Обжимные клеммы: типы, качество обжима и производство штампованных клемм

Магазин жгутов недавно утилизировал две тысячи обжатых разъемов, которые прошли визуальный осмотр, но не выдержали шестидесятисекундного испытания на растяжение при 80 Н. Номер детали был правильным, провод имел указанное сечение 1,5 мм2, и один и тот же настольный пресс выполнял эту работу в течение трех лет. Разница возникла из-за смещения диаметра ствола проволоки на 0,06 мм в одной производственной партии, чего было достаточно, чтобы вывести сжатие жил за пределы диапазона, в котором медь плавится в твердое соединение.

Качество обжима определяется тремя вещами, которые должны совпадать: корпус клеммы, провод и инструмент. Когда они совпадают, правильно обжатая клемма выдерживает большую нагрузку, чем сам провод, и остается стабильной в течение десятилетий. Если этого не происходит, никакая забота оператора не компенсирует этого. В разделах ниже объясняется, как сделать это совпадение намеренно, а не случайно.

Что на самом деле делает обжимной терминал

Обжимная клемма представляет собой штампованный металлический контакт с двумя рабочими зонами. Проволочный ствол представляет собой трубку, в которую помещается зачищенный проводник. Опора изоляции, если она существует, представляет собой вторую пару выступов, которые удерживают изоляцию, а не медь.

Правильный обжим не просто зажимает провод. Матрица сжимает ствол примерно на 20–30 процентов от его первоначальной высоты, заставляя отдельные пряди и стенку ствола сливаться друг с другом и образовывать холодный сварной шов. В результате получается газонепроницаемое соединение без доступа кислорода к меди, поэтому хороший обжим противостоит коррозии даже во влажных моторных отсеках и наружных шкафах управления.

Такие стандарты, как UL 486A и IEC 60352-2, описывают соединение по характеристикам, а не по геометрии. Их не волнует форма клеммы, важно лишь то, чтобы готовое соединение выдержало механическое растяжение, падение напряжения, циклическое нагревание и испытания на коррозию. Именно поэтому размеры корпуса, качество материала и толщина покрытия имеют большее значение, чем внешний вид готового терминала.

Основные типы обжимных клемм и где подходит каждый из них

Большинству проектов нужны только две или три семьи из перечисленных ниже. В третьем столбце перечислены точки, которые являются причиной большинства возвратов продукции и неудач на месторождениях.

Практическое правило простое. Сначала выберите стиль соединения в зависимости от того, как часто соединение необходимо открывать, затем выберите тип цилиндрического соединения в зависимости от класса провода и силы тока. Покупка только по внешнему виду или цене обычно переносит проблему на станцию ​​обжима.

Факторы выбора, которые решают, выживет ли сустав

Совместимость проводов

Одного размера проводника недостаточно. Две проволоки сечением 1,5 мм2 могут быть изготовлены из семи жил диаметром 0,52 мм или из тридцати жил диаметром 0,25 мм, а для более тонкого класса требуется другой цилиндр и матрица. В пригодной к использованию технической документации указан диапазон проводов в мм2 или AWG, а также диапазон диаметров изоляции. Если зачищенный проводник свободно сидит в цилиндре перед обжатием или его невозможно вставить, не расправив жилы, цилиндр не подходит для этого провода.

Изолированный или неизолированный

Изолированные клеммы компенсируют токовую нагрузку и температурный диапазон ради скорости и безопасности при прикосновении. Виниловые чехлы обычно рассчитаны на температуру около 75 градусов по Цельсию, нейлоновые - на 105 градусов по Цельсию, а термоусадочные версии еще выше. Рядом с выхлопной арматурой, тормозными магистралями или опорами двигателя материал втулки часто разрушается раньше, чем металлическое соединение, поэтому номинал втулки следует рассматривать как реальный предел технологического процесса, а не как маркетинговый номер.

Окружающая среда и механическая нагрузка

Вибрация, солевой туман и термоциклирование меняют ответ. Кольцевая клемма на шпильке подходящего размера со стопорной шайбой выдерживает вибрацию, которая утомила бы плоскую клемму. Быстрое отключение существует именно потому, что его можно разобрать, поэтому оно не принадлежит месту, где соединение никогда не должно перемещаться.

