電連接器的可靠性研究

趙豪儒

沈陽(yáng)興華華億軌道交通電器有限公司

電連接器的可靠性研究

趙豪儒

沈陽(yáng)興華華億軌道交通電器有限公司

在水利水電、交通運(yùn)輸電氣連接器、通信和其他電子工程類電氣連接系統(tǒng)廣泛應(yīng)用量大、通用性強(qiáng)，但失敗率很高，特別是電連接觸失效，直接導(dǎo)致電路中斷，后果很嚴(yán)重。為了滿足系統(tǒng)可靠性日益提高的要求，對(duì)電連接器的電接觸可靠性進(jìn)行研究是非常必要的。

連接器；電接觸；可靠性；分析與研究

引言

可靠性工程是一門新興的綜合性學(xué)科，涉及的是問(wèn)題的提出，f-j.可靠性范圍廣泛，從航空開(kāi)始。在第二次世界大戰(zhàn)后，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，新武器的使用，雷達(dá)巡航導(dǎo)彈和彈道導(dǎo)彈更復(fù)雜的，這些武器--電子設(shè)備多次失敗，嚴(yán)重影響戰(zhàn)斗力，由軍方和學(xué)術(shù)界越來(lái)越重視武器裝備的可靠性造成的。從上世紀(jì)50年代到60年代初，一些工程技術(shù)人員和數(shù)學(xué)家開(kāi)始用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)為研究產(chǎn)品的可靠性。20世紀(jì)60年代以后，可靠性工程技術(shù)逐漸在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用，提高了產(chǎn)品的可靠性的重要性，同時(shí)也給企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)聲譽(yù)。產(chǎn)品的可靠性，不僅得到了工業(yè)部門的關(guān)注，而且也得到了廣大用戶的關(guān)注?？煽啃怨こ淌窍到y(tǒng)工程的一個(gè)重要分支，成為一個(gè)更完善的科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用各階段的系統(tǒng)或設(shè)備，如何定性和定量的分析、控制、評(píng)價(jià)和改進(jìn)系統(tǒng)或設(shè)備的可靠性，在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)可靠性和經(jīng)濟(jì)性的綜合平衡。

1　電連接器可靠性研究的1個(gè)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

電連接器是用于實(shí)現(xiàn)電氣傳動(dòng)與控制、電子、電氣設(shè)備、電氣連接件，廣泛應(yīng)用于各種電氣線路，連接或斷開(kāi)電路中起作用。在航天、電子、通信等行業(yè)中的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，有相當(dāng)數(shù)量的重要地位。連接器有不同的分類方法。根據(jù)高頻和低頻連接器的頻率，根據(jù)圓形和矩形連接器的形狀，使用一個(gè)印刷板連接器，機(jī)柜與特殊用途的電源連接器等音響設(shè)備。環(huán)境中的電氣連接器的要求，各種惡劣的可靠通信電路的惡劣條件下，信息的傳遞，以實(shí)現(xiàn)特定的功能，其可靠性直接影響到火箭和導(dǎo)彈系統(tǒng)能可靠的工作，由于系統(tǒng)故障引起電連接器失效時(shí)有發(fā)生。隨著系統(tǒng)中其他電子元器件可靠性的不斷提高，電連接器的可靠性水平對(duì)系統(tǒng)的可靠性起著決定性的作用。

2　電連接器的2種主要失效模式

電連接器是一種基本原件，用于連接信號(hào)的傳輸與控制以及電子和電氣設(shè)備，在航空航天、電信等行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用量的重要位置。由于系統(tǒng)失靈故障總數(shù)的60%左右造成原件故障，故障率高的部件在運(yùn)動(dòng)，順序開(kāi)關(guān)，繼電器，電連接，電連接器的失效包括四種接觸，機(jī)械連接和電氣絕緣等失效模式原因，以下詳細(xì)分析電連接器的四種故障模式及其發(fā)生。

2.1電接觸故障原因

根據(jù)電接觸理論，電接觸失效的原因如下：

(1)缺乏電接觸壓力。電觸頭的電連接器是由接觸實(shí)現(xiàn)的，接觸的是由杰克和銷一遍，杰克是有彈性的部分，它的質(zhì)量是很好的聯(lián)系起著決定性的作用。當(dāng)插銷插入插座，杰克產(chǎn)生彈性變形，在銷的接觸壓力，接觸壓力的大小和穩(wěn)定性，對(duì)電接觸的直接影響。接觸壓力不穩(wěn)定或減少，會(huì)引起電接觸不穩(wěn)定，甚至在一定的機(jī)械應(yīng)力引起的瞬態(tài)。

