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机电行业的产品的三防设计有关的内容
- 作者：东莞市三茗化工科技有限公司
- 发布时间：2017-12-26
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机电产品因防护不当造成的损失是相当惊人的，美国曾经对机载电子设备的故障进行统计，发现50％以上的故障与各种环境有关，其中温度、湿度和振动三项因素造成的故障率占43．58％；越战中，电讯器材在战斗中的损坏有50％是由于环境气候引起的腐蚀和霉变造成的，存放在库房的损坏率则高达60％。提高机电产品的环境适应能力和可靠性具有极大的经济效益和军事效益。
从20世纪50年代中期开始，我国专门成立研究所从事机电产品的环境适应性实验和“三防"工艺研究，并在海南、广州、上海、舟山及西北地区建立了天然暴露实验站。80年代后，三防技术从理论到工程应用都得到飞速发展，应用领域不断扩大，从单一的工艺防护发展到与总体设计、电路设计、结构设计、计划管理、生产管理、标准化相关联的系统工程。
随着机电产品应用范围的不断拓展，三防技术的内涵发生了很大变化，现在的三防是以提高产品的环境可靠性为目标，内容包括防水、防潮、防结露、防盐雾、防霉、防腐蚀、防老化、防振、防静电、防高压击穿、防污染、防风沙、防积雪、防裹冰、防鼠害等等，确切地说应称为环境防护技术，但在行业内“三防”已是约定俗成的专有名词，现仍然延用着。
1 设计师应具备三防意识
设计师的“三防”意识是重要的，三防设计的失误不会马上表现出来，所以很难采取补救措施，一旦产品在使用过程中出现三防问题将是严重的。设计师必须意识到：产品三防性能是产品功能的重要组成部分，结构件三防设计质量是结构件设计质量的重要组成部分，三防性能指标是产品的一项不可忽视的非常重要的指标。
美国著名的结构防护设计师V．RogerPludek说：“防护技术是一项复杂的工作，需要相关设计师、工艺师在一起工作，才能设计出具有综合防护措施的产品，同时应加强从事管理、采购、设计、生产和安装等各方面的人员沟通与合作；有许多防护知识并没有充分地转化成防护实践，设计师和从事设计工作的其他工作人员应该意识到这些知识是获得良好防护措施的最接近办法，而没有必要通过不断探索、付出极大的失败代价来学习防护知识。为了避免因环境和不良设计造成的产品失效，工程设计、电讯、结构、工艺的设计人员和管理人员都必须是受过防腐蚀和腐蚀控制教育的人员。”
2 机电产品三防的技术措施
三防的技术措施有两个方面，一是提高机电设备本身的耐候性，二是对设备所处的环境进行人工干预，改善环境条件，具体措施如下：
2．1 合理选用材料 材料选用的合理性不但影响设备的耐候性，还影响设备的使用和制造成本。不锈钢材料较铁合金材料有较高的耐候性，虽其价格较高，但其表面处理难度和费用较铁合金材料低得多(约低100元／m2)。因此，从性价比来考虑，比表面较大的薄板件(3mm以下)和接头、铰链等摩擦部位一般推荐使用耐候材料。
2．2 完整、可靠的表面处理 表面处理层是阻止腐蚀、老化的屏障，尖角、缝隙处是表面处理最忌讳的地方。恰当地运用表面处理工艺是提高材料耐候性的重要手段。
2．3 合理的结构形式 结构形式对设备耐候性的影响非常大，不良的结构形式是一种先天性缺陷，很难在以后弥补。结构设计的同时就要考虑所设计的材料和结构形式有没有表面处理等工艺技术的支持。对于良好的结构设计，我个人的理解是：不会积水藏灰，没有缝隙尖角，结构简洁流畅，防护处理有方。
2．4 改善环境条件 当环境的湿度低于65％时，绝大多数金属的腐蚀速度都会迅速下降，甚至可以不考虑施加防护措施，因此如果控制了环境的湿度，防护变得很简单。如高频电路的防护目前还没有更好的办法，采取密封的方式，将电路与大气隔绝，腐蚀介质就得不到更新，腐蚀就得到了控制。环境控制必须考虑产品生命周期的全过程，如工作方舱的空调系统可以降低方舱内的湿度，但如果在非工作期间(运输、储存、停机)方舱内的湿度和环境就区别不大，因此机箱、机柜、插件等的三防处理是必要的。
最后将三防技术总结成四句话，供大家参考：优化结构，优选材料；表面处理，密封干燥。
3 总体设计、电路设计中的三防设计程序
3．1 总体设计的三防要求 三防设计的难易与总体设计有很大关系，设备量越大，结构越复杂，三防难度越大；不同体制的机电设备三防难度也不一样。总体设计首先要充分考虑产品的运输、储存及工作环境，然后确立该产品在该环境下应有的生存能力，最后提出达到该生存能力所必须的三防要求。总体设计应把三防设计作为一项技术指标，体现在总体设计方案里。基本程序如下：
充分考虑产品原工作环境—>确立产品在该环境下应有的生存能力—>提出达到该生存能力所必须的三防要求。
3．2 电路三防设计程序 电讯设计并不是孤立的，因为电路是在一定环境介质下工作，环境的变化必然影响其性能和寿命。在设计电路的同时就应该考虑该电路的环境生存能力，如果设计的电路不能满足环境要求，就必须找到恰当的防护方法。环境的影响与防护方法见表1，电路的三防设计程序见图1。
表1 环境对电路的影响与防护方法
4 结构设计中的三防设计程序
在机电产品的设计、生产过程中，结构设计对产品的三防性能影响最大。材料选用的合理性、缝隙控制与消除、防止不同种类金属接触的电化偶腐蚀、环境控制等都与结构有关。结构形式的好坏不但影响自身的耐候性，而且影响表面处理工艺的难易。良好的结构设计是三防成功的关键。结构三防设计程序如图2。
图1 电路的三防设计程序 图2 结构三防设计程序
5 工艺三防设计程序
三防工艺设计是利用工艺手段实现总体、电讯、结构所提出的三防设计要求。工艺手段主要有涂覆、电镀、化学镀、热喷涂、热浸镀、表面改性等表面处理工艺及灌封、有机物填充(密封)、缓蚀处理、防霉处理等或其组合，其中表面处理是最主要的手段。由于表面处理工艺的实现要受到生产条件、材料来源、加212212件形状及要求等限制，因此其选择有较强的专业性。工艺三防设计没有专门的图纸，一般是在结构图纸的涂覆栏中填写或在结构图纸的说明中体现。工艺三防设计一般是由结构设计人员根据现行的三防设计规范及三防典型工艺进行初选，然后由工艺设计人员审核确认，审核的过程实际上也是工艺设计过程。工艺设计首先要考虑的是所选工艺的可实现性，如果不能实现，就需要重新选择工艺，并通知结构设计人员更改图纸，如果现行工艺都不能实现，就需要和结构设计人员商量，更改结构材料或结构形式，直到最终找到合适的三防工艺方法。
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