淺議J599系列電連接器尾部附件的選擇

劉珠煜，金小萍，都晰翚

(上海航天局第805研究所，上海，201108)

1 引言

近年來(lái)，隨著對(duì)航天產(chǎn)品小型化、輕型化及環(huán)境使用條件的要求越來(lái)越高，GJB599(以下簡(jiǎn)稱J599)系列圓形電連接器以體積小、重量輕、高密度、高可靠等優(yōu)良特點(diǎn)開(kāi)始在航天產(chǎn)品上大量應(yīng)用。J599系列電連接器是仿制自美軍標(biāo)產(chǎn)品，導(dǎo)體連接方式為壓接方式，在國(guó)產(chǎn)化過(guò)程中為了適應(yīng)國(guó)內(nèi)用戶需求，研發(fā)了與之對(duì)應(yīng)的焊接系列的產(chǎn)品，其型譜、性能與壓接產(chǎn)品基本一致。

J599系列電連接器在使用過(guò)程中需要用戶自己配套尾部附件，本文就以案例的形式對(duì)J599系列電連接器中焊接系列的產(chǎn)品在選取尾部附件時(shí)的影響因素進(jìn)行分析，給出解決的辦法。

2 J599系列接插件尾附件作用及分類

J599系列接插件尾附件主要有三個(gè)方面作用:一是保護(hù)導(dǎo)線與接觸體端接處不受損傷;二是固定電纜;三是提高部分電磁屏蔽性能。

J599 系列接插件尾附件包含 14、16、18、20、38、39、69等系列，按照電纜的固定方式可以分為兩種:電纜夾式和直式。電纜夾式就是指尾附件包含電纜夾用于固定電纜，16、18、38、39都屬于這種類型;直式就是無(wú)電纜夾固定電纜，電纜直接從圓柱形筒段出來(lái)，14、20、69 屬于這種類型。

3 J599系列接插件尾附件使用問(wèn)題

由于壓接和焊接是兩種不同的工藝方式，在故障模式上有很大的不同，本文主要討論J599焊接型接插件的尾部附件選用和使用情況。

一般來(lái)說(shuō)，在生產(chǎn)電纜組件的時(shí)候，電連接器尾罩內(nèi)的導(dǎo)線應(yīng)順著焊槽軸向自然伸出，并應(yīng)留有應(yīng)力消除的弧形余量，這樣才能保證電纜在使用過(guò)程中不出現(xiàn)問(wèn)題。J599系列接插件尾附件中電纜夾式可以很好的保證這項(xiàng)措施的落實(shí)，而直式尾附件就很難保證電纜的固定。在實(shí)際使用過(guò)程中，就遇到過(guò)類似的情況，在持續(xù)小應(yīng)力的作用下，因?yàn)槿渥冏饔靡l(fā)了焊接部位焊料內(nèi)部斷裂，如圖1所示。

圖1 脫落導(dǎo)線與焊杯焊點(diǎn)表面形貌

在持續(xù)或不斷地小應(yīng)力作用下，焊接面導(dǎo)線發(fā)生了脫落，通過(guò)對(duì)斷口的掃描圖的斷口形貌(圖2至圖4所示)，可以看出，斷口為機(jī)械外力引起。專業(yè)的故障檢測(cè)中心對(duì)此問(wèn)題的定位為:"根據(jù)斷開(kāi)形貌分析認(rèn)為焊杯中焊料斷裂是由于焊點(diǎn)在使用過(guò)程中受到機(jī)械外力引起的，斷裂性質(zhì)為疲勞斷裂或者蠕變斷裂。若為疲勞斷裂，則起裂于焊杯口處，斷口中部區(qū)域的冰糖狀斷口形貌，是焊料在交變應(yīng)力作用下疲勞裂紋沿鉛錫共晶相界擴(kuò)展的結(jié)果，斷口中部和焊杯口的韌窩形貌是焊料經(jīng)歷瞬間大外力撕裂的結(jié)果，最后焊杯底部邊緣瞬斷區(qū)呈現(xiàn)韌窩形貌。若為蠕變斷裂，則起裂于焊杯中部冰糖狀斷口形貌區(qū)域，是焊料在持續(xù)的蠕變應(yīng)力作用下裂紋沿鉛錫共晶相界擴(kuò)展的結(jié)果，焊杯底部邊緣與焊杯口處韌窩形貌區(qū)為焊料最后瞬斷區(qū)。"

