線束產(chǎn)品氣密性問題研究與探討

鐘曉玲，郭 勝

(沈陽興華航空電器有限責任公司)

1 引言

通常情況下，用于有氣密要求的線束產(chǎn)品，在連接器選型時，均采用氣密性插座，而采用非密封插座又要實現(xiàn)線束產(chǎn)品氣密性要求，無疑對設計者提出了新的挑戰(zhàn)。如何滿足線束產(chǎn)品用于密封裝置的檢測要求，影響氣密性因數(shù)都有哪些，是值得研究的課題之一。

2 密封插座

在眾多連接器設計中，為滿足密封性要求，氣密性插座常常采用玻璃燒結(jié)方式使插針、玻璃絕緣體、金屬殼體成為一體。

玻璃燒結(jié)工藝非常復雜，生產(chǎn)工藝包括成形、排燒、裝配、燒結(jié)等工序。而連接器在使用時的可靠性取決于插針與插孔的接觸可靠性。接觸可靠性取決于插孔彈性體的結(jié)構(gòu)、材料、后處理。由于產(chǎn)品燒結(jié)溫度高達九百多度，燒結(jié)時間長達三個多小時，如采用插座裝孔結(jié)構(gòu)，將導致插孔彈性變形，影響產(chǎn)品電性能。因此，燒結(jié)密封插座均采用裝針結(jié)構(gòu)，在兩端壓力差0.1MPa條件下，泄漏率可達到1×10－7cm3/s。

3 任務來源

2011年，根據(jù)用戶提出的產(chǎn)品研制要求，對設備用的檢測電纜進行研制。該電纜與設備連接的連接器選用的是J599/24FJ36SN插座，也就是插座裝孔結(jié)構(gòu)。氣密要求:大氣壓力0.1MPa條件下，泄漏率 ＜1×10－7cm3/s。

4 氣密性影響及分析

氣密性是指裝置盛裝氣體時的密封性，即裝置是否漏氣，裝置不漏氣，則氣密性良好，裝置漏氣，則氣密性不好。

檢測電纜由連接器、導線束、防波套、記憶環(huán)等零組件組成，影響檢測電纜氣密性的因數(shù)有:

a)插座內(nèi)插孔接觸件與絕緣體之間的密封性;

b)絕緣體與殼體之間的密封性;

c)導線與接觸體之間的密封性;

d)導電線芯與導線絕緣層之間的密封性;

e)導線絕緣層與樹脂膠之間的密封性;

f)導電線芯自身的密封性。

綜合分析產(chǎn)品技術(shù)要求，只有通過樹脂膠，使上述零組件固定為一體，無任何縫隙，采用樹脂膠灌封結(jié)構(gòu)設計，才能實現(xiàn)產(chǎn)品的密封性要求。

5 密封結(jié)構(gòu)設計

檢測電纜與電子設備連接的J599/24FJ36SN插座，共有36個插孔接觸件，接觸件結(jié)構(gòu)形式復雜，插座內(nèi)既有同軸接觸件，又有8#雙絞屏蔽接觸件，同時還有功率型接觸件，接觸件排列密度相對較高。

按用戶要求，檢測電纜與插座接觸體相連接的導線芯數(shù)多達36根，即36個插孔全部參與電信號傳輸，導線規(guī)格為22×0.35mm2+6×1.0mm2+3×2.0mm2+3×8.2mm2+2×SEFF－78－1－51。導線截面積小則0.35mm2，大則 8.2mm2，各種導線與接觸件連接集束后，導線密度非常大，幾乎占滿插座尾部整個空間，采用樹脂膠進行灌封，空間非常小，用現(xiàn)有插座設計結(jié)構(gòu)，很難實現(xiàn)產(chǎn)品的密封性要求。

針對產(chǎn)品這一不利因素，經(jīng)與用戶協(xié)調(diào)，征得用戶同意，在不影響檢測電纜與電子設備裝配條件下，在原插座基礎上進行改進設計，通過加大插座尾部附件殼體軸向尺寸，改善尾部灌封空間，使尾部灌封高度加長，見圖1所示。

