1什么是防水接插件

防水接插件是一種重要的電子元器件,廣泛運用在各類電路系統和電子設備上,完結信號和電源的傳輸功能。接插件規范種類繁復,根據不同的分類準則,可以分為不同的種類:按外形結構分為圓形接插件、矩形接插件等規范,按運用功能分為電源接插件﹑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,即完結電源傳輸或信息傳輸的--種接插件,具有設備便利和修理便利的特征,廣泛應用在室外電子通訊設備上,具有防水耐高低溫﹑抗風沙腐蝕等功能。其他密封等級較高的密封接插件,例如玻璃燒結類產品,不在本文的談論范圍內。

2防水產品技術目標

防水接插件根據運用環境不同,可以分為許多種類,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、水雷和水下聲學設備等設備中的水密封接線盒與電纜及電纜與電纜間的聯接。這類接插件可在水下幾千米正常運用。水下防水接插件運用特別性,對接插件的結構,材料等都有特別的要求。本文主要談論室外運用或1m水深運用環境的防水接插件,以下部分不再作此說明。

為了完結室外設備系統的正常工作,接插件有必要戰勝室外雨水、日光、風沙和溫度改動自然環境的不利因素,保證設備電源和信號的正常傳輸。接插件要習慣室外運用,有必要具有以下技術功能目標:

(1) 介質耐壓:1000V;(2)絕緣電阻:5000MQ;(3)機械壽數:500次;(4)防水等級:IP67;(5)設備螺釘耐力矩:≥5kgf"cm;(6)鎖緊螺母耐力矩:≥30kgf"cm。

3防水接插件結構規劃

3.1常見防水接插件結構簡介

根據防水接插件的設備工藝和技術特性,防水接插件結構大致分為幾類:1、密封膠灌封結構(又分為機械封裝和手工封裝),如圖1;2、密封膠零件組裝密封結構(抗跌落和非抗跌落結構),如圖2;3、玻璃燒結密封結構(略),如圖3。

因為產品運送和修理簡略,第2類防水產品被許多運用。下面將以我司許多運用的Dsub防水線夾產品為例,其歸于第2類防水產品,介紹其結構特征和運用功能。

3.2D小型防水產品結構

防水接插件結構分為插頭(圖4)和插座(圖5)兩部分,一般運用時,插座設備于儀器設備上,通過設備法蘭固定,插頭結構為電纜辦法,可與插座對接完結傳輸功能。插座結構如圖5所示,對接端具有一個長方形的橡膠圈,兩頭設于設備螺紋孔,尾端選用環氧樹脂灌封、密封。設備時,運用兩個設備螺釘,選用板后設備辦法,插座固定于設備板上,插座上的長方形密封圈在設備螺釘的緊固下緊縮,起到密封、防水作用。防水接插件的另一端運用防水線夾固定接插件插頭,如圖4所示,插頭設備在防水線夾內,線夾兩頭的設備螺釘穿過接插件插頭,在防水線夾的對接端設有一個體積較大的密封圈。當插頭與插座對接時(如圖6所示),線夾兩頭的設備螺釘與面板上的六角設備螺釘的內螺紋進行對接,在設備螺釘的作用下,完結接插件插頭和插座的插合;一同,防水線夾對接端長方形密封圈遭到設備面板的緊縮,完結接插件對接界面的密封防水功能。

3.3D小型防水產品關鍵特性

防水接插件的防水功能，根據GB4208(IEC60529)中規矩,IP(世界防護)等級的具體含義如下:

D小型防水接插件按照用戶要求按IP67防護等級研制,接插件要求滿足短時間浸水后產品不能構成有害影響。

為滿足IP67防護要求,防水接插件要完結防水功能,有必要保證對接界面及各分界面能完結密封功能。如圖7所示,從接插件的設備要求和運用環境考慮,D小型防水接插件結構中主要具有一個對接界面和5個分界面。分界面1處為一個橡膠管,分界面2處為一個橡膠圈,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選用環氧膠粘劑密封,對接界面選用一個體積較大的長方形密封圈。為了能完結防水接插件的IP67功能,有必要保證在以上5個分界面和1個對接界面處橡膠零件能出色完結密封功能。

