關(guān)于冷壓接線端子拉力試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化的建議

楊 軍

(重慶中車四方所科技有限公司 工藝技術(shù)部,重慶 401133)

在鐵路行業(yè)中,冷壓接線端子(以下簡(jiǎn)稱“端子”)壓接技術(shù)憑借其優(yōu)良的性能、成熟的工藝、便捷的操作等優(yōu)勢(shì)被廣泛采用,已經(jīng)成為主流的線纜端接技術(shù)。對(duì)于端子壓接后的機(jī)械性能驗(yàn)證,通常都采用拉力試驗(yàn)。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于拉力試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)雖多,但系統(tǒng)性、全面性介紹拉力試驗(yàn)的較少,同時(shí)由于標(biāo)準(zhǔn)較多,拉力試驗(yàn)的方法也不統(tǒng)一,相應(yīng)的拉力值標(biāo)準(zhǔn)也不一致,所以在實(shí)際應(yīng)用中,技術(shù)人員常常對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的選取也感到困惑,進(jìn)而選擇不同拉力試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)之間對(duì)端子壓接質(zhì)量的相互認(rèn)證也會(huì)出現(xiàn)問題。此外,在部分標(biāo)準(zhǔn)中,未區(qū)分端子種類,將一種拉力值標(biāo)準(zhǔn)涵蓋到所有端子,這對(duì)被識(shí)別為特殊過程的端子壓接工序來說,品質(zhì)管控方面存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。綜上,為進(jìn)一步規(guī)范端子拉力試驗(yàn),提高企業(yè)之間端子壓接的相互認(rèn)可度,保證產(chǎn)品質(zhì)量,有必要仔細(xì)分析比對(duì)各種端子拉力試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),制定統(tǒng)一的端子拉力試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

1 常用的端子分類

端子,指用壓接方式使電纜末端導(dǎo)體與用電裝置接線端相連接的導(dǎo)電金具,通常它與電纜導(dǎo)體連接一端為管狀,與用電裝置連接的另一端為特定形狀的平板[1],有的企業(yè)也稱端頭、線鼻子等。本文結(jié)合常用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及端子實(shí)際應(yīng)用情況,按端子的壓接筒(端子結(jié)構(gòu)中用于壓接工具壓接的部位)結(jié)構(gòu)差異,將常用的端子分為以下四類(圖1):

圖1 常用端子分類

(1) 開式端子。壓接筒壓接前呈敞開狀如U或V形的端子[2]。

(2) 閉式端子。壓接筒壓接前呈閉合狀[2]、管狀結(jié)構(gòu)的端子(DIN 46228標(biāo)準(zhǔn)所列管狀端子不在本文討論范圍之內(nèi))。按壓接筒制造工藝分為焊制式和沖壓式[3]。

(3) 預(yù)絕緣端子。壓接筒具有保證完善電氣性能的永久絕緣層,壓接筒和絕緣層將在同一次操作中壓接的端子[2]。

(4) 車制端子。壓接筒為車制工藝,結(jié)構(gòu)與閉式端子類似,一端完全封閉帶有檢查孔的端子,常用于連接式電連接器接觸件[4]。

結(jié)合端子相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及部分端子制造商提供的產(chǎn)品技術(shù)手冊(cè),統(tǒng)計(jì)了四類端子的常用名稱及對(duì)應(yīng)的線徑(線芯橫截面積)范圍,見表1。

表1 常用端子名稱及線徑范圍

2 拉力試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)分析與優(yōu)化

2.1 拉力試驗(yàn)方法分析與優(yōu)化

對(duì)于端子拉力試驗(yàn)方法,本文以鐵路行業(yè)內(nèi)經(jīng)常引用的5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù),詳見表2。

表2 涉及端子拉力試驗(yàn)要求的常用標(biāo)準(zhǔn)及內(nèi)容

由表2可知,5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的拉力試驗(yàn)方法共引用了3個(gè)標(biāo)準(zhǔn):GB/T 9327—2008 、IEC 60512-16-4:2008和NF F00-363:1995。

