Проектирование водонепроницаемого корпуса: всё, что нужно знать

Электроника различных типов требует гидроизоляции, поскольку при попадании внутрь воды возможны сбои в работе. Поэтому изготовление водонепроницаемых корпусов для разных применений — вполне обычная практика.

Если вы хотите узнать о проектировании водонепроницаемых корпусов и смежных вопросах, приведённое ниже руководство вам поможет. Итак, читаем.

Герметичные корпуса обрабатываются из цельной заготовки на DEK; см. корпуса и оболочки.

Международная система маркировки защиты (IP)

IP расшифровывается как International Protection Marking System — международная система маркировки защиты, которая помогает оценить корпус электроники. Её также называют маркировкой защиты от проникновения; она связана с испытаниями на водонепроницаемость разных уровней.

Она состоит из двух цифр: первая цифра обозначает пыленепроницаемость, а вторая — водонепроницаемость.

Расшифровка кода IP

Код IP записывается как IP и содержит две цифры. Первая цифра относится к твёрдым частицам и имеет диапазон от 0 до 6. Она отражает уровни защиты от частиц пыли.

Вторая цифра относится к жидкостям и имеет диапазон от 0 до 9, что отражает защиту от воды.

Что означают эти оценки?

Первая цифра защиты от пыли имеет диапазон от 0 до 6, где каждая цифра обозначает уровень защиты.

• 0: означает отсутствие защиты.
• 1–2: защита от частиц размером более 50 мм.
• 3–4: защита от частиц пыли размером более 2,5 мм.
• 5: пыль может проникать внутрь, но это не влияет на работоспособность.
• 6: корпус на 100 % пыленепроницаем.

Защита по второй цифре следующая:

• 0: без защиты
• 1: защита от вертикально падающих капель воды
• 2: защита от капель воды, падающих под углом 15 градусов.
• 3–4: защита от брызг и водяных струй
• 5–6: защита от сильного волнения моря
• 7–8: защита от погружения в воду на глубину не более 1 метра.

Система оценок NEMA

Система оценок NEMA расшифровывается как National Electrical Manufacturer Association (Национальная ассоциация производителей электрооборудования) и даёт представление о степени защиты изделия.

Она в основном применяется к промышленным изделиям. Система оценок NEMA выходит за рамки защиты от воды и пыли. Она предполагает воздействие на изделия агрессивных сред, льда и масла.

Система оценок NEMA анализируется с учётом применения изделия внутри и снаружи помещений. Оценки для применения внутри помещений составляют от 1 до 13 и отражают защиту от поражения электрическим током и пыли.

Наружные оценки NEMA — 3R, 3 и 3S. NEMA 4 подходит для корпусов, подвергающихся воздействию высокого давления воды.

Проектирование функциональных уплотнений

Существуют различные конструкции водяных уплотнений, некоторые из них приведены ниже:

Статические уплотнения с O-кольцом

Когда требуется конструкция уплотнения для круглых изделий, можно использовать статическое уплотнение с O-кольцом. Такие уплотнения не допускают перемещения сопрягаемых частей уплотнительного гнезда, поэтому уплотнительная поверхность неподвижна.

Динамическое уплотнение с O-кольцом

В динамических уплотнениях с O-кольцом сопрягаемые части уплотнительного гнезда перемещаются, поэтому материалу требуется больше смазки. Материал также должен быть прочнее того, который выбран для изготовления статических O-колец.

Конструкция прокладки

Прокладка — это разновидность герметика, который действует как шпаклёвка, клей или спрей и удерживает соединения вместе. Её можно применять как с другими герметиками, так и без них. Она подходит для торцевых уплотнений и имеет несколько полостей.

Замечание об остаточной деформации сжатия

Одна из проблем, связанных с резиновыми уплотнениями, заключается в том, что они могут принимать форму материала, для которого используются. Из-за этого они теряют свою форму, поэтому правильный выбор материала для них важен.

Кнопки

Кнопки используются в панельных переключателях, курках и крестовинах и подходят в качестве уплотнений для тех, кто хочет решить проблемы сопряжения. Они просты в установке и недороги.

Кнопки изготавливаются из разных материалов. В конструкции водонепроницаемых кнопок низкого давления используются резиновые кнопки, а для кнопок повышенной прочности применяются более твёрдые материалы.

Выбор материала в проектах водонепроницаемых корпусов

При выборе материалов для водонепроницаемых корпусов необходимо учитывать определённые факторы, а именно:

Факторы, которые следует учитывать при выборе материала

Стадия разработки определяет используемый материал, и для этого вам придётся пройти разные этапы. Например, на этапе разработки прототипа подходит недорогой материал.

Вам не нужно беспокоиться об эффективности гидроизоляции — достаточно проверить саму конструкцию.

Руководство по проектированию, которое вы используете в процессе изготовления изделия, предопределяет тип выбираемого материала. Например, для корпуса, рассчитанного на высокое давление, потребуются материалы, совместимые с обработкой на станках с ЧПУ.

