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恒溫恒濕試驗(yàn)箱電子連接器可靠性分析案例
恒溫恒濕試驗(yàn)箱技術(shù)規(guī)格:
SEH-190 CE表示溫度0℃ / CR表示-20℃ / CL表示-40℃ / CS表示-70℃
型號(hào) |
SEH-190 |
SEH-330 |
SEH-600 |
SEH-1000 |
SEH-1500 |
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工作室尺寸 (W x D x H cm) |
58×45×75 |
58×76×75 |
80×80×95 |
100×100×100 |
110×147×95 |
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外箱尺寸 (W x D x H cm) |
87×155×180 |
87×185×180 |
109×196×199 |
139×215×199 |
139×268×199 |
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性 能 |
溫度范圍 |
0℃/-20℃/-40℃/-70℃~+100℃/+150℃/+180℃ |
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溫度均勻度 |
≤2℃ |
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溫度偏差 |
±2℃ |
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溫度波動(dòng)度 |
≤±0.5℃,按GB/T5170-1996表示 |
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升降溫速率 |
升溫3℃/min,降溫 1℃/min |
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濕度范圍 |
10~98%RH |
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濕度偏差 |
±3%(>75%RH), ±5%(≤75%R上) |
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溫度控制器 |
雙通道溫濕度控制器(控制軟件自行開發(fā)) |
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設(shè)備運(yùn)行方式 |
定值運(yùn)行、程序運(yùn)行 |
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制冷系統(tǒng) |
制冷壓縮機(jī) |
進(jìn)口全封閉壓縮機(jī) |
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冷卻方式 |
風(fēng)冷(水冷選配) |
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加濕用水 |
蒸餾水或去離子水 |
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**保護(hù)措施 |
漏電、短路、超溫、缺水、電機(jī)過熱、壓縮機(jī)超壓、過載、過流 |
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標(biāo)準(zhǔn)裝置 |
試品擱板(兩套)、觀察窗、照明燈、電纜孔(?50一個(gè))、腳輪 |
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電源 |
AC380V 50Hz 三相四線+接地線 |
電連接器及其組件是航天系統(tǒng)工程重要的配套接口元件,散布在各個(gè)系統(tǒng)和部位,負(fù)責(zé)著信號(hào)和能量的傳輸。其連接好壞,直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的**可靠運(yùn)行。由電連接器互連組成各種電路,從高頻到低頻、從圓形到矩形、從通過上百安培的大電流連接器到通過微弱信號(hào)的高密度連接器、從普通印制板連接器到快速分離脫落等特種連接器,幾乎所有類型品種的電連接器在航天系統(tǒng)工程中都得到了大量應(yīng)用。
