Причины выхода из строя сварочных аппаратов


Клиенты часто спрашивают: аппарат просто стоял полгода, не работал, а когда включили, он сгорел, что могло случиться? В это трудно поверить, но причин огромное количество, и в этой статье я приведу большую часть из них. Начиная от самых экзотических и заканчивая самыми простыми.

1. Причина выхода из строя - усы! И это не шутка.
Прогресс не стоит на месте. И то, что вчера казалось невозможным, сегодня вполне реально. В той же степени это относится и к проблемам. Благодаря внедрению новых экологических стандартов, мир электроники узнал о проблемах, которых ранее не было. Так, благодаря внедрению стандарта RoHS в 2003 году, мир столкнулся с проблемой под названием tin whisker, или по-русски "оловянные усы". Ранее в электронике применялся свинцово-оловянный припой, содержащий до 63% свинца. Но с внедрением нового стандарта производителей обязали применять припой без свинца. Помимо очевидных недостатков в виде удорожания припоя и повышения температуры плавления, у припоя без свинца обнаружился самый серьезный недостаток. Но произошло это не сразу. После серии загадочных крушений спутников, американское Национальное агентство по аэронавтике и исследованию космического пространства (сокр. НАСА) начало расследование причин. Ими стали монокристаллы олова, растущие с поверхности пайки и названные "оловянными усами". Они замыкали выводы микросхем и других деталей, выводя электронику из строя. Механика данного процесса в полной мере не описана до сих пор.

Столкнулись с этой проблемой не только в НАСА, и не только в космосе. В 2008 году разгорелся скандал связанный с автомобилями Toyota. Автомобили произвольно ускорялись и были неконтролируемы. Причина оказалась именно в оловянных усах, которые вырастали на электронике внутри электронной педали газа, в результате чего происходило замыкание. С полным, 177-страничным отчетом НАСА можно ознакомиться свободно. Toyota Unintended Acceleration Investigation. А также посетить страницу NASA, где собраны исследования на эту тему.

2. Причина выхода из строя: чума! И это опять не шутка.
Роберт Фолкон Скотт погиб не из-за введения стандарта RoHS, но тоже по причине использования олова. В 1912 году его экспедиция отправилась к южному полюсу земли и погибла. Олово, которым были запаяны баки с топливом, рассыпалось в порошок, и топливо вытекло. Оловянная чума есть не что иное, как превращение β-олова в α-олово. И вследствие разности размера кристаллических решеток происходит разрушение металла.

Более подробно об этом можно прочитать на wiki В электронике случается, что устройство начинает работать после пропайки контактов платы управления или ножек микросхем. При этом повреждения припоя не было видно.



3. Причина выхода из строя: разгерметизация.
Современные транзисторы, диоды и микросхемы являются герметичными устройствами. Попадание в них воздуха или влаги ведет к выходу из строя. И так было всегда. Даже в СССР был ГОСТ 18725-83. В сварочных аппаратах наиболее часто выходят из строя стеклянные диоды и стабилитроны, что выражается в изменении их характеристик или пробою, вследствие чего оборудование вообще не работает или работает некорректно. К примеру, отказывается работать при напряжении 220В, но при этом отлично работает при 180В. В моей практике был случай, когда стабилитрон при температуре ниже +10 начинал "звониться" в обе стороны. При повышении температуры вновь обладал заводскими характеристиками.


Нередки случаи выхода из строя микросхем UC3842, которые просто переставали выдавать сигнал без видимых повреждений. Так же часто выходят из строя интегральные ac-dc преобразователи, такие, как NCP1055 или Viper22A. Но они любят уходить, "громко хлопнув дверью". Поскольку содержат в себе интегрированный высоковольтный транзистор.


4. Старение электролитических конденсаторов.
В сварочных аппаратах применяются алюминиевые электролитические конденсаторы. Срок службы брендовых изделий обычно составляет 2000 ч. Но в недорогих аппаратах устанавливаются изделия со значительно меньшим сроком службы. Со временем емкость конденсаторов падает, а сопротивление растет, что ведет к нагреву. Нагрев конденсатора может привести к его взрыву. Если открыть сварочный аппарат ценой 6000 р., то там запросто можно увидеть три конденсатора по 680мкф, в магазине же такие стоят по 750 каждый. Становится совершенно очевидно, что на заводе устанавливают низкокачественные компоненты, не предназначенные для долгой службы.


5. Старение феррита в трансформаторах.
В современных импульсных источниках питания сердечники изготавливаются из сплавов оксида железа Fe2O3. Но характеристики этого материала ухудшаются с течением времени. Для более стабильных характеристик на производстве применяются технологии искусственного старения. Однако нечестные на руку производители могут использовать эту особенность для создания устройств, которые будут выходить из строя через определенный, расчетный, период времени. К примеру, через 3-5 лет. Схема устройства рассчитывается почти без запаса, к определенному сроку характеристики материала сердечника выйдут за границы допуска и устройство выйдет из строя.


6. Старение защитного лака.
Лак, которым покрываются платы для защиты от влаги, очень важен. Но с течением времени он теряет свои диэлектрические свойства, а порой даже может отслаиваться с платы. Это хорошо видно на сварочном аппарате, выпущенном в Британии в 2001 году.


7. Но наиболее часто встречающиеся варианты куда прозаичней:
— пробой между компонентами по пыли, осевшей внутри аппарата, что не раз уже показывалось на сайте, к примеру в записи №1 и №12,
— попавшая внутрь вода, или снег, задутый вентилятором,
— конденсат, образующийся когда аппарат заносят с холода в тепло.
Нужно помнить, что напряжение внутри однофазных аппаратов составляет 310, 375В, а трехфазных 540В. Помимо оборудования, может пострадать и человек.


8. Вибрация.
Не редкость, когда вентилятор засасывает мусор и ломает лопасть, или даже несколько. От этого нарушается балансировка крыльчатки. Появляется сильный гул, охлаждение ухудшается. Но это не самое страшное. От сильной вибрации, со временем, подламываются ножки тяжелых компонентов, таких как конденсаторы, линейные регуляторы и транзисторы. Для пользователя, разумеется, не очевидна связь между сломанным вентилятором и "выбитыми" транзисторами, аппарат может проработать несколько месяцев.


9. Механические повреждения.
Помимо очевидных неисправностей в виде трещин на печатных платах после падения, случаются неисправности, вызванные непроработанной конструкцией. Радиаторы высоковольтных транзисторов зачастую закреплены не жестко и могут соприкоснуться при ударе. Один из подобных случаев показан в записи №2. Так же довольно часто страдают "крутилки-регуляторы" тока. Цена таких регуляторов колеблется от 50 до 450 рублей. В современных цифровых аппаратах применяются для управления энкодеры. В случае их поломки почти наверняка придется заказывать плату регулировки в сборе, а это не дешево.



К списку ремзоны