周鋒

（鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南鶴壁　458030）

連接器常見(jiàn)密封形式及其失效模式分析

周鋒

（鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南鶴壁458030）

汽車連接器的功能是實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸和電流傳輸。傳輸可靠性是檢驗(yàn)連接器性能的重要指標(biāo)之一。防水連接器就是一類可實(shí)現(xiàn)高可靠性傳輸?shù)奶厥膺B接器，該類連接器在車身連接器中廣泛應(yīng)用。

連接器；防水；密封；傳輸

隨著我國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展和汽車電氣系統(tǒng)的日益增強(qiáng)，對(duì)汽車連接器的精細(xì)化和可靠性要求越來(lái)越高，防水連接器的應(yīng)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(shí)現(xiàn)接觸點(diǎn)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(duì)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(jī)理是依靠密封部件自身的形變，填補(bǔ)連接器之間的間隙，從而阻隔空氣的流通，為連接部位創(chuàng)造一個(gè)獨(dú)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(yīng)用于連接器之間的密封；②密封堵，密封堵主要應(yīng)用于連接器與適配端子之間的密封。密封圈和密封堵的應(yīng)用示意圖參見(jiàn)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(jiàn)的密封圈分為2大類：側(cè)面密封和端面密封。

1.1側(cè)面密封

該種密封的密封原理是通過(guò)密封圈側(cè)面的密封筋受到擠壓變形實(shí)現(xiàn)密封，參見(jiàn)圖2。該類密封形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封效果良好，可以滿足1個(gè)大氣壓的密封標(biāo)準(zhǔn)［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(yàn)結(jié)果達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)1個(gè)大氣壓的要求［1］；連接器間結(jié)合力大于75 N的標(biāo)準(zhǔn)［2］，注：結(jié)合力指插頭護(hù)套與插座護(hù)套扣合時(shí)的力值；密封圈在連接器裝配過(guò)程中擠出護(hù)套。下面分析出現(xiàn)以上問(wèn)題的原因和解決問(wèn)題的預(yù)防措施。

1）密封達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。出現(xiàn)該問(wèn)題的原因一般有2種。一種為密封圈的密封過(guò)盈量不滿足要求，密封圈起密封作用部位的密封過(guò)盈量一般在0.5～0.8之間（經(jīng)驗(yàn)值），參見(jiàn)圖2。密封圈尺寸L1過(guò)小的話就會(huì)影響密封效果，導(dǎo)致密封不合格。另一種是密封圈的自潤(rùn)滑特性不合格，所謂自潤(rùn)滑指的是密封部件自身在使用過(guò)程中會(huì)分泌一層油膜附著在產(chǎn)品外表面，彌補(bǔ)密封部位的微觀間隙。所以自潤(rùn)滑特性也是影響密封圈密封效果的一個(gè)重要原因。

2）連接器的結(jié)合力大于75N。出現(xiàn)該問(wèn)題的原因一般有以下2種情況：一是密封過(guò)盈量過(guò)大，導(dǎo)致密封圈的密封筋變形后“無(wú)處藏身”，引起結(jié)合力增加；另一種情況是密封圈上端面過(guò)大，在連接器裝配過(guò)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(jiàn)圖3），從而導(dǎo)致連接器的結(jié)合力過(guò)大。解決此類問(wèn)題的方法是減小密封圈的上端面尺寸和在護(hù)套增加倒角。

圖2　密封圈密封過(guò)示意圖

圖3　密封圈與護(hù)套干涉示意圖

3）在連接器裝配過(guò)程中密封圈擠出護(hù)套。出現(xiàn)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(guò)盈量超過(guò)0.8mm而將密封圈擠出護(hù)套；二是密封圈的內(nèi)圈與連接器中島之間的過(guò)盈量小于0.5mm，密封圈不能可靠地固定在護(hù)套中島之上，導(dǎo)致密封圈在使用過(guò)程中的外翻，參見(jiàn)圖4。

圖4　密封圈外翻缺陷產(chǎn)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(guò)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(chǎn)生形變實(shí)現(xiàn)的密封，參見(jiàn)圖5。該類密封墊的形變面積較大，所以一般結(jié)合力比較大。連接器在使用該類密封形式的時(shí)候，一般要在連接器之間增加一種助力機(jī)構(gòu)，以減小連接器的結(jié)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(jié)合力過(guò)大。

出現(xiàn)該類失效常見(jiàn)的原因是密封墊的壓縮量不滿足要求，密封墊的壓縮量過(guò)小會(huì)導(dǎo)致密封失效，壓縮量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致連接器間的結(jié)合力過(guò)大。解決此類問(wèn)題的措施一般為調(diào)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(shí)現(xiàn)端子與護(hù)套之間的密封。密封堵大致分為2種：一種是單個(gè)密封堵，一種是組合式密封堵，參見(jiàn)圖6。

圖6　密封堵示意圖

單個(gè)密封堵常見(jiàn)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(guò)程中存在粘連現(xiàn)象，影響自動(dòng)化生產(chǎn)。

出現(xiàn)缺陷①、②，一般是密封堵的密封過(guò)盈量不合理造成?？赡艹霈F(xiàn)密封失效的部位有2處，一是密封堵外徑與護(hù)套穿線孔內(nèi)徑之間的密封處，另一種是密封堵內(nèi)徑與導(dǎo)線外徑之間的密封部位。只要保證這2處密封結(jié)構(gòu)的密封過(guò)盈量，密封堵的密封問(wèn)題及其端子插入力大的問(wèn)題就可以解決。對(duì)于③，密封堵在自動(dòng)化過(guò)程中的粘連現(xiàn)象，是因?yàn)槊芊舛碌牟牧隙季哂凶詽?rùn)滑特性，產(chǎn)品的外表面會(huì)有一層油膜，當(dāng)2個(gè)密封堵底部平面貼合時(shí)，就會(huì)將貼合面之間的空氣擠出貼合面，形成一個(gè)真空區(qū)間。在大氣壓的作用下，2個(gè)密封堵就會(huì)緊緊地貼合在一起。解決這類缺陷的措施，常見(jiàn)的為在密封堵底部增加凸筋或者凸點(diǎn)，避免真空區(qū)間的產(chǎn)生，參見(jiàn)圖7。

圖7　密封堵防粘結(jié)構(gòu)示意圖

組合式密封堵與單個(gè)密封堵的區(qū)別在于：?jiǎn)蝹€(gè)密封堵是將密封堵與端子的壓接在裝入護(hù)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(dǎo)線壓接后直接穿過(guò)密封堵，依靠密封堵與導(dǎo)線外徑之間的過(guò)盈量實(shí)現(xiàn)密封。這樣就可以用非防水端子實(shí)現(xiàn)防水要求，因?yàn)樵趬航舆^(guò)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(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)以上分析不難看出，在連接器常見(jiàn)的密封形式中，不管是密封圈類還是密封堵類產(chǎn)品，都要滿足密封圈密封部位合理的過(guò)盈量，合理的密封過(guò)盈量范圍在0.5～0.8 mm。既不能因過(guò)盈量過(guò)大引起裝配困難，又不能因過(guò)盈量過(guò)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(chǎn)品常見(jiàn)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(diǎn)。

［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(jī)電控制教學(xué)與研究工作。