連接器常見密封形式及其失效模式分析

周鋒

（鶴壁職業技術學院，河南鶴壁　458030）

連接器常見密封形式及其失效模式分析

周鋒

（鶴壁職業技術學院，河南鶴壁458030）

汽車連接器的功能是實現信號傳輸和電流傳輸。傳輸可靠性是檢驗連接器性能的重要指標之一。防水連接器就是一類可實現高可靠性傳輸的特殊連接器，該類連接器在車身連接器中廣泛應用。

連接器；防水；密封；傳輸

隨著我國汽車工業的快速發展和汽車電氣系統的日益增強，對汽車連接器的精細化和可靠性要求越來越高，防水連接器的應用也愈加廣泛。防水連接器與普通連接器的不同之處在于：防水連接器有專用的密封部件，可以有效地隔絕外界潮濕空氣的侵入，實現接觸點與外界空氣的絕緣。既可以避免因潮濕而引起的短路，也可以減小濕氣中水分對連接器的腐蝕，從而增加了連接器的使用壽命和傳輸可靠性。

連接器的密封機理是依靠密封部件自身的形變，填補連接器之間的間隙，從而阻隔空氣的流通，為連接部位創造一個獨立的封閉空間。

連接器密封部件大致分為2大類：①密封圈，密封圈主要應用于連接器之間的密封；②密封堵，密封堵主要應用于連接器與適配端子之間的密封。密封圈和密封堵的應用示意圖參見圖1。

圖1　防水連接器部件分解示意圖

1　密封圈的分類

目前常見的密封圈分為2大類：側面密封和端面密封。

1.1側面密封

該種密封的密封原理是通過密封圈側面的密封筋受到擠壓變形實現密封，參見圖2。該類密封形式結構簡單，密封效果良好，可以滿足1個大氣壓的密封標準［1］，是目前一種比較常用的密封形式。

該類密封圈的失效模式大概分為以下幾種：密封試驗結果達不到標準1個大氣壓的要求［1］；連接器間結合力大于75 N的標準［2］，注：結合力指插頭護套與插座護套扣合時的力值；密封圈在連接器裝配過程中擠出護套。下面分析出現以上問題的原因和解決問題的預防措施。

1）密封達不到標準要求。出現該問題的原因一般有2種。一種為密封圈的密封過盈量不滿足要求，密封圈起密封作用部位的密封過盈量一般在0.5～0.8之間（經驗值），參見圖2。密封圈尺寸L1過小的話就會影響密封效果，導致密封不合格。另一種是密封圈的自潤滑特性不合格，所謂自潤滑指的是密封部件自身在使用過程中會分泌一層油膜附著在產品外表面，彌補密封部位的微觀間隙。所以自潤滑特性也是影響密封圈密封效果的一個重要原因。

2）連接器的結合力大于75N。出現該問題的原因一般有以下2種情況：一是密封過盈量過大，導致密封圈的密封筋變形后“無處藏身”，引起結合力增加；另一種情況是密封圈上端面過大，在連接器裝配過程中，密封圈上端面的平面直接與連接器端面貼合在一起（參見圖3），從而導致連接器的結合力過大。解決此類問題的方法是減小密封圈的上端面尺寸和在護套增加倒角。

圖2　密封圈密封過示意圖

圖3　密封圈與護套干涉示意圖

3）在連接器裝配過程中密封圈擠出護套。出現該種失效模式的原因大致有以下2種：一是密封圈的密封過盈量超過0.8mm而將密封圈擠出護套；二是密封圈的內圈與連接器中島之間的過盈量小于0.5mm，密封圈不能可靠地固定在護套中島之上，導致密封圈在使用過程中的外翻，參見圖4。

圖4　密封圈外翻缺陷產品圖片

圖5　端面密封示意圖

1.2端面密封

該類密封的原理是通過密封墊（注：端面密封的密封部件一般稱為“密封墊”）受到垂直于端面的正壓力而產生形變實現的密封，參見圖5。該類密封墊的形變面積較大，所以一般結合力比較大。連接器在使用該類密封形式的時候，一般要在連接器之間增加一種助力機構，以減小連接器的結合力。

該類密封圈的失效模式大概分為以下幾種：①連接器密封不滿足要求；②連接器結合力過大。

出現該類失效常見的原因是密封墊的壓縮量不滿足要求，密封墊的壓縮量過小會導致密封失效，壓縮量過大會導致連接器間的結合力過大。解決此類問題的措施一般為調整密封墊的壓縮量和合理選擇密封墊的硬度。

2　密封堵的分類

密封堵也稱為“防水栓”，它的作用是實現端子與護套之間的密封。密封堵大致分為2種：一種是單個密封堵，一種是組合式密封堵，參見圖6。

圖6　密封堵示意圖

單個密封堵常見的失效模式為：①密封堵密封不合格；②端子在壓接密封堵后的插入力大于15 N［1］；③密封堵在使用過程中存在粘連現象，影響自動化生產。

出現缺陷①、②，一般是密封堵的密封過盈量不合理造成?？赡艹霈F密封失效的部位有2處，一是密封堵外徑與護套穿線孔內徑之間的密封處，另一種是密封堵內徑與導線外徑之間的密封部位。只要保證這2處密封結構的密封過盈量，密封堵的密封問題及其端子插入力大的問題就可以解決。對于③，密封堵在自動化過程中的粘連現象，是因為密封堵的材料都具有自潤滑特性，產品的外表面會有一層油膜，當2個密封堵底部平面貼合時，就會將貼合面之間的空氣擠出貼合面，形成一個真空區間。在大氣壓的作用下，2個密封堵就會緊緊地貼合在一起。解決這類缺陷的措施，常見的為在密封堵底部增加凸筋或者凸點，避免真空區間的產生，參見圖7。

圖7　密封堵防粘結構示意圖

組合式密封堵與單個密封堵的區別在于：單個密封堵是將密封堵與端子的壓接在裝入護套之前完成的，組合式密封堵不需要將密封堵與端子壓接，只需將端子與導線壓接后直接穿過密封堵，依靠密封堵與導線外徑之間的過盈量實現密封。這樣就可以用非防水端子實現防水要求，因為在壓接過程中不需要壓接密封堵，也就提高了壓接效率，組合密封堵更加適合多線連接器的密封。

3　結束語

通過對以上分析不難看出，在連接器常見的密封形式中，不管是密封圈類還是密封堵類產品，都要滿足密封圈密封部位合理的過盈量，合理的密封過盈量范圍在0.5～0.8 mm。既不能因過盈量過大引起裝配困難，又不能因過盈量過小引起密封失效。以上列出的失效形式是目前連接器密封類產品常見的一些失效特征，可以作為分析常用連接器密封缺陷的切入點。

［1］QC／T417—2001，車用電線束插接器［S］.

［2］USCAR-2（中文第5版）-2009［1］.03.17［Z］.

（編輯陳程）

Analysis of the Common Seal Method and Failure Modes of the Connector

ZHOU Feng
（Hebi College of Vocation and Technology，Hebi 458030，China）

The main function of automotive connectors is to achieve signal and current transmission.Thus transmission reliability is one of the important indicators of the connector performance.Waterproof connector is a type of special connector which implements high transmission reliability，and is widely used among industry.

connector；waterproof；seal；transmission

U463.62

B

1003－8639（2016）07－0062－03

2015-12-17；

2016-04-05

周鋒（1971-），男，副教授，從事機電控制教學與研究工作。