首先對(duì)這3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)里提到的試驗(yàn)方法和適用范圍進(jìn)行對(duì)比,見表3。

表3 端子拉力試驗(yàn)方法對(duì)比

方法方面:GB/T 9327—2008規(guī)定的方法是在恒定拉力下保持1 min,確認(rèn)端子是否有滑動(dòng)現(xiàn)象的方式,簡(jiǎn)稱保持法;IEC 60512-16-4:2008和 NF F00-363:1995對(duì)拉力試驗(yàn)方法規(guī)定相同,均采用的是在恒定速度下將端子從電纜上拉脫,確認(rèn)拉脫力是否達(dá)到規(guī)定值,簡(jiǎn)稱拉脫法。

適用范圍方面:GB/T 9327—2008對(duì)端子類型無要求,端子線徑要求是10 mm2以上;IEC 60512-16-4:2008對(duì)端子類型和端子線徑均無要求;NF F00-363:1995要求端子類型為閉式端子和預(yù)絕緣端子,線徑是0.34～500 mm2。

其次,為保證端子和標(biāo)準(zhǔn)的適配性,將本文提及的四類端子,從端子類型和線徑范圍兩方面與這3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行對(duì)標(biāo),見表4。

表4 常用端子與標(biāo)準(zhǔn)適配性對(duì)標(biāo)

最后,根據(jù)對(duì)標(biāo)情況確認(rèn)各類端子拉力試驗(yàn)的方法:(1)由于開式端子和車制端子只符合IEC 60512-16-4:2008,則這兩類端子應(yīng)統(tǒng)一采用拉脫法;(2)對(duì)于預(yù)絕緣端子和10 mm2及以下的閉式端子,同時(shí)符合IEC 60512-16-4:2008和NF F00-363:1995這2個(gè)標(biāo)準(zhǔn),即這部分端子也應(yīng)統(tǒng)一采用拉脫法;(3)10 mm2以上的閉式端子3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都符合,即這類端子采用拉脫法或保持法都可以,為統(tǒng)一方法,需要進(jìn)一步分析優(yōu)化。

由于保持力和拉脫力無法從既有公式上進(jìn)行換算,從而無法在同一技術(shù)層面上進(jìn)行對(duì)比,因此無法判斷哪種標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格。為統(tǒng)一方法同時(shí)兼顧兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)10 mm2以上的閉式端子,本文建議采用“保持法+拉脫法”相結(jié)合的方式進(jìn)行試驗(yàn),即先做保持試驗(yàn),再做拉脫試驗(yàn),兩種試驗(yàn)結(jié)果同時(shí)滿足視為合格。

為驗(yàn)證可行性,以70 mm2DT端子為例,在拉力試驗(yàn)機(jī)上按“保持法+拉脫法”順序進(jìn)行試驗(yàn)(即先按GB/T 9327—2008進(jìn)行保持試驗(yàn),然后再按IEC 60512-16-4:2008或NF F00-363:1995進(jìn)行拉脫試驗(yàn)),試驗(yàn)結(jié)果曲線見圖2、圖3。

圖2 70 mm2 DT端子拉力-時(shí)間曲線

圖3 70 mm2 DT端子位移-時(shí)間曲線

從圖2得知,試驗(yàn)開始后,拉力隨時(shí)間不斷增加。當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行到45 s時(shí),拉力值增加到4 200 N(GB/T 9327—2008規(guī)定的70 mm2端子保持力值)后,拉力值保持不變,開始1 min 保持試驗(yàn)。試驗(yàn)進(jìn)行到105 s時(shí)保持試驗(yàn)結(jié)束,拉力試驗(yàn)機(jī)以恒定的位移移動(dòng),拉力再次逐漸增大,開始進(jìn)行拉脫試驗(yàn)。試驗(yàn)進(jìn)行到112 s時(shí)出現(xiàn)拉力峰值(拉脫力值),后拉力值驟降,端子被拉脫,試驗(yàn)結(jié)束。

