淺析電纜中端子的接線方式

(貴州航天電器股份有限公司，貴州貴陽，550009)

1 引言

端子是用途最廣泛的電子元件之一，廣泛應(yīng)用于航空航天、計算機(jī)、電信、網(wǎng)絡(luò)通訊、工業(yè)電子、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。端子在軍用航天航空電纜組裝件中有著較為廣泛的應(yīng)用，諸多電纜需要使用端子實(shí)現(xiàn)最終的接地要求。在實(shí)際應(yīng)用中壓接和手工焊接都有應(yīng)用，那么本文就針對電纜組裝件中使用的端子引線的壓接和手工焊接方式展開對比分析。

2 端子接線之壓接與手工焊接之對比

2.1 壓接原理

壓接技術(shù)是在常溫常壓下，用壓接工具或設(shè)備對兩特定的金屬表面施加合適的壓力，使金屬結(jié)合部位產(chǎn)生恰當(dāng)塑性形變而產(chǎn)生可靠的電氣連接器，具有很好的機(jī)械強(qiáng)度，優(yōu)良的電氣性能與耐環(huán)境性。

2.2 手工焊接原理

手工焊接技術(shù)是使焊料在一定溫度下熔化，熔流狀態(tài)的焊料借助于毛細(xì)管吸力沿著焊件表面擴(kuò)散，形成焊件與焊料的浸潤，把焊接件和導(dǎo)線的線芯牢固的粘合在一起，具備良好的電性能。

2.3 壓接工藝與手工焊接比較

a) 對設(shè)備、工具以及材料的要求方面

壓接：需要壓接工具(一把普通的RS系列壓接鉗價值約3000元)或設(shè)備(若開發(fā)壓接設(shè)備，成本則比購買成品壓接鉗更高)。

手工焊接：需要焊料、焊劑、電烙鐵和清洗劑；

b) 對操作的要求方面

端子壓接技術(shù)只需要掌握壓接工具的使用方法和端子的裝配方法，操作比較簡單。但是使用前需檢查壓接工序是否無異常。

端子焊接則需要掌握并熟練手工焊接技術(shù)，有一定難度。需要充分練習(xí)才能掌握。

c) 生產(chǎn)效率方面

壓接比手工焊接生產(chǎn)效率高。

d) 低電壓、低電阻和大電流特性

壓接比手工焊接性能要更優(yōu)。

e) 高溫特性方面

高溫下，端子壓接比手工焊接的機(jī)械強(qiáng)度更好。

f) 可檢驗(yàn)性方面

壓接的檢驗(yàn)更方便簡潔；手工焊接的檢驗(yàn)有一定困難，可控性相對較差，主觀因素較多。

3 端子壓接與手工焊接的彎曲抗拉 試驗(yàn)

3.1 端子壓接的彎曲抗拉試驗(yàn)

以DZH22-18.4型端子與P1*2的防波套的連接為例，對模具單坑壓接的端子可靠性進(jìn)行評估，特制作20只壓接樣件，采用沿端子出線筒尾端90°彎折的方式進(jìn)行疲勞彎折試驗(yàn)，抗拉強(qiáng)度拉力如表1所示，斷裂處均在端子壓接筒外，斷面如圖1所示：

圖1 斷面示意圖

由表中數(shù)據(jù)分析可知，模具壓接的樣件均無拉脫現(xiàn)象，抗拉強(qiáng)度穩(wěn)定可靠，按這種工藝方法制作的產(chǎn)品可以正常使用。

表1 壓接模壓接拉力試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.2 端子手工焊接的彎曲抗拉試驗(yàn)

為了對焊接端子可靠性進(jìn)行評估，制作20只焊接樣件采用沿端子出線筒尾端90°彎折的方式進(jìn)行疲勞彎折試驗(yàn)，試驗(yàn)后進(jìn)行抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，數(shù)據(jù)見表2，斷裂處均在端子尾端的防波套彎折處，斷面如圖2所示：

(a) (b) 圖2 斷面示意圖

方式彎折0次彎折10次彎折15次彎折20次彎折25次焊接拉力65N～75N拉力55N～65N拉力45N～60N拉力45N～50N拉力15N～25N屏蔽線從壓接筒外斷裂屏蔽線從彎折處斷裂屏蔽線從彎折處斷裂屏蔽線從彎折處斷裂屏蔽線從彎折處斷裂

