壓線筒硬度對(duì)導(dǎo)線坑壓壓接的影響分析

李 帥，劉志浩，宋新凱，王鋒鋒

(鄭州航天電子技術(shù)有限公司，河南鄭州，450000)

1 引言

隨著電子產(chǎn)品向小型化、集成化、高密度化發(fā)展，壓接技術(shù)以其操作簡(jiǎn)便、可靠性高、耐環(huán)境性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)越來越贏得航天、航空、軍工等行業(yè)的青睞。與導(dǎo)線壓接的零件一般稱作壓接端子、接觸體等，本文統(tǒng)稱壓接端子，壓接是指利用專用工具，通過壓力使壓線筒沿導(dǎo)線四周產(chǎn)生塑性變形，從而使導(dǎo)線和壓接端子之間形成永久性的機(jī)械和電氣連接的方法。壓接操作一般參照GJB5020-2001《壓接連接技術(shù)要求》進(jìn)行，但該標(biāo)準(zhǔn)中未提供壓線筒的推薦使用硬度和適用線芯的參考硬度范圍，導(dǎo)致在生產(chǎn)上存在諸多不確定因素。本文對(duì)坑壓壓接導(dǎo)線線芯材料和壓線筒的硬度適用關(guān)系進(jìn)行了分析和驗(yàn)證，并提出了工藝措施。

2 壓接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

壓接端子由插合部位、觀察孔、壓線筒等部位組成，如圖1所示。壓接時(shí)將導(dǎo)線線芯插入壓線筒內(nèi)，導(dǎo)線線芯在壓線筒兩端均應(yīng)可見，即應(yīng)通過觀察孔能觀察到導(dǎo)線線芯，且壓線筒尾端有適當(dāng)長(zhǎng)度的導(dǎo)線線芯伸出，如圖2所示。

圖1 壓接端子結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 導(dǎo)線在壓線筒內(nèi)位置示意圖

3 壓線筒硬度對(duì)導(dǎo)線坑壓壓接影響的理論分析

GJB5020-2001《壓接連接技術(shù)要求》指出，壓接操作時(shí)除要滿足導(dǎo)線與壓線筒的直徑匹配、導(dǎo)線插入壓線筒的位置合適、壓痕位置居中等要求外，還應(yīng)保證“導(dǎo)線線芯材料的硬度應(yīng)和壓線筒材料硬度相近”。

經(jīng)調(diào)研，軍工行業(yè)國(guó)內(nèi)外各單位生產(chǎn)的壓線筒原材料一般為錫青銅、黃銅等，導(dǎo)線線芯原材料一般為銅含量較高的銅合金。導(dǎo)線壓接時(shí)，將端頭處理好的導(dǎo)線線芯插入壓線筒內(nèi)，保證從壓線筒的觀察孔內(nèi)能觀察到導(dǎo)線線芯，然后把裝好導(dǎo)線的壓線筒放入壓接工具的定位孔內(nèi)，保證壓線筒零件的端部接觸壓接工具定位器孔底，然后用力握壓手柄，一次到位，使壓頭達(dá)到預(yù)定位置時(shí)松開手柄，取出壓接件，此過程為一個(gè)壓接周期。壓頭從與壓線筒接觸位置到達(dá)預(yù)定位置的過程，即為壓線筒的變形過程，該過程中壓線筒的壓接部位溫度會(huì)明顯升高，從而引起導(dǎo)線與壓線筒結(jié)合部位金屬產(chǎn)生塑性對(duì)流，兩種金屬表面的氧化膜被破壞，使兩者金屬面緊密接觸，同時(shí)，兩種金屬面會(huì)產(chǎn)生一定的擴(kuò)散現(xiàn)象，使得在接觸面形成新的合金層，達(dá)到可靠的連接[2]。當(dāng)導(dǎo)線線芯與壓線筒原材料硬度相近時(shí)，導(dǎo)線線芯與壓線筒壓痕位置能夠充分變形，接觸緊密，而不會(huì)造成有的壓痕位置接觸良好，有的壓痕位置接觸不充分現(xiàn)象，從而保證了壓接有效性。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

以壓接22#壓線筒為例，根據(jù)GJB5020-2001要求，22#壓線筒與各規(guī)格美軍標(biāo)導(dǎo)線(鍍銀或鍍錫銅線)壓接后的耐拉力要求如表1所示。