與此一同,因為該防水接插件運用于室外,該接插件有必要可以習慣自然環境的改動不出現功能下降。因此,防水接插件應能通過高低溫沖擊、阻燃要求等。

全體來說,防水接插件應具有以下關鍵特性:(1)IP防護等級:按用戶要求為IP67,短時間浸水;

(2)阻燃等級:UL94規范,V-0級;

(3)恒溫恒濕:溫度60±2℃,濕度90%~95%的環境中,96小時;

(4)溫度沖擊:溫度-55℃,105℃每次溫度保持30分鐘,5次循環;

(5)溫度壽數:溫度85土2℃,96小時。

3.4D小型防水產品關鍵元件規劃

3.4.1塑膠零件規劃

防水接插件插座部分塑膠零件主要有兩種規范:一種是用戶固定接插件觸摸件的基座,可以選用常規塑膠材料PBT,其具有阻燃V-О等級,耐壓和絕緣功能優秀,結構同常規產品;另一種塑膠為設備法蘭零件,根據運用要求,可以選擇尼龍材料,尼龍材料具有較好的耐性,可以滿足產品設備時出現的應力不致構成接插件受損。

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,根據運用特征不同,可以選用不同牌號的尼龍材料,例如杜邦公司的FR50材料等。

3.4.2橡膠零件規劃

防水接插件要完結IP67的防護等級,其間的橡膠零件將起到至關重要的作用。在以上所述的5個分界面和1個對接界面處,在接插件設備時,正是依托各橡膠零件受力緊縮完結產品的防水功能。考慮到防水接插件是應用于室外,需求抵擋惡劣的自然環境改動,因此,選用歸納功能較好的硅橡膠作為橡膠零件的材料。各橡膠零件的結構規劃,根據產品運用要求進行規劃,既要滿足防水功能,一同也要便利操作。

以下(圖8)是各分界面和對接界面的密封說明:

3.4.3鎖緊螺釘的規劃

防水接插件要完結防水功能,主要是依托防水零件––橡膠零件的緊縮來完結,要完結緊縮,有必要依托螺釘的鎖緊來完結。因此,鎖緊螺釘的規劃要充分考慮對接便利,零件的規范規劃要滿足強度的要求。

3.4.4膠粘劑

防水接插件插座需求設備在設備的設備孔上，在設備的設備孔處,是接插件插座的對接端面。為保證接插件插座完結密封功能,在插座的尾端采用了灌封膠粘劑的工藝。膠粘劑的規范許多,需求考慮出產工藝性方面的要求,可以選用環氧樹脂等。

4常見問題及措施

4.1IP67與IP65

防水接插件的防護等級,即IP等級是不可彼此替代的，例如IP67就不能替代IP65。在規范GB4208中條款4.3有明文規矩:針對不同的作用,給出防噴水和防短時間浸水的兩種不同防護等級,例如IP65/IP67。因為D小型防水接插件規劃時是按照用戶要求的IP67防護等級進行的,產品試驗驗證滿足IP67等級的要求,是滿足用戶的運用要求的。但后來用戶提出防水接插件要具有IP65防護等級要求,現有的防水產品不一定能滿足此要求,通過試驗驗證,防水接插件未能通過IP65的試驗。

如圖9所示,GB4208規范中規矩IP67防水等級:運用潛水箱,水面在外殼頂部以上至少0.15m,外殼底面在水面下至少1m。試驗持續時間30min。假設試驗后出現滲水現象,則斷定試驗不合格。D小型防水產品選用1m水深膠管進行潛水試驗,試驗后防水產品未出現滲水現象,結論合格。

如圖10所示,GB4208規范中規矩IP65防水等級:運用噴嘴,噴嘴直徑6.3mm,距離2.5m到3m,水流量12.5(1±5%)L/min,試驗持續時間1min/m至少3min。假設試驗后出現滲水現象,則斷定試驗不合格。D小型防水產品選用此辦法進行噴水試驗,試驗后產品內有水珠,試驗結論為不合格。

如圖11所示,構成產品IP65試驗不合格的原因主要是產品界面密封橡膠材料硬度較軟,在激烈沖水情況下,有水滲入產品內。針對失效機理,確認了兩個規劃計劃:

