降低2PX型連接器灌膠硫化故障率方法研究

王芳 楊竹 李涵凝

摘要：連接器是飛機電纜與機載設備連接的重要元件。電連接器不僅需要滿足一般的電氣性能要求，更重要的是必須保證接觸良好、密封可靠，連接器的灌膠質量對于提高飛機安全性能至關重要。本文分析了2PX型連接器灌膠故障形式，提出了解決方法。

關鍵詞：灌膠硫化；連接器；故障率；解決方案

Keywords：gumming vulcanization；connector；failure rate；solution

0 引言

飛機上安裝于高溫區、高振動區和連接重要部件的焊接式電連接器一般采用灌膠式防護，以防止接插件與導線之間的焊接點腐蝕或因振動而松動脫落。如果灌膠質量出現問題，不但起不到防護作用，還會導致飛機系統出現短路、斷路等故障，影響飛機上電氣設備的運行，甚至威脅到飛機以及飛行員的安全。

1 2PX型連接器的結構及灌膠硫化

1.1 連接器的結構

2PX型連接器分為直式和彎式兩種類型。不論哪一種類型的連接器，大體上都由前螺帽、轉接殼體及尾附連接組成（見圖1）。

1.2 硫化

硫化是指在橡膠中加入硫化劑和促進劑等助劑，在一定的溫度和壓力條件下，使線型大分子轉變為三維網狀結構的過程。HM305有機硅密封膠液的硫化是基膏和硫化劑（液體）按一定的比例配比后，在規定的溫濕度下變成固體的過程（見圖2）。

2 2PX型連接器灌膠故障形式及原因

2.1 膠液硫化不完全

連接器灌膠完成，放置24h后檢查灌膠質量，膠液應完全固化，但本次故障中部分膠液始終無法固化，導致灌膠質量不合格。針對該故障現象進行原因分析，確定是膠液的基膏和硫化劑混合不均所致，即基膏與硫化劑充分混合的部分雖完全固化但與硫化劑混合比例不滿足要求的基膏始終無法固化。檢查配膠過程發現，操作人員配膠時沒有使用專用的配膠容器和攪拌器具，配膠時將基膏和硫化劑先后倒入塑料袋中，使用木棍進行攪拌。由于塑料袋很軟，使用木棒手動攪拌速度很慢，很容易造成膠液混合不均，導致無法固化。

2.2 插孔漏膠

根據故障現象，針對HM305有機硅密封膠液的基膏和硫化劑的不同配比開展試驗，發現掌握膠液配比的最佳活性期非常重要。膠液的最佳活性期與配膠的比例、硫化時間及環境溫濕度密切相關。通過試驗得出：在20℃～30℃、相對濕度40%～70%的大氣環境條件下，基膏和硫化劑的配比比例按100 ：3時，膠液在50～90h內能夠達到最佳活性期；當基膏和硫化劑的配比比例按100 ：（4～5）時，膠液在30～60h能夠達到最佳活性期；當基膏和硫化劑的配比比例按100 ：（6～7）時，膠液在10～40h能夠達到最佳活性期。環境溫度越高，到達最佳活性期的時間越短；環境溫度越低，到達最佳活性期的時間越長。未進入最佳活性期的膠液接近液態，粘稠度小，若此時灌膠，因插孔與膠木之間有間隙，膠液很容易順著連接器接觸偶與膠木之間的間隙流入插孔內，從而產生漏膠故障，影響連接器對接；又由于膠液固化后是絕緣體，一旦連接器對接后插針孔中間隔著膠時，可能導致斷路故障（見圖3）。

2.3 膠液未灌滿連接器

某型飛機發電機連接器出現斷線故障，打開連接器檢查時發現，膠液未灌滿連接器，連接器焊點處沒有膠體，檢查孔往上都有膠體。導致該現象的原因與灌膠時機有關，當膠液進入最佳活性期后，粘度會逐漸增大，流動性逐漸減小，超過0.5h后基本無流動性，灌膠過程困難。在此狀態下灌膠時，由于膠液粘度高，流動性極差，導致膠液未能流入焊點處，無法起到保護焊點的作用。

