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連接器的基本性能

發(fā)布日期:2018-07-31 13:53   瀏覽量:
1、基本性能

  連接器的基本性能可分為三大類(lèi):即機械性能、電氣性能和環(huán)境性能。

  2、機械性能

  機械性能就連接功能而言,插拔力是重要地機械性能。插拔力分為插入力和拔出力(拔出力亦稱(chēng)分離力),兩者的要求是不同的。在有關(guān)標準中有最大插入力和最小分離力規定,這表明,從使用角度來(lái)看,插入力要?。◤亩械筒迦肓IF和無(wú)插入力ZIF的結構),而分離力若太小,則會(huì )影響接觸的可靠性。

  另一個(gè)重要的機械性能是連接器的機械壽命。機械壽命實(shí)際上是一種耐久性指標,在國標GB5095中把它叫作機械操作。它是以一次插入和一次拔出為一個(gè)循環(huán),以在規定的插拔循環(huán)后連接器能否正常完成其連接功能(如接觸電阻值)作為評判依據。連接器的插拔力和機械壽命與接觸件結構(正壓力大?。┙佑|部位鍍層質(zhì)量(滑動(dòng)摩擦系數)以及接觸件排列尺寸精度(對準度)有關(guān)。

  3、電氣性能

  電氣性能連接器的主要電氣性能包括接觸電阻、絕緣電阻和抗電強度。

 ?、俳佑|電阻高質(zhì)量的電連接器應當具有低而穩定的接觸電阻。連接器的接觸電阻從幾毫歐到數十毫歐不等。

 ?、诮^緣電阻衡量電連接器接觸件之間和接觸件與外殼之間絕緣性能的指標,其數量級為數百兆歐至數千兆歐不等。

 ?、劭闺姀姸然蚍Q(chēng)耐電壓、介質(zhì)耐壓,是表征連接器接觸件之間或接觸件與外殼之間耐受額定試驗電壓的能力。

  連接器的基本性能與其基本結構

  4、環(huán)境性能

  環(huán)境性能常見(jiàn)的環(huán)境性能包括耐溫、耐濕、耐鹽霧、振動(dòng)和沖擊等。

 ?、倌蜏啬壳斑B接器的最高工作溫度為200℃(少數高溫特種連接器除外),最低溫度為-65℃。由于連接器工作時(shí),電流在接觸點(diǎn)處產(chǎn)生熱量,導致溫升,因此一般認為工作溫度應等于環(huán)境溫度與接點(diǎn)溫升之和。在某些規范中,明確規定了連接器在額定工作電流下容許的最高升。

 ?、谀蜐癯睔獾那秩霑?huì )影響連接h絕緣性能,并銹蝕金屬零件。恒定濕熱試驗條件為相對濕度90%~95%(依據產(chǎn)品規范,可達98%)、溫度+40±20℃,試驗時(shí)間按產(chǎn)品規定,最少為96小時(shí)。交變濕熱試驗則更嚴苛。

 ?、勰望}霧連接器在含有潮氣和鹽分的環(huán)境中工作時(shí),其金屬結構件、接觸件表面處理層有可能產(chǎn)生電化腐蝕,影響連接器的物理和電氣性能。為了評價(jià)電連接器耐受這種環(huán)境的能力,規定了鹽霧試驗。它是將連接器懸掛在溫度受控的試驗箱內,用規定濃度的氯化鈉溶液用壓縮空氣噴出,形成鹽霧大氣,其暴露時(shí)間由產(chǎn)品規范規定,至少為48小時(shí)。

 ?、苷駝?dòng)和沖擊耐振動(dòng)和沖擊是電連接器的重要性能,在特殊的應用環(huán)境中如航空和航天、鐵路和公路運輸中尤為重要,它是檢驗電連接器機械結構的堅固性和電接觸可靠性的重要指標。在有關(guān)的試驗方法中都有明確的規定。沖擊試驗中應規定峰值加速度、持續時(shí)間和沖擊脈沖波形,以及電氣連續性中斷的時(shí)間。