2、選擇適宜的橡膠材料制造橡膠零件。

不能滿足IP65的橡膠零件材料硬度(邵爾A)為50,為滿足IP65的噴水要求,選用硬度為70的橡膠進行試驗,試驗后防水產品未出現滲水現象。供給橡膠硬度,也可以滿足防水產品的IP65防護要求。

4.2鎖緊件開裂

在用戶運用防水接插件的過程中,防水線夾出現過設備螺釘開裂的質量問題。經了解用戶鎖緊力矩一般為3.5kg,但在運用過程中,鎖緊力矩一般會抵達5kg。假設設備螺釘規范加工偏小,設備螺釘就會構成開裂。為處理此問題,更改了設備螺釘的材料,選用不銹鋼材料制造設備螺釘,不銹鋼螺釘一般在同樣的規范下可以承受8kg的力矩,可以滿足用戶運用要求。

在插座運用過程中,早年出現過設備螺母脫出的質量問題。經分析,其產生的原因是螺母的設備選用了過盈辦法,無法滿足產品的運用要求。通過更改設備螺母的固定辦法,采用鉚接結構,經試驗驗證和用戶驗證,可以滿足運用要求。

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用過程中要承受軸向和徑向的分力,對零件強度有很高的要求。在用戶運用過程中,出現過鎖緊螺母開裂的質量問題。經分析,以為構成此問題的主要原因有兩個方面:一是材料機械功能不能滿足運用要求;二是零件注塑參數和模具結構構成零件機械功能下降。針對此問題,選用適用的材料規范,一同修整模具結構，控制注塑參數。經試驗驗證,改進后鎖緊螺母可以承受60kg以上的鎖緊力矩。

4.4膠粘劑失效、開裂

在運用過程中,防水接插件插座尾部的膠粘劑早年出現過開裂現象。經分析,原因主要是用戶在運用時,導線焊接完結后需求對導線進行塑封固定，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華滿足用戶的運用要求?，F在,選用一款國外的膠粘劑可以滿足用戶的運用要求。

5發展趨勢

跟著儀器設備的運用環境改動,對防水接插件的運用功能提出了更高的要求,如更加惡劣的運用環境,更高強度的耐力矩要求、日益急切的本錢壓力.替代人工操作的出產辦法、更加便利的運用等要求。針對用戶的這些特別要求,防水接插件也在進行著不斷的功能優化。

5.1一體式金屬外殼

如圖14,該類產品是在防水產品的規范上擴展的產品,具有強度高,耐腐蝕和抗沖擊等特征,特別適用于無線室外通訊系統設備、醫療電子設備、工業自動化.油田開采和化工業等領域。

5.2低壓注塑塑封

為了滿足產品的批量出產,防水產品的灌封工藝也需求不斷改進,例如選用低壓注塑工藝,聚氨脂類膠的灌封等(如圖15),可以進步出產功率,下降人力本錢?，F在,此類加工工藝遭到加工設備和膠液規范的約束,還未完全滿足產品的運用要求。

5.3快速、容差功能防水接插件

我司研制人員為用戶定制研制的接插件(如圖16)具有快鎖.密封,防水的功能,完結了RU設備外界線纜到整機內部PCB的電氣聯接。該產品選用釧刀式聯接辦法,內部設有起浮組織,完結了整機設備水平方向±0.5mm的容差,具有自主知識產權，零件除設備螺釘外其余全部選用模具成型,產品本錢低,出產功率高。

5.4熱塑性彈性件

如圖17所示,氟橡膠的功能處于最高端,硅橡膠的功能處于高端,TPV的耐油及耐熱性處于中心方位。關于一般工業制品來說,TPV就能滿足它的耐熱及耐油要求。TPV的可塑性加工,關于出產廠商選擇材料也起到一個決定性的作用。TPV的可塑性加工不用增加寶貴的硫化設備,可以快速大批量出產,可以出產,規劃凌亂的制品,可以具有潔凈的出產環境,可以不用擔心無法收回的下腳料。在無非常高的要求前提下,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出產防水產品彈性體零件(如圖18),替代早先的硅橡膠或氟橡膠零件。

6結論

防水接插件是接插件的一種規范,特別適用于室外設備聯接用。不斷改動的運用環境和日益增加的本錢壓力,迫使出產廠商不斷對產品的材料和加工進行改進,以滿足用戶的運用要求。