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    浅谈电缆组件连接器与导线连接部位失效分析

    放大字体  缩小字体 发布日期:2021-10-21 10:02:42    浏览次数:57    评论:0
    导读

    【摘 要】随着型号上电缆组件的大量使用,随之而来的就是一系列的失效产品的产生。虽然问题发生的时间和状态看似并没有什么规律性,但是从电缆本身的结构特点上可以判断出产品固有缺陷在什么地方。一般情况零件与零件、部件与部件之间的结合点就是产品的固有薄弱点,这个位置的质量特性非常不稳定,失效经常在些部位发生。

    【摘 要】随着型号上电缆组件的大量使用,随之而来的就是一系列的失效产品的产生。虽然问题发生的时间和状态看似并没有什么规律性,但是从电缆本身的结构特点上可以判断出产品固有缺陷在什么地方。一般情况零件与零件、部件与部件之间的结合点就是产品的固有薄弱点,这个位置的质量特性非常不稳定,失效经常在些部位发生。因此电缆结构越简单,所用的零件越少,其质量稳定性和可靠性就越高,反之则越低。但是无论电缆组件结构再怎么简单,其导线和连接器相连部位是所有电缆组件都存在的一个固有薄弱点。对这个薄弱点进行深入的了解和分析,对电缆组件产品的工艺设计以及操作过程控制重点的选择意义重大。

    【关键词】失效;连接部位;失效模式

    引言

    由于电缆本身是用于信号传输的载体,一旦导线和连接器部位出现失效,整个电缆将失去信号传输能力,造成的后果及其严重。通过对这种失效进行深入分析能够充分了解失效产生的机理和过程,从而在电缆工艺设计、工装以及操作细节上采取相应的措施,就能够有效减少甚至是避免这种失效情况的发生。

    一、导线与连接器相连部位的失效表征现象

    焊接型。目前在大多数的非连接器制造商的电缆厂家中手工焊接型的连接方式占主导地位。这种连接方式有自身有很多的优点,但是缺陷也非常多。其中的优点有:适用性强、连接器选用的导线规格范围广、生产条件简单、可在整机上进行制作。其缺点也明显:焊点的质量不易检查、焊点的防护容易出现不到位的情况、焊点间容易残留多余物。

    压接型。压接型的连接方式在在有连接器制造能力的电缆厂家中所占的比例非常高。主要的原因是有连接器制造能力的厂家在电缆制作过程中可以同步制作连接器,因此可以实现整根电缆组件无一个焊点的要求。其优点有:可靠性高、耐环境性强、电缆可实现狭小空间安装。其缺点为:生产条件较复杂、不能在整机上进行制作。

    二、导线与连接器相连部位的失效模式

    1.焊接型。根据以上列出的失效表征现象,焊接型的连接方式在失效模式上存在两类,一类是操作不良,一类是工艺设计不合理。

    操作不良。操作不良出现的最主要失效模式就是焊点虚焊。由于焊点质量检查无法对虚焊进行直接检查,并且当人工操作时,存在很多的不确定因素影响到焊接质量。当出现虚焊时焊点处于一种似通非通的临界状态。这种状态在电阻测试无法剔除,只有在经过环境筛选过后才能将这种缺陷进行暴露。

    操作不良出现的另一种失效模式是助焊剂残余或锡珠未清洗干净。由于焊接操作过程中需要用到助焊剂,在焊接时助焊剂会粘附在接触件之间,助焊剂如果没有清洗干净,在其表面很容易吸附潮气和污染物容易引起接触件之间绝缘不良。在焊接过程中当助焊剂沸腾后焊锡会出现细小的飞溅形成锡珠,当锡珠落到一些绝缘部位时很容易引起短路发生。

