電連接器耐久性試驗(yàn)前后接觸電阻變化統(tǒng)計(jì)分析

高月欣 董力群 馬建立

（南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東 青島266000）

0 引言

接觸電阻是電連接器的重要電氣參數(shù)，引起接觸電阻變化的因素包括材質(zhì)、表面處理工藝和使用環(huán)境等。為確保電連接器的可靠性，國(guó)內(nèi)外鐵路行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電連接器均規(guī)定了接觸電阻和耐久性試驗(yàn)要求。

通過(guò)對(duì)5種品牌8種型號(hào)電連接器（表1）的38對(duì)接觸件進(jìn)行耐久性試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)分析了表面處理工藝不同的銅基接觸件在耐久性試驗(yàn)前后接觸電阻值的變化和分布情況，總結(jié)了表面處理工藝對(duì)接觸件接觸電阻的影響程度，并對(duì)耐久性試驗(yàn)后接觸電阻值是否合格按不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了判定，同時(shí)簡(jiǎn)析了耐久性試驗(yàn)后接觸電阻值增加的原因，旨在為研究電連接器的固有可靠性提供參考數(shù)據(jù)。

表1 耐久性試驗(yàn)電連接器明細(xì)表

1 相關(guān)要求及耐久性試驗(yàn)方法

鐵路行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接觸電阻及耐久性試驗(yàn)的相關(guān)要求如表2所示。

按 NFF61－030—1992／11.6.1規(guī)定，耐久性試驗(yàn)方法如下：（1）試件接受機(jī)械壽命測(cè)試時(shí)不帶電氣負(fù)荷，測(cè)試時(shí)可以取下密封墊。（2）連接器以≤5次／min的速度正常地連接和分開(kāi)。（3）連接次數(shù)為500次。（4）每次操作連接的所有裝置是完全插入的。（5）有螺紋的部分可以定期地給予潤(rùn)滑。（6）在進(jìn)行測(cè)量之前，進(jìn)行2個(gè)連接和分開(kāi)的循環(huán)。

2 接觸電阻測(cè)量與計(jì)算

2.1 試驗(yàn)設(shè)備

GOM－802直流微歐儀。

表2 接觸電阻及耐久性試驗(yàn)相關(guān)要求

2.2 接觸件接觸電阻測(cè)量

2.2.1 耐久性試驗(yàn)前（接觸件裝配前）

按圖1所示測(cè)量接觸件電阻R1和總電阻R2，并計(jì)算電纜電阻R3（R3＝R2－R1）。

圖1 接觸件接觸電阻及總電阻測(cè)量示意圖

2.2.2 耐久性試驗(yàn)后（接觸件裝配后）

按圖1所示測(cè)量總電阻R4（同R2測(cè)量），并計(jì)算接觸件電阻R5（R5＝R4－R3）。

2.2.3 接觸電阻測(cè)試的觸頭數(shù)量

（1）按 NFF61－030—1992／11.3.3規(guī)定：觸頭總數(shù)的10%，最少5個(gè)；如果觸頭數(shù)量少于5，測(cè)試全部觸頭。

（2）統(tǒng)計(jì)分析中，鍍金接觸件和鍍銀接觸件共38對(duì)（表1）。

3 耐久性試驗(yàn)結(jié)果

鍍金接觸件試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖2所示。

鍍銀接觸件試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖3所示。

4 耐久性試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散分析如表3所示。

圖2 鍍金接觸件接觸電阻離散圖

圖3 鍍銀接觸件接觸電阻離散圖

表3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散分析表 單位：mΩ

耐久性試驗(yàn)后不合格判定：

4.1 按 NFF61－030—1992／11.6.1的規(guī)定（試驗(yàn)后接觸電阻不應(yīng)大于2.5mΩ）

鍍金接觸件不合格率＝4／20×100%＝20%（圖2）。

鍍銀接觸件不合格率＝0（圖3）。

4.2 按我國(guó)鐵路行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定（試驗(yàn)后接觸電阻應(yīng)不超過(guò)試驗(yàn)前的2倍）

鍍金接觸件不合格率為20%，鍍銀接觸件不合格率為27.78%，分析如表4所示。

5 耐久性試驗(yàn)后接觸電阻增加原因簡(jiǎn)析

（1）耐久性試驗(yàn)過(guò)程必然導(dǎo)致接觸件鍍層磨損，因而接觸對(duì)間的正壓力下降、接觸電阻增加。

（2）銅基接觸件一般采用鎳打底鍍金工藝和鍍銀工藝，這些金屬的電阻率從小到大的排序是銀（1.586×10－8Ω·m）—銅（1.678×10－8Ω·m）—金（2.40×10－8Ω·m）—鎳（6.84×10－8Ω·m），顯然金、鎳電阻率差異大于銀、銅電阻率差異。

表4 耐久性試驗(yàn)后不合格分析表

6 試驗(yàn)結(jié)論

（1）綜合評(píng)價(jià)電連接器可靠性時(shí)，必須進(jìn)行耐久性試驗(yàn)，并考核試驗(yàn)后接觸電阻是否符合確定的要求。

（2）耐久性試驗(yàn)后，接觸件的接觸電阻值按NFF61－030—1992判定合格時(shí)，有可能不符合我國(guó)鐵路行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）鍍層工藝對(duì)耐久性試驗(yàn)后的接觸電阻有較大的影響。本次研究中鍍金接觸件試驗(yàn)后的接觸電阻方差為0.4447mΩ，鍍銀接觸件試驗(yàn)后的接觸電阻方差為0.1261mΩ（表3）。

7 結(jié)語(yǔ)

雖然按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)完成了本次研究，但統(tǒng)計(jì)用試驗(yàn)數(shù)據(jù)難免有環(huán)境溫度變化引起的誤差和測(cè)量誤差存在，推斷的統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)及結(jié)果僅供參考。

［1］NFF61－030—1992 鐵路車輛電氣連接器［S］

［2］TB／T2761—1996 機(jī)車用電連接器基本技術(shù)條件［S］

［3］GB／T25022—2010 機(jī)車車輛車端電氣通信（控制）連接器［S］

［4］GB／T25023—2010 機(jī)車車輛車端動(dòng)力連接器［S］