例如某型號(hào)地面設(shè)備就使用了各種電連接器400套。任何一個(gè)電連接器接點(diǎn)失靈,都將導(dǎo)致航天器的發(fā)射和飛行失敗。戰(zhàn)術(shù)Missile彈體內(nèi)的導(dǎo)引頭、戰(zhàn)斗機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)駕駛儀等關(guān)鍵部件,都是通過由電連接器為基礎(chǔ)器件,使成百上千個(gè)接點(diǎn)的電纜網(wǎng)組成一個(gè)完整的武器互連系統(tǒng),一個(gè)接點(diǎn)出現(xiàn)故障,即會(huì)導(dǎo)致整個(gè)武器系統(tǒng)的失效。
電連接器的可靠性包括固有可靠性和使用可靠性兩方面。圖1列出了影響電連接器可靠性的主要因素。
一、固有可靠性
電連接器的固有可靠性一般是指電連接器制造完成時(shí)所具有的可靠性,它取決于電連接器的設(shè)計(jì)、工藝、制造、管理和原材料性能等諸多因素。電連接器制作完成后,其失效模式和失效機(jī)理已固定,因此只有在可靠性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,保證生產(chǎn)線上嚴(yán)格采取可靠性技術(shù)措施(如生產(chǎn)工藝的嚴(yán)格控制、生產(chǎn)環(huán)境條件的控制、各工序過程中的質(zhì)量檢測(cè)等),才能保證電連接器的固有可靠性。
1、設(shè)計(jì)可靠性
合理選材
選材是保證電連接器電性能和可靠性的重要前提,電連接器所用材料決定了工作溫度上限,而起決定作用的是絕緣材料、環(huán)境密封電連接器所用的密封材料、膠粘材料、殼體和接觸件所用材料等。材料選用涉及連接器的力學(xué)、電氣、環(huán)境等性能要求和材料本身的理化性能等。其中材料熱學(xué)性能(耐熱溫度、熱導(dǎo)率、高溫強(qiáng)度及熱變形等)是設(shè)計(jì)必須考慮的主要因素。電連接器絕緣體選用不同的絕緣材料,其絕緣耐壓等電氣性能也有明顯差異。電連接器殼體和接觸件選用時(shí),除考慮導(dǎo)電、導(dǎo)熱和結(jié)構(gòu)剛度外,還應(yīng)考慮相互配合和接觸材料的電化學(xué)相容性和硬度匹配性。
結(jié)構(gòu)型式
結(jié)構(gòu)型式是決定產(chǎn)品可靠性的重要因素,合理的結(jié)構(gòu)型式既避免了誤差,又提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
2、工藝可靠性
殼體的加工工藝、絕緣體的注塑和膠接工藝、接觸件的成型和鍍金工藝、電連接器總裝工藝和與線纜的端接工藝等,對(duì)產(chǎn)品固有可靠性至關(guān)重要。
鍍金接觸件用手工滾鍍,往往導(dǎo)致個(gè)別插孔內(nèi)壁局部沒有膜層,呈氧化色,而引進(jìn)超聲波鍍金生產(chǎn)線,并用儀器嚴(yán)格監(jiān)控鍍金層厚度,使內(nèi)壁形成均勻膜層,提高了接觸可靠性。
3、檢驗(yàn)可靠性
電連接器在各關(guān)鍵工序加強(qiáng)檢驗(yàn),通過嚴(yán)格的工藝篩選,剔除失效產(chǎn)品。交收試驗(yàn)時(shí),除檢查常規(guī)電性能指標(biāo)外,還應(yīng)****進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查,特別是多余物檢查十分重要,除目視和借助放大鏡外,必要時(shí)可用體視顯微鏡判定缺陷性質(zhì)。在交收試驗(yàn)和二次補(bǔ)充篩選過程中,必須按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的質(zhì)量水平嚴(yán)格控制。當(dāng)超過不合格率時(shí),應(yīng)對(duì)每批產(chǎn)品進(jìn)行失效分析,查清失效原因,并采取有效的改進(jìn)措施。
二、使用可靠性
電連接器在使用過程中會(huì)遇到電、熱、機(jī)械和化學(xué)等應(yīng)力的作用,如忽視了正確選型和貯存使用等情況,即使使用經(jīng)二次補(bǔ)充篩選的產(chǎn)品,仍會(huì)出現(xiàn)失效。特別是隨著近年來許多小型化、高密度、多功能等新型電連接器的不斷出現(xiàn),許多設(shè)計(jì)工藝人員還未正確掌握這些新型電連接器的使用方法,導(dǎo)致由于使用不當(dāng)造成的失效案例在整個(gè)電連接器失效統(tǒng)計(jì)中占有較大比例。
