1防水接插件是什么？

防水接插件是一種重要的電子元器件,廣泛運(yùn)用在各類電路體系和電子設(shè)備上,完成信號(hào)和電源的傳輸性能。接插件標(biāo)準(zhǔn)種類繁復(fù),依據(jù)不同的分類準(zhǔn)則,能夠分為不同的種類:按外形結(jié)構(gòu)分為圓形接插件、矩形接插件等標(biāo)準(zhǔn),按運(yùn)用性能分為電源接插件﹑低頻接插件和高速傳輸接插件等。本文介紹的防水接插件外形是一種矩形接插件,即完成電源傳輸或信息傳輸?shù)?/span>--種接插件,具有裝置方便和修理方便的特色,廣泛應(yīng)用在室外電子通訊設(shè)備上,具有防水.耐高低溫﹑抗風(fēng)沙侵蝕等性能。其他密封等級(jí)較高的密封接插件,例如玻璃燒結(jié)類產(chǎn)品,不在本文的評(píng)論范圍內(nèi)。

2防水產(chǎn)品技能指標(biāo)

防水接插件依據(jù)運(yùn)用環(huán)境不同,能夠分為許多種類,例如水下用防水接插件。該接插件一般用于海洋勘探、潛水作業(yè)、水雷和水下聲學(xué)裝置等設(shè)備中的水密封接線盒與電纜及電纜與電纜間的銜接。這類接插件可在水下幾千米正常運(yùn)用。水下防水接插件運(yùn)用特別性,對(duì)接插件的結(jié)構(gòu),資料等都有特別的要求。本文主要評(píng)論室外運(yùn)用或1m水深運(yùn)用環(huán)境的防水接插件,以下部分不再作此闡明。

為了完成室外設(shè)備體系的正常運(yùn)轉(zhuǎn),接插件有必要克服室外雨水、日光、風(fēng)沙和溫度改變自然環(huán)境的不利因素,確保設(shè)備電源和信號(hào)的正常傳輸。接插件要習(xí)慣室外運(yùn)用,有必要具有以下技能性能指標(biāo):

(1) 介質(zhì)耐壓:1000V;(2)絕緣電阻:5000MQ;(3)機(jī)械壽命:500次;(4)防水等級(jí):IP67;(5)裝置螺釘耐力矩:≥5kgf"cm;(6)鎖緊螺母耐力矩:≥30kgf"cm。

3防水接插件結(jié)構(gòu)規(guī)劃

3.1常見防水接插件結(jié)構(gòu)簡介

依據(jù)防水接插件的裝置工藝和技能特性,防水接插件結(jié)構(gòu)大致分為幾類:1、密封膠灌封結(jié)構(gòu)(又分為機(jī)械封裝和手工封裝),如圖1;2、密封膠零件組裝密封結(jié)構(gòu)(抗下跌和非抗下跌結(jié)構(gòu)),如圖2;3、玻璃燒結(jié)密封結(jié)構(gòu)(略),如圖3。

由于產(chǎn)品運(yùn)送和修理簡單,第2類防水產(chǎn)品被許多運(yùn)用。下面將以我司許多運(yùn)用的Dsub防水線夾產(chǎn)品為例,其歸于第2類防水產(chǎn)品,介紹其結(jié)構(gòu)特色和運(yùn)用性能。

3.2D小型防水產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

防水接插件結(jié)構(gòu)分為插頭(圖4)和插座(圖5)兩部分,一般運(yùn)用時(shí),插座裝置于儀器設(shè)備上,經(jīng)過裝置法蘭固定,插頭結(jié)構(gòu)為電纜方法,可與插座對(duì)接完成傳輸性能。插座結(jié)構(gòu)如圖5所示,對(duì)接端具有一個(gè)長方形的橡膠圈,兩端設(shè)于裝置螺紋孔,尾端選用環(huán)氧樹脂灌封、密封。裝置時(shí),運(yùn)用兩個(gè)裝置螺釘,選用板后裝置方法,插座固定于裝置板上,插座上的長方形密封圈在裝置螺釘?shù)木o固下緊縮,起到密封、防水效果。防水接插件的另一端運(yùn)用防水線夾固定接插件插頭,如圖4所示,插頭裝置在防水線夾內(nèi),線夾兩端的裝置螺釘穿過接插件插頭,在防水線夾的對(duì)接端設(shè)有一個(gè)體積較大的密封圈。當(dāng)插頭與插座對(duì)接時(shí)(如圖6所示),線夾兩端的裝置螺釘與面板上的六角裝置螺釘?shù)膬?nèi)螺紋進(jìn)行對(duì)接,在裝置螺釘?shù)男Ч?/span>,完成接插件插頭和插座的插合;一起,防水線夾對(duì)接端長方形密封圈遭到裝置面板的緊縮,完成接插件對(duì)接界面的密封防水性能。

