汽車接插件用于實(shí)現(xiàn)汽車電信號的傳輸和控制,線束和線束之間以及線束電氣設(shè)備之間電連接的基礎(chǔ)原件,起連接和斷開電力的作用。汽車連接器導(dǎo)體接觸件的可靠接觸、可靠的電氣絕緣性能、可靠的機(jī)械連接,確保汽車電信號的可靠傳遞和部件的有效控制。
汽車接插件的主要失效模式
現(xiàn)場使用及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,汽車連接器的失效模式有電接觸失效、絕緣失效、機(jī)械聯(lián)結(jié)失效及其他失效模式:
1.電接觸失效
引起電連接器失效的主要因素是接觸電阻變化,表現(xiàn)為接觸電阻不斷變化,異常發(fā)熱,出現(xiàn)氧化、燒蝕、斷路等現(xiàn)象,嚴(yán)重者損壞絕緣,造成短路著火。
2.絕緣失效
絕緣異常車輛出現(xiàn)報警,耐壓能力下降,出現(xiàn)絕緣擊穿,短路燒蝕,更甚引起車輛著火。
3.機(jī)械聯(lián)結(jié)失效
插頭、插座因環(huán)境應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力造成損傷,無法正常插拔、或聯(lián)結(jié)能力下降、失效。
4.其他失效
電纜鎖緊結(jié)構(gòu)匹配不合適,外力作用下電纜往復(fù)運(yùn)動,產(chǎn)生導(dǎo)線疲勞斷裂,絕緣破損等失效。
汽車接插件的失效原因分析
電接觸失效原因分析:
(1) 電接觸壓力不足
連接器通過插針和插孔接觸導(dǎo)電,插孔為彈性元件,其質(zhì)量優(yōu)優(yōu)劣對電連接的可靠性至關(guān)重要,插針插入插孔插孔產(chǎn)生彈性變形,進(jìn)而對插針產(chǎn)生接觸壓力,接觸壓力的不穩(wěn)定或減小會影響接觸電阻的不穩(wěn)定,在一定的振動、沖擊應(yīng)力作用下,彈性原件發(fā)生產(chǎn)生恢復(fù)性彈性變形,振動、沖擊應(yīng)力足夠大,作用時間足夠長,就會造成瞬斷故障。插針插孔長期受作用力和反作用力,插孔彈性元件逐漸產(chǎn)生永久行變形,出現(xiàn)應(yīng)力疲勞松弛現(xiàn)象,尤其在接觸點(diǎn)及環(huán)境溫度的作用下,插孔會出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象,接觸壓力減小,接觸電阻增大。
(2) 接觸磨損
插拔磨損:汽車連接器插合分開時,插針與插孔之間在一定的接觸壓力作用下,由于相對運(yùn)動而產(chǎn)生摩擦,在摩擦過程中,會出現(xiàn)接觸表面的光潔度損傷,幾何形狀改變、擦傷、粘連、 產(chǎn)生磨屑,材料轉(zhuǎn)移等,同時還伴隨有熱量產(chǎn)生。隨著插拔次數(shù)的增加,插針插孔的表面鍍層金屬被磨損,露出基底金屬,在周圍環(huán)境作用下產(chǎn)生腐蝕,形成接觸不良。接觸對表面磨損的程度與接觸壓力的大小,接觸摩擦部位表面光潔度,接觸對表面鍍層品種、 硬度、質(zhì)量、接觸對導(dǎo)向部位圓角是否光滑以及插孔接觸部位幾何形狀等因素有關(guān)。在 接觸壓力大,插針頭部及插孔內(nèi)孔口部圓角連接差,接觸部位粗糙度高,鍍層材料硬度 低,鍍層質(zhì)量差的情況下,接觸對磨損更為嚴(yán)重。連接器的插拔壽命也低,接觸穩(wěn)定性也差。
微動磨損:微振是發(fā)生在兩個具有小幅振動的相對運(yùn)動的兩個表面的磨損現(xiàn)象,其振幅為 1—100um,主要是溫度循環(huán)引起的熱脹冷縮和背景的振動,汽車連接器因其工作工況中,振動及熱沖擊同時存在,因此微動頻繁發(fā)生。例如電連接器按照5℃/h波動,循環(huán)20次,插針(黃銅制造)的熱膨脹系數(shù)為2x10-5/℃,插針長度為 5mm,則其微振幅度可達(dá)5um。試驗(yàn)表明,這種微振達(dá)到數(shù)百萬次以后,就有可能嚴(yán)重影響電接觸的可靠性。比如汽車運(yùn)行5h,振動頻率 1000Hz,相當(dāng)于產(chǎn)生1800萬次的微振。
美國的MichealBryant于1994年提出了下述微振失效模型,將失效劃分了7個階段。
(1)潔凈的微觀突起的接觸;
(2)微振運(yùn)動使微觀突起接觸暴露于銹蝕作用之下,形成銹蝕膜層;
(3)微振的反向運(yùn)動刮削膜層,一部分落入“谷”中,同時有一部分壓入接觸部分;
(4)一步的微振再次將接觸部分暴露于銹蝕作用之下;
(5)微振運(yùn)動使微觀突起產(chǎn)生塑性變形,使銹蝕膜層碎裂,并使碎末與突起的金屬混合;
(6)微觀突起逐漸被銹蝕物污染,接觸電阻增加;
(7)最后銹蝕碎末填滿“谷”中,在兩接觸表面之間形成厚度至少為20nm的絕緣層,連接完全失效。