某型機(jī)載電連接器低氣壓浸漬改進(jìn)研究

■ 蔣建軍 魯 偉 于水游 王 磊

某型機(jī)載電連接器低氣壓浸漬改進(jìn)研究

■ 蔣建軍 魯 偉 于水游 王 磊

為了改善某型機(jī)載JYI系列電連接器低氣壓浸漬性能，結(jié)合JYI系列電連接器在某型飛機(jī)上使用情況及此系列電連接器低氣壓浸漬試驗(yàn)的技術(shù)要求，通過(guò)分析JYI電連接器低氣壓浸漬失效的模式及機(jī)理，提出了改善此系列電連接器低氣壓浸漬性能的方法，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證表明該方法是可行的。

1.引言

隨著軍用飛機(jī)電子設(shè)備的大量增加，飛機(jī)對(duì)技、戰(zhàn)術(shù)性能要求越來(lái)越高。各種電子設(shè)備的連接器的性能就顯得越來(lái)越重要了。低氣壓浸漬是驗(yàn)證一對(duì)插合電連接器的導(dǎo)線間和界面密封處對(duì)模擬的高空迅速下降及其后伴隨的潮氣冷凝水的密封能力。如果電連接器低氣壓浸漬性能達(dá)不到要求，飛機(jī)在空中進(jìn)行各種戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作時(shí)，潮氣冷凝水進(jìn)入連接器內(nèi)部將會(huì)導(dǎo)致連接器絕緣失效，對(duì)飛機(jī)的性能造成不良的影響，甚至機(jī)毀人亡。JYI系列電連接器接觸件密度非常高，最小中心距僅2.16mm，絕緣性能和耐低壓性能要求較高，特別在低氣壓狀態(tài)下要求更高，這對(duì)研制工作提出了很高的要求。隨著JYI系列電連接器研制工作的深入和對(duì)MIL-C-38999標(biāo)準(zhǔn)的消化吸收，低氣壓浸漬已成為一項(xiàng)亟待解決的課題。在對(duì)JYI系列電連接器進(jìn)行低氣壓浸漬試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，部分產(chǎn)品絕緣電阻小于100MΩ，有的產(chǎn)品絕緣電阻甚至為零，打開(kāi)產(chǎn)品檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)其界面密封處有水漬。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)不合格的產(chǎn)品均為大殼體產(chǎn)品。本文從JYI系列電連接器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)不合格原因的分析方面，提出了改善連接器低氣壓浸漬性能的方案。

2.技術(shù)要求

按照GJB1217-91中方法1004規(guī)定：將按規(guī)定數(shù)量的接觸件、恰當(dāng)尺寸型號(hào)的導(dǎo)線、制備好的出線端和其他規(guī)定的附件等組成的完整的插合好的電連接器完全浸入裝有鹽溶液的容器內(nèi)，將容器放入密封試驗(yàn)箱，使箱內(nèi)氣壓在5min內(nèi)由室內(nèi)環(huán)境氣壓降至3.4-0.6kPa（相當(dāng)于22860m高空），在這一壓力下至少保持30min。然后將箱內(nèi)氣壓在1min內(nèi)升高至室內(nèi)環(huán)境氣壓，并保持30min，按上述過(guò)程共完成3次循環(huán)。3次循環(huán)完成后進(jìn)行絕緣電阻測(cè)量，其值應(yīng)不小于100MΩ, 進(jìn)行耐壓測(cè)量，對(duì)電連接器進(jìn)行檢查應(yīng)無(wú)鹽沉積物的痕跡，防潮密封應(yīng)無(wú)損壞。

3.機(jī)理分析

JYI系列電連接器主要采取了以下措施保證密封性：采用封線體結(jié)構(gòu)，封線體每個(gè)內(nèi)孔中都有兩個(gè)小臺(tái)階，臺(tái)階孔徑小于導(dǎo)線直徑，當(dāng)導(dǎo)線插入時(shí)，起到封線的作用，防止灰塵和雨水等物進(jìn)入孔內(nèi)；封線體與殼體之間采用RTVD04透明硅橡膠進(jìn)行灌封，封線體與絕緣體之間采用704硅橡膠粘接；插頭與插座界面采用密封墊防止灰塵和雨水的浸入，隔斷了接觸件間的空氣隙；內(nèi)、外殼體間采用密封圈進(jìn)行密封。因此，若連接器出現(xiàn)密封失效，其原因有以下幾個(gè)方面：

3.1 封線體與殼體間灌封膠失效

由于產(chǎn)品在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)需安裝封嚴(yán)塞，插上封嚴(yán)塞后,封線體變形量增大,膠的粘接力不足以克服封線體變形所產(chǎn)生的力，造成封線體與殼體間灌封膠失效。特別是矮封線體結(jié)構(gòu)，由于灌封高度較小，膠的粘接強(qiáng)度較低。