Материал и покрытие

Электролитическая медь используется по умолчанию для проводимости, латунь более жесткая и дешевая, а фосфористая бронза используется там, где необходимо поддерживать силу пружины. Лужение покрывает большинство потребностей в области коррозии и пайки, тогда как серебро используется для очень низкого контактного сопротивления или повышенной температуры. Эти компромиссы носят скорее технический, чем коммерческий характер, и их обоснование изложено в этом руководстве по как выбрать подходящие материалы для штамповки металлических деталей .

Хороший обжим против плохого обжима: что проверять

Самой надежной проверкой в цехе по-прежнему является измерение высоты обжима микрометром поперек проволочного ствола по сравнению со значением, указанным в паспорте инструмента. Визуальные проверки идут на втором месте, но они выявляют ошибки, которые могут не заметить только измерения.

• Раструб: конец ствола должен слегка расширяться, показывая, что матрица сжимала, а не разрезала ствол.
• Обрезанные пряди: любая нить, разрезанная острой кромкой матрицы, снижает прочность на разрыв и может стать причиной растрескивания.
• Опора изоляции: изоляция должна располагаться сразу за пределами корпуса и внутри опорных выступов, не защемляясь и не разрезаясь.
• Хвостик проводника: на небольших клеммах проводник должен выступать за цилиндрический конец примерно на 0,5–1 мм.
• Тест на растяжение: значение должно соответствовать данным терминала. Неудачное обжатие обычно свидетельствует о частичном обрыве пряди, а не о чистом выдергивании.
• Высота обжима внутри допуска: обычно плюс-минус 0,05 мм для небольших стволов, что плотнее, чем при большинстве обычных работ с листовым металлом.

Когда линия начинает не проходить испытания на растяжение, причиной почти всегда является одна из четырех причин: неправильное гнездо матрицы для цилиндра, длина зачистки, из-за которой медь остается в изоляционном обжиме, смешанные партии клемм из разных производственных партий или инструмент, срок службы которого истек.

Как изготавливаются обжимные клеммы

Клеммы производятся методом прогрессивной штамповки, а не литьем или механической обработкой. Рулон медной или латунной полосы, обычно толщиной от 0,3 до 1,0 мм и часто с предварительно нанесенным покрытием, проходит через матрицу, которая постепенно заготовляет, протыкает, формирует цилиндр, формирует язычок и освобождает деталь. Ствол раскатывается в цилиндр вокруг оправки, поэтому его округлость, внутренний диаметр и толщина стенок напрямую зависят от состояния матрицы и консистенции полосы.

Именно здесь набор толерантности становится дорогостоящим. Выпуклость полосы, изменение толщины, износ штампа и толщина покрытия — все это меняет окончательный диаметр ствола. Поставщик, который проверяет только внешний контур, все равно может отгружать клеммы, вышедшие из строя на станции обжима, поскольку критические размеры находятся внутри корпуса и вокруг язычка, а не на внешнем крае. Работа такого рода требует технологического контроля, а не только окончательного контроля.

Высокоточные нестандартные металлические штамповочные компоненты для OEM-приложений Штамповка металла на заказ для компонентов с жесткими допусками, включая детали клеммного типа, с контролем в процессе обработки критических внутренних размеров. Посмотреть продукт →

Такого же внимания заслуживают этапы формирования. Флажковые клеммы, согнутые на девяносто градусов после обжима, наконечники с формованными выступами и пружинные контакты, которые должны сохранять силу в течение многих лет, — все это зависит от радиуса изгиба и контроля упругого возврата, поскольку формованный элемент, который расслабляется на несколько десятых миллиметра, меняет силу сопряжения готового соединения.

Боковые наконечники закрытого типа и другие тянутые детали

Не каждый терминал начинается с плоской полосы. Закрытые наконечники ствола, трубчатые втулки и концы аккумуляторных кабелей часто начинаются с тянутой оболочки, где плоская заготовка формируется в чашку, а затем уменьшается за несколько проходов, пока стенка не достигнет необходимой толщины. Чертеж дает бесшовный ствол без шва, который может раскрыться при сильном токе, но это также означает, что толщина стенок основания и обода немного различается, и это изменение напрямую влияет на деформацию ствола во время обжима.

