連接器是電子電路中的連接橋梁,在器件與組件、組件與機(jī)柜、系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間起電連接和信號(hào)傳遞的作用,那么電接觸失效原因會(huì)有哪些呢?
電接觸壓力不足
連接器通過插針和插孔接觸導(dǎo)電,插孔為彈性元件,其質(zhì)量優(yōu)劣對(duì)電連接的可靠性至關(guān)重要,插針插入插孔,插孔產(chǎn)生彈性變形,進(jìn)而對(duì)插針產(chǎn)生接觸壓力,接觸壓力的不穩(wěn)定或減小會(huì)影響接觸電阻的不穩(wěn)定,在一定的振動(dòng)、沖擊應(yīng)力作用下,彈性原件發(fā)生產(chǎn)生恢復(fù)性彈性變形,振動(dòng)、沖擊應(yīng)力足夠大,作用時(shí)間足夠長,就會(huì)造成瞬斷故障。
插針插孔長期受作用力和反作用力,插孔彈性元件逐漸產(chǎn)生永久行變形,出現(xiàn)應(yīng)力疲勞松弛現(xiàn)象,尤其在接觸點(diǎn)及環(huán)境溫度的作用下,插孔會(huì)出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象,接觸壓力減小,接觸電阻增大。
接觸磨損
連接器插合分開時(shí),插針與插孔之間在一定的接觸壓力作用下,由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生摩擦,在摩擦過程中,會(huì)出現(xiàn)接觸表面的光潔度損傷,幾何形狀改變、擦傷、粘連、 產(chǎn)生磨屑,材料轉(zhuǎn)移等,同時(shí)還伴隨有熱量產(chǎn)生。隨著插拔次數(shù)的增加,插針插孔的表面鍍層金屬被磨損,露出基底金屬,在周圍環(huán)境作用下產(chǎn)生腐蝕,形成接觸不良。
接觸對(duì)表面磨損的程度與接觸壓力的大小,接觸摩擦部位表面光潔度,接觸對(duì)表面鍍層品種、 硬度、質(zhì)量、接觸對(duì)導(dǎo)向部位圓角是否光滑以及插孔接觸部位幾何形狀等因素有關(guān)。在 接觸壓力大,插針頭部及插孔內(nèi)孔口部圓角連接差,接觸部位粗糙度高,鍍層材料硬度 低,鍍層質(zhì)量差的情況下,接觸對(duì)磨損更為嚴(yán)重。連接器的插拔壽命也低,接觸穩(wěn)定性也差。
微動(dòng)磨損:微振是發(fā)生在兩個(gè)具有小幅振動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)表面的磨損現(xiàn)象,其振幅為 1—100um,主要是溫度循環(huán)引起的熱脹冷縮和背景的振動(dòng),汽車連接器因其工作工況中,振動(dòng)及熱沖擊同時(shí)存在,因此微動(dòng)頻繁發(fā)生。例如電連接器按照5℃/h波動(dòng),循環(huán)20次,插針(黃銅制造)的熱膨脹系數(shù)為2x10-5/℃,插針長度為 5mm,則其微振幅度可達(dá)5um。試驗(yàn)表明,這種微振達(dá)到數(shù)百萬次以后,就有可能嚴(yán)重影響電接觸的可靠性。比如汽車運(yùn)行5h,振動(dòng)頻率 1000Hz,相當(dāng)于產(chǎn)生1800萬次的微振。
微振失效模型將失效劃分了7個(gè)階
(1)潔凈的微觀突起的接觸;
(2)微振運(yùn)動(dòng)使微觀突起接觸暴露于銹蝕作用之下,形成銹蝕膜層;
(3)微振的反向運(yùn)動(dòng)刮削膜層,一部分落入“谷”中,同時(shí)有一部分壓入接觸部分;
(4)一步的微振再次將接觸部分暴露于銹蝕作用之下;
(5)微振運(yùn)動(dòng)使微觀突起產(chǎn)生塑性變形,使銹蝕膜層碎裂,并使碎末與突起的金屬混合:
(6)微觀突起逐漸被銹蝕物污染,接觸電阻增加;
(7)最后銹蝕碎末填滿“谷”中,在兩接觸表面之間形成厚度至少為20nm的絕緣層,連接完全失效。
相比較而言,電子連接器在低電壓、小33電流的工作場合,微動(dòng)過程中接觸表面上的絕緣,物質(zhì)的危害較大,而在大功率電力電路中,絕緣物可能由于電沖擊而被去除對(duì)電路的影響。
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