影響汽車連接器電流傳輸?shù)囊蛩胤治?/h1>
2020-01-10 01:17:08王彥波王志廣
汽車電器 2019年12期
王彥波，王 奇，王志廣
（河南天海電器有限公司，河南 鶴壁 458030）
隨著中國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對汽車連接器的可靠性要求越來越高。汽車連接器是實(shí)現(xiàn)電流和信號傳輸?shù)臉屑~。傳輸可靠性指標(biāo)直接影響汽車的安全性，故人們對連接器傳輸可靠性的要求也愈加嚴(yán)格，關(guān)注度也日漸提升。通過對目前汽車連接器使用效果的跟蹤調(diào)查，連接器間的電流傳輸問題一直是困擾客戶問題之一。而導(dǎo)致該問題發(fā)生的原因較多，問題較為復(fù)雜，缺少系統(tǒng)問題分析方向。本文將從多種角度逐一分析影響連接器電流傳輸 （圖1）和信號傳輸?shù)囊蛩兀㈥U述相關(guān)的分析方向，為連接器的設(shè)計(jì)和分析提供參考。
圖1 連接器電流I傳輸示意圖
1 影響汽車連接器電流傳輸?shù)囊蛩?/h2>
1）端子保持力偏低。端子保持力衡量的是端子在護(hù)套中掛接可靠性。根據(jù)汽車行業(yè)最新標(biāo)準(zhǔn)QC／T1067.1-2017［1］要求，不同規(guī)格端子需要滿足不同的保持力要求。端子保持力過低，會(huì)導(dǎo)致端子在護(hù)套中的掛接可靠性下降。特別是在車身運(yùn)動(dòng)過程中，端子受到電線束的牽引力增加，如果端子保持力偏小，會(huì)導(dǎo)致端子從護(hù)套中脫出，從而導(dǎo)致連接器的傳輸失效。端子保持力標(biāo)準(zhǔn)見表1。
表1 端子保持力參考數(shù)據(jù)
所以，在連接器設(shè)計(jì)和選型使用時(shí)，連接器的保持力要作為一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，應(yīng)作為重點(diǎn)進(jìn)行關(guān)注。
2）有效插入深度小于1mm。有效插入深度，是指在連接器完全裝配到位的前提下，插頭端子的插頭部位要超越插座端子接觸點(diǎn)位置的長度，其中不包含插頭壓邊的尺寸。根據(jù)汽車行業(yè)最新標(biāo)準(zhǔn)QC／T1067.1-2017［1］要求，端子的有效插入深度至少1mm。圖2為端子接觸點(diǎn)位置示意圖。
圖2 端子接觸點(diǎn)位置示意圖
在車身運(yùn)動(dòng)過程中，隨著時(shí)間的推移，連接器間配合精度也隨之降低。若插入深度過小，一旦插頭端子的有效插入深度變?yōu)?，插座端子彈片與插頭的接觸點(diǎn)位置的接觸效果就會(huì)降低，致使接觸點(diǎn)的接觸電阻增加，從而導(dǎo)致溫升增加，引起連接器燒蝕等一系列嚴(yán)重后果。
3）端子接觸點(diǎn)鍍層氧化。連接器端子之所以增加鍍層，主要目的是增加端子的抗腐蝕抗氧化能力。增加鍍層以后，端子的抗腐蝕能力得以加強(qiáng)，可以滿足復(fù)雜的車身環(huán)境要求。目前市場上主流連接器使用的鍍層多為鍍錫，也有小范圍使用鍍金和鍍銀。
端子接觸點(diǎn)鍍層在受到破壞后，接觸點(diǎn)會(huì)快速氧化，氧化層的電阻較大。直接導(dǎo)致接觸點(diǎn)電阻迅速上升，端子的溫升也隨之上升，同時(shí)溫度的上升又增加電阻的阻值，形成一個(gè)惡性循環(huán)，最終引起電流傳輸失效，嚴(yán)重的會(huì)引起燒蝕。所以，端子的鍍層品質(zhì)也是一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，目前對于鍍層的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是通過鹽霧試驗(yàn)進(jìn)行的。根據(jù)GB／T2423.17（中性鹽霧試驗(yàn)）標(biāo)準(zhǔn)要求，樣品要滿足96h的要求。
