線束產品氣密性問題研究與探討

鐘曉玲，郭 勝

(沈陽興華航空電器有限責任公司)

1 引言

通常情況下，用于有氣密要求的線束產品，在連接器選型時，均采用氣密性插座，而采用非密封插座又要實現線束產品氣密性要求，無疑對設計者提出了新的挑戰。如何滿足線束產品用于密封裝置的檢測要求，影響氣密性因數都有哪些，是值得研究的課題之一。

2 密封插座

在眾多連接器設計中，為滿足密封性要求，氣密性插座常常采用玻璃燒結方式使插針、玻璃絕緣體、金屬殼體成為一體。

玻璃燒結工藝非常復雜，生產工藝包括成形、排燒、裝配、燒結等工序。而連接器在使用時的可靠性取決于插針與插孔的接觸可靠性。接觸可靠性取決于插孔彈性體的結構、材料、后處理。由于產品燒結溫度高達九百多度，燒結時間長達三個多小時，如采用插座裝孔結構，將導致插孔彈性變形，影響產品電性能。因此，燒結密封插座均采用裝針結構，在兩端壓力差0.1MPa條件下，泄漏率可達到1×10－7cm3/s。

3 任務來源

2011年，根據用戶提出的產品研制要求，對設備用的檢測電纜進行研制。該電纜與設備連接的連接器選用的是J599/24FJ36SN插座，也就是插座裝孔結構。氣密要求:大氣壓力0.1MPa條件下，泄漏率 ＜1×10－7cm3/s。

4 氣密性影響及分析

氣密性是指裝置盛裝氣體時的密封性，即裝置是否漏氣，裝置不漏氣，則氣密性良好，裝置漏氣，則氣密性不好。

檢測電纜由連接器、導線束、防波套、記憶環等零組件組成，影響檢測電纜氣密性的因數有:

a)插座內插孔接觸件與絕緣體之間的密封性;

b)絕緣體與殼體之間的密封性;

c)導線與接觸體之間的密封性;

d)導電線芯與導線絕緣層之間的密封性;

e)導線絕緣層與樹脂膠之間的密封性;

f)導電線芯自身的密封性。

綜合分析產品技術要求，只有通過樹脂膠，使上述零組件固定為一體，無任何縫隙，采用樹脂膠灌封結構設計，才能實現產品的密封性要求。

5 密封結構設計

檢測電纜與電子設備連接的J599/24FJ36SN插座，共有36個插孔接觸件，接觸件結構形式復雜，插座內既有同軸接觸件，又有8#雙絞屏蔽接觸件，同時還有功率型接觸件，接觸件排列密度相對較高。

按用戶要求，檢測電纜與插座接觸體相連接的導線芯數多達36根，即36個插孔全部參與電信號傳輸，導線規格為22×0.35mm2+6×1.0mm2+3×2.0mm2+3×8.2mm2+2×SEFF－78－1－51。導線截面積小則0.35mm2，大則 8.2mm2，各種導線與接觸件連接集束后，導線密度非常大，幾乎占滿插座尾部整個空間，采用樹脂膠進行灌封，空間非常小，用現有插座設計結構，很難實現產品的密封性要求。

針對產品這一不利因素，經與用戶協調，征得用戶同意，在不影響檢測電纜與電子設備裝配條件下，在原插座基礎上進行改進設計，通過加大插座尾部附件殼體軸向尺寸，改善尾部灌封空間，使尾部灌封高度加長，見圖1所示。

圖1 尾部灌封示意圖

導線的導電線芯由多股導電金屬絲絞合而成，絲與絲之間，線芯與絕緣體之間均存在縫隙，多股線芯離接觸件越近，有效密封厚度越薄，密封性越差。為保證導線的導電線芯與接觸體之間無泄漏，接觸體與導線線芯之間采用轉接技術延長接觸體與導線線芯之間的距離，以此增加灌封膠厚度，提高密封可靠性，見圖2所示。

插座內的接觸件與絕緣體之間，絕緣體與殼體之間均為間隙配合，要達到產品密封性要求，接觸件與絕緣體結合部位及絕緣體與殼體結合部位均采用膠粘技術，使其成為一體。

圖2 接觸體與導線線芯示意圖

插座的接觸件與導線的連接為壓接結構，由于壓接接觸件導線壓接端有觀察孔，故導線導電線芯與接觸件壓接后，影響產品密封性。因此，檢測電纜的非同軸導線，在導線導電線芯與接觸件之間的連接設計為焊接結構，防止泄露，使其滿足密封性要求，見圖3所示。

圖3 接觸件與導線的焊接

為提高產品密封可靠性，在條件允許情況下，在插座尾附件殼體靠近接線端內壁，增設一字環形槽，增加樹脂膠與插座殼體抗拉強度和密封性。

6 樹脂膠的選擇

綜上所述，檢測電纜要想達到良好的密封效果，樹脂膠的選擇至關重要。樹脂膠不僅要適應產品使用環境要求，同時還應與金屬材料和非金屬材料具有較強的結合力、良好的流動性、絕緣性和抗老化等特性。

經分析和論證，環氧膠是目前公司連接器廣泛使用的樹脂膠，具有良好的絕緣性、耐高溫和抗腐蝕性。同時，該樹脂膠無論是與金屬之間還是與非金屬之間均有很強的結合力，可操作性強，技術指標滿足所研制的檢測電纜要求。因此，產品的研制選用此樹脂膠作為灌封膠。

7 工藝設計

如何實現產品設計要求，達到預期設計質量，工藝設計是產品設計重要保障。產品的灌封質量對產品密封性起關鍵性作用。

用環氧膠進行灌封，膠固化后會不同程度的產生氣泡，氣泡的生成將嚴重影響致密度，從而增大產品的泄漏率，降低產品的密封性。

為克服環氧膠氣泡的生成，應清楚環氧膠在使用過程中產生氣泡的原因，主要原因如下:

a)環境溫度低，膠液粘度比較大;

b)兩組分膠混合時攪拌不均勻;

c)固化時間短;

d)環境溫度高或一次性混合料液過多使固化速度過快;

e)混合膠液后在使用期間放置時間過久;

f)澆注空間過小。

為避免或減少環氧膠氣泡的生成，在生產過程中，除應嚴格控制膠液配比外，還應掌握膠液的使用環境溫度。為解決手工攪拌膠液不均勻性，在產品研制期間，設計了膠液專用攪拌設備，使兩組分膠液充分攪拌均勻，并在灌封前后對膠液進行真空脫泡處理，使檢測電纜的密封性合格率由70%增加到100%。

8 結束語

檢測電纜突破以往產品設計模式，在產品研制過程中，經過廣大技術人員不斷探索、實踐和改進，通過電性能試驗考核、環境試驗考核和隨系統考核，均滿足產品技術協議提出的各項要求，在大氣壓力0.1MPa條件下，泄漏率 ＜1 ×10－7cm3/s。