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汽車接插件的失效模式及原因分析

來源:維本工程塑料    發布時間:2021-05-24 10:51:54    瀏覽:46

  汽車接插件用于實現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備之間電連接的基礎原件,起連接和斷開電力的作用。汽車連接器導體接觸件的可靠接觸、可靠的電氣絕緣性能、可靠的機械連接,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

  現場使用及實驗數據表明,汽車連接器的失效模式有電接觸失效、絕緣失效、機械聯結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,表現為接觸電阻不斷變化,異常發熱,出現氧化、燒蝕、斷路等現象,嚴重者損壞絕緣,造成短路著火。

  2.絕緣失效

  絕緣異常車輛出現報警,耐壓能力下降,出現絕緣擊穿,短路燒蝕,更甚引起車輛著火。

  3.機械聯結失效

  插頭、插座因環境應力、機械應力造成損傷,無法正常插拔、或聯結能力下降、失效。

  4.其他失效

  電纜鎖緊結構匹配不合適,外力作用下電纜往復運動,產生導線疲勞斷裂,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電,插孔為彈性元件,其質量優優劣對電連接的可靠性至關重要,插針插入插孔插孔產生彈性變形,進而對插針產生接觸壓力,接觸壓力的不穩定或減小會影響接觸電阻的不穩定,在一定的振動、沖擊應力作用下,彈性原件發生產生恢復性彈性變形,振動、沖擊應力足夠大,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生永久行變形,出現應力疲勞松弛現象,尤其在接觸點及環境溫度的作用下,插孔會出現蠕變現象,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,由于相對運動而產生摩擦,在摩擦過程中,會出現接觸表面的光潔度損傷,幾何形狀改變、擦傷、粘連、 產生磨屑,材料轉移等,同時還伴隨有熱量產生。隨著插拔次數的增加,插針插孔的表面鍍層金屬被磨損,露出基底金屬,在周圍環境作用下產生腐蝕,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、質量、接觸對導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。在 接觸壓力大,插針頭部及插孔內孔口部圓角連接差,接觸部位粗糙度高,鍍層材料硬度 低,鍍層質量差的情況下,接觸對磨損更為嚴重。連接器的插拔壽命也低,接觸穩定性也差。

  微動磨損:微振是發生在兩個具有小幅振動的相對運動的兩個表面的磨損現象,其振幅為 1—100um,主要是溫度循環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,因此微動頻繁發生。例如電連接器按照5℃/h波動,循環20次,插針(黃銅制造)的熱膨脹系數為2x10-5/℃,插針長度為 5mm,則其微振幅度可達5um。試驗表明,這種微振達到數百萬次以后,就有可能嚴重影響電接觸的可靠性。比如汽車運行5h,振動頻率 1000Hz,相當于產生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)微振運動使微觀突起產生塑性變形,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。

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