3.3D小型防水產(chǎn)品關(guān)鍵特性

防水接插件的防水性能，依據(jù)GB4208(IEC60529)中規(guī)則,IP(國際防護(hù))等級(jí)的具體意義如下:

D小型防水接插件依照用戶要求按IP67防護(hù)等級(jí)研發(fā),接插件要求滿意短時(shí)間浸水后產(chǎn)品不能形成有害影響。

為滿意IP67防護(hù)要求,防水接插件要完成防水性能,有必要確保對(duì)接界面及各分界面能完成密封性能。如圖7所示,從接插件的裝置要求和運(yùn)用環(huán)境考慮,D小型防水接插件結(jié)構(gòu)中主要具有一個(gè)對(duì)接界面和5個(gè)分界面。分界面1處為一個(gè)橡膠管,分界面2處為一個(gè)橡膠圈,分界面3處為一小橡膠圈，分界面4處為一長方形的橡膠圈,分界面5選用環(huán)氧膠粘劑密封,對(duì)接界面選用一個(gè)體積較大的長方形密封圈。為了能完成防水接插件的IP67性能,有必要確保在以上5個(gè)分界面和1個(gè)對(duì)接界面處橡膠零件能杰出完成密封性能。

與此一起,由于該防水接插件運(yùn)用于室外,該接插件有必要能夠習(xí)慣自然環(huán)境的改變不呈現(xiàn)性能下降。因而,防水接插件應(yīng)能經(jīng)過高低溫沖擊、阻燃要求等。

整體來說,防水接插件應(yīng)具有以下關(guān)鍵特性:(1)IP防護(hù)等級(jí):按用戶要求為IP67,短時(shí)間浸水;

(2)阻燃等級(jí):UL94標(biāo)準(zhǔn),V-0級(jí);

(3)恒溫恒濕:溫度60±2℃,濕度90%~95%的環(huán)境中,96小時(shí);

(4)溫度沖擊:溫度-55℃,105℃每次溫度保持30分鐘,5次循環(huán);

(5)溫度壽命:溫度85土2℃,96小時(shí)。

3.4D小型防水產(chǎn)品關(guān)鍵元件規(guī)劃

3.4.1塑膠零件規(guī)劃

防水接插件插座部分塑膠零件主要有兩種標(biāo)準(zhǔn):一種是用戶固定接插件觸摸件的基座,能夠選用慣例塑膠資料PBT,其具有阻燃V-О等級(jí),耐壓和絕緣性能優(yōu)秀,結(jié)構(gòu)同慣例產(chǎn)品;另一種塑膠為裝置法蘭零件,依據(jù)運(yùn)用要求,能夠挑選尼龍資料,尼龍資料具有較好的韌性,能夠滿意產(chǎn)品裝置時(shí)呈現(xiàn)的應(yīng)力不致形成接插件受損。

插頭部分塑膠零件主要有兩種類型:--類是用于固定接插件觸摸件的基座(同上);一類是防水線夾上的各塑膠零件,依據(jù)運(yùn)用特色不同,能夠選用不同牌號(hào)的尼龍資料,例如杜邦公司的FR50資料等。

3.4.2橡膠零件規(guī)劃

防水接插件要完成IP67的防護(hù)等級(jí),其中的橡膠零件將起到至關(guān)重要的效果。在以上所述的5個(gè)分界面和1個(gè)對(duì)接界面處,在接插件裝置時(shí),正是依托各橡膠零件受力緊縮完成產(chǎn)品的防水性能。考慮到防水接插件是應(yīng)用于室外,需求反抗惡劣的自然環(huán)境改變,因而,選用歸納性能較好的硅橡膠作為橡膠零件的資料。各橡膠零件的結(jié)構(gòu)規(guī)劃,依據(jù)產(chǎn)品運(yùn)用要求進(jìn)行規(guī)劃,既要滿意防水性能,一起也要方便操作。

以下(圖8)是各分界面和對(duì)接界面的密封闡明:

3.4.3鎖緊螺釘?shù)囊?guī)劃

防水接插件要完成防水性能,主要是依托防水零件––橡膠零件的緊縮來完成,要完成緊縮,有必要依托螺釘?shù)逆i緊來完成。因而,鎖緊螺釘?shù)囊?guī)劃要充分考慮對(duì)接方便,零件的尺度規(guī)劃要滿意強(qiáng)度的要求。