1、選型可靠性
應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用實(shí)際要求選擇Most appropriate的電連接器型號(hào),主要考慮以下幾點(diǎn)因素:
電氣參數(shù):工作電壓(取耐電壓值的三分之一)、額定電流、內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的接觸電阻、特性阻抗、電壓駐波比、屏蔽性能及抗干擾性能等。
機(jī)械參數(shù):振動(dòng)沖擊、碰撞機(jī)械壽命、單孔分離和總分離力等。
環(huán)境參數(shù):溫度、濕度、振動(dòng)、沖擊、鹽霧、灰塵、輻射、電磁干擾及密封性能(包括漏率、水壓、淋雨)等。
**參數(shù):接點(diǎn)間和接點(diǎn)與外殼間的絕緣電阻、耐電壓、阻燃性、質(zhì)量等。
端接方式:焊接、壓接、繞接、刺破連接、螺釘連接等。
結(jié)構(gòu)形式:接觸件的可拆卸性、接觸件的種類和結(jié)構(gòu)形式等。
連接、鎖緊方式:卡口式、直插式式、螺紋連接式、中心螺紋桿式等。
安裝方式:面板式、電纜式、螺母式、穿墻式等。
操作適宜性:操作空間大小、防誤操作結(jié)構(gòu)、連接到位指示等。
尾部附件形式。
外形尺寸。
應(yīng)根據(jù)在整機(jī)系統(tǒng)中的作用和地位,選擇適宜的質(zhì)量等級(jí)。
界面型譜的選擇。應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用的芯數(shù),查取接觸件額定電流下降Q值。
根據(jù)接觸件承載電流通過以下公式計(jì)算接觸件額定電流
單個(gè)接觸件額定電流≥單個(gè)接觸件承載電流/(1-Q)
再根據(jù)計(jì)算出的接觸件額定電流值查出接觸件插配直徑。
last選擇所需要的電連接器型譜。注意應(yīng)使電纜線芯與接觸件接線孔直徑匹配,避免過粗的線芯損傷接觸件端接處。
2、貯存可靠性
貯存環(huán)境的溫度、濕度、清潔度和腐蝕性氣體都將影響電連接器的性能參數(shù),特別是濕度對(duì)絕緣電阻尤為敏感。如H2S、SO2等氣體,會(huì)使接觸件鍍層表面生成一層氧化物或硫化物絕緣膜,在潮濕環(huán)境中反應(yīng)速度更快,生成更厚的絕緣膜,嚴(yán)重影響電連接器的接觸可靠性。為此,對(duì)航天等高可靠電連接器的貯存環(huán)境條件要求十分嚴(yán)格。特別是經(jīng)二次篩選的電連接器,必須十分重視貯存環(huán)境條件。根據(jù)QJ2227“航天用電子元器件貯存和超期復(fù)驗(yàn)要求”。
3、安裝可靠性
安裝人員應(yīng)首先了解電連接器的技術(shù)特性,不得過負(fù)荷、過應(yīng)力使用,應(yīng)按操作使用方法正確連接和分離,避免燒壞或損傷電連接器。連接前檢查是否存在多余物,是否有外殼銹蝕、針孔異樣、鎖緊機(jī)構(gòu)不靈活等現(xiàn)象,避免尾罩受力松動(dòng)和電纜線芯受力損傷。使用過程中應(yīng)小自輕放,不能亂丟亂放,防止接觸件受力彎曲和受污染。連接不具備防誤操作電連接器前,必須認(rèn)真核實(shí)電連接器型號(hào)和標(biāo)識(shí)是否相對(duì)應(yīng),并應(yīng)正確定位,防止反插或誤插。電連接器長期分離時(shí),應(yīng)蓋上防護(hù)罩,否則容易發(fā)生插針碰歪、變形或多余物掉人等問題。對(duì)電連接器進(jìn)行性能測(cè)試時(shí),應(yīng)使用合格和新的插頭(座)或模擬插針,不能用探針或銅棒插人插孔進(jìn)行測(cè)量,否則會(huì)造成插孔松弛導(dǎo)致接觸不佳。為保證端接后電連接器的可靠性,應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范選用型號(hào)規(guī)格適的連接導(dǎo)線和接線工具,掌握正確的焊接、壓接、繞接等工藝。防止虛焊、虛壓、端接脫落、斷裂和污染等事故。特別是焊接后應(yīng)及時(shí)清理焊瘤、殘?jiān)?。分解電連接器時(shí)必須按要求拆裝和檢查,應(yīng)特別注意有無漏裝、是否到位、接點(diǎn)序號(hào)是否準(zhǔn)確、橡膠件有無絞結(jié)等。裝配后應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的試連接,以保證互換性。拆裝時(shí)應(yīng)妥善保管零件,防止松散失效。