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,廣泛運用在各類電路體系和電子設備上,完成信號和電源的傳輸性能。接插件標準種類繁復,依據(jù)不同的分類準則,能夠分為不同的種類:按外形結構分為圓形接插件、矩形接插件等標準,按運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,廣泛應用在室外電子通訊設備上,具有防水.耐高低溫﹑抗風沙侵蝕等性能。其他密封等級較高的密封接插件,例如玻璃燒結類產品,不在本文的評論范圍內。

2防水產品技能指標

防水接插件依據(jù)運用環(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)、水雷和水下聲學裝置等設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用。水下防水接插件運用特別性,對接插件的結構,資料等都有特別的要求。本文主要評論室外運用或1m水深運用環(huán)境的防水接插件,以下部分不再作此闡明。

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

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

3防水接插件結構規(guī)劃

3.1常見防水接插件結構簡介

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(抗下跌和非抗下跌結構),如圖2;3、玻璃燒結密封結構(略),如圖3。

由于產品運送和修理簡單,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,介紹其結構特色和運用性能。

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,插座裝置于儀器設備上,經過裝置法蘭固定,插頭結構為電纜方法,可與插座對接完成傳輸性能。插座結構如圖5所示,對接端具有一個長方形的橡膠圈,兩端設于裝置螺紋孔,尾端選用環(huán)氧樹脂灌封、密封。裝置時,運用兩個裝置螺釘,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,線夾兩端的裝置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),線夾兩端的裝置螺釘與面板上的六角裝置螺釘?shù)膬嚷菁y進行對接,在裝置螺釘?shù)男Ч?/span>,完成接插件插頭和插座的插合;一起,防水線夾對接端長方形密封圈遭到裝置面板的緊縮,完成接插件對接界面的密封防水性能。

3.3D小型防水產品關鍵特性

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

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

為滿意IP67防護要求,防水接插件要完成防水性能,有必要確保對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用環(huán)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(huán)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。為了能完成防水接插件的IP67性能,有必要確保在以上5個分界面和1個對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用于室外,該接插件有必要能夠習慣自然環(huán)境的改變不呈現(xiàn)性能下降。因而,防水接插件應能經過高低溫沖擊、阻燃要求等。

整體來說,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標準,V-0級;

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

(5)溫度壽命:溫度85土2℃,96小時。

3.4D小型防水產品關鍵元件規(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準: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,耐壓和絕緣性能優(yōu)秀,結構同慣例產品;另一種塑膠為裝置法蘭零件,依據(jù)運用要求,能夠挑選尼龍資料,尼龍資料具有較好的韌性,能夠滿意產品裝置時呈現(xiàn)的應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)運用特色不同,能夠選用不同牌號的尼龍資料,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的防護等級,其中的橡膠零件將起到至關重要的效果。在以上所述的5個分界面和1個對接界面處,在接插件裝置時,正是依托各橡膠零件受力緊縮完成產品的防水性能。考慮到防水接插件是應用于室外,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。各橡膠零件的結構規(guī)劃,依據(jù)產品運用要求進行規(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)劃要充分考慮對接方便,零件的尺度規(guī)劃要滿意強度的要求。

3.4.4膠粘劑

防水接插件插座需求裝置在設備的裝置孔上，在設備的裝置孔處,是接插件插座的對接端面。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。膠粘劑的標準許多,需求考慮出產工藝性方面的要求,能夠選用環(huán)氧樹脂等。

4常見問題及措施

4.1IP67與IP65

防水接插件的防護等級,即IP等級是不可彼此代替的，例如IP67就不能代替IP65。在標準GB4208中條款4.3有明文規(guī)則:針對不同的效果,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。由于D小型防水接插件規(guī)劃時是依照用戶要求的IP67防護等級進行的,產品實驗驗證滿意IP67等級的要求,是滿意用戶的運用要求的。但后來用戶提出防水接插件要具有IP65防護等級要求,現(xiàn)有的防水產品紛歧定能滿意此要求,經過實驗驗證,防水接插件未能經過IP65的實驗。

如圖9所示,GB4208標準中規(guī)則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。實驗持續(xù)時間30min。假如實驗后呈現(xiàn)滲水現(xiàn)象,則斷定實驗不合格。D小型防水產品選用1m水深膠管進行潛水實驗,實驗后防水產品未呈現(xiàn)滲水現(xiàn)象,定論合格。

如圖10所示,GB4208標準中規(guī)則IP65防水等級:運用噴嘴,噴嘴直徑6.3mm,間隔2.5m到3m,水流量12.5(1±5%)L/min,實驗持續(xù)時間1min/m至少3min。假如實驗后呈現(xiàn)滲水現(xiàn)象,則斷定實驗不合格。D小型防水產品選用此方法進行噴水實驗,實驗后產品內有水珠,實驗定論為不合格。

如圖11所示,形成產品IP65實驗不合格的原因主要是產品界面密封橡膠資料硬度較軟,在強烈沖水情況下,有水滲入產品內。針對失效機理,確認了兩個規(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的橡膠進行實驗,實驗后防水產品未呈現(xiàn)滲水現(xiàn)象。供給橡膠硬度,也能夠滿意防水產品的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,防水線夾呈現(xiàn)過裝置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,鎖緊力矩一般會到達5kg。假如裝置螺釘尺度加工偏小,裝置螺釘就會形成開裂。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,能夠滿意用戶運用要求。

在插座運用過程中,從前呈現(xiàn)過裝置螺母脫出的質量問題。經剖析,其產生的原因是螺母的裝置選用了過盈方法,無法滿意產品的運用要求。經過更改裝置螺母的固定方法,采納鉚接結構,經實驗驗證和用戶驗證,能夠滿意運用要求。

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接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,呈現(xiàn)過鎖緊螺母開裂的質量問題。經剖析,以為形成此問題的主要原因有兩個方面:一是資料機械性能不能滿意運用要求;二是零件注塑參數(shù)和模具結構形成零件機械性能下降。針對此問題,選用適用的資料標準,一起修整模具結構，操控注塑參數(shù)。經實驗驗證,改進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。經剖析,原因主要是用戶在運用時,導線焊接完成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干滿意用戶的運用要求。目前,選用一款國外的膠粘劑能夠滿意用戶的運用要求。

5發(fā)展趨勢

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

5.1一體式金屬外殼

如圖14,該類產品是在防水產品的標準上擴展的產品,具有強度高,耐腐蝕和抗沖擊等特色,特別適用于無線室外通訊體系設備、醫(yī)療電子設備、工業(yè)自動化.油田開采和化工業(yè)等領域。

5.2低壓注塑塑封

為了滿意產品的批量出產,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),能夠進步出產效率,下降人力成本。目前,此類加工工藝遭到加工設備和膠液標準的限制,還未徹底滿意產品的運用要求。

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設備外界線纜到整機內部PCB的電氣銜接。該產品選用釧刀式銜接方法,內部設有起浮機構,完成了整機裝置水平方向±0.5mm的容差,具有自主知識產權，零件除裝置螺釘外其余悉數(shù)選用模具成型,產品成本低,出產效率高。

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,關于出產廠商挑選資料也起到一個決定性的效果。TPV的可塑性加工不用添加貴重的硫化設備,能夠快速大批量出產,能夠出產,規(guī)劃雜亂的制品,能夠具有潔凈的出產環(huán)境,能夠不用擔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出產防水產品彈性體零件(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準,特別適用于室外設備銜接用。不斷改變的運用環(huán)境和日益添加的成本壓力,迫使出產廠商不斷對產品的資料和加工進行改進,以滿意用戶的運用要求。