(2)鍍金的接觸件。為了防止接觸不良造成接觸氧化和硫化腐蝕，電連接器的一些要求經(jīng)常與金表面的接觸，如接觸y27a系列圓形電連接器對(duì)錫青銅，黃銅鍍，鍍層厚度是1.3pro。

(3)電連接器的左右插頭的連接方向是錯(cuò)誤的，使指定的連接電路連接到錯(cuò)誤的地方造成錯(cuò)誤。

(4)電氣連接的部件不嚴(yán)格按照規(guī)定的工藝，彈簧墊圈壞了，螺栓鎖孔間隙過(guò)大，夾緊彈簧脫落。

(5)電連接器從電纜的抗拉強(qiáng)度低，在鋼絲的作用下，外力作用于彎曲運(yùn)動(dòng)疲勞斷裂強(qiáng)度超過(guò)極限線，電連接器外導(dǎo)體斷裂現(xiàn)象出現(xiàn)。(6)電纜夾持裝置不夾持或失效，導(dǎo)致電纜引線斷裂。

3　電連接器微動(dòng)磨損的探討

(1)微突起清潔接觸；(2)微突起的微振動(dòng)接觸腐蝕，腐蝕產(chǎn)物膜的形成；(3)微振動(dòng)刮膜反向運(yùn)動(dòng)，一個(gè)陷入“谷”的一部分，同時(shí)一部分壓入接觸部分(4)進(jìn)入微振動(dòng)；一步將接觸部分接觸腐蝕；(5)對(duì)塑性變形的微觀過(guò)程的微振動(dòng)，腐蝕膜和金屬粉末混合破碎和過(guò)程：(6)微觀過(guò)程逐漸腐蝕污染，接觸電阻的增加；(7)最后填寫“銹”在“谷”在兩絕緣至少20rim層厚度之間的接觸表面形成，連接失敗。

電連接器是水利水電、交通、電子通信、武器等工程電氣連接系統(tǒng)的重要組成部分之一，也是可靠性差的組成部分之一，特別是在大型水利水電工程、武器系統(tǒng)、電連接器失效的問(wèn)題不斷發(fā)生，每年的損失是無(wú)法估計(jì)的，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致嚴(yán)重的人身傷亡事故，如“神舟五號(hào)”飛船發(fā)射延遲是由電連接器的故障引起的。隨著系統(tǒng)的完善，對(duì)電連接器的性能要求越來(lái)越高，環(huán)境指標(biāo)越來(lái)越嚴(yán)格的要求，可靠性要求也越來(lái)越高，對(duì)電連接器的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。例如，海軍系統(tǒng)重點(diǎn)對(duì)耐鹽霧性增加從96h超過(guò)2000h，將重點(diǎn)放在減少導(dǎo)彈系統(tǒng)的體積，從2.54mm過(guò)渡到5.08mm點(diǎn)，是發(fā)展的1.27mm成為當(dāng)前的主流產(chǎn)品，0.635mm也是需求但不成熟，特別是在航空航天系統(tǒng)、飛機(jī)、空間站等，然后集中在抗輻射、低釋氣、防真空焊接、高可靠性和長(zhǎng)壽命的要求。電連接器模型的發(fā)展方向需要指導(dǎo)電連接器的發(fā)展總是滯后于需求模型，新材料和新技術(shù)的引入也可以在不完善的條件下降低產(chǎn)品的可靠性。

4　結(jié)束語(yǔ)

在電接觸失效分析的基礎(chǔ)上，建立了電接觸的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型。通常接觸的電阻是由三部分組成，即導(dǎo)體電阻和界面電阻、導(dǎo)體電阻和導(dǎo)體本身的物理性能，電阻和微接觸表面的接觸面不均勻，導(dǎo)致在實(shí)際接觸面積小于宏觀接觸區(qū)域，該電流通路的收縮，界面電阻是由于產(chǎn)生的接觸表面，最后指出對(duì)接觸電阻的電連接器的影響性，并給出了一套阻力模型。

[1]張祖明.質(zhì)量工程的發(fā)展：可靠性與健壯性.北京印刷學(xué)院學(xué)報(bào)

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[3]鹽見(jiàn)弘.可靠性工程基礎(chǔ).北京：科學(xué)出版社，1982

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