線束連接器密封性失效案例分析與優(yōu)化

嚴(yán) 榮，楊 儉

（上汽大眾汽車有限公司，上海 201805）

隨著目前車輛功能的日益增長，相應(yīng)的電器件及其連接器的數(shù)量也急劇上升。出于整車布置或可裝配性等各方面的考慮，大量零部件布置在了車輛的濕區(qū)，即雨水等外部水源所能觸及的區(qū)域，相應(yīng)的線束連接器也需布置在濕區(qū)，以便和電器零部件進行對接。這對于接插件在設(shè)計、生產(chǎn)及裝配完成后的防水密封性提出了較高的要求，任何一個環(huán)節(jié)的失效都會導(dǎo)致最終的連接器防水失效，進而引起該功能的故障，如涉及車輛動力或安全相關(guān)零件甚至?xí)斐晌＜俺丝腿松戆踩膰?yán)重事故。

本文研究來自于某車型開發(fā)階段所發(fā)現(xiàn)的接插件進水導(dǎo)致腐蝕的故障，從專業(yè)科室處得知此故障，并進行初步分析，提出可能的原因，接下來對可能的原因進行相應(yīng)的試驗進行逐一排查，確定導(dǎo)致密封性失效的原因在于盲塞脫落，并探究盲塞脫離具體發(fā)生在哪個環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)線進行連接器接插時存在盲塞松脫的可能，并從工藝角度提出措施，使用去油設(shè)備去除盲塞表面的油跡，最后對連接器該處的設(shè)計提出幾點優(yōu)化的方向，計劃在后續(xù)的新項目開發(fā)中進行參考。

1 故障現(xiàn)象

根據(jù)來自專業(yè)部門的反饋，預(yù)批量階段的某輛樣車無法啟動，通過診斷儀診斷得知其某控制器出現(xiàn)了通信故障，進行拆解后發(fā)現(xiàn)該控制器的接插件內(nèi)部有水漬，且出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，如圖1所示。連接器與控制器的連接處已有大量水進入，經(jīng)過長時間電化學(xué)腐蝕導(dǎo)致供電的PIN腳產(chǎn)生銅綠，進而引起相應(yīng)的功能故障，在檢測到故障后，發(fā)動機控制器阻止了發(fā)動機啟動。

2 故障原因初步分析

2.1 連接器所處整車位置干濕區(qū)分析

圖1 腐蝕處

首先結(jié)合整車環(huán)境對該連接器所處的位置進行分析，該控制器位于車輛動力總成附近，車輛底盤下方有一層底盤護板，但不具備密封效果，因此判斷此區(qū)域?qū)儆谲囕v濕區(qū)，在行駛過程中存在有水濺射到此區(qū)域的可能。

2.2 連接器密封設(shè)計核查

對該連接器的自身設(shè)計狀態(tài)進行核查，確認(rèn)其帶密封圈，有防水效果，設(shè)計角度其防水性能達(dá)到了IPX9K，即可以滿足高壓水槍的多角度噴射，且該塑殼在無導(dǎo)線插入的腔室設(shè)計有盲塞用于密封，如圖2所示。

2.3 密封失效潛在原因分析

確認(rèn)該控制器位置處于濕區(qū)，且塑殼有密封設(shè)計后，需要初步分析該案例中塑殼密封性能失效的可能原因。經(jīng)過外觀檢查，發(fā)現(xiàn)該塑殼有一個腔的栓塞已經(jīng)脫落，但無法確認(rèn)其是在拆除該塑殼前還是拆除該塑殼后脫落的，即目前存在兩種可能性：①盲塞在車輛使用過程中脫落，從而導(dǎo)致濕區(qū)有水及水汽進入塑殼內(nèi)部，導(dǎo)致對插界面腐蝕；②盲塞在拆下塑殼過程中脫落，接插件由于自身品質(zhì)問題導(dǎo)致密封失效，從而進水腐蝕。

接下來需進行相應(yīng)的密封性試驗以確定塑殼密封性失效的真實原因。

3 失效塑殼密封性能試驗

3.1 驗證塑殼與設(shè)備接插界面密封性

針對第一種情形，盲塞脫落導(dǎo)致塑殼密封性失效的情況下，塑殼自身的密封性能可以得到保證；而在第二種情形下，即如果盲塞在使用過程中裝配完好，則表明該連接器樣件自身接口界面處密封性存在問題，因此計劃進行試驗，使用防水泥對塑殼尾端進行密封，再將該失效的樣件與設(shè)備端進行對接后按照LV124中的密封性能試驗要求置于水中，如圖3所示。

1小時后取出該樣品進行觀察，將塑殼拆下后發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部并無進水現(xiàn)象，證明該失效塑殼的接插界面密封性能良好，從而確定該密封失效由盲塞的密封失效或盲塞脫落所致。

