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汽車連(lián)接(jiē)器的接觸失效原因

    跟據現(xiàn)場分析(xī)和(hé)試(shì)驗數據可以看出,接觸失效是連接器最主要的失效模式,其占比為45.1%。接觸電阻的增長和觸(chù)點的(de)瞬斷是這失效形式(shì)的主要(yào)表現。造成接觸失效的主要原因為:接觸力的變化、摩擦磨損和材料表(biǎo)麵的質量降低,根據電接觸原(yuán)理,結(jié)合汽車連接器(qì)材料、結構和工作環境(jìng)對以上失效機(jī)理進行(háng)分析:

    1、接觸力的變化連(lián)接器(qì)的配(pèi)合是通過材料的(de)變形來實現的,一般情(qíng)況下陰極件(即插座(zuò))上有性能(néng)良好的彈性元件,陽極件(即插(chā)針(zhēn))為剛性元件。在插針插入插座的過程中發生過盈配合,導致插座上的(de)彈性元(yuán)件變形產生正壓力來保持觸點接觸。所(suǒ)以整個接觸對的可靠性由(yóu)彈性元件的性能和提供接觸力的大小來決定。隨(suí)著使用(yòng)時間(jiān)的(de)增加,彈性元件的材料性能會發生改變,疲勞(láo)和應力鬆弛(chí)帶來(lái)的是彈性元件失去原有彈性發生塑性變形(xíng)。在這些變(biàn)化過程中接觸力逐漸降低,引發連接器的失效。同時汽(qì)車發動機產生的熱量所帶來的熱(rè)應力,會使材料的強度降低(dī),接觸壓力減小(xiǎo)。汽車連接器材料的蠕變會發生(shēng)在長期的高溫工作環境下,伴(bàn)隨(suí)這種變(biàn)化的(de)是材料的應力鬆弛甚(shèn)至不同形式的斷裂從而引發接觸壓力的(de)波動。其對(duì)連接器可靠性危害是很大的。汽車行(háng)駛過程中,受到路麵(miàn)情況的(de)影(yǐng)響難免會產生顛簸,連接器觸(chù)點在這種外(wài)在“顛簸”激勵(具體可表現為振動,衝擊)影響下會發生碰撞和變形,這(zhè)將有可能引發觸點接觸力的變化使得連接器電(diàn)阻發生較大波動,當接觸力(lì)變化到一定範圍以(yǐ)下時,則會引起連接器瞬斷失效。

    2、摩擦磨損汽車連接器在使用過(guò)程中插針和插座會發生相對運動,由(yóu)於彈性力的存在,這種運動總是伴隨著觸點配合表麵(miàn)間的摩擦(cā)。材料(liào)表麵的微觀凸起和(hé)凹陷在摩擦(cā)過程中會收到剪切力的作用,隨著摩擦程度的加劇剪切力的大小也隨之提高,當剪切力達到一定極限時,表(biǎo)麵的凸起會被切斷然後在另一表麵上粘接或者散落到觸點界(jiè)麵(miàn)之外,粘接的顆粒(lì)的硬度隨著顆粒在(zài)接觸(chù)麵間反複運動而逐(zhú)漸升高,這些硬度高(gāo)的顆粒會擦傷材料表(biǎo)麵,長時間的擦(cā)傷會使得接觸電阻升高,導致觸電失效,同時縮短了連接器的使(shǐ)用壽命。摩擦過程中所(suǒ)帶來的熱量,會加速材料表麵氧化物(wù)的產生形成膜層,導致接(jiē)觸電阻升高觸點失效。摩擦磨損通常(cháng)發生在材料硬(yìng)度低,強度極限小,表麵粗糙不平的觸點(diǎn)當中。

    3、材(cái)料表麵質量的(de)降低連接器觸點表麵需要鍍上一層金屬來提高材(cái)料(liào)的性能,汽油汙漬,道路粉塵、氣體等汙染物散落在這層鍍層表麵形成膜層。分子極性和範德華力的存在會誘(yòu)使鍍層表麵吸附氧化物膜層,如二氧化碳會吸附在銅(tóng)材(cái)料的(de)表麵。材料的化學反應會使鍍層金(jīn)屬生成氧(yǎng)化物膜層,例(lì)如接觸表麵鍍錫時,如果接觸壓力(lì)不高,極易產生厚實而致密的氧化物。這些(xiē)膜層降(jiàng)低了電流通過的麵積(jī)致使接觸電阻增大發生失效現象。高溫會加速這些膜(mó)層的生長於吸附。采用鍍金層(céng)或鍍銀層可以(yǐ)在一定程度防止這些膜層的產生和吸附,金的化(huà)學(xué)性質穩定,空氣中很難被(bèi)氧化(huà),但金價格昂(áng)貴,硬度較低易發(fā)生粘接磨損(sǔn),因此也不能保證觸點(diǎn)表麵質量百分之百的穩定(dìng)。銀的價格較金來說相對低廉,硬度比(bǐ)金大,粘接磨損程度較小,但銀對環境中的含硫成分特別敏感,空氣隻需要(yào)幾個ppb含量的硫就能腐蝕銀鍍層導致接觸失效。這些(xiē)鍍層在形成過程(chéng)中(zhōng)由於(yú)不同工藝的原因,鍍層表麵難免會存在許多細小的空隙。環境中的電(diàn)解質(zhì)溶液通(tōng)過這些細小的空隙滲透到基體材(cái)料中,由(yóu)於(yú)基體材料電極電(diàn)位與鍍層材料電極電位(wèi)的差異,在這些滲透的電解質(zhì)作用下發生原電池(chí)反應形成腐蝕產物,這些腐蝕產物(wù)從空隙(xì)中向外延伸,導致接觸失效。

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