應用航天FPC連接器可靠性分析
連接器及其組件是航天系統(tǒng)工程非常重要的配套接口元件,散步再各個系統(tǒng)和部位,負責者信號和能量的傳輸。任何一個連接器接點失靈,都將導致航天器的發(fā)射和飛行失敗。戰(zhàn)術(shù)導彈彈體內(nèi)的導引頭,戰(zhàn)斗機、發(fā)動機、自動駕駛儀等關(guān)鍵部件,都是通過連接器將成百上千個接點的電纜網(wǎng)組成一個完成的武器互聯(lián)系統(tǒng),一個接點的出現(xiàn)故障,都將造成災難性的特大事故。確保連接器的可靠性至關(guān)重要。
連接器的可靠性包括固有可靠性和使用可靠性兩個方面。
一、連接器的固有可靠性分析:
連接器的固有可靠性一般是指連接器制造完成時所具有的可靠性,它取決于連接器的設(shè)計、工藝、制造、管理和原材料性能等諸多因素。一旦連接器制作完成后,其失效模式及失效機理也已固定了。因此,只有在可靠性設(shè)計的基礎(chǔ)上,保證生產(chǎn)線嚴格采取可靠性措施,比如嚴控生產(chǎn)工藝、確保環(huán)境條件、各工序質(zhì)量檢測等,保證連接器的固有可靠性。
(1)連接器的設(shè)計可靠性
1.合理選材:選材是保證連接器的電氣性能和可靠性的重要前提,材料決定了連接器的工作溫度上限,而起決定作用的是絕緣材料、環(huán)境密封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。材料選用涉及到連接器的力學、電氣、環(huán)境等性能要求和材料本身的理化性能。而其中材料熱血性能,如耐熱、熱導率、高溫強度及熱變形等是設(shè)計必須考慮的主要因素。選用不同材料做絕緣體,其絕緣耐壓的電氣性能也有明顯差異。連接器殼體和接觸件選用時,除考慮導電、導熱和結(jié)構(gòu)剛度外,還需考慮相互配合和接觸材料的電化學相容性和硬度匹配性。
2.結(jié)構(gòu)型式:決定產(chǎn)品可靠性的重要因素,合理的結(jié)構(gòu)型式既避免了誤插,又提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
(2)連接器的工藝可靠性。
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、連接器總裝工藝和線纜端連接工藝,對產(chǎn)品的可靠性至關(guān)重要。
鍍金也有好幾種方式,若接觸件用手工滾鍍,會導致個別插孔內(nèi)壁局部沒有膜層,呈氧化色。而采用超聲波鍍金,并用儀器嚴格監(jiān)控鍍金層厚度,使內(nèi)壁形成均勻膜層,可提高排線導體與連接器接觸的可靠性。
(3)連接器檢驗的可靠性。
對連接器個關(guān)鍵工序加強檢驗,通過嚴格的工藝篩選,提出失效產(chǎn)品。除檢查常規(guī)電氣性能外,還應該對外觀質(zhì)量進行百分百全檢,尤其是對多余物檢查特別重要,除目視和借助放大鏡外,必要時可用體現(xiàn)顯微鏡判定缺陷性質(zhì)。
二、連接器的使用可靠性分析:
連接器在使用過程中會遇到電、熱、機械和化學應力等作用,若忽視了正確選型和儲存使用等情況,即使使用經(jīng)二次補充篩選的產(chǎn)品,仍會出現(xiàn)失效。
(1)連接器選型的可靠性。
根據(jù)現(xiàn)場使用要求選擇最恰當?shù)倪B接器型號,需要考慮如下幾點內(nèi)容:
1.電氣參數(shù):工作電壓(取耐壓值的三分之一)、額定電流、內(nèi)導體和外導體的接觸電阻、特性阻抗、電壓駐波比、屏蔽性能及抗干擾性能等。
2.機械參數(shù):振動沖擊、碰撞機械壽命、單孔分離和總分離力等。
3.環(huán)境參數(shù):溫度、濕度、振動、沖擊、鹽霧、灰塵、輻射、電磁干擾及密封性能等。
4.安全參數(shù):接觸pin針之間,接觸點與外殼間的絕緣電阻、耐電壓、阻燃性、質(zhì)量等。
5.端接方式:焊接、壓接、繞接、刺破連接、螺釘連接等。
6.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。
7.連接及鎖緊方式:卡口式(翻蓋鎖扣式)、抽屜鎖扣式,直插式、螺紋連接式、中心螺紋桿式等。
8.安裝方式:面板式、電纜式、螺母式、穿墻式等。
9.操作事宜性:防誤操作結(jié)構(gòu)、連接到位指示、操作空間大小等。
(2)連接器儲存可靠性。
儲存環(huán)境的溫度、濕度、清潔度和腐蝕性氣體都將影響連接器的性能參數(shù)、特別是濕度對絕緣電阻尤為敏感。如H2S、SO2等氣體,會使接觸件鍍層表面生成一層氧化物貨硫化物絕緣膜,在潮濕的環(huán)境中反應速度更快,生成更厚的絕緣膜,嚴重影響連接器的接觸可靠性。
(3)連接器安裝可靠性。
安裝人員應首先了解連接器的技術(shù)特性,不得過負荷、過應力使用,應按正確的操作使用方法連接與分離、避免燒壞或損傷連接器。
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