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连接器技术90%相通 如何解决其余10%的复杂性与可靠性问题?

http://www.ec.hc360.com2017年07月17日14:31 来源:广东省连接器协会T|T

连接器技术90%相通,如何解决其余10%的复杂性与可靠性问题?

    随着电子信息技术的发展和进步,连接器成为电流或信号连接的关键元件,虽然体积小,功能和结构简单,但种类多、数量大,使得绝大多数工程师往往面临这样的窘境:

    ●在设计中对除功能外需要考虑的问题及处理方法感到困惑。

    ●对于产品例行实验项目的合理选择、测试结果的分析及应对方法不能很好的把握。

    ●对产品应用中出现的故障分析感到无从下手,从而难以给出有针对性的解决方案。

    其实,对于连接器的难点和关键性技术,可靠性问题不可忽视,包括了可靠性设计、评估和测试。比如说,你是否认为质量好的产品就代表可靠性高?在连接器产品中,你认为质量重要还是可靠性重要?

    今天让我们来看看北京邮电大学许良军教授在《电连接器技术中的复杂性与可靠性问题探讨》演讲中的精彩分享。

连接器技术90%相通,如何解决其余10%的复杂性与可靠性问题?

    主讲嘉宾简介:

    许良军,北京邮电大学自动化学院教授,副院长

    研究方向:电接触理论与可靠性;机电系统动态分析、故障诊断、计算机仿真;振动实验与检测技术;有限元在工程中的应用;机电元件设计技术等。

    曾完成或承担了"机电系统计算机仿真","程控交换机抗震性能研究","电力连接器在线性能测试与研究","电接触故障分析"等多项科研任务。

    与国际同行保持着广泛的合作。几年来多次出访波兰、美国、德国、加拿大等国进行学术交流、科研合作、参加国际学术会议,并多次邀请和接待外国学者的来访。

连接器技术90%相通,如何解决其余10%的复杂性与可靠性问题?

    内容

    1、连接器的复杂性源于缺乏整体的认识和理解

    2、对连接器从技术上进行合理划分是掌握连接器技术的有效手段

    3、90%的连接器技术要求是相同或相通的

    4、连接器的可靠性设计

    观点

    1、连接器的难点和关键技术在于可靠性设计,包括可靠性设计,评估和测试。

    2、连接器可靠性研究、评估、设计具有复杂性,可以列出上百个因素,却不是所有的场合用到所有的因素。

    3、应重点开展材料、工况、环境的可靠性相关研究。

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    关于掌握连接器的专业知识

    连接器作为产品需要两类技术:设计技术和制造技术。其中制造技术不是连接器特有的,而是连接器制造所需要的所有制造技术中一部分。而连接器自身的专门知识与技术都会应用在连接器设计中,因此掌握连接器的专业知识是设计工程师必备技能。

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    关于掌握连接器技术的有效手段

    我们常见到的新能源汽车连接器、轨道交通连接器、航空航天连接器等是从市场角度划分。从技术角度来说,连接器应分成两大类:传输大电流高电压的功率连接器和小电流低电压的信号连接器。这是根据连接器在设计上各自不同的关注点划分的。功率连接器的设计难点主要是解决生热问题,而信号连接器设计的主要难点在稳定性及信号完整性(高频高速)上。

    从设计目标上,连接器又可分为功能设计和可靠性设计。所谓功能设计如能够通过100A电流,能够通过40G的信号产生畸变。可靠性设计则是保证这一功能能够保持多长时间,其保持率是多少。对连接器而言,可靠性设计要难和复杂的多。主要是因为与工作载荷和环境的多种因素相关,以及具有随机性。

    因此,对连接器从技术上进行合理划分是掌握连接器技术的有效手段。连接器技术的基本规律大可在短时间内梳理和掌握,但可靠性设计上需投入更多的精力研究和提升。

连接器技术90%相通,如何解决其余10%的复杂性与可靠性问题?

    关于连接器可靠性设计的问题

    1、在连接器产品中,质量与可靠性是一样的吗?

    在连接器领域,可靠性与质量是有差别的。可靠性是一个设计指标,而质量是衡量产品的制造程度是否达到设计要求。

    2、连接器可靠性问题主要是什么?

    连接器可靠性问题主要是:可靠性设计和可靠性评估。两者都有很大的难度,后者在很大程度上是前者的基础。

    3、国内连接器可靠性研究的情况如何?

    目前国内可靠性研究主要存在模拟实验和深入分析不够等问题。并且可靠性研究的成本较高,建议可把重点放在材料和工况、环境的关系上,以期成果能够在更多的连接器设计上得到应用以平衡投入产出比,而不宜就具体的某款连接器开展系统研究。

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    4、针对近期品牌手机烧蚀的现象,从可靠性角度如何进行故障分析?

    分析的思路应是,首先制作出影响因素的树状图,列出所有影响的可能因素,接着找出相互关系,按轻重次序排列,然后根据关系图找出机理,最后确定以后检测评估的方法和方案。

连接器技术90%相通,如何解决其余10%的复杂性与可靠性问题?

    具体分析是:对于USB烧蚀现象,16个影响因素中出现概率最高的5个影响因素依次是:温度、污染、插拔磨损、高温、电压。通过相关影响因素实验室模拟实验分析,得到在温湿度下USB烧蚀失效的因素排序依次是:污染、电压、插拔次数。这论证了烧蚀产生的可能性,也给出了产生的条件。

    值得注意的是,污染分析是以某腐蚀机理为对象,但不能确定它的烧蚀就一定是这个机理,也不能说故障是只由这个机理产生的。

连接器技术90%相通,如何解决其余10%的复杂性与可靠性问题?

    5、如何测量连接器的可靠性设计是否合理规范?

    目前行业内普遍存在着这样的现象:连接器产品表现出来的指标合格,但产品设计不一定达标。众所周知,国际通用准则是合理的触点压降应在10mV左右,最大不应超过20mV。这准则本质上是在控制温升,而控制温升的目的是保证电流流过触点时α斑点不产生熔融,从而保证触点的工作寿命。

    之前,我在为客户做产品改进中发现一款连接器的指标远远超标。根据准则要求合理的温度大概在53℃,触点温升比导体温升高2-3℃为合理范围。但这款连接器温升达到10℃,显然并没有按照规格去设置。由于触点上的温度很难去测,所以我们用触点压降来衡量,基于温度是由交融热产生的,交融热是与电流电阻相关的。这样就找到了间接的测量方法。

    许教授的话

    相信相当多的企业在连接器触点方面没有上述的设置。在测下来整个温度达标了就OK了。但是这个触点能否保持长期工作是不清楚的,这问题当时是不会显现的。目前国外多年的研究与经验给出了结论和做法,我们只要去理解掌握就可以提升目前产品可靠性水平。

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    关于广东省连接器协会:

    广东省连接器协会秘书处位于广东松山湖,以组建中国领先的连接制造技术与解决方案产业链社群为目标,推动与连接器密切相关的应用端创新,聚焦产业核心力量,致力于国际顶层连接技术产业化进程,构筑我国连接器全产业链新生态!

责任编辑:朱婧芸

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