分析影響汽車連接器端子傳輸能力的因素及防範方法

關鍵詞:汽車連接器端子,汽車線束,汽車連接器,端子,連接器

汽車端子連接器在汽車線束領域裡屬於關鍵零件,也是直接決定連接器信號和電力傳輸的重要節點。近幾年我國的汽車工業可以說是迅猛發展,其背後所帶動的汽車零配件領域的逐步完善,也影響了汽車連接器向可靠性和精細化發展。汽車端子作為汽車連接器傳輸電力的標準更不容忽視。通過對以往連接器端子在使用過程中存在的問題總結髮現,影響端子傳輸能力的分別有以下幾種因素:端子的材料、端子的設計結構、端子的表面品質以及端子的壓接等。

一、端子的材料

考慮到功能性和經濟性的要求,目前國內連接器行業端子類產品使用的材料大概有兩種:黃銅和青銅。根據兩種材料的特性差異,黃銅的導電性一般情況下要優於青銅,但青銅的彈性比黃銅要好。考慮到插頭端子和插座端子結構上的差異,插頭端子一般優於優先選擇導電性更好的黃銅。插座端子的本身一般都有一個彈性結構,在滿足導電要求的前提下,為實現端子彈片的可靠性一般選擇青銅材料。對於導電性相對嚴格的插座端子,由於青銅材料的導電性已經不能滿足要求,這時一般的做法是將插座端子也選用黃銅材料,考慮到黃銅材料自身彈性較差的缺陷,會在彈性結構上增加一個剛性支撐結構,增加端子的彈性,如圖(1)

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對於上述描述中的帶剛性支撐的端子結構圖(2),目前廣泛應用於連接器行業,剛性支撐結構的提升,大大提高了導電貼合面的正壓力,增加了產品的導電可靠性。

二、結構的設計

結構的設計本質上還是要依託在節約成本的前提下去開源,設計出既能最大程度減少原材料的支出,並且保持端子的電力傳輸。如此難度增加,像連接器端子最容易影響電力傳輸的部位就是它的“瓶頸”機構,瓶頸指端子導電面中的最小截面處結構。該結構直接決定端子的載流能力,端子展開圖如圖(3)所示。

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由圖3b不難看出,S1的截面面積要大於S2,故相比較於S1,截面B-B處為瓶頸狀態。在設計的過程中,要使該截面必須滿足端子的導電需求。

三、表面鍍層

鍍錫是目前連接器採用的一種比較常見的電鍍工藝,該工藝有以下缺點:首先,將鍍層錫加熱到高溫或長時間存放(即使在室溫條件下),會導致其可焊接性降低和接觸電阻增加。這種現象主要源於鍍層和基金屬之間金屬互化物的養護作用。其次,連接器鍍層接觸材料與鍍金屬相比,其表面的摩擦力更大,從而導致了連接器的插入力增加,這種缺陷在多線連接器的使用中尤為明顯。所以對於多線連接器的電鍍,儘可能選擇一些新的電鍍工藝。在實現連接傳輸的同時,降低連接器的插入力。例如,目前的鍍金工藝就是一個比較好的電鍍工藝。

從微觀物理觀點來看,任何外觀光滑的物體表面都是粗糙,凹凸不平的,因此端子的接觸面其實並不是面接觸,而是一個個的點接觸。此外,一般金屬表面都覆蓋著不導電的氧化膜和其它種類的膜層,因而在實際接觸面內,只有少部分膜層可以被壓破或者電壓擊穿。而只有這些地方才可以實現真正意義上的電接觸,這些接觸點我們稱之為“導電斑點”。而大部門的接觸是通過膜層接觸的。所以當電流通過兩接觸件的接口時,電流將集中流過那些極小的導電斑點,因而在導電斑點附近的電流線就必然發生收縮。這也就導致了電流線在導電斑點附近發生收縮,使電流流過的路徑長度增加,有效的導電面積減小,因而出現局部的附件電阻,稱之為“收縮電阻”。提高端子表面的光潔度,也可以提高端子的傳輸性能。

就目前來看,檢驗鍍層品質的標準有:①檢驗鍍層的厚度。該種方法是通過控制鍍層的厚度來判斷鍍層的品質。②通過相應的鹽霧實驗進行檢驗

四、端子彈片正壓力

連接器端子正壓力是指產生在連接器插頭端子和插座端子接觸表面並垂直於該接觸表面的力,它是影響連接器性能的一個重要指標。該因素直接影響端子的插入力、電性能等。

在端子使用過程中,主要存在的問題是端子與端子之間的插入力控制不穩定,究其原因為端子彈片的正壓力不穩定造成,從而引起端子接觸面電阻增加,導致端子的溫升增加,引起連接器的燒蝕和導電功能喪失等一系列問題,嚴重時會引起由於熱量的增加而燒車等嚴重後果。

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端子正壓力主要影響連接器接觸電阻。按照QC/T417規定[1],接觸電阻是指連接器接觸點之間的電阻值。它包括了端子的固有電阻、導體壓接產生的電阻、參考點電線的電阻以及插頭端子與插座端子彈片在接觸中產生的電阻(圖4)。固有電阻主要由端子材料決定,壓接電阻由產品的壓接品質控制,參考點電線的電阻由導線自身決定,插頭端子與插座端子彈片在接觸中產生的電阻,對端子的導電特性和端子的溫升數值影響嚴重,在設計時應重點考慮。

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端子的正壓力取決於端子彈舌的彈性,該數值直接受折彎半徑R以及彈舌的懸臂長度L影響,在設計過程中要特別注意,端子彈片結構見圖5.

五、尾部壓接

壓接品質講直接影響端子的傳輸品質。壓接齧合長度及其壓接高度對壓接品質影響很大。較緊密的壓接其機械強度及其電氣性能要好於較松的壓接,所以應嚴格控制壓接截面的尺寸。影響端子與導線壓接效果的因素有很多。任何一種端子,它適應的線徑都有一定的範圍,而線徑是影響壓接品質的一個重要因素。

其次導線本身也是值得研究的地方,國內外的產品都有各自不同的特點,在實際的生產中,應遵循以下原則:1、導線的線徑要符合端子的尾部2、導線剝頭部分的長度要適中3、選擇合適的壓接模具4、端子壓接後要進行拉托里試驗

檢驗端子壓接方式為:檢驗端子的壓接剖面和端子的拉脫力。剖面可以直觀判斷壓接的效果,壓接結果不得出現漏銅絲和觸底等缺陷,拉脫力可以判斷壓接的可靠性。

通過以上對端子電性能的因素分析,不難看出,影響端子電性能的因素多種多樣,既有設計前期的選材,也有結構設計的合理性,以及後續產品壓接等。所以,在該類產品的設計過程中,應多角度分析問題,找出最優的設計方案。

以上就是接插世界網與大家分享的汽車端子知識,相信看完以後,您對連接器端子會了解更多。想要獲取更多接插件方面資訊,歡迎關注接插世界。


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