Долговечность материала связана с условиями окружающей среды, в которых он эксплуатируется. Для условий, требующих долговечных водонепроницаемых корпусов, необходимо выбирать соответствующие материалы.

Распространённые материалы для водонепроницаемых корпусов

К распространённым материалам для водонепроницаемых корпусов относятся следующие:

Пластики универсальны, и их очень часто выбирают для водонепроницаемых корпусов, поскольку они устойчивы к коррозии. Однако они не такие прочные, как металлические корпуса.

Водонепроницаемые корпуса изготавливаются из металлов, в состав которых входят алюминий, нержавеющая сталь и сталь.

• Сталь: применяется в условиях, где склонность к коррозии невелика, поэтому она подходит для сред с низкой вероятностью коррозии. Она также очень долговечна и прочна — благодаря этому корпуса устойчивы к царапинам.
• Алюминий: алюминий подходит для корпусов, которым требуется устойчивость к морской воде. Он обеспечивает коррозионную стойкость. Он также лёгкий и подходит для сред на основе щелочей.
• Нержавеющая сталь: корпуса из нержавеющей стали долговечны и коррозионностойки.

Рекомендации по быстрому прототипированию водонепроницаемых изделий

В процессе проектирования корпуса используются материалы с более низким разрешением, чтобы добиться правильной посадки, эстетики и функциональности конструкции; это помогает проверить водонепроницаемость.

3D-печать PLA — подходящий процесс, чтобы сначала получить представление о внешнем виде корпуса. Она помогает проверить сопряжение детали, для которой используются такие материалы, как нейлон или 3D-печатный ABS.

Пластиковые материалы, используемые для печати корпусов, обеспечивают высокую точность, что приводит к качественному уплотнению.

Для уплотнений высокого давления вам придётся рассмотреть прототип, изготовленный обработкой на станках с ЧПУ. Он гарантирует превосходное качество поверхности, а прототип отличается высокой точностью и жёсткими допусками.

Какие виды финишной обработки поверхности можно применять для водонепроницаемых корпусов?

Выбор типа финишной обработки поверхности для водонепроницаемого корпуса зависит от типа материала, из которого он изготовлен.

Однако два наиболее часто выбираемых типа финишной обработки поверхности рассмотрены ниже:

Анодирование

Анодирование может быть разных типов, например сернокислотное анодирование, твёрдое анодирование и хромовокислотное анодирование. Они создают на корпусах из алюминия слой, обеспечивающий коррозионную стойкость.

Кроме того, анодирование также улучшает электрическую изоляцию, термостойкость, адгезию и прочность сцепления.

Порошковая окраска

Порошковая окраска — это процесс финишной обработки поверхности, который добавляет защитный слой на нержавеющую сталь. Сухой порошок сплавляется с металлической поверхностью под действием электрического заряда, после чего покрытый корпус оставляют для отверждения, чтобы получить окончательное покрытие.

Порошковая окраска делает нержавеющую сталь высокоустойчивой к коррозии, а также добавляет слой толщины, который повышает допуск корпуса.

Советы по проектированию водонепроницаемых корпусов

Советы по водонепроницаемым корпусам, которые вы должны учитывать, приведены ниже:

• Возможно, вы захотите герметизировать корпус полностью, но это не подходящий подход. Если герметизировать корпус полностью, воздушным парам будет трудно проникать в корпус и выходить из него.
• Круглые корпуса подходят для водонепроницаемых покрытий. Они очень просты в использовании и доступны по цене.
• Сложных уплотнений следует избегать; компонентов, которые герметизируются вместе, должно быть не более трёх.
• При использовании прокладки необходимо добавить опору со всех сторон. Если опора отсутствует, герметичность может нарушиться, так как прокладка выходит из зоны защемления.

Заключение

При проектировании водонепроницаемого корпуса необходимо учитывать все важные аспекты, такие как материалы, конструкция и т. д.

Вы можете связаться с нами по адресу DEK. Мы предлагаем водонепроницаемые корпуса высокого качества и точности. У нас работают обученные и опытные специалисты и инженеры, оснащённые современным оборудованием, что позволяет изготавливать корпуса по индивидуальным требованиям.

Часто задаваемые вопросы

Как изготовить водонепроницаемый корпус?

Существуют различные способы изготовления водонепроницаемых корпусов, например с использованием O-колец и прокладок. Они изготавливаются такими методами, как литьё под давлением.

Какая степень защиты IP соответствует атмосферостойкости?

Атмосферостойкую защиту обеспечивают степени IP66, IP67 и IP65. Такие корпуса защищают от воздействия высокой влажности.

Можете ли вы изготовить водонепроницаемый прототип пластикового корпуса?

Да, для изготовления водонепроницаемых корпусов можно использовать различные виды пластика, а резиновые уплотнения также очень популярны.

Можете ли вы провести испытание на водонепроницаемость?

Да, водонепроницаемость можно проверить, поместив корпус под водяной столб.