Изготовленные на заказ детали из листового металла глубокой вытяжки из нержавеющей стали Глубоко вытянутые и штампованные детали для бесшовных бочек, в которых толщина стенок и концентричность влияют на надежность обжима и окончательного соединения. Посмотреть продукт →

Для вытянутого ствола в спецификации чертежа должна быть указана толщина стенки в зоне обжима, а не среднее значение, плюс концентричность относительно канала ствола. Два стана могут указать толщину стенки 1,0 мм и при этом производить детали с разной обжимкой, поскольку один выдерживает толщину 1,0 мм у основания и 0,9 мм у обода, а другой делает противоположное.

Указание пользовательских клемм и штампованных контактов

Индивидуальная работа становится необходимой, когда стандартный каталог перестает соответствовать реальности: необычный рисунок шпилек, размер цилиндра для провода, которого никто не имеет в складских терминалах, покрытие, необходимое для определенного химического воздействия, или формованная вкладка, которая должна соответствовать существующему корпусу. Полный запрос должен содержать следующее.

• Чертеж со всеми важными размерами, отдельно отмечающими зону обжима и элементы сопряжения.
• Конструкция провода, включая количество жил и диаметр изоляции, а не только поперечное сечение.
• Материал и состояние полосы, а также тип и толщина покрытия в микрометрах.
• Годовой объем, размер партии и будет ли деталь работать в рамках одной кампании или непрерывно.
• Требования к испытаниям, такие как значение тягового усилия, падение напряжения, время работы в солевом тумане или циклическое нагревание.
• Формат упаковки, особенно если детали подаются на автоматическую обжимную машину.

Инструменты — это та часть цитаты, которая заслуживает самого внимательного прочтения. Поставщик, у которого есть собственный штамповочный цех, может отрегулировать диаметр ствола после первого испытания на обжимку, в то время как торговая компания может передать жалобу только выше по потоку, что обычно означает, что исправление поступает на одну партию позже. Эта разница во времени отклика является основной причиной, по которой покупатели ищут завод по индивидуальной штамповке и глубокой вытяжке металла а не реселлера для этого типа контакта.

Услуги по гибке и глубокой вытяжке металла на заказ OEM-штамповка, гибка и глубокая вытяжка обжимных контактов с использованием собственного инструмента, который позволяет оперативно корректировать размеры после пробных запусков. Посмотреть продукт →

Общие вопросы об обжимных клеммах

Нужна ли пайка обжимных клемм после обжима?

Нет. Соединение правильного размера и правильно обжатое не требует пайки. Припой придает жесткость той части жилы, где проволока выходит из цилиндра, и на этом участке жесткости начинаются усталостные трещины при вибрациях. Пайка относится к разъемам припоя и нескольким очень маленьким размерам проводов, а не к правильному обжиму.

Как определить, хорош ли обжим?

Измерьте высоту обжима на проволочном цилиндре, убедитесь, что она находится в пределах допуска на инструмент, затем проверьте раструб, изоляционную опору и все обрезанные жилы. Завершите испытание на растяжение при значении, указанном в технических характеристиках терминала. Все три проверки вместе, а не какая-то одна в отдельности.

Может ли один обжимной инструмент работать со всеми типами клемм?

Нет. Пластины подбираются в зависимости от размера ствола, типа ствола и диапазона проволоки. Инструмент с храповым механизмом может охватывать целый ряд изолированных клемм, но его использование на стволах другого семейства приводит к тому, что соединения выглядят закрытыми и все равно не проходят испытания.

Заключительные мысли

Большинство проблем с обжатием — это проблемы спецификации, которые проявляются позже в виде производственных проблем. Зафиксируйте класс проволоки, цилиндр, покрытие и оснастку как единое решение, а затем проверьте соединение по измерениям, а не по внешнему виду. Такой подход требует нескольких часов на этапе волочения и экономит целые партии продукции на станции обжима.