內燃機車管狀端子壓接工藝質量控制

上海交通大學機械與動力工程學院　中車戚墅堰機車有限公司工藝技術部　趙賢更

內燃機車管狀端子壓接工藝質量控制

上海交通大學機械與動力工程學院中車戚墅堰機車有限公司工藝技術部趙賢更

在研究內燃機車管狀端子壓接工作原理的基礎上，分析了該型端子的壓接工藝技術，并提出了壓接質量的判定標準。

內燃機車；管狀端子；壓接工藝；質量判定

0　引言

管狀端子憑借抗震動、耐沖擊、免維護、操作簡便和組裝時間少等特性和優勢，迅速進入國內市場，并廣泛應用于各型內燃機車電氣連接領域，正在逐步替代傳統護套端子，考慮到端子壓接性能對機車運行安全的重要性，對管狀端子壓接工藝研究并提出可靠的工藝技術和質量判定標準意義重大。

1　管狀端子壓接原理

電纜導體是由多股細圓線股絞合而成，因此絞合芯股之間會存在間隙，當受外力作用發生變形且不允許大于它的圓直徑φd時，勢必破壞原單根圓線股的絞合規則而填充間隙，當間隙填充滿并繼續變形時，電纜線股間以及線股與端子壓接筒內壁間塑性變形，此過程中溫度升高，引起結合部位金屬塑形對流，破壞了金屬表面的氧化膜，金屬之間相互滲透達到可靠的連接，從而使管狀端子和電纜線股形成氣密性連接。

圖1　管狀端子壓接原理示意圖

氣密性連接意味著電纜線股與管狀端子之間彼此緊密連接，中間不存在空隙。在正常大氣條件下，不管是液體還是氣體物質都無法進入。被壓緊的線股之間不會發生氧化現象，進而可以排除壓接接觸電阻的升高。鑒于電纜導體由線股絞合而成，所以可以將其視為內部封閉狀態，在壓接不充分的情況下，電纜可以從管狀端子中抽出，連接空隙的存在，會導致氧化現象，氧化會使接觸電阻升高，升高的電阻不利于信號傳輸，信號流會被抑制（或減弱），而對于功率傳輸來說，會導致能量損失以及壓接部位過熱（甚至燃燒危險）。

2　端子結構分析

圖2　管狀端子結構圖

如圖2所示，管狀端子由塑料套管和壓接筒兩部分組成。壓接筒是實現電纜線股與端子連接的部分，也是唯一受到壓接工藝影響的部分，壓接質量直接決定了電氣傳輸性能。所以，選擇與端子壓接筒相匹配的壓接方式，使用正確的壓接工具，實現良好的壓接狀態，才能保證良好的電氣連接性能。同時，塑料套管如果在壓接過程中受損或變形，也會影響電氣連接的性能。

3　壓接四要素分析

壓接質量的好壞主要受四個實體要素（電纜、管狀端子、壓接工具和操作者）影響，因此必須對這四個要素進行控制。

3.1電纜

電纜優選多股絞合線，單股線經試驗證明符合要求后，也可用于管狀端子壓接。電纜的線芯材料的硬度和壓接筒材料硬度應相近，已剝皮的電纜線股，壓接前不應浸錫。剝線長度按如下經驗數據：剝線長度=壓接筒長度+（1～2）㎜。應保護好已剝皮的電纜線股，以免其松亂，當線股層次被弄亂時，應重新按原方向輕輕捻緊，使其恢復原狀并保持清潔。除特殊要求，一個壓接筒內壓接一根電纜。

3.2管狀端子

管狀端子的壓接筒應為銅含量不低于99.9%的銅合金，且表面電鍍錫（鍍層厚度不低于3um），塑料套管耐持續105℃溫度。外形尺寸符合DIN 46228-4-1989-C《帶塑料套管的管狀端子》要求。

3.3壓接工具

壓接工具應具有壓接全周期控制機構，保證壓接一旦開始，只有到整個壓接工作循環完成，壓接工具壓頭才能重張開（返回），取出管狀端子進行下一個壓接作業循環。手動壓接工具應具有自動返回機構。壓接工具應保證壓接全周期內，壓接筒和電纜導體在工具內正確定位。壓接工具壓模型腔的形狀應符合使用要求和壓接筒結構的特點，壓模應保證壓接筒壓接部位正確成形，不損傷壓接筒和電纜線股。壓模規格、端子壓接筒規格及電纜規格相適配。

壓接工具在使用前，必須按標準DIN 46228進行拉力試驗校準，每一件校準好的壓接工具應有合格標識。工具投入使用后，定期（3-6個月）按標準DIN 46228進行拉力試驗來證明工具性能是否符合使用要求。對連續生產的情況，應在每天開工前進行首檢（拉力試驗和端子壓接高度）。有任何確定的或可疑的失效，都必須立即撤離工作場所并重新校準或報廢處理。

3.4操作者

操作者必須經過專門培訓，經理論、實作考核合格后方能上崗。應熟悉電纜、管狀端子、壓接工具的型號規格及其含義和相互組合關系，還應熟悉壓接工藝流程，能熟練地壓接出合格產品。

