما بگو
یک اشتباه رایج در طراحی، در نظر گرفتن سختی به عنوان یک پروکسی برای قابلیت اطمینان است.
در واقع، سختی Shore D این کار را می کندنهنشان دهد:
- استرس داخلی ایجاد شده در طول پخت
- انتقال استرس در طول چرخه حرارتی
- قابلیت تطبیق عدم تطابق CTE
- مقاومت در برابر ترک خوردگی یا لایه لایه شدن در طول زمان
یک مقدار Shore D بالا فقط تأیید میکند که ماده در برابر فرورفتگی مقاومت میکند-این توضیح نمیدهد که چگونه استرس در یک مجموعه محصور شده ایجاد میشود یا انباشته میشود.
سختی در مقابل انتقال تنش در کپسولاسیون
مجموعه های الکترونیکی از موادی با ضرایب بسیار متفاوت انبساط حرارتی (CTE) تشکیل شده اند، از جمله:
- PCB ها
- اجزای سرامیکی
- هادی های فلزی
- محفظه های پلیمری
زمانی که این مجموعه ها بامواد با-سختی بالا،-تغییر شکل کم، انبساط حرارتی محدود است.
پیامدهای مهندسی:
کرنش حرارتی مستقیماً به تنش مکانیکی تبدیل می شود، که در رابط های مواد و انتهای اجزا متمرکز می شود.
شکل 3.تصویر شماتیک نشان می دهد که چگونه عدم تطابق انبساط حرارتی می تواند تنش را از طریق مواد گلدان سفت و سخت به قطعات الکترونیکی منتقل کند.
این استرس ممکن است بلافاصله قابل مشاهده نباشد، اما بعداً می تواند به صورت زیر ظاهر شود:
- میکرو-کرک کردن
- جداسازی رابط
- تخریب بلندمدت-قابلیت اطمینان
هنگامی که شور D سختیاستمتریک مناسب
علیرغم محدودیت های آن، سختی Shore D زمانی که به طور مناسب اعمال شود، یک پارامتر معتبر و مفید باقی می ماند.
به ویژه در برنامه هایی که اولویت بندی می کنند مرتبط است:
- سفتی سازه
- حفظ شکل
- تثبیت مکانیکی
- حداقل حرکت جزء
در این زمینه ها، Shore D به توصیف کمک می کندسفتی، نه مدیریت استرس
مهندسان چگونه باید Shore D را در عمل تفسیر کنند
یک رویکرد دقیق تر، درمان سختی Shore D استیک پارامتر در یک زمینه طراحی گسترده تر.
تفسیر پیشنهادی:
- برای مقایسه از Shore D استفاده کنیدسفتی نسبی
- محدوده حرارتی، هندسه، و رابط مواد را به طور جداگانه ارزیابی کنید
- از فرض اینکه سختی بالاتر به طور خودکار قابلیت اطمینان را بهبود می بخشد خودداری کنید
قضاوت مهندسی بیش از سختی عددی به تنهایی اهمیت دارد.
باورهای غلط رایج در مورد سختی Shore D
تصور غلط 1:Higher Shore D به معنای محافظت بهتر است
← حفاظت به رفتار تنش بستگی دارد نه سختی سطح.
تصور غلط 2:Shore D خطر ترک خوردگی را پیش بینی می کند
← ترک ناشی از تجمع تنش است نه مقاومت در برابر فرورفتگی.
تصور غلط 3:یک مقدار سختی برای همه طرح ها مناسب است
← سختی بهینه به ساختار مونتاژ و شرایط عملیاتی بستگی دارد.
نتیجه گیری
سختی Shore D یک پارامتر توصیفی مفید است-اما فقط زمانی که محدودیت های آن به وضوح درک شده باشد.
در کاربردهای گلدان الکترونیکی،تعبیر نادرست سختی به عنوان معیاری برای قابلیت اطمینان میتواند خطرات بلندمدتی ایجاد کندکه در بازرسی اولیه قابل مشاهده نیستند.
سختی توضیح می دهد که یک ماده چقدر سخت است.
توضیح نمی دهد که چگونه یک مجمع زنده می ماند.
مرجع داخلی(پیوند لایه ای)
برای یک بحث مهندسی عمیق تر در مورد نحوه تعامل استحکام، تنش داخلی و انتخاب مواد در طراحی کپسولاسیون، به موارد زیر مراجعه کنید:
← مدیریت استرس در گلدان اپوکسی با سختی بالا- (ملاحظات طراحی مهندسی)
