关于冷压接线端子拉力试验标准优化的建议

杨 军

(重庆中车四方所科技有限公司 工艺技术部,重庆 401133)

在铁路行业中,冷压接线端子(以下简称“端子”)压接技术凭借其优良的性能、成熟的工艺、便捷的操作等优势被广泛采用,已经成为主流的线缆端接技术。对于端子压接后的机械性能验证,通常都采用拉力试验。目前国内外关于拉力试验的标准虽多,但系统性、全面性介绍拉力试验的较少,同时由于标准较多,拉力试验的方法也不统一,相应的拉力值标准也不一致,所以在实际应用中,技术人员常常对标准的选取也感到困惑,进而选择不同拉力试验标准的企业之间对端子压接质量的相互认证也会出现问题。此外,在部分标准中,未区分端子种类,将一种拉力值标准涵盖到所有端子,这对被识别为特殊过程的端子压接工序来说,品质管控方面存在一定的风险。综上,为进一步规范端子拉力试验,提高企业之间端子压接的相互认可度,保证产品质量,有必要仔细分析比对各种端子拉力试验标准,制定统一的端子拉力试验标准。

1 常用的端子分类

端子,指用压接方式使电缆末端导体与用电装置接线端相连接的导电金具,通常它与电缆导体连接一端为管状,与用电装置连接的另一端为特定形状的平板[1],有的企业也称端头、线鼻子等。本文结合常用行业标准及端子实际应用情况,按端子的压接筒(端子结构中用于压接工具压接的部位)结构差异,将常用的端子分为以下四类(图1):

图1 常用端子分类

(1) 开式端子。压接筒压接前呈敞开状如U或V形的端子[2]。

(2) 闭式端子。压接筒压接前呈闭合状[2]、管状结构的端子(DIN 46228标准所列管状端子不在本文讨论范围之内)。按压接筒制造工艺分为焊制式和冲压式[3]。

(3) 预绝缘端子。压接筒具有保证完善电气性能的永久绝缘层,压接筒和绝缘层将在同一次操作中压接的端子[2]。

(4) 车制端子。压接筒为车制工艺,结构与闭式端子类似,一端完全封闭带有检查孔的端子,常用于连接式电连接器接触件[4]。

结合端子相关标准及部分端子制造商提供的产品技术手册,统计了四类端子的常用名称及对应的线径(线芯横截面积)范围,见表1。

表1 常用端子名称及线径范围

2 拉力试验标准分析与优化

2.1 拉力试验方法分析与优化

对于端子拉力试验方法,本文以铁路行业内经常引用的5个标准作为依据,详见表2。

表2 涉及端子拉力试验要求的常用标准及内容

由表2可知,5个标准规定的拉力试验方法共引用了3个标准:GB/T 9327—2008 、IEC 60512-16-4:2008和NF F00-363:1995。

首先对这3个标准里提到的试验方法和适用范围进行对比,见表3。

表3 端子拉力试验方法对比

方法方面:GB/T 9327—2008规定的方法是在恒定拉力下保持1 min,确认端子是否有滑动现象的方式,简称保持法;IEC 60512-16-4:2008和 NF F00-363:1995对拉力试验方法规定相同,均采用的是在恒定速度下将端子从电缆上拉脱,确认拉脱力是否达到规定值,简称拉脱法。

适用范围方面:GB/T 9327—2008对端子类型无要求,端子线径要求是10 mm2以上;IEC 60512-16-4:2008对端子类型和端子线径均无要求;NF F00-363:1995要求端子类型为闭式端子和预绝缘端子,线径是0.34～500 mm2。

其次,为保证端子和标准的适配性,将本文提及的四类端子,从端子类型和线径范围两方面与这3个标准要求进行对标,见表4。

表4 常用端子与标准适配性对标

最后,根据对标情况确认各类端子拉力试验的方法:(1)由于开式端子和车制端子只符合IEC 60512-16-4:2008,则这两类端子应统一采用拉脱法;(2)对于预绝缘端子和10 mm2及以下的闭式端子,同时符合IEC 60512-16-4:2008和NF F00-363:1995这2个标准,即这部分端子也应统一采用拉脱法;(3)10 mm2以上的闭式端子3个标准都符合,即这类端子采用拉脱法或保持法都可以,为统一方法,需要进一步分析优化。