3.2 驗證盲塞裝配到位時的密封性

針對此塑殼，重新裝配圖紙中規(guī)定的盲塞，并將該塑殼置于線束供應(yīng)商電檢臺中進行氣密性檢驗，如圖4所示。

通過電檢臺檢驗其氣密性合格，接下來對其防水密封性能進行進一步的測試，將樣品置于水中，對該腔進行通氣15s，如圖5所示。結(jié)論未發(fā)現(xiàn)氣泡，可以認(rèn)定在盲塞裝配到位的情況下，該腔室的密封性是符合要求的。

通過對該塑殼及盲塞的密封性試驗可以得出結(jié)論：該例密封性失效的原因來自于盲塞出于某種原因脫落，進而導(dǎo)致塑殼防水性能的降低。

圖3 密封性試驗

圖4 氣密性檢驗

圖5 防水密封性能測試

4 線束生產(chǎn)及裝配過程檢查和分析

在排除了塑殼及盲塞設(shè)計角度的密封性缺陷之后，需對盲塞松脫的環(huán)節(jié)進行調(diào)查及確認(rèn)。首先對線束供應(yīng)商的線束生產(chǎn)過程進行檢查。根據(jù)線束生產(chǎn)流程，在進行電檢臺檢驗并打印零件標(biāo)簽時，如果盲塞缺失或松脫，氣密性檢驗無法過關(guān)，則電檢臺會提示紅燈，如圖6所示。

此時由于零件判定為不合格，該零件標(biāo)簽無法打印。因此初步認(rèn)定，該線束供應(yīng)商的生產(chǎn)過程中對此盲塞的裝配是有控制措施的。

除了對線束供應(yīng)商的生產(chǎn)過程進行檢查分析之外，還需對下一個環(huán)節(jié)，即線束在總裝線上的裝配情況進行確認(rèn)。在生產(chǎn)線上裝配該塑殼時進行多次接插，在共計100次接插中，出現(xiàn)了兩次盲塞松脫的現(xiàn)象，如圖7所示。

圖6 電檢臺檢驗

圖7 盲塞松脫現(xiàn)象

對該松脫狀態(tài)的盲塞進行了氣密性測試，發(fā)現(xiàn)其防水密封性能大幅下降，且極易脫落，存在很大的進水腐蝕風(fēng)險。因此必須采取措施進行工藝或設(shè)計優(yōu)化。

5 根本原因分析及后續(xù)措施

由于塑殼尺寸較大且密封性很高，因此在進行裝配時若操作速度較快，塑殼內(nèi)部存在一定氣壓，會使盲塞受到一定的壓力向外頂出。對此盲塞進行分析，發(fā)現(xiàn)部分盲塞外表面存在一定的油漬，有可能導(dǎo)致在極端情況下，即使盲塞在線束廠生產(chǎn)時已裝配到位，在總裝線進行塑殼接插時仍會受到內(nèi)部氣壓影響易向外松脫。

改進措施：長期措施為更新盲塞的工裝，以進一步保證盲塞的安裝深度，此外在生產(chǎn)過程中增加了對盲塞去油的工藝設(shè)備，以保證盲塞不易滑脫。在工藝設(shè)備到位之前，采取了臨時措施，對此腔室進行密封，即使用一根帶密封圈的單線插入該腔室，通過端子固定在該腔室中，如圖8所示。

對采取了去油等工藝優(yōu)化措施后的樣品進行接插試驗，在對10pcs樣品各進行10次接插后未再發(fā)現(xiàn)盲塞松脫的現(xiàn)象，因此認(rèn)為措施有效，此密封性失效問題成功在SOP之前得到解決，未對車輛的批量生產(chǎn)造成影響。

圖8 臨時措施

6 對連接器及盲塞密封性設(shè)計的一些啟示

該類型的連接器密封性失效的情況并不常見，但仍給我們帶來了一些啟示。

1）塑殼在接插時由于內(nèi)部密封性會導(dǎo)致盲塞受到內(nèi)部氣壓影響，從而存在松脫的可能性。

2）盲塞零件屬于容易被忽視的線束散件，在生產(chǎn)過程中的重視程度也較低，若部分盲塞零件表面有油漬，在腔體較大時，其密封效果可能會降低。

針對以上兩點，可知即使在塑殼的相關(guān)密封性試驗都合格的情況下，該連接器在裝配到車輛上之后氣密性仍然難以100%保證。因此對于較大腔體適配盲塞時可以考慮使用整體式盲塞或優(yōu)化腔體結(jié)構(gòu)，這也是我們未來的連接器設(shè)計開發(fā)中應(yīng)該深入考慮的。