郝彬

摘要：文章針對(duì)一例壓接型連接器因?qū)Ь€與壓接件不匹配而引起的低溫新號(hào)傳輸故障，以GJB5020-2001標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，從電阻、耐拉力、金相分析等多個(gè)方面對(duì)失效機(jī)理進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：壓接導(dǎo)線；匹配；金相分析

在航空、航天、艦載、車(chē)載電子產(chǎn)品裝聯(lián)中，壓接型連接器及線束電纜的應(yīng)用極其廣泛，它是保證電氣信號(hào)傳輸正確性和可靠性的關(guān)鍵產(chǎn)品。

壓接連接技術(shù)是在常溫下，用壓接工具或設(shè)備對(duì)2個(gè)特定的金屬表面施加一定的壓力，使金屬結(jié)合部產(chǎn)生恰當(dāng)?shù)乃苄宰冃味a(chǎn)生可靠的電氣連接，具有很好的機(jī)械強(qiáng)度，優(yōu)良的電氣性能和耐環(huán)境性。壓接操作主要借助于專(zhuān)用壓接工具完成，其質(zhì)量雖然主要由壓接工具來(lái)保證，但是由于壓接連接處于接觸件的內(nèi)部，不像焊接連接那樣可以直接觀察到，因此如果存在諸如接觸件與導(dǎo)線不匹配、操作不當(dāng)?shù)葐?wèn)題后，其質(zhì)量隱患很難直接被發(fā)現(xiàn)。這種存在質(zhì)量隱患的連接器或線束電纜在裝配到產(chǎn)品中后，就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品在使用過(guò)程中發(fā)生故障。

本文針介紹一例在使用壓接型連接器時(shí)導(dǎo)線與壓接筒不匹配而引起的低溫下信號(hào)傳輸中斷的故障，從故障現(xiàn)象及定位、多項(xiàng)機(jī)理分析等方面內(nèi)容進(jìn)行了研究。

1 故障現(xiàn)象及定位

圖1是某產(chǎn)品采用J18CMA-37S型壓接連接器制作的線束。該產(chǎn)品的在進(jìn)行環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)的過(guò)程中，偶爾會(huì)在低溫（-40℃）下發(fā)生故障。由于故障發(fā)生頻率不高，且只在低溫下出現(xiàn)，前期只是將故障定位到該線束上，更換了整個(gè)線束，但是該低溫故障并沒(méi)有徹底得到解決。在一次偶然的情況下，另外一臺(tái)同樣低溫故障的產(chǎn)品，在常溫狀態(tài)下對(duì)線束進(jìn)行逐根排查時(shí)，故障得到了復(fù)現(xiàn)。

在進(jìn)一步的測(cè)量中發(fā)現(xiàn)，故障形式是信號(hào)傳輸中斷——導(dǎo)線上有信號(hào)，但是沒(méi)有傳輸?shù)狡渌鶋航拥慕佑|件上，如圖2所示。

基于上述排故過(guò)程，故障定位于壓接接觸件和導(dǎo)線在壓接質(zhì)量方面存在問(wèn)題。

J18CMA-37S型連接器是37芯的壓接型矩形連接器，其接觸件為20#插孔型壓接件，其推薦適配的導(dǎo)線規(guī)格為（0.2～0.4）mm2。但是，本線束的導(dǎo)線規(guī)格有2種——一種是FPFQ-250 2×0.14mm2（白皮雙絞屏蔽線，單股導(dǎo)線線芯7根），一種是AFR-250 0.2mm2（四氟薄膜繞包型絕緣導(dǎo)線，導(dǎo)線線芯42根）。很明顯，F(xiàn)PFQ-250 2×0.14mm2導(dǎo)線的規(guī)格不符合連接器接觸件使用要求，而且以往發(fā)生故障的信號(hào)其傳輸導(dǎo)線正好都是采用FPFQ-250 2×0.14mm2規(guī)格的導(dǎo)線。

2 故障機(jī)理分析

為了進(jìn)一步了解這種導(dǎo)線與接觸件不匹配所存在的不穩(wěn)定質(zhì)量因素，在連接器廠家的幫助下，根據(jù)GJB5020《壓接連接技術(shù)要求》（以下簡(jiǎn)稱GJB5020）中對(duì)壓接質(zhì)量的要求，選擇從外觀、導(dǎo)通電阻、拉力對(duì)比試驗(yàn)、金相分析3個(gè)方面進(jìn)行了分析。

2.1 外觀檢查

根據(jù)GJB5020的要求，首先對(duì)故障產(chǎn)品上的壓接件進(jìn)行了外觀上的檢查，從導(dǎo)線剝頭，導(dǎo)線在壓接筒內(nèi)的位置，壓痕的情況及位置等各方面的觀察，未發(fā)現(xiàn)存在問(wèn)題。

2.2 導(dǎo)通電阻試驗(yàn)

在GJB5020中要求測(cè)量的是電壓降，是一種靜態(tài)的測(cè)量，同時(shí)需要電壓表和外部電源。而測(cè)量導(dǎo)通電阻是指用數(shù)字式微歐表測(cè)量分別測(cè)量接觸件端和導(dǎo)線端，輕微晃動(dòng)導(dǎo)線并觀察電阻值的變化情況，從電阻值的變化情況反映出壓接部位的穩(wěn)定性、可靠性。