4）插座端子彈片失效。圖3為插座端子彈片結(jié)構(gòu)示意圖。插頭端子與插座端子的電流傳輸效果，與插座端子彈片提供給插頭端子的正壓力有直接關(guān)系。正壓力大，端子間的電接觸效果提升，正壓力小，電接觸效果降低。插座端子彈片的作用是給插頭端子提供持續(xù)的正壓力，但彈片長時(shí)間的受力形變，會(huì)使彈片根部圓弧R處出現(xiàn)局部疲勞，從而導(dǎo)致該處材料由彈性變形轉(zhuǎn)變成了塑性變形，引起材料的彈性下降，降低正壓力，最終影響電流傳輸效果。我們都知道，根部圓弧越大，單位面積產(chǎn)生的形變也就越小。所以，在滿足端子插入力要求的前提下，盡量增加根部圓弧R的數(shù)值，減小該處塑性變形的發(fā)生幾率。
5）壓接導(dǎo)線與端子規(guī)格不匹配。受不同端子結(jié)構(gòu)的限制，即使是同種規(guī)格端子，其載流能力也不盡相同。所以選用端子的前提是，一定要首先確認(rèn)端子的載流能力，超過端子自身的載流能力，會(huì)引起端子燒蝕等失效。故在選用端子的過程中，建議按照端子載流能力的80%原則進(jìn)行，降低使用風(fēng)險(xiǎn)。
6）壓接電阻大。壓接電阻是指在壓接過程中端子與導(dǎo)線產(chǎn)生的電阻。該電阻值主要受壓接品質(zhì)的影響。所以壓接過程中應(yīng)確保端子的拉脫力和壓接剖面合格，該缺陷點(diǎn)發(fā)生問題的隱患就可消除。
圖3 插座端子彈片結(jié)構(gòu)示意圖
2 結(jié)束語
通過以上分析不難看出，影響連接器電流傳輸?shù)囊蛩睾芏?，以上列舉的也只是常見一些問題點(diǎn)和建議措施，而實(shí)際使用過程中影響電流傳輸?shù)囊蛩貞?yīng)該還有很多，比如：濕熱環(huán)境也會(huì)加劇連接器老化，不正確拆卸也是導(dǎo)致問題發(fā)生的因素之一。產(chǎn)品來源于并應(yīng)用于市場，同時(shí)市場亦是檢驗(yàn)產(chǎn)品品質(zhì)的試金石，優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品需要滿足設(shè)計(jì)和市場的雙重檢驗(yàn)。
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圖1 連接器電流I傳輸示意圖
1 影響汽車連接器電流傳輸?shù)囊蛩?/h2>
1）端子保持力偏低。端子保持力衡量的是端子在護(hù)套中掛接可靠性。根據(jù)汽車行業(yè)最新標(biāo)準(zhǔn)QC／T1067.1-2017［1］要求，不同規(guī)格端子需要滿足不同的保持力要求。端子保持力過低，會(huì)導(dǎo)致端子在護(hù)套中的掛接可靠性下降。特別是在車身運(yùn)動(dòng)過程中，端子受到電線束的牽引力增加，如果端子保持力偏小，會(huì)導(dǎo)致端子從護(hù)套中脫出，從而導(dǎo)致連接器的傳輸失效。端子保持力標(biāo)準(zhǔn)見表1。
表1 端子保持力參考數(shù)據(jù)
所以，在連接器設(shè)計(jì)和選型使用時(shí)，連接器的保持力要作為一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，應(yīng)作為重點(diǎn)進(jìn)行關(guān)注。
2）有效插入深度小于1mm。有效插入深度，是指在連接器完全裝配到位的前提下，插頭端子的插頭部位要超越插座端子接觸點(diǎn)位置的長度，其中不包含插頭壓邊的尺寸。根據(jù)汽車行業(yè)最新標(biāo)準(zhǔn)QC／T1067.1-2017［1］要求，端子的有效插入深度至少1mm。圖2為端子接觸點(diǎn)位置示意圖。
