朱俊彦
苏州华旃航天电器有限公司 江苏 苏州 215129
摘要 压接是一种通过压力使压线筒沿导线四周产生机械压缩或形变，从而使导线和压接筒之间形成机械连接和电连接的方法，广泛应用于电子电气产品。压接是决定接触件和导线连接的物理性能、电气性能和机械性能的重要工序。接触件压接筒可适配一定范围截面积导线，当接触件与导线不适配时，常规压接方式无法形成有效压接连接。本文主要通过一个具体项目来阐述一种可以解决接触件与导线不适配的压接方法。
关键词 压接；导线；接触件；压接筒；不适配
1.引言
某电缆连接器接触件规格为16#，适配线径为0.52mm2～1.31mm2。用户要求该连接器压接0.15mm2导线。使用M22520/1-01压接钳26档位压接后，进行耐拉力测试时，导线芯线从压接筒出断裂，判断为过压状态，压接不合格。本文从过压现象出发分析其根本原因，并根据其机理找出解决之道，加以验证，从本质上解决该产品接触件与导线不适配的问题。
2.芯线过压的产生机理
2.1导线压接理论依据
压接钳通过4组压头，将压接筒压成坑式窝点，使压接筒与导线接合部分产生恰当的塑性变形，如下图1 所示。当施加足够的压力时，金属表面的氧化膜被破坏，两种金属以纯净原子结构接触，接触电阻接近0。当两个结构原子距离足够小时,会产生强大的吸引力。并且在结合部温度显著升高，出现塑性互溶和扩散，从而形成金属组织一体化合金层。
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使用M22520/1-01压接钳压接时，压接档位与压接尺寸见下表1所示。
表1 压接档位与压接尺寸对应表
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当导线和接触件适配时，压接件耐拉力符合GJB 5020相关规定，且导线拉断截面为下图2状态，既没有从压痕处断裂，也没有从压接筒中拉脱。
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2.2 芯线过压断裂机理
2.2.1 使用22D#接触件和0.15mm2导线，选取M22520/1-01压接钳26档进行压接。22D#接触件压接筒壁厚为0.155mm，压接后压痕处尺寸L=0.9144～1.0414mm。利用金相切片照片测量压痕处芯线尺寸为0.326mm×0.374mm，计算面积约为0.122mm2。对压接件进行拉力测试，线芯断裂情况合格，见下图3.1，耐拉力为38N，满足要求，金相切片孔隙率低于3%，见下图3.2。
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2.2.2使用16#接触件和0.15mm2导线，选取M22520/1-01压接钳26档进行压接。16#接触件压接筒壁厚为0.46mm，压接后压痕处尺寸L=0.9144～1.0414mm。利用金相切片照片测量压痕处芯线尺寸为0.33mm×0.28mm，计算面积约为0.0924 mm2。对压接件进行拉力测试，线芯从压痕处断裂，见下图4.1，耐拉力不满足要求，金相切片孔隙率低于3%，见下图4.2。
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通过以上对比试验可以看出，同样选取M22520/1-01压接钳26档进行压接，压接筒被压接成相同尺寸L=0.9144～1.0414mm，但由于16#接触件比22D#压接筒壁厚0.305mm，实际16#接触件的芯线形变量更大，为过压状态。
金属抗拉强度公式σ=Fb/So，其中σ为抗拉强度，相同材料该数值不变；Fb为试样拉断时所承受的最大力；So为试样原始横截面积。由公式可知，σ不变时，试样原始横截面积So越小，试样拉断时所承受的最大力Fb越小。
取压接钳压接试样，以最小档位开始压接5个试样，每提高一档压接5个试样，到最大压接档位，每次取5个试样的耐拉力平均值。以压接深度为横坐标，耐拉力为纵坐标，绘制出压接深度与耐拉力之间的关系曲线，如下图5所示。
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由以上分析可知，选取26档压接16#接触件和0.15mm2导线，为过压状态，压接深度较大，压痕处导线截面积减小，无法承受要求的拉力，线芯从压痕处断裂。
3.解决措施
解决接触件和导线不适配问题有三种思路：更改接触件规格、更改导线规格和更改压接档位。由于用户不希望更改连接器结构，因此更改接触件规格方案不可行。导线另一端焊接在印制板焊针上，焊杯较小，无法适配更粗的导线，因此更改导线规格方案不可行。更改压接档位是一种可行方案，可以作为努力方向。
3.1 档位选择
由于使用26档的压接件为过压状态，应选择压接尺寸稍大的档位，防止线芯过度受压变形。根据表1可知，24档、22档压接尺寸L稍大于26档。因此，可选用24、22档，进行对比试验，选取最优档位。
3.2 判定标准
判定24、22档压接件压接质量的指标主要有两项：导线耐拉力和金相孔隙率。导线耐拉力满足表2要求，且导线拉断截面符合图2所示为合格状态，在此基础上，耐拉力越大，压接质量越优。金相孔隙率≤3%，且所有线芯均发生形变为合格状态，在此基础上，孔隙率越小，压接质量越优。
4.试验验证
根据上述理论，压接档位改为24、22档，将16#接触件与AFR-250-0.15mm2导线进行压接，每个档位做4根试验件，其中3根进行拉力试验，1根进行金相切片试验。
经过试验验证后发现，24档压接的试验件耐拉力、金相孔隙率均满足要求，压接状态合格，连接可靠；压痕处芯线尺寸为0.40mm×0.298mm，计算面积约为0.119 mm2，大于16档压接的芯线截面积，且与正常0.15mm2导线压接适配接触件的压痕截面积十分相近。
22档压接的试验件耐拉力满足要求，但金相孔隙率较高，多股线芯未发生形变，压接状态不合格。
因此，选用24档压接可得到合格压接件。成功解决了接触件与导线不适配问题。以下表2、图3、图4为部分实验验证的结果。
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5.结束语
本文通过对具体项目案例中遇到的实际问题进行理论分析，提出解决思路并进行相关验证，为较大压接筒与较细导线压接连接提供了一种有效的方式。电缆网结构日益复杂，适配范围较小的连接器局限性渐渐凸显。如何提高接触件的适配范围，满足多规格导线压接，提升压接连接质量，还有很多问题亟待解决。
参考文献
[1] JB/T 3135-2011 镀银软圆铜线[S].中华人民共和国机械行业标准，2011
[2]宋冬. 使用一种美军标压接钳的档位选择[J].电子工艺技术，2008(1)
[3] GJB5020-2001 压接连接技术要求[S].中华人民共和国国家军用标准，2001