连接器插座气密性不良原因探究

连接器插座气密性不良原因探究

武志远

贵州航天电器股份有限公司,贵州贵阳550009

摘要：现阶段，随着科学技术的不断进步，连接器插座产品的应用已是随处可见，从消费电子连接器到目前的新能源车载连接器、航天航空航海设备广泛应用，对插座气密性能要求也越来越高。连接器插座气密性受到诸多方面的因素影响，需要做好设计确保产品质量。基于此，本文就连接器插座气密性不良原因进行简要探讨。

关键词：连接器插座；气密性；不良原因；

1研究背景

连接器插座(以下简称插座)是用于战略战术系统，电子对抗系统，野外作业电能，通讯信号连接系统，航天航空航海通讯和测试跟踪系统，计算机系统、邮电铁路指挥系统，进口仪器设备等电能、电信号的连接的主要部件，插座多采用铝合金或不锈钢材质制成。产品尺寸精度要求较高，翘曲量小于0.2mm，表面不能有明显的凹痕、飞边，整体收缩均匀，无明显变形。

在连接器插座气密性方面，笔者拟使用Moldex3D分析浇注系统、冷却系统等结构，验证模具结构方案，同时获得成型工艺参数，为后续优化实验提供初始数据。前期众多研究者使用模流分析软件对模具结构进行分析，为模具设计提供参考，使连接器插座气密性设计更合理，提高生产效率和产品质量。例如蔡凯武等[1]针对产品的结构特点，采用Moldflow或Moldex3D进行模流分析，满足了成型和表面精度要求。周淑容[2]针对手机电池后壳的精密成型，运用CAE分析获得了基于三板模的牛角浇口和点浇口的尺寸，完成模具设计。

在优化连接器插座工艺参数方面，采用正交试验+响应曲面实验的方法对翘曲量和收缩率进行多目标优化，提高产品的质量。相关研究包括李丽等通过Moldflow模流分析，以产品的翘曲变形量作为响应目标，获取较理想的成型工艺参数并完成模具设计。邱彤等基于Moldflow对透镜注塑压缩成型工艺进行仿真研究，以体积收缩率和翘曲变形量为优化目标，以正交试验法与综合平衡法相结合获得最优工艺参数组合，并与响应曲面法工艺优化方案对比，确定最佳试验方法。

2 连接器插座构成

产品由插头、插座组成，插头为自由端，插座为固定端，端接方式为焊接式。其中，插头由头壳体、卡帽、绝缘基座、插针(或插孔)、波型圈、防跳圈、垫片、挡圈、电缆罩、夹线板等零部件组成，由于本文不涉及到插头，所以不列图进行说明。下文对插座结构进行详细阐述。插座由1－座壳体、2－字序、3－密封圈、4－针绝缘体、5－平垫、6－针盖板、7－挡圈、8－卡销、2－插针等零部件组成，其结构示意图见图1。

图1插座结构示意图

3气密性问题分析

该系列产品的密封性能是通过在上下基座之间的橡胶密封垫上灌封ＲTV硅橡胶来实现的，所以胶层厚度、橡胶件的尺寸稳定性、ＲTV硅橡胶的固化条件及粘接性能等因素都会对产品的密封性能产生很大的影响。而实际生产过程中该系列产品普遍存在插座气密性不良的现象，从设计和工艺两方面分析导致该问题发生的原因如下:

3.1密封结构设计不合理

该系列产品设计为上下基座定位中间灌胶的结构，这种结构虽然利于产品装配。但是，如果接触件与密封垫之间的设计不合理很容易引起气密性问题。

3.2橡胶密封件尺寸超差

该系列产品结构中由于有橡胶密封垫，橡胶材质的特性使得密封垫与接触件配合处的尺寸一致性较差，实际装配过程中密封垫与接触件配合处有间隙(如下图2所示)，产品灌胶时胶液会从间隙里漏出，且不易察觉，导致胶层固化时厚度达不到设计要求，影响了产品密封性能。

改进措施:零件入厂时必须加强来料入库检验，确保零件尺寸符合图纸要求。

图2插针、密封垫配合图

3.3灌封胶液使用不合理

该系列产品灌胶使用的的是704硅橡胶，其具有粘接性好、强度高，电绝缘性能优良，密封性能和耐老化性能等特点，可在－50℃～+250℃的范围内长期使用。704硅橡胶属于脱醇型的缩合硅胶，依靠接触空气中的水分和被粘物表面的水分子而固化，这期间对环境温度以及相对湿度要求较高，而我公司车间对环境温度及相对湿度控制不严格，常常达不到704硅橡胶固化所要求的条件(室温及55%相对湿度)，导致产品装配好后胶层还没固化彻底而影响了产品的密封性能。

解决措施:车间加强管理，确保车间环境满足产品装配时的要求。定期对车间环境进行检查，加强监督。

3.4产品装配工艺不完善

插座产品的装配工艺流程如下:零件清洗→接触件涂保护剂→组装插座芯组→铆卡销→激光刻字→组装插座壳体→上盖板→主键点漆→装方垫→封胶→耐压测试→绝缘体电阻测试→接触电阻测试→气密性测试→互换性测试→外观检验→组装防尘盖→包装。工艺流程中规定接触件需要涂保护剂，此工序是为了保护接触件接触端的镀金层和降低产品插拔阻力，但是由于保护剂的润滑特性会让接插件在涂完保护剂后与胶层之间的粘接力降低，当产品对接时接触件与胶层会产生一定的相对位移，此时由于胶层与接插件之间的粘接力降低，会使得胶层不能再有效的粘住接触件，两者之间产生缝隙，不能形成有效的密封结构，最终导致产品密封功能失效。解决措施:采用局部涂保护剂的方法，装配成品后对接触件对接部位刷涂保护剂(如图3所示)，可有效避免胶层与接插件之间粘接力降低的问题。

图3接触件局部涂保护剂示意图

总结

综上所述，本文分析了圆形连接器插座产品在生产过程中时常发生的气密封问题产生的几方面原因，即密封结构设计的不够合理、橡胶密封件尺寸超差、灌封胶液使用不合理、装配工艺不完善，并提出了相应的解决措施，按此方法实施后大大提高了产品气密性合格率。

参考文献：

[1]邱彤，刘泓滨，代元祥，等.基于正交试验与响应曲面法的透镜注塑压缩成型工参数的多目标优化试验[J].塑料工业，2021，49(11):70‒73.

[2]代元祥，刘泓滨，邱彤，等.基于GS理论与响应面法的玻璃纤维增强PA66气门室盖注塑成型优化[J].塑料工业，2022，50(5):119‒124.

[3]范玉，黄继战，范佳琦.电池正极支架成型工艺分析及其注塑模具设计[J].工程塑料应用，2022，50(11):102‒107.