4　壓接工藝分析

內燃機車管狀端子壓接工藝流程如圖3所示。

圖3　管狀端子壓接工藝流程圖

4.1開工準備

檢查管狀端子外觀質量：壓接筒表面鍍層均勻，不應有毛刺、銳邊、裂紋或扭曲、明顯變形等外觀缺陷；塑料套管與壓接筒的配合應緊密、無松動，塑料套管壁厚均勻，顏色一致。

確認工位上的壓接工具是否與管狀端子、電纜組合相匹配，并經過校準，標記完好。

4.2剝線

用剝線鉗剝去電纜外皮，使線股完全裸露。剝線長度約等于壓接筒長度加1～2㎜。剝線過程中不得出現銅股斷股和損傷電纜現象。

4.3放線股

電纜導體尺寸小于壓線筒內腔時，不應采用折疊電纜線股的方法來增加導體截面，以適應尺寸較大的壓接筒。

電纜導體尺寸大于壓線筒內腔時，不應采用一些線股留在壓接筒外或用修剪線股的方法來減少電纜截面，以適應尺寸較小的壓接筒。

電纜的所有線股應整齊地插入壓接筒，不能有任何折彎。

電纜線股放入管狀端子壓接筒后，保證端子頭部銅股露出或縮進長度不超過0.5mm，且端子尾部不許露銅，如圖4所示

圖4　端子露銅長度示意圖

4.4選檔位

0.25～4mm2電纜選用Variocrimp 4型壓線鉗，該型壓線鉗壓線力自動與電纜截面積匹配，無需調節。

6～16mm2電纜采用Variocrimp 16型壓線鉗，該型壓線鉗需根據電纜線徑手動選擇對應壓接檔位。

也可采用經驗證合格的自動或半自動壓接設備，檔位選擇依據使用說明書確定。

4.5按壓手柄

管狀端子和電纜導體在壓接工具內正確定位。

按下手柄，壓接完成后手柄會自動彈開。

在任何情況下，壓接應由一個壓接全周期完成，應避免重復壓接，不允許有重疊壓痕。

壓接過程中不應損傷電纜塑料套管和壓接筒。

嚴禁對因壓接而彎曲變形的壓接端子進行矯直。

5　壓接質量判定標準

5.1目視檢查（可借助5倍放大鏡）

管狀端子的變形只允許是由壓接工具壓模壓出的壓痕。

管狀端子不應有銹蝕等損傷（包括之前檢驗中漏檢的）。

壓接后的壓接筒：壓接成形應正確。端子頭部銅股露出或縮進長度不超過0.5mm，且端子尾部不許露銅，電纜絕緣層不得進入壓接筒。

壓接后的壓接筒不應有裂紋、裂口、銳邊、金屬剝脫、毛刺、鍍層損壞或切口等，壓接筒表面清潔無污物。

電纜絕緣層不應有破壞、損傷、燒焦等現象，電纜線芯不應有折斷、刻痕等現象。

壓接后的端子不應有彎曲、扭曲等變形，也不應有不足壓接（壓接后電纜松動）和過分壓接（壓接部位電纜有壓接形成的斷頭或有畸形）。

5.2拉力試驗

拉力試驗作為判斷管狀端子壓接質量一種有效的方法，目前國內尚無相關標準，可參照DIN 46228-4-1989-C《帶塑料套管的管狀端子》標準的條款6執行，具體方法如下：

將管狀端子壓接在細多股銅導體上，去除塑料套管。使用合適的拉力試驗機進行試驗，利用穿孔模板引導電纜，該模板固定夾緊在拉力試驗機上，在壓接的軸向上將管狀端子朝穿孔模板牽拉，拉力試驗機用25mm/min的均勻試驗速度工作。拉力按BS EN 60999-1-2000 IEC 60999-1-1999標準的條款9.5規定（見表1），牽拉1分鐘無返回（在試驗中察覺不到電纜在壓線筒中活動，也不能從壓線筒中拉出）。

表1　電纜截面積與拉力標準值對應表

6　結束語

本文通過對內燃機車管狀端子壓接工作原理的研究，分析了端子結構，對影響端子壓接質量的四個實體要素進行控制，并分析了管狀端子的壓接工藝技術，最后提出了壓接質量判定及標準方法。

采用規范可靠的壓接工藝和有效的質量判斷標準壓接管狀端子，可以極大保證產品壓接質量，提高可靠性，降低內燃機車電氣質量問題（事故）的發生，對機車運行安全具有十分重要的意義。

［1］DIN 46228-4-1989-C，帶塑料套管的管狀端子.

［2］BS EN 60999-1-2000 IEC 60999-1-1999，連接裝置-銅導線-有螺紋式和無螺紋式夾緊裝置的安全要求 第1部分：從0.2～35mm2（包括35mm2）導線用的夾緊裝置的一般要求和特殊要求.

［3］文強，董力群.動車組壓接工藝全過程質量控制［J］.電子質量，2004（1）：41-45.

趙賢更（1982—），男，大學本科，工程師，主要從事內燃機車電氣工藝技術工作。