由于保持力和拉脱力无法从既有公式上进行换算,从而无法在同一技术层面上进行对比,因此无法判断哪种标准更严格。为统一方法同时兼顾两个标准,针对10 mm2以上的闭式端子,本文建议采用“保持法+拉脱法”相结合的方式进行试验,即先做保持试验,再做拉脱试验,两种试验结果同时满足视为合格。

为验证可行性,以70 mm2DT端子为例,在拉力试验机上按“保持法+拉脱法”顺序进行试验(即先按GB/T 9327—2008进行保持试验,然后再按IEC 60512-16-4:2008或NF F00-363:1995进行拉脱试验),试验结果曲线见图2、图3。

图2 70 mm2 DT端子拉力-时间曲线

图3 70 mm2 DT端子位移-时间曲线

从图2得知,试验开始后,拉力随时间不断增加。当试验进行到45 s时,拉力值增加到4 200 N(GB/T 9327—2008规定的70 mm2端子保持力值)后,拉力值保持不变,开始1 min 保持试验。试验进行到105 s时保持试验结束,拉力试验机以恒定的位移移动,拉力再次逐渐增大,开始进行拉脱试验。试验进行到112 s时出现拉力峰值(拉脱力值),后拉力值骤降,端子被拉脱,试验结束。

本次试验的拉脱力值约为7 300 N,大于EN 50343:2014要求的5 250 N和NF F00-363:1995要求的3 900 N。同时,图3中从45～105 s这1 min内,端子位移曲线为一条水平直线,即端子相对于线缆无滑动,满足GB/T 9327—2008不滑动的要求,所以本次试验结果同时满足两个标准要求。

另外,与单独的拉脱或保持试验相比,此试验方法对试验设备没有新要求,也不需要另外增加试验物料,所以不会增加试验的物料成本,同时,试验样品不存在二次装卸,仅在试验时间上稍有增加,基本不影响试验效率,所以采用“保持法+拉脱法”是一种可行的试验方法。

2.2 拉力试验拉力值分析与优化

对于2.1节分析出适用于拉脱法的端子,表5和表6中列出了所有适用标准里规定的拉脱力值。由于数值大部分都不统一,为兼顾各标准,本文按最严格的原则制定统一的标准,即按取最大值的方式:开式端子采用GB/T 18290.2—2015或EN 50343:2014标准,车制端子采用EN 50343:2014标准,预绝缘端子和10 mm2及以下闭式端子采用NF F00-363:1995标准。

表5 10 mm2及以下端子最小拉脱力值 N

表6 10 mm2以上端子拉力值

同理,对于10 mm2以上闭式端子,拉脱力值标准采用EN 50343:2014(虽对16 mm2端子而言,NF F00-363:1995拉力值较大,但差异较小,结合整体性及考虑方便性,本文统一采用EN 50343:2014)。对于保持力值标准,由于目前只有GB/T 9327—2008标准,故直接按这个标准执行,见表6。

此外,通过表6还可以看到,线径为95 mm2及以上的闭式端子,EN 50343:2014和GB/T 9327—2008这2个标准值相同,即拉脱力值=保持力值,所以对95 mm2及以上端子在做拉力试验时,只需通过保持试验即可同时满足两个标准。

综合以上分析与验证,整理出常用四类端子拉力试验标准优化建议,供行业人员参考,见表7和表8。

表7 10 mm2及以下端子拉力试验标准优化建议

表8 10 mm2以上端子拉力试验标准优化建议

3 结束语

目前国内外关于端子拉力试验的标准众多,本文建议的标准是建立在国内铁路行业常引用的5个标准及常用的四类端子基础上,在应用中,需要考虑引用的标准是否与本文相同且端子厂家有无特殊要求等实际情况。

此外,通过各标准的查阅,发现目前国内涉及端子拉力试验的标准大部分都是引用或翻译的国外的标准,由于国外标准的不同,造成国内标准的不一致,这可能与最初的技术引进也有一定关系。为保证后续国内标准统一,建议后续再引进国外标准制定国内标准时,除了对引进的国外标准结合实际进行对比分析,取其精华、加以创新外,更需要一个统筹的过程。