圖2 端子接觸點(diǎn)位置示意圖
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3）端子接觸點(diǎn)鍍層氧化。連接器端子之所以增加鍍層，主要目的是增加端子的抗腐蝕抗氧化能力。增加鍍層以后，端子的抗腐蝕能力得以加強(qiáng)，可以滿足復(fù)雜的車身環(huán)境要求。目前市場上主流連接器使用的鍍層多為鍍錫，也有小范圍使用鍍金和鍍銀。
端子接觸點(diǎn)鍍層在受到破壞后，接觸點(diǎn)會(huì)快速氧化，氧化層的電阻較大。直接導(dǎo)致接觸點(diǎn)電阻迅速上升，端子的溫升也隨之上升，同時(shí)溫度的上升又增加電阻的阻值，形成一個(gè)惡性循環(huán)，最終引起電流傳輸失效，嚴(yán)重的會(huì)引起燒蝕。所以，端子的鍍層品質(zhì)也是一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，目前對于鍍層的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是通過鹽霧試驗(yàn)進(jìn)行的。根據(jù)GB／T2423.17（中性鹽霧試驗(yàn)）標(biāo)準(zhǔn)要求，樣品要滿足96h的要求。
4）插座端子彈片失效。圖3為插座端子彈片結(jié)構(gòu)示意圖。插頭端子與插座端子的電流傳輸效果，與插座端子彈片提供給插頭端子的正壓力有直接關(guān)系。正壓力大，端子間的電接觸效果提升，正壓力小，電接觸效果降低。插座端子彈片的作用是給插頭端子提供持續(xù)的正壓力，但彈片長時(shí)間的受力形變，會(huì)使彈片根部圓弧R處出現(xiàn)局部疲勞，從而導(dǎo)致該處材料由彈性變形轉(zhuǎn)變成了塑性變形，引起材料的彈性下降，降低正壓力，最終影響電流傳輸效果。我們都知道，根部圓弧越大，單位面積產(chǎn)生的形變也就越小。所以，在滿足端子插入力要求的前提下，盡量增加根部圓弧R的數(shù)值，減小該處塑性變形的發(fā)生幾率。
5）壓接導(dǎo)線與端子規(guī)格不匹配。受不同端子結(jié)構(gòu)的限制，即使是同種規(guī)格端子，其載流能力也不盡相同。所以選用端子的前提是，一定要首先確認(rèn)端子的載流能力，超過端子自身的載流能力，會(huì)引起端子燒蝕等失效。故在選用端子的過程中，建議按照端子載流能力的80%原則進(jìn)行，降低使用風(fēng)險(xiǎn)。
6）壓接電阻大。壓接電阻是指在壓接過程中端子與導(dǎo)線產(chǎn)生的電阻。該電阻值主要受壓接品質(zhì)的影響。所以壓接過程中應(yīng)確保端子的拉脫力和壓接剖面合格，該缺陷點(diǎn)發(fā)生問題的隱患就可消除。
圖3 插座端子彈片結(jié)構(gòu)示意圖
2 結(jié)束語
通過以上分析不難看出，影響連接器電流傳輸?shù)囊蛩睾芏?，以上列舉的也只是常見一些問題點(diǎn)和建議措施，而實(shí)際使用過程中影響電流傳輸?shù)囊蛩貞?yīng)該還有很多，比如：濕熱環(huán)境也會(huì)加劇連接器老化，不正確拆卸也是導(dǎo)致問題發(fā)生的因素之一。產(chǎn)品來源于并應(yīng)用于市場，同時(shí)市場亦是檢驗(yàn)產(chǎn)品品質(zhì)的試金石，優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品需要滿足設(shè)計(jì)和市場的雙重檢驗(yàn)。
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