分別對(duì)壓接0.14mm和0.2mm導(dǎo)線的接觸件（所測(cè)試的這些接觸件中，有些是已裝機(jī)使用過(guò)的，經(jīng)過(guò)了高低溫試驗(yàn)；有些是未裝機(jī)使用過(guò)的）進(jìn)行常溫下的導(dǎo)通電阻測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1-2所示。從測(cè)試結(jié)果我們可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于壓接0.14mm2的接觸件，在經(jīng)過(guò)了高低溫試驗(yàn)之后，其導(dǎo)通電阻不穩(wěn)定的概率明顯增大，甚至出現(xiàn)斷路；但是壓接0.2mm2的接觸件，無(wú)論是否經(jīng)過(guò)高低溫試驗(yàn)，其導(dǎo)通電阻值都處于一種很穩(wěn)定的狀態(tài)。

2.3 耐拉力試驗(yàn)

對(duì)于耐拉力測(cè)試，加工工藝要求是每批次壓接操作時(shí)都要先進(jìn)行拉力測(cè)試，合格后才能繼續(xù)加工。對(duì)于20#接觸件，最低的適配導(dǎo)線是0.2mm2規(guī)格的，推薦使用壓接鉗（M22520/2-01）的檔位是4檔，并沒(méi)有對(duì)應(yīng)0.14mm2規(guī)格導(dǎo)線的檔位推薦，加工者在壓接時(shí)提高了一個(gè)檔位，并且通過(guò)了耐拉力試驗(yàn)（根據(jù)GJB5020《壓接連接技術(shù)要求》，0.14mm2導(dǎo)線的坑壓抗拉強(qiáng)度應(yīng)不小于23N）（見(jiàn)表3）。

2.4 金相分析

從上面的3項(xiàng)測(cè)試結(jié)果3項(xiàng)合格、1項(xiàng)不完全合格的情況來(lái)看，常規(guī)的測(cè)試方法并不能夠真正分析出這種導(dǎo)線與接觸件不匹配而導(dǎo)致失效的原因，必須從微觀方面進(jìn)行分析——金相分析就是微觀分析的重要方法之一。壓接截面金相分析可以直接觀察到壓接部位的內(nèi)部結(jié)構(gòu)情況，可以定量的分析出來(lái)壓接后導(dǎo)線芯線、接觸件的變形程度，直觀的判斷處壓接的可靠性，做出更科學(xué)的判斷。

壓接截面金相分析共選取了4個(gè)壓接件，其中有3個(gè)是壓接了FPFQ-250 2×0.14mm2導(dǎo)線的接觸件、1個(gè)是壓接了AFR-250 0.2mm2型導(dǎo)線的接觸件，從金像分析照片可以得出以下結(jié)論：（1）圖3-5是壓接了FPFQ-250 2×0.14mm2型導(dǎo)線的接觸件，可以明顯地看出導(dǎo)線芯線雖然在擠壓下產(chǎn)生了變形，但在壓接腔內(nèi)，仍然存在較大空隙，在芯線與芯線、芯線與筒壁之間也有微小縫隙。而且壓接筒變形量較大，屬于一種過(guò)量壓接的表現(xiàn)。（2）圖6是壓接了AFR-250 0.2mm2型導(dǎo)線的接觸件，壓接筒內(nèi)無(wú)間隙，導(dǎo)線與壓接筒之間均呈氣密性連接，所有導(dǎo)線的圓形截面均已發(fā)生變形，其外觀形態(tài)與GJB5020中優(yōu)選形態(tài)相符合（見(jiàn)圖7）。

2.5 試驗(yàn)分析總結(jié)

從上述的故障現(xiàn)象、故障定位及機(jī)理分析來(lái)看，該故障有2個(gè)特點(diǎn)：（1）由于導(dǎo)線規(guī)格與接觸件之間的不匹配程度很小，而且常溫下的導(dǎo)通電阻和耐拉力測(cè)試均合格，很容易導(dǎo)致問(wèn)題暴露不及時(shí)。（2）從金相分析中可以看到，F(xiàn)PFQ-250 2×0.14mm2型導(dǎo)線的線芯只有7根，每根線芯的直徑0.16mm，而0.2mm2規(guī)格的AFR型導(dǎo)線線芯多達(dá)42根（0.14mm2的為30根），每股線芯直徑只有0.08mm。線芯直徑較大，不僅會(huì)導(dǎo)致在壓接筒的邊緣很難形成氣密型連接，而且還會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線受到熱脹冷縮效應(yīng)更明顯，這也與低溫下故障率高的特點(diǎn)相吻合。

3 結(jié)語(yǔ)

導(dǎo)線與壓接筒不匹配是壓接連接技術(shù)中非常普遍的問(wèn)題，該類(lèi)問(wèn)題非常具有隱蔽性，帶來(lái)的故障也往往是隨著時(shí)間的推移才會(huì)逐漸暴露。但是，如果設(shè)計(jì)人員嚴(yán)格按照產(chǎn)品手冊(cè)進(jìn)行設(shè)計(jì)使用，工藝人員嚴(yán)格按照GJB5020中的要求進(jìn)行工藝鑒定，加工人員嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行操作，該類(lèi)問(wèn)題是完全可以避免的。

[參考文獻(xiàn)]

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Failure Analysis of Signal Transmission Interrupt under Low Temperature Caused by the Wire of Crimp Connector

Hao Bin

（Luoyang Research Institute of Electro-optical Equipment， Luoyang 471000， China）

Abstract： In this article， we introduce a fault modes of signal transmission interrupt under low temperature which caused by the wire and crimp parts do not match when using crimp connector.Guiding by the GJB5020-2001 standard， the failure mechanism is analyzed the failure mechanism from the aspects of electric resistance，resistance to pulling force，metallographic analysis.

Key words： crimping wires； matching； metallographic analysis