 ?、萜渌h(huán)境性能根據使用要求,電連接器的其它環(huán)境性能還有密封性(空氣泄漏、液體壓力)、液體浸漬(對特定液體的耐惡習化能力)、低氣壓等。

  連接器產(chǎn)品的“微型化”、“高速移動(dòng)化”和智慧化是未來(lái)發(fā)展的趨勢。

  接線(xiàn)端子做為連接器的一種,是電氣行業(yè)中的一個(gè)重要組件,起著(zhù)不可替代、不可忽視的作用,因工程技術(shù)人員在檢修時(shí)首先也是從接口檢查,也就是端子入手,因此接線(xiàn)端子的設計尤為重要。

  產(chǎn)品的設計是集于:產(chǎn)品標準、材料、結構、電鍍、認證、模具、及制造工藝的一種綜合性設計,端子也不例外。

 ?。ㄒ唬┊a(chǎn)品標準起著(zhù)總的指導思想,幾乎所有的考慮都以它為依據,我們端子設計標準首先以UL和CSA為準,不過(guò)在有些電氣參數方面也可以以其他標準為依據,如高低溫試驗。

 ?。ǘ┎牧系倪x擇直接影響到整個(gè)產(chǎn)品的性能,是設計的關(guān)鍵,以塑膠材料為例:如果是以UL94,V-0的阻燃為設計依據就要認真審核各家材料物性表的技術(shù)參數是否能滿(mǎn)足產(chǎn)品的標準,如沖擊耐電壓和耐老化試驗是否能過(guò),在五金材料方面主要是TP的壓片材料選擇尤其重要,因為此壓片既要滿(mǎn)足一定的導電率(電流)又要有一定的彈性,在選擇材料方面給我們的工程師帶來(lái)了困難,而恰恰在此方面正是連接器廠(chǎng)商在彈性元器件所追求的趨勢,許多生產(chǎn)五金材料的廠(chǎng)家正在這方面努力,導電率直接影響到溫升和接觸電阻,彈性的好壞與材料的化學(xué)元素、彈性模量、硬度、抗拉強度有關(guān),彈性模量選擇用材料力學(xué)的第四強度理論公式進(jìn)行計算。材料的導電率越大接觸電阻就越小溫升就越低,插拔力與接觸電阻成二次曲線(xiàn)的關(guān)系,接觸電阻主要分:壓縮電阻、膜層電阻、體積電阻(導體本身的電阻)。其中膜層電阻占總電阻的70~80%,也是影響連接器壽命的主要因素,應給予充分重視,就以端子鍍金和鍍銀來(lái)比,雖然銀的導電率比金要高,但是其化學(xué)穩定性沒(méi)有金好,所引起的膜層電阻遠遠大于鍍金,所以搞清以上之間的關(guān)系對于我們選擇材料就有指導意義,是產(chǎn)品設計的前提條件。

 ?。ㄈ┊a(chǎn)品結構的設計也是至關(guān)重要的,這完全是經(jīng)驗方面的東西,無(wú)捷徑可走,在這方面各個(gè)系列各有特點(diǎn),如:螺釘防掉、拼接的產(chǎn)品前后呈弧形,長(cháng)位數變形等,壁厚不均勻造成的縮水變形等,螺釘的防掉主要有以下幾種:三條筋防掉、箍口防掉,頸口防掉,沖壓防掉,因受技術(shù)工藝的影響頸口防掉采用不多,而大多數采用頸口防掉,以上結構的實(shí)現是以塑膠材為PA66為前提條件,在這里需要對頸口防掉進(jìn)行說(shuō)明,以螺釘為M3為例,M3的螺釘實(shí)際外徑是φ2.90mm,所以外殼頸口的尺寸應設計在:φ2.5~φ2.6,外殼頸口的厚度應在0.4~0.5mm,且螺釘頭部下應有一段小于外殼頸口的光桿,這樣才能保證螺釘可以順利旋進(jìn)螺紋里面,在生產(chǎn)工藝也應該做相應的調整,下面就對我公司各系列產(chǎn)品在結構方面出現的問(wèn)題做一個(gè)統計和解決的方案。