本次試驗(yàn)的拉脫力值約為7 300 N,大于EN 50343:2014要求的5 250 N和NF F00-363:1995要求的3 900 N。同時(shí),圖3中從45～105 s這1 min內(nèi),端子位移曲線為一條水平直線,即端子相對(duì)于線纜無滑動(dòng),滿足GB/T 9327—2008不滑動(dòng)的要求,所以本次試驗(yàn)結(jié)果同時(shí)滿足兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

另外,與單獨(dú)的拉脫或保持試驗(yàn)相比,此試驗(yàn)方法對(duì)試驗(yàn)設(shè)備沒有新要求,也不需要另外增加試驗(yàn)物料,所以不會(huì)增加試驗(yàn)的物料成本,同時(shí),試驗(yàn)樣品不存在二次裝卸,僅在試驗(yàn)時(shí)間上稍有增加,基本不影響試驗(yàn)效率,所以采用“保持法+拉脫法”是一種可行的試驗(yàn)方法。

2.2 拉力試驗(yàn)拉力值分析與優(yōu)化

對(duì)于2.1節(jié)分析出適用于拉脫法的端子,表5和表6中列出了所有適用標(biāo)準(zhǔn)里規(guī)定的拉脫力值。由于數(shù)值大部分都不統(tǒng)一,為兼顧各標(biāo)準(zhǔn),本文按最嚴(yán)格的原則制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),即按取最大值的方式:開式端子采用GB/T 18290.2—2015或EN 50343:2014標(biāo)準(zhǔn),車制端子采用EN 50343:2014標(biāo)準(zhǔn),預(yù)絕緣端子和10 mm2及以下閉式端子采用NF F00-363:1995標(biāo)準(zhǔn)。

表5 10 mm2及以下端子最小拉脫力值 N

表6 10 mm2以上端子拉力值

同理,對(duì)于10 mm2以上閉式端子,拉脫力值標(biāo)準(zhǔn)采用EN 50343:2014(雖對(duì)16 mm2端子而言,NF F00-363:1995拉力值較大,但差異較小,結(jié)合整體性及考慮方便性,本文統(tǒng)一采用EN 50343:2014)。對(duì)于保持力值標(biāo)準(zhǔn),由于目前只有GB/T 9327—2008標(biāo)準(zhǔn),故直接按這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,見表6。

此外,通過表6還可以看到,線徑為95 mm2及以上的閉式端子,EN 50343:2014和GB/T 9327—2008這2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值相同,即拉脫力值=保持力值,所以對(duì)95 mm2及以上端子在做拉力試驗(yàn)時(shí),只需通過保持試驗(yàn)即可同時(shí)滿足兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

綜合以上分析與驗(yàn)證,整理出常用四類端子拉力試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化建議,供行業(yè)人員參考,見表7和表8。

表7 10 mm2及以下端子拉力試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化建議

表8 10 mm2以上端子拉力試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化建議

3 結(jié)束語

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于端子拉力試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)眾多,本文建議的標(biāo)準(zhǔn)是建立在國(guó)內(nèi)鐵路行業(yè)常引用的5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)及常用的四類端子基礎(chǔ)上,在應(yīng)用中,需要考慮引用的標(biāo)準(zhǔn)是否與本文相同且端子廠家有無特殊要求等實(shí)際情況。

此外,通過各標(biāo)準(zhǔn)的查閱,發(fā)現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)涉及端子拉力試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)大部分都是引用或翻譯的國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn),由于國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的不同,造成國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的不一致,這可能與最初的技術(shù)引進(jìn)也有一定關(guān)系。為保證后續(xù)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一,建議后續(xù)再引進(jìn)國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)制定國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),除了對(duì)引進(jìn)的國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合實(shí)際進(jìn)行對(duì)比分析,取其精華、加以創(chuàng)新外,更需要一個(gè)統(tǒng)籌的過程。