航天压接型电缆组件失效模式与分析

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1、徐林1邱凯1李瑛1朱平国2吴欢1（1.上海航天精密机械研究所，上海201600；2.上海航天电源技术责任有限公司，上海201615）摘要：研究了航天J18DMA系列失效的压接电缆的失效模式，以GJB5020—2001标准为指导，通过实验对失效电缆的电阻和抗拉力数据进行了统计和分析。对异常的失效情况，采用金相分析方法分析了失效机理，最后对解决方案进行了探讨。关键词：压接；失效；金相分析；电阻；拉力FailureModeandAnalysisofAerospaceCrimpingCableXuLin1Q

2、iuKai1LiYing1ZhuPingguo2Wuhuan1(1.ShanghaiSpaceflightPrecisionMechanismInstitute,Shanghai201600；2.ShanghaiAerospacePowerTechnologyCo.Ltd.,Shanghai201615)Abstract：ThefailuremodesofaerospaceJ18DMAseriescrimpingcablewerestudied.GuidingbytheGJB5020—2001sta

3、ndards,theresistanceandtensilestrengthofthefailedcablewerestatisticallyinvestigated.Forsomeabnormalfailure,thefailuremechanismofthecrimpingcablewasstudiedbyusingmetallographicanalysis.Finally,theresultsandthesolutionswerediscussed.Keywords：crimping；fai

4、lure；metallographicanalysis；resistance；tensile使其设计采用率逐步提升。但是，由于压接接触件与导线之间的匹配性、压接工艺的机械操作特性使得压接工艺的控制流程复杂，在型号研制过程中极易发生质量问题。图1是J18DMA系列舱外电缆示意图，采用压接工艺制造，在电缆网导通过程中发生了W4舱外电缆导通电阻异常质量问题，为了解失效原因，找到合理的解决方法，判定贮存寿命，对电缆网失效原因、机理等方面的内容进行了研究。1引言现代国防和航空航天系统所用电缆需要更高的环境防护

5、能力、更好的电磁屏蔽效果以及更小的尺寸和重量。电缆组件作为型号产品信号传输的载体，是控制、通讯、电源等系统的关键部件，其失效将直接导致发射失败。电缆的连接一般通过钎焊、压接等工艺实现。相比较其他连接方式，压接工艺具备越来越明显的优势，性能稳定、节约空间等特点a失效舱外电缆总览b电连接器内部结构照片图1J18DMA系列舱外电缆示分意图c失效部分作者简介：徐林（1981-），工程师，电子信息工程专业；研究方向：航天电缆组件制作及检测工艺技术研究。收稿日期：2014-05-2928制造技术研究航天制造技术

6、电缆进行模拟压接实验，实验样品数为3件，型号为J18DMA电连接器P类接触件，导线截面面积为0.15mm2。对这3件制品进行了外观检查、电压降和耐拉力测试，测试结果见表1。经与压接标准比对，压接样件检测结果均符合GJB5020—2001中的要求，结论为合格。表1P类压接样件电压降和耐拉力测试结果2研究内容2.1电阻模型某型号电缆网研制阶段，出现单点导通阻值不稳定现象，其阻值在1～100Ω之间跳动，远远超出阻值小于2Ω的技术要求。电连接器导通过程遵循霍姆模型，在该模型中把接触电阻近似作为合金材料电阻率

7、和膜层电阻率的一个函数：R=R+R=r/d+s/pr2（1）Icff式中：ρ——金属电阻率，Ω.m；d——圆形接触斑点直径；σf——膜层电阻率。认为集中电阻取决于两接触面之间导电斑点的数量与大小，把接触电阻近似作为合金材料电阻率和膜层电阻率的一个函数。根据霍姆模型进行仿真，得出的接触电阻模型：上述检测结果表明，对压接试件进行外观、电压降和耐拉力检测，测试结果均满足要求，因此，常规检测手段无法分析出此次失效原因，从宏观结构分析不能得到合理结论，必须开展微观结构分析。2.3金相分析从国外相关技术文献可以

8、了解，定量金相分析等微观分析手段正逐渐成为人们分析研究电连接器失效的重要手段之一和有力工具。采用金相分析手段可以确定电连接器的三维空间分布特征，建立与机械性能的内在联系，通过金相分析计算空隙比，可定量分析压接过程中金属芯线的变形行为和效果，真实地反应压接的可靠性，进行更科学地评价。本文所用压接方法为坑压式压接，通过压接钳压头将压线筒压成坑式窝点来实现，坑压式压接原理图见图2。Ri=Rci+Rfi=r/di+1/å(1/Rij)（2）式中：Rij代表导电区域i中的第j导