3.2 封線體未對(duì)導(dǎo)線起到密封作用

連接器在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，需要裝配壓接了導(dǎo)線的接觸件，如果封線體對(duì)導(dǎo)線的密封作用較差，或者封線體在取送接觸件時(shí)受到損傷，當(dāng)試驗(yàn)箱內(nèi)壓力變化時(shí)可能產(chǎn)生呼吸作用，導(dǎo)致液體將漏入連接器內(nèi)部。

3.3導(dǎo)線上有針孔

由于導(dǎo)線絕緣層有針孔，或者在剝線時(shí)損傷導(dǎo)線絕緣層，同樣，當(dāng)試驗(yàn)箱內(nèi)壓力變化時(shí)可能產(chǎn)生呼吸作用，導(dǎo)致液體將漏入連接器內(nèi)部。

3.4密封圈失效

連接器在完全連接后，插頭內(nèi)殼體前端面與插座上密封圈緊密配合，如果此時(shí)波紋彈簧的彈力不夠，不足以使密封圈達(dá)到足夠的變形量，插頭與插座的配合面就起不到密封的作用，在低氣壓條件下，液體將漏入連接器內(nèi)部。當(dāng)密封圈失效后，插頭和插座界面間僅靠界面密封墊進(jìn)行密封，如果密封墊之間有間隙則密封失效。采用密封圈和界面密封墊進(jìn)行密封，必須對(duì)連接器施加一個(gè)軸向力，保證密封圈和界面密封墊有一定的壓合量，否則密封圈和界面密封墊將失去應(yīng)有的作用。這個(gè)力由波紋彈簧來(lái)保證。

4.試驗(yàn)驗(yàn)證

為了確定JYI連接器密封失效的位置，首先作了以下試驗(yàn)：把漏水產(chǎn)品的封線體取掉，完全用704硅橡膠灌封好，再進(jìn)行低氣壓浸漬試驗(yàn)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)連接器內(nèi)部仍然有積水。該試驗(yàn)排除了封線體灌封處、封線體對(duì)導(dǎo)線和封嚴(yán)塞密封處、以及導(dǎo)線損傷造成液體浸入的可能。

為了進(jìn)一步確定連接器產(chǎn)生漏水的位置，又作了以下試驗(yàn)：在內(nèi)殼體上增加一個(gè)0.8mm墊片（如下圖1所示），增大連接器波紋彈簧的力，使連接器插頭與插座配合緊密，然后進(jìn)行低氣壓浸漬試驗(yàn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)指標(biāo)符合技術(shù)要求，連接器內(nèi)部密封良好，未發(fā)現(xiàn)水漬。試驗(yàn)結(jié)果證明連接器漏水位置在插頭與插座配合端。

測(cè)量波紋彈簧變形力（見(jiàn)表1）和密封圈壓縮時(shí)所需壓力（見(jiàn)表2）。從測(cè)量數(shù)據(jù)可以看出，某廠生產(chǎn)的JYI系列產(chǎn)品的波紋彈簧隨著直徑的增大，波紋彈簧力就越小，與密封圈的力的差距就越大。如殼體號(hào)為25＃的波紋彈簧壓縮0.5mm時(shí)的力為11.2N（國(guó)外產(chǎn)品為100N，相差近10倍），而密封圈壓縮0.4mm時(shí)的力為74.5N，壓縮0.6mm時(shí)的力為163.7N，波紋彈簧的力偏小使得產(chǎn)品連接后密封圈壓縮量不夠，造成密封圈沒(méi)有起到密封作用。

表1 波紋彈簧壓縮時(shí)所需壓力（單位：N）

表2 密封圈壓縮時(shí)所需壓力（單位：N）

圖1 試驗(yàn)原理圖

5.結(jié)論

綜上所述，為了提高JYI系列電連接器的低氣壓浸漬的性能，首先，根據(jù)波紋彈簧材料、熱處理工藝的現(xiàn)狀，將11#～25#波紋彈簧改為5個(gè)波峰結(jié)構(gòu)增大波紋彈簧的力；其次，參照國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)粘結(jié)和灌封工藝，并選用硬度較低的硅橡膠，適當(dāng)降低密封圈的彈力；最后，嚴(yán)格控制零件加工質(zhì)量和裝配質(zhì)量，提高產(chǎn)品可靠性。

[1] GJB1217-91電連接器實(shí)驗(yàn)方法[S].北京：中國(guó)人民解放軍總裝備部，2009

[2] GJB150.14A-2009 軍用設(shè)備環(huán)境實(shí)驗(yàn)方法浸漬試驗(yàn)[S].北京：中國(guó)人民解放軍總裝備部 P81-P82

（作者單位：蔣建軍、于水游、王磊，解放軍陸軍航空兵軍事代表局；魯偉，西安機(jī)電信息技術(shù)研究所）