电缆插座根部断线原因及改进措施研究

2023-12-04李家文

现代制造技术与装备 2023年10期

李家文

（国营芜湖机械厂，芜湖 241007）

1 故障概况

某型航空装备在进行航电系统地面通电检查时发现，系统工作状态不稳定，偶尔发出故障报警，装备无法正常工作。经过排查所有故障可能涉及的线路后发现，系统主模块25#线与增强模块17#线之间的导线不通。通过检查确认该电缆插座的25#线在插孔根部断裂。

2 故障树分析

分析主模块25#线在插孔根部断线的原因，并绘制故障树分析图。故障树分析图，如图1 所示。

图1 故障树分析图

2.1 安装和修理操作不当

第一，剥线损伤导线。通过检查故障件的外观，发现导线断线处无剪切痕迹。使用放大镜检查导线断裂位置，发现导线的压线筒边缘处存在磕伤。磕伤由导线在弯曲时与压线筒边缘摩擦导致[1]。导线没有剪切形貌，可以推断出导线不存在剥线损伤。

第二，压接损伤导线。根据故障件的外观检查结果，导线断裂处并非压接区域，能够判断出导线断线与压接质量无关，可以排除压接损伤导致的导线断线。

第三，导线单根受力。通过检查电缆的实际装配情况，发现电缆顺直且有适当余量，符合安装技术要求，在安装状态下不存在单根导线受力的情况[2]。主模块的25#线孔排布位置位于插头边缘，而插头位于主模块台架后端，因此在拆装插头时可能出现拉扯插头的现象。25#线在拉扯过程中可能会受到外力，因此难以排除维护过程中导线单根受力的情况。25#线孔排布位置，如图2 所示。

图2 25#线孔排布位置

2.2 维护造成导线疲劳

第一，拆装造成导线疲劳。咨询现场装配人员发现，主模块产品频繁发生故障，需要反复拆装主模块和对接插头，可能会导致导线疲劳。

第二，产品振动造成导线疲劳。检查现场情况发现，主模块固定可靠，主模块插头对接牢固，不存在振动的情况。

2.3 受拉断线

检查导线的断裂情况发现，仅1 根导线为受拉断裂，其余导线均无明显受拉断裂迹象，说明在拉力的作用下可能会发生断线[3]。

3 导线检查

3.1 宏观检查

主模块插头25#导线由7 根铜芯组成，各铜芯的断裂位置不同。其中：共2 根铜芯的断裂位置处于压线筒边缘；其余5 根铜芯的断裂位置均在距离压线筒边缘约1 mm 处，且铜芯在压线筒边缘处出现开裂。主模块插头25#导线的宏观形貌，如图3 所示。

图3 主模块插头25#导线的宏观形貌

3.2 微观观察

为了准确描述微观观察结果，将铜芯编为1#～7#。通过扫描电镜观察铜芯的微观形貌，其中：6#铜芯和7#铜芯的断裂位置均位于压线筒边缘；1#～5#铜芯的断裂位置距压线筒边缘有一定距离；2#铜芯、4#铜芯和5#铜芯在压线筒边缘处存在明显开裂。1#～7#铜芯的断面微观形貌，如图4 所示。

1#铜芯的颈缩现象明显，断面磨损较为严重，但是仍能观察到其断口处的韧窝形貌，说明1#铜芯由于受到的拉力过载而断裂。1#铜芯的微观形貌，如图5 所示。2#～5#铜芯未发现明显的颈缩现象，但磨损较为严重，其微观形貌如图6 所示。其中：在2#铜芯断面中部可以观察到韧窝形貌；3#铜芯和5#铜芯断面磨损严重，使其断裂特征不明显；4#铜芯虽然磨损较为严重，但在其断面边缘仍然可见明显的疲劳条带。

图5 1#铜芯的微观形貌

图6 2#～5#铜芯的微观形貌

6#铜芯和7#铜芯断面的磨损较轻。断面两侧的微观形貌为疲劳条带，说明此区域为疲劳扩展区。断面中部的微观形貌为韧窝，说明此区域为瞬断区，约占整个断面的40%。此断面微观形貌说明6#铜芯和7#铜芯的断裂性质为双向弯曲疲劳开裂[4-5]。6#铜芯和7#铜芯的微观形貌，如图7 所示。

图7 6#铜芯和7#铜芯断面的微观形貌

3.3 分析结果

分析7 根铜芯的宏观和微观形貌得出，2#～7#铜芯的断裂性质一致，均为双向弯曲疲劳开裂，而1#铜芯则因受拉过载而发生断裂。6#铜芯和7#铜芯的断裂位置均位于压线筒边缘，而1#～5#铜芯的断裂位置则位于距离压线筒边缘约1 mm 处。此外，2#～5#铜芯在压线筒边缘处存在明显的开裂现象，推测开裂原因为使用过程中导线在压线铜边缘来回弯曲，使导线发生疲劳开裂。基于此，可以确定导线的断裂性质为双向弯曲疲劳开裂。