表1 英制規(guī)格導(dǎo)線坑壓式壓接耐拉力要求

試驗(yàn)壓接前，對(duì)某國(guó)產(chǎn)C55/0112-22-9、C55/0112-24-9導(dǎo)線分別進(jìn)行裸線耐拉力測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2 國(guó)產(chǎn)英制規(guī)格導(dǎo)線裸線耐拉力測(cè)試表

根據(jù)測(cè)試結(jié)果可以看出，22#導(dǎo)線裸線耐拉力為92.5～94.2N，24#導(dǎo)線裸線耐拉力為61.5～63.9N。為驗(yàn)證不同壓線筒硬度壓接導(dǎo)線的情況，分別對(duì)兩種不同硬度的22#壓線筒進(jìn)行測(cè)試，其硬度如表3所示。

表3 兩種22#壓線筒維氏硬度測(cè)試表

根據(jù)測(cè)試結(jié)果可以看出，A組壓線筒硬度為HV244.3～256.7，B組壓線筒硬度為HV119.0～137.2，B組壓線筒硬度約為A組壓線筒硬度的一半。分別采用不同壓接鉗檔位對(duì)A、B兩組的壓線筒壓接表2中的導(dǎo)線，并測(cè)試耐拉力如表4、表5所示，將測(cè)試結(jié)果整理成波動(dòng)圖如圖3、圖4所示。

表4 兩種22#壓線筒壓接22#導(dǎo)線耐拉力測(cè)試記錄表

表5 兩種22#壓線筒壓接24#導(dǎo)線耐拉力測(cè)試記錄表

圖3 兩種22#壓線筒壓接22#導(dǎo)線耐拉力波動(dòng)圖 圖4 兩種22#壓線筒壓接24#導(dǎo)線耐拉力波動(dòng)圖

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，相同檔位下，B組的壓線筒壓接導(dǎo)線后，耐拉力普遍高于A組的壓線筒壓接的導(dǎo)線，B組耐拉力更接近于裸線的耐拉力；B組壓線筒可選擇的檔位范圍比A組壓線筒可選擇的檔位范圍寬，A組甚至出現(xiàn)了在3檔壓接鉗狀態(tài)下壓接22#導(dǎo)線，和在5檔壓接鉗狀態(tài)下壓接24#導(dǎo)線時(shí)，耐拉力不滿足最低要求值的情況。

對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以得出如下結(jié)論：

1)每種導(dǎo)線有適合壓接的壓線筒硬度范圍，不同硬度的壓線筒壓接同一種導(dǎo)線時(shí)，在相同檔位下的導(dǎo)線耐拉力結(jié)果可能不同，超過一定硬度范圍的壓線筒容易出現(xiàn)過壓接、欠壓接等情況；

2)當(dāng)壓線筒的硬度與導(dǎo)線線芯硬度相匹配時(shí)，可以有多個(gè)檔位壓接效果相同，應(yīng)綜合分析耐拉力、外觀、壓痕位置、壓接截面金相顯微鏡檢查、壓接電阻等指標(biāo)，綜合判斷，最終確定合適檔位；

3)當(dāng)前狀態(tài)下國(guó)產(chǎn)銅鍍銀多股導(dǎo)線和進(jìn)口的銅鍍銀多股導(dǎo)線，使用的壓線筒最佳參考硬度在HV130左右選取較為合適。

5 總結(jié)

綜上所述，每種導(dǎo)線有適合壓接的壓線筒硬度匹配范圍，壓接操作時(shí)，考慮到導(dǎo)線、接觸件的區(qū)別，應(yīng)進(jìn)行工藝鑒定，即試壓接，然后根據(jù)實(shí)際情況上下調(diào)整檔位，看何種檔位的耐拉力最大，綜合考慮耐拉力、外觀、壓痕位置、壓接截面金相顯微鏡檢查、壓接電阻等指標(biāo)進(jìn)行判斷，從而選擇最優(yōu)檔位。作為壓接端子的承制商，應(yīng)根據(jù)用戶的具體導(dǎo)線適用情況，提供合適硬度的壓接端子和詳細(xì)的壓接使用說明書。