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連接器常見的三種故障模式分析

電子設(shè)計(jì) ? 作者:電子設(shè)計(jì) ? 2018-09-06 10:04 ? 次閱讀

汽車制造商對其供應(yīng)基地的要求越來越高,這對于汽車零配件供應(yīng)商來說已經(jīng)是一件眾所周知的事情。就連接器供應(yīng)商而言,這意味著對產(chǎn)品的性能、穩(wěn)定性和成本的要求更加嚴(yán)格。供應(yīng)商只有不斷革新產(chǎn)品及工藝,滿足客戶的這些需求,才能處于優(yōu)勢地位。

一輛典型輕型汽車大約有1500個(gè)連接點(diǎn),其中50%到60%用于關(guān)鍵的配電功能。汽車連接器被用于日益惡劣的環(huán)境,包括溫度(低至零下40°C,高達(dá)零上155°C)、振動(dòng)、氧化作用以及摩擦腐蝕,我們開始認(rèn)識到設(shè)計(jì)攻關(guān)的重要性。

實(shí)際上這件事情做起來并不簡單,大多數(shù)商業(yè)電子元器件出現(xiàn)故障時(shí)最多讓人感到煩惱失意,可是如果關(guān)鍵汽車零配件連接出現(xiàn)問題,則會(huì)引起火災(zāi)報(bào)警器、制動(dòng)器或安全氣囊失靈,導(dǎo)致嚴(yán)重后果。

連接器制造商必須識別并分析環(huán)境中那些可能對連接器性能造成影響的物理和機(jī)械現(xiàn)象。按照汽車制造商規(guī)定的應(yīng)用條件,為了評估連接器的穩(wěn)定性,連接器制造商實(shí)施了精細(xì)的測試程序。如果出現(xiàn)連接器故障,大多可確定為下述三種故障模式 之一:摩擦腐蝕、電氣故障以及連接器接插問題。

摩擦腐蝕與電鍍問題

腐蝕性氣體、高濕度和強(qiáng)烈振蕩是引起氧化作用和摩擦腐蝕,并導(dǎo)致連接器故障 的三大條件。這些環(huán)境因素會(huì)對錫和鉛錫接觸表面造成極大的影響,有90%的連接器表面屬于這種情況。

通常,人們采用電鍍貴重金屬的方式,如鍍金或鍍銀,因?yàn)檫@些金屬不會(huì)發(fā)生氧 化作用。這些鍍層的厚度從0.5μm至1.27μm不等。然而,令人遺憾的是,由于含有這些貴重金屬以及對其加工使得這類電鍍工藝價(jià)格不菲,所以人們盡 可能少用這類電鍍材料。在汽車電氣線束應(yīng)用中,大約只有10%的連接點(diǎn)使用了這類金屬。

其結(jié)果是,一些主要的連接器供應(yīng)商,例如FCI給出了其他可供選 擇的電鍍解決方案(例如純錫電鍍、錫-特氟隆TinTeflon、NXT和壓合技術(shù)),不僅滿足了OEM的成本要求,而且產(chǎn)品具有同樣的性能。連接器應(yīng)用廣泛,那么圓形連接器呢?圓形電連接器按電子工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)SJ1744-81制造,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可靠,操作方便。插針、插孔引線采用焊接形式,根據(jù)用戶需要,插頭、插座既可裝針,也可裝孔。該產(chǎn)品具有體積小、重量輕、快速連接、快速分離等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于儀器儀表、電子設(shè)備間的電氣連接。

電氣故障:加強(qiáng)式新型壓接技術(shù)

線纜與端子的連接問題是引發(fā)保修和連接器系統(tǒng)故障主要原因之一。對于汽車配 線系統(tǒng),壓接是一種非常普遍的方法,用于將端子連接到線纜上。這種工藝已被證明可靠。與焊接法相比,在提高壓接可靠性方面它更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、簡單易操作。為 改善端子夾頭幾何形狀,連接器制造商投入了大量精力。通過一項(xiàng)廣泛的分析實(shí)驗(yàn)研究,F(xiàn)CI不僅研制出一種新型的用于壓接優(yōu)化的解析工具,還提出一 種具有創(chuàng)新意義的新型壓接幾何形狀。

FCI的“兩步法”壓接解決方案提出一種可以在傳統(tǒng)壓接沖床上 以典型高速壓接率生產(chǎn)的壓接方法?!皟刹椒ā眽航油瓿蓵r(shí)模具內(nèi)部會(huì)發(fā)生兩次沖擊。

第一步,在端子夾頭區(qū)域任意一側(cè)進(jìn)行普通壓接操作。和其他任何壓接一樣,在 壓縮沖程結(jié)束后沖壓機(jī)和鐵砧分離,壓接會(huì)稍微松弛。絞線不再像此前那樣緊湊地結(jié)合在一起,電阻擁有更高阻值。在壓接工藝的第二步驟中這個(gè)問題得到解決。壓接模具第二次沖擊夾頭區(qū)域。

連接器接插問題

在裝配廠向汽車內(nèi)安裝配線時(shí),連接器的不當(dāng)接插可能會(huì)導(dǎo)致圓形連接器故障。為克 服這個(gè)問題,設(shè)計(jì)工程師研發(fā)了各種各樣的連接器鎖止裝置,其中一個(gè)例子就是FCI研制的彈簧鎖(Spring-Lock)。當(dāng)連接器的兩個(gè)半部接插在一起的時(shí)候,彈簧裝置會(huì)被壓縮。如果正確接插,連接器彈簧鎖將發(fā)揮作用, 使兩個(gè)連接器結(jié)合在一起。如果連接器沒有完全接插到位,彈簧則會(huì)彈開兩個(gè)半部(當(dāng)安裝人員松手放開連接器時(shí)),這表明連接失敗。

在應(yīng)用于汽車外部和引擎罩下方時(shí),將連接器的電觸點(diǎn)密封是非常重要的。對于 連接器制造商來說,提供價(jià)格低、穩(wěn)定性高、裝配容易的潛式連接器解決方案是一件極具挑戰(zhàn)性的事情。在高密度或多引腳系統(tǒng)中,采用墊片密封件或多孔密封環(huán)是 一種標(biāo)準(zhǔn)做法。設(shè)計(jì)時(shí),這類密封件有兩個(gè)主要問題必須解決。

所有這些創(chuàng)新發(fā)展都表明了連接器設(shè)計(jì)者和制造商不斷為要求越來越高的市場提 供新產(chǎn)品的決心。作為全球機(jī)動(dòng)車連接器行業(yè)的領(lǐng)先者,F(xiàn)CI擁有悠久的創(chuàng)新歷史,它還將一如既往地努力提高汽車的可靠性,最終讓客戶滿意。


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