线缆压接质量判断方法研究

蔡泽 王骞 张伟 刘珑

摘  要：压接是一种通过让金属在规定限度之内发生变形进而实现导线连接的技术。为了更好地判断线缆压接质量，针对耐拉力值判断导线压接质量所存在的问题，提出基于拉力曲线的线缆压接质量判断方法。通过实验验证，该方法能够有效判断试验件的压接质量和最佳档位的选择，有效提高了判断导线压接质量方法的可靠性。

关键词：可靠性  压接质量  耐拉力试验  拉力曲线

中图分类号：V19                               文献标识码：A文章编号：1674-098X（2021）04（b）0060-03

Research on Cable Crimping Quality Judgment Method

CAI Ze1  WANG Qian2  ZHANG Wei1  LIU Long3

（1. Shanghai Spaceflight Precision Machinery Institute， Shanghai， 201600 China; 2. Shanghai Academy of Spaceflight Technology， Shanghai， 201600 China; 3. Shanghai Institute of Mechanical and Electrical Engineering， Shanghai， 201600  China）

Abstract： Crimping is a kind of wire connection technology by making the metal deform within the specified limit. In view of the problems existing in judging the quality of wire crimping based on the tensile value， a method for judging the quality of wire crimping based on the tensile curve is proposed. The experimental results show that the method can effectively judge the crimping quality of the test piece and the selection of the best gear， and effectively improve the reliability of the method to judge the crimping quality of the wire.

Key Words： Reliability; Crimping quality; Tensile test; Tensile curve

壓接，就是连线端的金属导线筒包住裸导线，用手动或自动的专用压接工具对导线筒进行机械压紧而产生的连接。随着航天技术的发展，对产品的小型化、多功能化要求越来越高，而压接技术相对于焊接技术的优越性[1]，使得压接型电连接器在多芯电缆中的比例越来越大，使用越来越广泛。

众所周知，压接质量不再依赖操作人员的经验而是由压接工具来保证，这促使企业越来越重视压接工具的选择和使用。本文将介绍现有判断方式所存在的问题，并提出新的判断方法，以达到有效判断压接质量和提高产品可靠性的目的。

1  现状及问题

对于工程应用来说，最重要的工作是针对不同导线和压线筒的规格来选择合适的压接档位，不同压接档位的压接在压线筒上的直观显示是压痕深度的不同，随着压痕深度的增加，压接件的耐拉力也会随之增加，但当导线线芯被压伤后，耐拉力会明显下降，压接件抗振动性能也会随之降低。尤其对于截面积较小的导线和压线筒，压痕深浅的较小差别就能导致“过压”或“欠压”的现象。

压痕的深度由压接档位决定，而压接档位选择的正确性主要通过压接件的耐拉力试验来判断。目前，一般元器件厂家都能提供压线筒在压接不同导线规格时的压接档位和耐拉力值的参考标准。然而，实际生产过程中却存在以下问题。

1.1 进口压接工具与国产元器件的不匹配性

由于进口美军标压接工具性能优良、操作简便、可靠性高而被国内军工企业广泛采用[2]，但由于元器件国产化、成本等原因常常没有选用进口的美军标连接器与进口的美标导线，但在选择档位时则按照进口压接工具的档位选择标准。在耐拉力试验时发现压接件拉脱力往往偏低，而且有不合格品出现。

1.2 多档位拉力值符合参考值要求

某些厂家只提供压接工具的代号规格，而不提供压接档位，需要生产企业自己选择压接档位。而对于截面积较小的导线，相邻档位之间耐拉力值相差较小，很难区分。

1.3 破坏形式不明显，判断方式简单

对于较大的接触件，其拉力值和破环形式在不同档位对比明显，但对于尺寸较小，如J30J麻花针，其拉力值在某两个相邻档位之间较难区别，而且最优破坏形式很难获得。操作人员或检验人员通常简单参照以往的档位要求和拉力值来判断压接质量，若拉力值满足要求，就认定所选档位正确。

由于上述问题的存在，使得导线压接过程存在“过压”和“欠压”的隐患，影响产品质量和使用过程中的可靠性。

2  解决方案

按GJB 5020的要求，耐拉力实验的破坏形式是导线被拉伸破坏的形式，其拉断的过程应与所压导线本身被拉断过程类似。普通导线由内部芯线和外部绝缘层组成，内部芯线有镀银铜丝、镀锡铜丝、镀镍铜丝等[3]，其在耐拉力试验时，同样具有金属材料受载后的特性。金属材料受载后，先经弹性变形到屈服，屈服后再经一定的均匀塑性变形到颈缩失稳，然后断开[4]。

现随着时间的变化，导线开始由放松状态进入受力拉伸状态，曲线由平稳状态变成快速拉伸状态，拉力值急速变大，到达屈服后开始塑性变形，曲线趋于水平状态，拉力值也趋于平稳，直到颈缩失稳断裂，拉力曲线和拉力值急速下跌变为零，期间可能有个别导线断裂时间不一致导致的阶梯下降状态。