3.4.4膠粘劑

防水接插件插座需求裝置在設(shè)備的裝置孔上，在設(shè)備的裝置孔處,是接插件插座的對(duì)接端面。為確保接插件插座完成密封性能,在插座的尾端采納了灌封膠粘劑的工藝。膠粘劑的標(biāo)準(zhǔn)許多,需求考慮出產(chǎn)工藝性方面的要求,能夠選用環(huán)氧樹脂等。

4常見問題及措施

4.1IP67與IP65

防水接插件的防護(hù)等級(jí),即IP等級(jí)是不可彼此代替的，例如IP67就不能代替IP65。在標(biāo)準(zhǔn)GB4208中條款4.3有明文規(guī)則:針對(duì)不同的效果,給出防噴水和防短時(shí)間浸水的兩種不同防護(hù)等級(jí),例如IP65/IP67。由于D小型防水接插件規(guī)劃時(shí)是依照用戶要求的IP67防護(hù)等級(jí)進(jìn)行的,產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證滿意IP67等級(jí)的要求,是滿意用戶的運(yùn)用要求的。但后來用戶提出防水接插件要具有IP65防護(hù)等級(jí)要求,現(xiàn)有的防水產(chǎn)品紛歧定能滿意此要求,經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,防水接插件未能經(jīng)過IP65的實(shí)驗(yàn)。

如圖9所示,GB4208標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)則IP67防水等級(jí):運(yùn)用潛水箱,水面在外殼頂部以上至少0.15m,外殼底面在水面下至少1m。實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間30min。假如實(shí)驗(yàn)后呈現(xiàn)滲水現(xiàn)象,則斷定實(shí)驗(yàn)不合格。D小型防水產(chǎn)品選用1m水深膠管進(jìn)行潛水實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)后防水產(chǎn)品未呈現(xiàn)滲水現(xiàn)象,定論合格。

如圖10所示,GB4208標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)則IP65防水等級(jí):運(yùn)用噴嘴,噴嘴直徑6.3mm,間隔2.5m到3m,水流量12.5(1±5%)L/min,實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間1min/m至少3min。假如實(shí)驗(yàn)后呈現(xiàn)滲水現(xiàn)象,則斷定實(shí)驗(yàn)不合格。D小型防水產(chǎn)品選用此方法進(jìn)行噴水實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)后產(chǎn)品內(nèi)有水珠,實(shí)驗(yàn)定論為不合格。

如圖11所示,形成產(chǎn)品IP65實(shí)驗(yàn)不合格的原因主要是產(chǎn)品界面密封橡膠資料硬度較軟,在強(qiáng)烈沖水情況下,有水滲入產(chǎn)品內(nèi)。針對(duì)失效機(jī)理,確認(rèn)了兩個(gè)規(guī)劃方案:

2、挑選合適的橡膠資料制造橡膠零件。

不能滿意IP65的橡膠零件資料硬度(邵爾A)為50,為滿意IP65的噴水要求,選用硬度為70的橡膠進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)后防水產(chǎn)品未呈現(xiàn)滲水現(xiàn)象。供給橡膠硬度,也能夠滿意防水產(chǎn)品的IP65防護(hù)要求。

4.2鎖緊件開裂

在用戶運(yùn)用防水接插件的過程中,防水線夾呈現(xiàn)過裝置螺釘開裂的質(zhì)量問題。經(jīng)了解用戶鎖緊力矩一般為3.5kg,但在運(yùn)用過程中,鎖緊力矩一般會(huì)到達(dá)5kg。假如裝置螺釘尺度加工偏小,裝置螺釘就會(huì)形成開裂。為處理此問題,更改了裝置螺釘?shù)馁Y料,選用不銹鋼資料制造裝置螺釘,不銹鋼螺釘一般在同樣的尺度下能夠接受8kg的力矩,能夠滿意用戶運(yùn)用要求。

在插座運(yùn)用過程中,從前呈現(xiàn)過裝置螺母脫出的質(zhì)量問題。經(jīng)剖析,其產(chǎn)生的原因是螺母的裝置選用了過盈方法,無法滿意產(chǎn)品的運(yùn)用要求。經(jīng)過更改裝置螺母的固定方法,采納鉚接結(jié)構(gòu),經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和用戶驗(yàn)證,能夠滿意運(yùn)用要求。