圖1 尾部灌封示意圖

導線的導電線芯由多股導電金屬絲絞合而成，絲與絲之間，線芯與絕緣體之間均存在縫隙，多股線芯離接觸件越近，有效密封厚度越薄，密封性越差。為保證導線的導電線芯與接觸體之間無泄漏，接觸體與導線線芯之間采用轉(zhuǎn)接技術(shù)延長接觸體與導線線芯之間的距離，以此增加灌封膠厚度，提高密封可靠性，見圖2所示。

插座內(nèi)的接觸件與絕緣體之間，絕緣體與殼體之間均為間隙配合，要達到產(chǎn)品密封性要求，接觸件與絕緣體結(jié)合部位及絕緣體與殼體結(jié)合部位均采用膠粘技術(shù)，使其成為一體。

圖2 接觸體與導線線芯示意圖

插座的接觸件與導線的連接為壓接結(jié)構(gòu)，由于壓接接觸件導線壓接端有觀察孔，故導線導電線芯與接觸件壓接后，影響產(chǎn)品密封性。因此，檢測電纜的非同軸導線，在導線導電線芯與接觸件之間的連接設計為焊接結(jié)構(gòu)，防止泄露，使其滿足密封性要求，見圖3所示。

圖3 接觸件與導線的焊接

為提高產(chǎn)品密封可靠性，在條件允許情況下，在插座尾附件殼體靠近接線端內(nèi)壁，增設一字環(huán)形槽，增加樹脂膠與插座殼體抗拉強度和密封性。

6 樹脂膠的選擇

綜上所述，檢測電纜要想達到良好的密封效果，樹脂膠的選擇至關(guān)重要。樹脂膠不僅要適應產(chǎn)品使用環(huán)境要求，同時還應與金屬材料和非金屬材料具有較強的結(jié)合力、良好的流動性、絕緣性和抗老化等特性。

經(jīng)分析和論證，環(huán)氧膠是目前公司連接器廣泛使用的樹脂膠，具有良好的絕緣性、耐高溫和抗腐蝕性。同時，該樹脂膠無論是與金屬之間還是與非金屬之間均有很強的結(jié)合力，可操作性強，技術(shù)指標滿足所研制的檢測電纜要求。因此，產(chǎn)品的研制選用此樹脂膠作為灌封膠。

7 工藝設計

如何實現(xiàn)產(chǎn)品設計要求，達到預期設計質(zhì)量，工藝設計是產(chǎn)品設計重要保障。產(chǎn)品的灌封質(zhì)量對產(chǎn)品密封性起關(guān)鍵性作用。

用環(huán)氧膠進行灌封，膠固化后會不同程度的產(chǎn)生氣泡，氣泡的生成將嚴重影響致密度，從而增大產(chǎn)品的泄漏率，降低產(chǎn)品的密封性。

為克服環(huán)氧膠氣泡的生成，應清楚環(huán)氧膠在使用過程中產(chǎn)生氣泡的原因，主要原因如下:

a)環(huán)境溫度低，膠液粘度比較大;

b)兩組分膠混合時攪拌不均勻;

c)固化時間短;

d)環(huán)境溫度高或一次性混合料液過多使固化速度過快;

e)混合膠液后在使用期間放置時間過久;

f)澆注空間過小。

為避免或減少環(huán)氧膠氣泡的生成，在生產(chǎn)過程中，除應嚴格控制膠液配比外，還應掌握膠液的使用環(huán)境溫度。為解決手工攪拌膠液不均勻性，在產(chǎn)品研制期間，設計了膠液專用攪拌設備，使兩組分膠液充分攪拌均勻，并在灌封前后對膠液進行真空脫泡處理，使檢測電纜的密封性合格率由70%增加到100%。

8 結(jié)束語

檢測電纜突破以往產(chǎn)品設計模式，在產(chǎn)品研制過程中，經(jīng)過廣大技術(shù)人員不斷探索、實踐和改進，通過電性能試驗考核、環(huán)境試驗考核和隨系統(tǒng)考核，均滿足產(chǎn)品技術(shù)協(xié)議提出的各項要求，在大氣壓力0.1MPa條件下，泄漏率 ＜1 ×10－7cm3/s。