圖2 焊杯口韌窩區(qū)形貌

圖3 焊杯中部冰糖區(qū)形貌

圖4 焊杯底部韌窩區(qū)形貌

經(jīng)過(guò)進(jìn)一步分析，可以確定斷口為蠕變作用下產(chǎn)生斷裂，所謂蠕變是指在較小的恒定外力(拉伸、壓縮或扭曲等)作用下，隨時(shí)間的增長(zhǎng)，材料表現(xiàn)出一種緩慢的塑性變形，其發(fā)展的趨勢(shì)與所受到的負(fù)載有關(guān)，通常蠕變的速率隨負(fù)載的增加而增加。

航天電纜生產(chǎn)使用的釬料為SnPb共晶焊料。該材料為規(guī)定選用的手工焊接材料，具有熔點(diǎn)低、機(jī)械強(qiáng)度高、表面張力小、母材潤(rùn)濕好和抗氧化性好等優(yōu)點(diǎn)。

相關(guān)文獻(xiàn)資料表明，在20℃條件下，SnPb焊料在不同應(yīng)力條件下的失效時(shí)間如表1所示。

表1 SnPb焊料的蠕變壽命

對(duì)于金屬而言，一般等效溫度(T/Tm，其中，T為絕對(duì)溫度表示的使用溫度，Tm為絕對(duì)溫度表示的焊料熔點(diǎn))達(dá)到0.3～0.4，蠕變作用就比較顯著，其位錯(cuò)的交截和交滑移、以及位錯(cuò)的攀移、空位的定向擴(kuò)散和晶界滑移等都能迅速進(jìn)行。SnPb共晶焊料的理論熔點(diǎn)為183℃，室溫條件下其等效溫度達(dá)到了0.65，遠(yuǎn)大于臨界值0.4。因此，在室溫條件下，蠕變行為控制了釬料變形的動(dòng)態(tài)機(jī)制。

從上面的案例可以看出，如果接插件尾附件不能有效固定電纜，就有可能使導(dǎo)線焊接處直接受力，在長(zhǎng)期恒定外力作用下，蠕變作用可能會(huì)使焊接面產(chǎn)生斷裂。

4 解決問(wèn)題

經(jīng)了解，J599系列接插件就是為壓接產(chǎn)品，在國(guó)產(chǎn)化過(guò)程中為了適應(yīng)國(guó)內(nèi)用戶需求，研發(fā)了與之對(duì)應(yīng)的焊接系列的產(chǎn)品，但在尾附件選用上并未做任何改變和建議，也忽視了直式尾附件中對(duì)焊接接點(diǎn)的保護(hù)，使焊接接點(diǎn)容易受到外力的直接作用。因此，在選用J599尾部附件的時(shí)候，盡量不要選擇直式尾附件，應(yīng)該選擇電纜夾式的尾部附件。我們也做了相關(guān)試驗(yàn)，驗(yàn)證了電纜夾式的尾部附件對(duì)消除電纜外部應(yīng)力有很大的作用，基本上可以消除電纜端對(duì)焊接面的作用力。

但在使用J599焊接型電連接器時(shí)，選配電纜夾式尾附件也存在一些問(wèn)題:首先，電纜夾式尾部附件由于開(kāi)孔尺寸較大，在電纜生產(chǎn)完畢后尾附件位置還有很大空隙，很容易掉落多余物進(jìn)去，因此需要對(duì)此部分進(jìn)行必要的防護(hù);其次，如果接插件需要灌封，那么普通的38型尾部附件就不能滿足要求，需要將圓柱體部分加長(zhǎng)，在使用過(guò)程中要求廠家根據(jù)我們的要求生產(chǎn)了一種38加長(zhǎng)型的尾部附件，希望能給讀者以幫助。

5 結(jié)束語(yǔ)

很多元器件在國(guó)產(chǎn)化、產(chǎn)品化的過(guò)程中產(chǎn)生了技術(shù)、工藝、方法上的更改，我們應(yīng)該對(duì)這些更改產(chǎn)生的影響進(jìn)行詳細(xì)的分析，這樣才能保證我們的產(chǎn)品質(zhì)量可靠，任務(wù)圓滿完成。本文通過(guò)案例對(duì)J599系列電連接器焊接系列產(chǎn)品尾附件的選擇使用進(jìn)行了分析，希望能夠?qū)ν惍a(chǎn)品的使用者有所幫助。

［1］ 張文典.實(shí)用表面組裝技術(shù)第三版，電子工業(yè)出版社.