不管是“过压”还是“欠压”，其拉力曲线都没有明显的屈服过程，或者相比于正常情况时间很短。因此，通过拉力曲线可以直观的了解整个拉伸过程的状态，相对与拉力值更具有针对性和可靠性，可以通过曲线对比分析获得最佳压接档位。

本文提出在耐拉力试验时增加所压导线的耐拉力试验，把导线耐拉力试验值作为对比数据，作为对压接试验件的耐拉力值的最基本判断依据。同时，提出在已有试验报告的基础上增加拉力曲线对比图，对拉力试验的过程进行对比分析，通过拉力值、拉力曲线综合比较来确定最佳压接档位。

3  实验验证

通过上述分析和解决方案的提出，本文对CDb系列电连接器的麻花针进行0.2mm2导线的压接实验，通过实验确定其压接档位，同时验证上述方案的正确性和有效性。

3.1 试验准备

M22520/2-01压接钳一把（合格）。

CDb专用定位器一只（合格）。

CDb麻花针12只（合格）。

聚四氟乙烯绝缘导线：AFK-250（19/0.12）0.2mm2适当数量（合格）。

拉脱力测试仪：型号DMC-TST50K，最小刻度0.5 kg（合格）。

试验件：0.2mm2导线一根，5档压接试验件3只，6档压接试验件3只，7档压接试验件3只、8档压接试验件3只。

3.2 拉脱力数据及图形分析

按照档位5档位、6档位、7档位、8档位，分别进行耐拉力试验。

本文对5档、6档、7档每个档位的压接试验件和导线试验件的拉力曲线进行了合并处理，方便对比分析。考虑到档位8拉力值较小，与导线拉力曲线相差较大，不作合并处理。0.2mm2导线进行单独拉力试验时其拉伸曲线具有明显的屈服过程和颈缩断裂点，屈服长度在20mm以上。5档压接试验件屈服过程较短，屈服长度最大的不足4mm，属于直接颈缩断裂，其实质上是由于过压，导致导线截面积到达了颈缩状态，受拉后快速断裂。

如图1所示为6档压接试验件和导线的拉力曲线图，其压接试验件屈服过程较长，甚至比导线屈服时间（位移）还长，屈服长度大于35mm。到达屈服点后在较短的时间内成阶梯状下降，属于导线逐步拉断的过程，符合正常拉断破坏试验。

如图2所示为7档压接试验件和导线的拉力曲线图，其压接试验件屈服过程较长，同样比导线屈服时间（位移）还长，屈服长度大于25mm。到达屈服点后在较短的时间内成阶梯状下降，属于导线紧缩后逐步拉断的过程，符合正常拉断破坏试验。

如图3所示为8档压接试验件和导线的拉力曲线，其压接试验件拉力曲线与导线拉力曲线相差较大，并且拉力值明显偏低，断裂期较长，具有波浪状前行的状态，其主要原因是导线压着力不够（欠压），金属塑性变形量较小，金属融合程度不大，随着拉力增加，表层导线与压线筒内壁和里层导线的摩擦力加大，等到拉力达到最大摩擦力时，导线开始与压线筒内壁产生移动，直到拉脱。

对上压接试验件的拉力值和拉力曲线进行了对比分析，可以发现如下几点。

第一，0.2mm2导线进行单独拉力试验时其最大耐拉力值能达到57.82N，具有较长的屈服时间和明显的紧缩断裂点。而通过压接后，试验件的最大耐拉力值都相对偏小。

第二，5档、6档、7档所压试验件的拉力值都能满足拉脱力要求，而且其耐拉力值超过要求值10%以上。但档位6和档位7拉力曲线与导线拉力曲线更接近，而且拉力值相比于档位5大，而档位7的拉力平均值和最大值都较档位6大。

第三，8档拉力值很低，不符合标准要求，同时，其拉力曲线与导线拉力曲线相差较大，属于不正常拉伸情况。

由上述对比试验可以得出，档位6不管从拉力值和拉力曲线，都优于其它压接档位，所以该档位是该压接钳压接0.2mm2导线和CDb麻花针的最适合档位。

4  结语

通过实验验证，增加导线耐拉力试验，对压接试验件具有一定的实际对比意义。而通过增加对试验件的拉力曲线图的记录和对比，可以直观了解压接的过程变化，能有效判断试验件的过压和欠压的情况。本文通过耐拉力值、拉伸曲线的综合分析，获得了对压接档位更加明确的选择方法，相比于原有的判断方式，可靠性更高。

参考文献

[1] 李君华，梁世容，张兴森.耐张线夹压接质量的相控阵超声检测[J].无损检测，2020，42（12）：35-38，51.

[2] 周纹霆.电缆接头电磁压接成形的装置设计和实验研究[D].重庆：重庆大学，2019.

[3] 李国维，王庆，徐雪霞，等.电缆压接影响因素与性能试验分析[J].机械制造，2020，58（8）：100-104.

[4] 薛光辉，刘昊，何毛宁.基于超声波的压接质量检测方法研究[J].中国测试，2020，46（6）：39-43.

[5] 紀鉴真.架空导线压接参数测量与信息化系统研制[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2019.

[6] 李发永，王士君，燕飞东，等.引线接头处理对冷压接工艺质量的影响[J].变压器，2019，56（8）：11-13.