压线筒硬度对导线坑压压接的影响分析

李 帅，刘志浩，宋新凯，王锋锋

(郑州航天电子技术有限公司，河南郑州，450000)

1 引言

随着电子产品向小型化、集成化、高密度化发展，压接技术以其操作简便、可靠性高、耐环境性强、使用寿命长等优点越来越赢得航天、航空、军工等行业的青睐。与导线压接的零件一般称作压接端子、接触体等，本文统称压接端子，压接是指利用专用工具，通过压力使压线筒沿导线四周产生塑性变形，从而使导线和压接端子之间形成永久性的机械和电气连接的方法。压接操作一般参照GJB5020-2001《压接连接技术要求》进行，但该标准中未提供压线筒的推荐使用硬度和适用线芯的参考硬度范围，导致在生产上存在诸多不确定因素。本文对坑压压接导线线芯材料和压线筒的硬度适用关系进行了分析和验证，并提出了工艺措施。

2 压接结构简介

压接端子由插合部位、观察孔、压线筒等部位组成，如图1所示。压接时将导线线芯插入压线筒内，导线线芯在压线筒两端均应可见，即应通过观察孔能观察到导线线芯，且压线筒尾端有适当长度的导线线芯伸出，如图2所示。

图1 压接端子结构示意图

图2 导线在压线筒内位置示意图

3 压线筒硬度对导线坑压压接影响的理论分析

GJB5020-2001《压接连接技术要求》指出，压接操作时除要满足导线与压线筒的直径匹配、导线插入压线筒的位置合适、压痕位置居中等要求外，还应保证“导线线芯材料的硬度应和压线筒材料硬度相近”。

经调研，军工行业国内外各单位生产的压线筒原材料一般为锡青铜、黄铜等，导线线芯原材料一般为铜含量较高的铜合金。导线压接时，将端头处理好的导线线芯插入压线筒内，保证从压线筒的观察孔内能观察到导线线芯，然后把装好导线的压线筒放入压接工具的定位孔内，保证压线筒零件的端部接触压接工具定位器孔底，然后用力握压手柄，一次到位，使压头达到预定位置时松开手柄，取出压接件，此过程为一个压接周期。压头从与压线筒接触位置到达预定位置的过程，即为压线筒的变形过程，该过程中压线筒的压接部位温度会明显升高，从而引起导线与压线筒结合部位金属产生塑性对流，两种金属表面的氧化膜被破坏，使两者金属面紧密接触，同时，两种金属面会产生一定的扩散现象，使得在接触面形成新的合金层，达到可靠的连接[2]。当导线线芯与压线筒原材料硬度相近时，导线线芯与压线筒压痕位置能够充分变形，接触紧密，而不会造成有的压痕位置接触良好，有的压痕位置接触不充分现象，从而保证了压接有效性。

4 试验验证

以压接22#压线筒为例，根据GJB5020-2001要求，22#压线筒与各规格美军标导线(镀银或镀锡铜线)压接后的耐拉力要求如表1所示。

表1 英制规格导线坑压式压接耐拉力要求

试验压接前，对某国产C55/0112-22-9、C55/0112-24-9导线分别进行裸线耐拉力测试，测试结果如表2所示。

表2 国产英制规格导线裸线耐拉力测试表

根据测试结果可以看出，22#导线裸线耐拉力为92.5～94.2N，24#导线裸线耐拉力为61.5～63.9N。为验证不同压线筒硬度压接导线的情况，分别对两种不同硬度的22#压线筒进行测试，其硬度如表3所示。

表3 两种22#压线筒维氏硬度测试表

根据测试结果可以看出，A组压线筒硬度为HV244.3～256.7，B组压线筒硬度为HV119.0～137.2，B组压线筒硬度约为A组压线筒硬度的一半。分别采用不同压接钳档位对A、B两组的压线筒压接表2中的导线，并测试耐拉力如表4、表5所示，将测试结果整理成波动图如图3、图4所示。

表4 两种22#压线筒压接22#导线耐拉力测试记录表

表5 两种22#压线筒压接24#导线耐拉力测试记录表

图3 两种22#压线筒压接22#导线耐拉力波动图 图4 两种22#压线筒压接24#导线耐拉力波动图

由试验数据可以看出，相同档位下，B组的压线筒压接导线后，耐拉力普遍高于A组的压线筒压接的导线，B组耐拉力更接近于裸线的耐拉力；B组压线筒可选择的档位范围比A组压线筒可选择的档位范围宽，A组甚至出现了在3档压接钳状态下压接22#导线，和在5档压接钳状态下压接24#导线时，耐拉力不满足最低要求值的情况。

对试验数据进行分析，可以得出如下结论：

1)每种导线有适合压接的压线筒硬度范围，不同硬度的压线筒压接同一种导线时，在相同档位下的导线耐拉力结果可能不同，超过一定硬度范围的压线筒容易出现过压接、欠压接等情况；

2)当压线筒的硬度与导线线芯硬度相匹配时，可以有多个档位压接效果相同，应综合分析耐拉力、外观、压痕位置、压接截面金相显微镜检查、压接电阻等指标，综合判断，最终确定合适档位；

3)当前状态下国产铜镀银多股导线和进口的铜镀银多股导线，使用的压线筒最佳参考硬度在HV130左右选取较为合适。

5 总结

综上所述，每种导线有适合压接的压线筒硬度匹配范围，压接操作时，考虑到导线、接触件的区别，应进行工艺鉴定，即试压接，然后根据实际情况上下调整档位，看何种档位的耐拉力最大，综合考虑耐拉力、外观、压痕位置、压接截面金相显微镜检查、压接电阻等指标进行判断，从而选择最优档位。作为压接端子的承制商，应根据用户的具体导线适用情况，提供合适硬度的压接端子和详细的压接使用说明书。