    工艺设计不合理。工艺设计不合理最频繁出现的失效模式就是焊点防护不到位。焊点防护一般可分为焊点表面护套防护和焊点整体堆胶防护。

    焊点表面护套防护是最基本的防护方式,这种防护方式操作简单、适用性强,但是缺点是防护效果不是十分理想。由于护管的性能存在差异,比如沃尔的黑色热缩管非常薄但是材质较软,而PVDF材质的透明热缩管较硬但是质地较脆。因此在不同使用条件下选择什么型号的护管至关重要。

    焊点整体堆胶防护方式是在焊点部位整体使用环氧胶、聚氨酯或硅橡胶来进行焊点防护。这种方式的优点是防护彻底、杜绝多余物进入。缺点是操作较复杂、加工周期长、不易维修、占用连接器尾端空间较大。根据堆胶材料硬度进行排序,环氧胶最硬,防护性能最好,维修性也最差。硅橡胶最软,防护性能最差,维修性最佳。聚氨酯介于两者之间,因此大多数的电缆厂家都选择的是聚氨酯材料进行堆胶防护。针对堆胶材料的特点,在电缆上选择哪种堆胶材料就很关键,直接决定了焊点防护的可靠性。

    2.压接型。压接型的连接方式在连接器的安装方式上存在两种形式,一种是压接灌封,另一种是压接后直接装入连接器(可拆卸连接器),两种方式出现的失效模式是完全不同的。

    压接灌封的优点是接触件密度高、体积小,可实现连接器的微型化。缺点同样也明显,容易出现断丝或多余物搭接短路、压接电阻变大、绝缘层不粘胶。由于接触件密度很高,容易造成绝缘间隙部位断丝形成短路。同样是由于接触件密度很高,当多余物掉落到接触件之间非常容易造成短路。灌封过程胶液还会滲进压接绝缘间隙内造成压接电阻偏大。目前军工行业使用的导线绝缘层材料大部分是氟塑料材质作为绝缘层。这种材料的优点是耐环境特性优良,其缺点就是不粘胶。当导线绝缘层和胶液不能充分粘接时,导线外部的应力容易传递过来,很容易造成线芯断裂,形成断路。

    压接后直接装入连接器的安装方式优点有维修性强、操作条件简单、适用性强。缺点有体积大、接触件容易组装不到位。由于接触件必须要被卡簧或锁紧簧卡住后才算安装到位,而接触件的到位检查需要人员的感官进行检查,所以存在安装不到位而没有检查出来的情况。

    三、导线与连接器相连部位的失效分析方法

    在整根电缆中,导线与连接器相连部位是所有电缆中最薄弱的地方。因此当产品出现导通方面的质量问题时,多半是跟这个部位出问题有关。

    针对失效产品的分析需要先进行产品的无损检测。由于导线与连接器相连部位一般是埋在连接器内部,无法通过自然光检查,所以首先需要先将导线本身的故障进行排除,然后对连接器对接端的故障进行排除(同时需要排除两体试接触件),最后再对导线和连接器相连部位进行排故。

    在相连部位的常规排故流程,首先选取无损观测(如X光透视或超声波探伤等)的方式进行检查。如果此时就能够发现观察到失效模式中的一种,就可以有针对性的进行解剖分析。如果此时没有发现任何失效模式中的情况,这个时候进行解剖分析的过程需要格外小心,无论是选择去胶还是选择切片都必须非常谨慎,切片的操作精度最好控制在0.1mm以下,去胶的操作精度最好控制在0.5mm以下。只有精细的解剖分析才能够一步一步找到问题发生的原因,通过原因就可以分析机理,找到问题的根源。

    四、结论

    通过对连接部位的失效分类以及失效模式分析,可以有效避免公司工艺人员在电缆工艺设计过程中出现选择错误的情况,同时也能够为产线技术人员以及操作人员提供工序控制重点的方向,避免出现控制不到位或控制过渡的情况。通过以上的分析如果能够降低甚至避免导线和连接器相连部位的失效发生,将对电缆组件质量状态的提升起到至关重要的作用。

     
    (文/小编)
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