2.4 導線損傷

由于導線自身的重量，如果膠液沒有凝固，隨著硫化時間的增加，導線會因重力作用產生角度偏移，直到導線與殼體接觸。經調查，目前的操作辦法是：靜置連接器，自然硫化，當導線與連接器出現角度偏移時，通過手動調節方式進行修正。但由于硫化的時間過長（約24h），硫化完成時導線還是很容易與連接器殼體相接觸，安裝尾附時會將導線絕緣層磨破，從而產生短路故障（見圖4）。

3 解決措施

3.1 研制灌膠容器

為滿足可視性要求，采用亞克力透明材料制作容器。依據實際膠液使用量確定容器大小，瓶身直徑為55mm，高度為150mm。考慮容器的兼容性，既能用于調膠又可用于灌膠，將出膠口設計為帶螺紋的樣式并配備堵蓋。根據膠液體積公式V=m/ρ和圓柱體體積公式h=V/πr2，并結合試驗結果，計算出一定質量的基膏和硫化劑在容器內的相應高度，在該容器上按照配比比例100 ：（3～7）標注基膏和硫化劑的配比刻度，從而簡化配膠方法，保證配膠質量（見圖5）。

3.2 研制攪拌器具

攪拌器具種類繁多，由于HM305有機硅密封劑基膏粘度Pa.s≤35，屬于中密度溶劑，調膠時基膏比重較大處于容器下部，硫化劑比重較輕處于基膏上部，需要使用一種能將沉淀于底部比重較大的膠液全部攪起又便于操作并與灌膠容器適配的工具，防止轉速過大導致膠液飛濺。因此，選用現有的轉速可控的電槍作為動力裝置，操作者可以輕松控制攪拌方向，攪拌器的桿部端頭采用與電槍適配的六方頭設計，方便安裝（見圖6）。使用該器具可以使基膏與硫化劑充分融合，解決攪拌不均問題。

3.3 研制固定裝置

根據殼體尺寸，在連接器尾附設計中增加線束固定裝置。固定裝置內部下端內徑大小與連接器尾附匹配，上端內徑與連接器線束直徑匹配。為了便于拆卸，固定裝置使用兩個半圓組合安裝，待膠液固化后取下固定裝置，使導線處于殼體中心位置，保證導線與殼體的間隙，防止安裝連接器尾附時損傷導線造成短路故障（見圖7）。

3.4 研制注膠槍

根據2PX型彎式連接器要求，使用注入法從工藝孔處進行灌膠時，電連接器在灌封和硫化時應保持垂直狀態（觸點向下），但使用現有灌膠器具進行操作有困難，原因為：1）沒有合適的灌膠容器和與工藝孔匹配的接管嘴，導致灌膠時膠液無法流入工藝孔中；2）工藝孔位置在連接器下部，膠液由下至上流動直到填滿連接器殼體空間，由于灌膠時產生壓力，導致用現行器具無法將膠液灌入連接器殼體。

針對上述問題，研制了錐形接管嘴，一端安裝在灌膠容器的出膠孔上，另一端頭部外徑為φ2.8mm，灌膠時放入直徑為φ3mm的工藝孔內，保證接管嘴與工藝孔適配，有效防止工藝孔處漏膠；研制了與灌膠容器尺寸匹配的灌膠槍，增加壓力，使膠液順利填滿連接器殼體空間，解決灌膠難題（見圖8）。

3.5 改變配膠方法

根據統計分析，插孔漏膠故障多發生在環境溫度低于20℃～30℃、濕度低于40%～70%的情況下。這是由于溫濕度變低，膠液的最佳活性期時間延長，硫化緩慢，導致漏膠故障產生。針對這種情況進行試驗，得出結論：當環境溫濕度不滿足要求時，尤其是溫度低于要求時，在基膏與硫化劑混合均勻后，加入0.2%～0.5%的蒸餾水（每滴蒸餾水約為0.05g），混合均勻后進行灌封，可保證連接器殼體內的膠液在較低的環境溫度下快速硫化；結合活性期檢測試驗，取出重量為10～15g配置好的密封劑，用潔凈的木簽或金屬絲緩慢拉密封劑，直至密封劑拉出的膠絲斷部有明顯回縮時，可認為活性期已到，開始灌膠。該方法能夠有效解決插孔漏膠故障。

作者簡介

王芳，工程師，從事飛機電纜修理技術研究。

楊竹，工程師，從事飛機電纜修理技術研究。

李涵凝，工程師，從事飛機修理標準化研究。