4.3鎖緊螺母開裂、開槽管卡齒開裂

防水線夾上的鎖緊螺母零件在運(yùn)用過程中要接受軸向和徑向的分力,對(duì)零件強(qiáng)度有很高的要求。在用戶運(yùn)用過程中,呈現(xiàn)過鎖緊螺母開裂的質(zhì)量問題。經(jīng)剖析,以為形成此問題的主要原因有兩個(gè)方面:一是資料機(jī)械性能不能滿意運(yùn)用要求;二是零件注塑參數(shù)和模具結(jié)構(gòu)形成零件機(jī)械性能下降。針對(duì)此問題,選用適用的資料標(biāo)準(zhǔn),一起修整模具結(jié)構(gòu)，操控注塑參數(shù)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,改進(jìn)后鎖緊螺母能夠接受60kg以上的鎖緊力矩。

4.4膠粘劑失效、開裂

在運(yùn)用過程中,防水接插件插座尾部的膠粘劑從前呈現(xiàn)過開裂現(xiàn)象。經(jīng)剖析,原因主要是用戶在運(yùn)用時(shí),導(dǎo)線焊接完成后需求對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行塑封固定，塑封過程中,接插件尾部的膠粘劑遭到塑封模具的壓力導(dǎo)致開裂,如圖13所示。為處理此問題,需求選用具有必定彈性特征的膠粘劑才干滿意用戶的運(yùn)用要求。目前,選用一款國外的膠粘劑能夠滿意用戶的運(yùn)用要求。

5發(fā)展趨勢(shì)

跟著儀器設(shè)備的運(yùn)用環(huán)境改變,對(duì)防水接插件的運(yùn)用性能提出了更高的要求,如愈加惡劣的運(yùn)用環(huán)境,更高強(qiáng)度的耐力矩要求、日益急迫的成本壓力.代替人工操作的出產(chǎn)方法、愈加方便的運(yùn)用等要求。針對(duì)用戶的這些特別要求,防水接插件也在進(jìn)行著不斷的性能優(yōu)化。

5.1一體式金屬外殼

如圖14,該類產(chǎn)品是在防水產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)上擴(kuò)展的產(chǎn)品,具有強(qiáng)度高,耐腐蝕和抗沖擊等特色,特別適用于無線室外通訊體系設(shè)備、醫(yī)療電子設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化.油田開采和化工業(yè)等領(lǐng)域。

5.2低壓注塑塑封

為了滿意產(chǎn)品的批量出產(chǎn),防水產(chǎn)品的灌封工藝也需求不斷改進(jìn),例如選用低壓注塑工藝,聚氨脂類膠的灌封等(如圖15),能夠進(jìn)步出產(chǎn)效率,下降人力成本。目前,此類加工工藝遭到加工設(shè)備和膠液標(biāo)準(zhǔn)的限制,還未徹底滿意產(chǎn)品的運(yùn)用要求。

5.3快速、容差性能防水接插件

我司研發(fā)人員為用戶定制研發(fā)的接插件(如圖16)具有快鎖.密封,防水的性能,完成了RU設(shè)備外界線纜到整機(jī)內(nèi)部PCB的電氣銜接。該產(chǎn)品選用釧刀式銜接方法,內(nèi)部設(shè)有起浮機(jī)構(gòu),完成了整機(jī)裝置水平方向±0.5mm的容差,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，零件除裝置螺釘外其余悉數(shù)選用模具成型,產(chǎn)品成本低,出產(chǎn)效率高。

5.4熱塑性彈性件

如圖17所示,氟橡膠的性能處于最高端,硅橡膠的性能處于高端,TPV的耐油及耐熱性處于中間方位。關(guān)于一般工業(yè)制品來說,TPV就能滿意它的耐熱及耐油要求。TPV的可塑性加工,關(guān)于出產(chǎn)廠商挑選資料也起到一個(gè)決定性的效果。TPV的可塑性加工不用添加貴重的硫化設(shè)備,能夠快速大批量出產(chǎn),能夠出產(chǎn),規(guī)劃雜亂的制品,能夠具有潔凈的出產(chǎn)環(huán)境,能夠不用擔(dān)心無法收回的下腳料。在無十分高的要求前提下,不需求考慮高端彈性體或橡膠,國外已有接插件廠商選用TPV出產(chǎn)防水產(chǎn)品彈性體零件(如圖18),代替早先的硅橡膠或氟橡膠零件。

6定論

防水接插件是接插件的一種標(biāo)準(zhǔn),特別適用于室外設(shè)備銜接用。不斷改變的運(yùn)用環(huán)境和日益添加的成本壓力,迫使出產(chǎn)廠商不斷對(duì)產(chǎn)品的資料和加工進(jìn)行改進(jìn),以滿意用戶的運(yùn)用要求。