  1、拼接產(chǎn)品組合成長(cháng)位數的變形問(wèn)題,產(chǎn)生的主要原因也是因結構不合理導致兩拼接隼在前后上下左右受力不平衡,所示在結構設計時(shí)要考慮其拼接隼的受力和變形方向。

  2、螺釘防掉的問(wèn)題,在這方面我建議盡量用頸口防掉,因為它與箍口防掉相比避免了螺釘光桿和箍口處公差精度所帶來(lái)的煩惱。而且結構可靠公差容易控制。

  3、螺釘及帶螺紋鋼件在電鍍后鹽霧試驗的問(wèn)題,因按2012年公司螺紋電鍍的標準(鍍層是受到限制,但多大的螺紋對應鍍層厚度我認為還有待進(jìn)一步確定),解決此問(wèn)題在電鍍工藝正常的情況下有兩種方法,選擇正確的封孔劑和采用鍍層分多次電鍍,這兩種方法都是要覆蓋螺釘產(chǎn)生的用肉眼所看不到的孔隙。采用鍍層分多次電鍍成本較高,所以建議用第一種方法,而此方法的關(guān)鍵是在于封孔劑配方的研究。

  4、插拔力的問(wèn)題,此方面所涉及到的內容較多,它與材料、電鍍、結構和所應用的行業(yè)都有關(guān)系,是連接器行業(yè)一項重要的機械性能要求,插拔式端子更是如此,材料的選擇就插拔力而言受導電率(電流)和接觸電阻及溫升的限制。在這里就不再做詳細的說(shuō)明了,電鍍主要是受鍍層的種類(lèi)和是否預鍍的影響。

  一般而言,在相同材料和結構下預鍍后壓片要比先沖壓再電鍍的壓片在插拔力方面要穩定,因為在后電鍍工藝過(guò)程中無(wú)形之中是對五金材料做了硬化處理,而在先沖壓就正好消除了這種現象。結構方面主要考慮是壓片與引針的接觸,引針與壓片的接觸大都是線(xiàn)接觸,這就造成在配合時(shí)出現在插的一瞬間突然很大,而后又突然變小,給客戶(hù)在使用的過(guò)程中有極不穩定的感覺(jué),影響其壽命,如果把壓片與引針的接觸在結構方面改成面接觸,那么就既解決了插拔力的問(wèn)題又減小了接觸電阻和溫升。

 ?。ㄋ模┊a(chǎn)品的應用:主要應用在照明,通訊,安防等行業(yè)。而插拔式端子的應用行業(yè)是最為主泛的,如變頻,防暴,數控面板,門(mén)禁控制器,傳感器,PLC,儀器儀表,電源,伺服驅動(dòng),以上這些應用行業(yè)對插拔式端子的共同的要求是:插拔力要平穩,接觸電阻要小,要能滿(mǎn)足一定的壽命和疲勞度,所以對五金彈片材料的要求較高。這就要求產(chǎn)品設計師對結構和選材具有一定的經(jīng)驗。對于柵欄式端子主要應用在:電源,繼電器(特別是雙層端子),變頻器,電梯行業(yè)(較少),空調。

  此系列端子的要求是在壓線(xiàn)時(shí)對螺釘的扭力要求較高,螺釘退到最高位的距離要大于最大壓線(xiàn)范圍,對于長(cháng)位數的端子不能有翹曲變形,螺釘的抗腐蝕性要求較高。