由表中數(shù)據(jù)分析可知，焊接的樣件抗拉強(qiáng)度同樣穩(wěn)定可靠。

3.3 環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)

分別選取20只壓接模具壓接的端子和手工焊接的端子，按照GJB1217A進(jìn)行溫度沖擊個隨機(jī)振動試驗(yàn)，試驗(yàn)后測試抗拉強(qiáng)度，合格，抗拉強(qiáng)度拉力見表3和表4，試驗(yàn)如下：

a、溫度沖擊試驗(yàn)條件

試驗(yàn)溫度：-65℃～+125℃；

沖擊次數(shù)：5次；

高低溫保持時間：各30min；

轉(zhuǎn)化時間：≤5min。

b、隨機(jī)振動試驗(yàn)條件

振動頻率：20Hz～2000Hz；

功率譜密度：0.06g2/Hz；

振動時間：1.5h；

振動方向：X、Y、Z三方向；

振動頻譜圖見圖3。

圖3 隨機(jī)振動頻譜圖

壓接方式溫度沖擊、隨機(jī)振動試驗(yàn)后模具壓接拉力55N～70N是否拉脫無拉脫斷裂處屏蔽線從壓接筒外斷裂

表5 環(huán)境試驗(yàn)后拉力數(shù)據(jù)

4 端子壓接和手工焊接的注意事項(xiàng)

4.1 端子壓接的注意事項(xiàng)

a)壓接工具或設(shè)備的安裝、調(diào)試有無問題，這直接影響著端子壓接質(zhì)量的好壞。(例：壓接工具或設(shè)備有沒有松動，限位塊是否組裝到位，工具內(nèi)是否有雜質(zhì)等)

b)員工操作方法是否正確得當(dāng)，端子放置方向是否符合要求。這些都對端子壓接質(zhì)量有著重要的影響。

4.2 手工焊接的注意事項(xiàng)

a)需要注意焊接時間的控制，焊接時間過長，導(dǎo)線容易縮線，時間過短，端子不易浸錫；

b)焊點(diǎn)需要注意保證良好的質(zhì)量，無虛焊、拉尖。焊點(diǎn)完成后清潔也需要十分謹(jǐn)慎，不得有雜質(zhì)殘留。

4.3 選材

不論端子壓接還是手工焊接，選取端子壓接的線材都十分重要。一般要求，端子接線完成后抗拉強(qiáng)度至少要達(dá)到線材本身拉伸強(qiáng)度的80%。因此，選擇線材亦十分重要。

5 失效案例

5.1 端子壓接失效案例

案例：某批次電纜壓接端子DZH22-18.4脫落：該批次產(chǎn)品壓接端子為原因是操作指導(dǎo)文件中未規(guī)定壓接鉗的使用方法，對操作人員的培訓(xùn)不到位，操作人員壓接時將端子壓接位置放反, 測試反向壓接的端子抗拉強(qiáng)度僅為5N, 遠(yuǎn)小于工藝文件中規(guī)定的51N，壓痕也與正確壓接的端子有明顯差異。

操作流程：操作人員在壓接前先校模并進(jìn)行端子壓接抗拉強(qiáng)度測試、外觀檢測，自檢抗拉強(qiáng)度、外觀合格后對端子進(jìn)行首件壓接，然后將試壓后的端子交由檢驗(yàn)員進(jìn)行抗拉強(qiáng)度測試及外觀檢查，合格后進(jìn)行端子的批量壓接。操作人員及檢驗(yàn)人員在后續(xù)的批量壓接產(chǎn)品時，操作人員不熟悉鉗子的使用方法，將壓接端子的放置方向與壓接首件時端子的放置方向剛好相反180°，操作人員按照同種方式對本批產(chǎn)品的所有端子進(jìn)行壓接，由于端子抗拉強(qiáng)度屬于破壞性檢驗(yàn)，批量壓接過程中無法進(jìn)行抗拉強(qiáng)度測試，在壓接過程中、壓接末件都沒有對端子的抗拉強(qiáng)度及外觀進(jìn)行檢查，產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)時，只檢驗(yàn)了電纜的整個外觀及電性能測試，沒有對端子本身的外觀形態(tài)進(jìn)行檢查，本批所有壓接端子全部壓接反了沒有被發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致不合格品出廠交付給用戶。

