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類型分類:
科普知識
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汽車連接器接觸件

汽車連接器接觸失效原因分析

發布日期:2022-11-05 點擊率:96

(1)電接觸壓力不足。

通過連接器插針與插孔的接觸,插孔是一個彈性元件,其質量對電氣連接的可靠性至關重要。當插針插入插孔時,會產生彈性變形,進而對插針產生接觸壓力。接觸壓力的不穩定或降低會影響接觸電阻的不穩定。在一定的振動和沖擊應力作用下,彈性原件會產生回彈性變形。如果振動和沖擊應力足夠大,動作時間足夠長,就會造成瞬時斷路故障。插針插孔受到長期的作用力和反作用力,插孔的彈性元件逐漸產生永久變形,產生應力疲勞松弛。特別是在觸點和環境溫度的作用下,插座會發生蠕變,接觸壓力降低,接觸電阻增大。

(2)接觸磨損。

插拔磨損:汽車連接器插拔時,在一定的接觸壓力下,插針與插孔會因相對運動而產生摩擦。在摩擦過程中,接觸面的光滑度會被破壞,幾何形狀會發生變化,刮擦、粘連,會產生磨屑,會轉移物質,會產生熱量。隨著插拔次數的增加,插腳插座表面的電鍍金屬磨損,露出基底金屬,在周圍環境的作用下產生腐蝕,導致接觸不良。接觸面的磨損程度與接觸壓力、接觸摩擦部分的表面光潔度、接觸面涂層的種類、硬度和質量、接觸導向部分的圓角是否光滑、千斤頂接觸部分的幾何形狀等因素有關。在接觸壓力高、插針頭部與插孔接觸不良、接觸部位粗糙度高、涂層材料硬度低、涂層質量差的條件下,接觸副磨損更嚴重。連接器的插接壽命短,接觸穩定性差。

微動磨損:微動是發生在兩個表面微小振動和相對運動的磨損現象,其振幅為1-100um。主要是熱脹冷縮和溫度循環引起的背景振動造成的。由于汽車連接器在工作狀態下振動和熱沖擊同時存在,微動頻繁發生。如電連接器以5℃/h波動,循環20次,插針(黃銅制)熱膨脹系數為2x10-5/℃,插針長度為5mm,其微振動幅度可達5um。試驗表明,這種微振動達到上百萬次后,可能會嚴重影響電接觸的可靠性。比如汽車行駛5小時,振動頻率為1000Hz,相當于1800萬微振動。

汽車連接器接觸失效原因分析

1994年,美國的MichealBryant提出了以下微振動失效模型,將失效分為7個階段。

(1)潔凈的微觀突起的接觸;

(2)微振動使微突起接觸并暴露于腐蝕,形成腐蝕膜;

(3)微振動的反向運動刮擦膜層,一部分落入谷中,一部分壓入接觸部分;

(4)一步中的微振動使接觸部分再次暴露于腐蝕;

(5)微振動運動引起微突起的塑性變形,并使腐蝕膜破裂,并使粉末和突起破碎金屬混合:

(6)微觀突起逐漸被鐵銹污染,接觸電阻增大;

(7)最后將生銹的邊角料填入“谷”,在兩個接觸面之間形成至少20nm厚的絕緣層,連接完全無效。

相比較而言,電子連接器在低電壓、小電流工作時,微動時接觸到接觸面上的絕緣,對材料的傷害很大。但在大功率電源電路中,由于電氣沖擊,絕緣可能會被去除,從而對電路產生影響。

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