 ?。ㄎ澹╇S著(zhù)我國3C認證制的開(kāi)始,國家對電器產(chǎn)品的安全,電磁兼容的要求提出了更高的要求,與之相關(guān)的標準有:GB16836-2003《量度繼電器保護裝置安全設計的一般要求》、GB/T14598.3-1993《電氣繼電器的絕緣試驗》、JB/T9568-2000《電力系統繼電器、保護及自動(dòng)裝置通用技術(shù)條件》、國際標準IEC60255-27(CD:2002)《量度繼電器和保護裝置的產(chǎn)品安全要求》、其中GB16836-2003涉及到的安全項目主要包括:機械結構、外殼防護、絕緣配合、發(fā)熱、著(zhù)火試驗、防觸電、安全標志及安全說(shuō)明書(shū)。

  1、機械結構安全要求端子在化學(xué)方面和結構材料方面及帶電的運動(dòng)部件要保證人身安全,如外殼的棱角,五金方面的毛刺,及各零部件的連接強度,甚至在運動(dòng)等條件下產(chǎn)品的穩定性,以上都是電力行業(yè)中機械結構對端子的要求。

  2、外殼的防護要求主要是JB/T9568-2000對防護等級的規定,它主要分兩種,一種是固體異物的防護等級,一種是水對設備和產(chǎn)品造成的危害。

  3、絕緣配合要求主要是根據所用材料、工作電壓及環(huán)境污染等級,來(lái)合選取電氣間隙和爬電距離、從而保護工作人員和產(chǎn)品工作的安全,同時(shí)也使產(chǎn)品在過(guò)電壓不會(huì )發(fā)生絕緣損壞。

  4、漏電起痕指數的要求,產(chǎn)品在使用過(guò)程中因固體絕緣材料表面在電場(chǎng)和電解液的作用下,形成導電通路,從而使外殼絕緣材料的絕緣性能下降,影響產(chǎn)品的安全。如果在相同絕緣電壓等級條件下,漏電起痕指數高時(shí),產(chǎn)品的爬電距離可以減小,如果產(chǎn)品進(jìn)入電力行業(yè)請研發(fā)在這方面充分重視。

  5、熱塑性材料在工作中對變形要求,它主要對端子在工作中產(chǎn)生的溫升和接觸電阻,它引起的高溫使外殼變形變軟,從而使電短路,造成嚴重事故,所以對端子的載流部件材料的選擇顯的很重要。

  6、防觸電要求,在結構方面操作元件不應帶電,與內部連接的端子不應是可以觸及到的,這方面主要是對螺釘扭力可靠性的要求,應防止與可觸及的端子的螺釘,導線(xiàn)意外松動(dòng)而短路。如接地端子的要求:Ⅰ類(lèi)安全產(chǎn)品的接地電阻不應大于0.5Ω。

 ?。┠>叻矫?,至少在連接器行業(yè)幾乎所有重要的零部件都是通過(guò)模具來(lái)實(shí)現在,效率高,精度好,維護方便,端子主面主要以塑膠模和五金連續模為主,塑膠模方面:主要在于設計,首先對產(chǎn)品分模面的選擇是很重要的,他決定模具自身結構的設計,還有側抽芯(多的可以是四面)進(jìn)膠口及方向的設計,模具次卻系統也是一個(gè)很重要的一項,至于有些結構的設計會(huì )受塑膠料類(lèi)型的影響,絕緣外殼結構的均勻對模具的影響,前模和后模上的鑲件要避免對插現象,作為產(chǎn)品設計工程師如果只考慮產(chǎn)品的功能和標準方面會(huì )導致模具的正常生產(chǎn)和外觀(guān)現象,要兼顧模具制造加工工藝,另外是注塑機的成形工藝,這方面的影響也是很重要的:注塑溫度、成形時(shí)間,鎖模力、注塑速度等。

 ?。ㄆ撸┢渌圃旃に?,端子所用到其他的零件的制造工藝還有:儀表、鑄造、熱處理等。對以上工藝不光只是了解,更重要的是要積累經(jīng)驗,及時(shí)總結,循序漸進(jìn)。所以在研發(fā)方面大大提升產(chǎn)品項目工程師素質(zhì)和加大項目工程師負責管理制是實(shí)現完成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。
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