機(jī)理分析：端子結(jié)構(gòu)圖見圖4，由圖可知端子由端子體、套筒、抗絕緣護(hù)管組成。正常壓接時是壓在端子體尾端和護(hù)管的重合位置(見圖5)，壓接鉗鉗口壓力作用點(diǎn)見圖6，同等壓力作用下，壓接鉗凸起的部位端子壓接變形量相對較大，對防波套的壓接緊固程度起關(guān)鍵作用，正常壓接后端子變形如圖7所示，端子壓接完成后端子體和套筒能可靠緊固導(dǎo)線，同時抗振絕緣護(hù)管將防波套及絕緣用熱縮管固定牢靠。如果端子裝反，壓接時鉗子最大壓力作用力點(diǎn)在套筒尾端(如圖8所示)，套筒為薄壁單層結(jié)構(gòu)，壓接鉗壓接到位后，端子變形如圖9所示，端子的端子體和套筒雙層結(jié)構(gòu)沒有壓接完全不能可靠緊固防波套，同樣尾端的抗振絕緣護(hù)管也沒有壓接牢靠，輔助支撐保護(hù)作用失效，導(dǎo)致壓接強(qiáng)度不夠而造成端子松脫的現(xiàn)象。

圖4 端子結(jié)構(gòu)圖

圖5 端子體、套筒壁厚示意圖

圖6 正常壓接示意圖圖7 正常壓接形變示意圖

圖8 反向壓接示意圖

圖9 反向壓接形變示意圖

綜上所述,端子壓接時，位置放反導(dǎo)致壓接抗拉強(qiáng)度不滿足要求，進(jìn)而導(dǎo)致端子松脫，碰巧當(dāng)時的壓接鉗中的限位塊又沒有按照要求組裝在壓接鉗上。因此，端子方向放反，仍能壓接，但是壓接不到位，壓接強(qiáng)度不夠?qū)е滤擅摗?/p>

解決措施：產(chǎn)品進(jìn)行返工，在技術(shù)文件中明確端子的放置方向。培訓(xùn)員工對壓接鉗的操作使用。針對端子壓接編制相應(yīng)的操作指導(dǎo)文件，明確端子的壓接及檢驗(yàn)要求。

5.2 端子焊接失效案例

案例：航天某院某單位反饋某電纜的端子使用過程中容易斷線。分析原因：焊接端子使用的焊線為AFR-250-0.2,用戶在使用中需較多次數(shù)(約10次)拆裝該端子，而僅使用導(dǎo)線線芯壓接端子，導(dǎo)線線芯的抗拉力較使用P1*2的防波套的抗拉力差。由于多次拆裝，端子末端與導(dǎo)線的連接處為薄弱點(diǎn)，單根導(dǎo)線的耐拉力本身不足夠強(qiáng)，在反復(fù)彎折后易發(fā)生斷線。

解決措施：根據(jù)用戶使用的需求，將端子焊線選型更改為P1*2的防波套。完善后的端子焊接引線未再發(fā)生斷線。

6 結(jié)束語

綜上所述，從各方面來看，在實(shí)際應(yīng)用中，端子與導(dǎo)線壓接的方式優(yōu)于手工焊接的方式。同時由本文中批量試驗(yàn)驗(yàn)證及對比分析可知：使用時在常溫環(huán)境下，且彎折少(15次以下)的，采用手工焊接方式，在焊點(diǎn)質(zhì)量保證的情況下，端子焊接引線的強(qiáng)度與壓接方式相差無幾。實(shí)際使用時，工藝人員可根據(jù)電纜的使用狀況以及成本等問題對端子的連線方式進(jìn)行綜合考量。

[1] 王俊.電纜組裝件制作工藝細(xì)則,端子組裝，Q/LK.J(03)23C.15-2010.

[2] 魏建.壓接工藝及裝配技巧，2008，電子工藝技術(shù).