连接器弹性接触件设计与材料
连接器材料介绍

连接器的电镀层材料
材料的电气性能,比重,融化温度
材料 导电率 电阻率 比重
融化温度
m/ W Xmm2 W Xmm2
g/cm3
0C
•锡 9 •银 62 •金 41 •钯 9.1 •镍 14 •铜 57
0.11
7.2
0.016
10.5
0.024
19.3
0.11
12.0
0.07
8.9
0.017
8.9
230 960 1000 1552 1450 1084
荐. 8. 在接触件啮合期间滑动或摩擦作用推荐
锡镀层接触件. 9. 锡镀层接触件不用于接通或断开电流. 10.锡镀层接触件可用于干电路或低电平状
态.
16
镀金
1. 金镀层推荐为高可靠性应用. 2. 金镀层可用于腐蚀环境. 3. 金镀层可用于高耐久性. 4. 金镀层可用于低的接触力和低摩擦. 5. 薄的镀金层可确定稳定的低接触电阻. 6. 金对微振磨损衰变不敏感. 7. 有润滑可提高金接触件性能.
•钢
Steel (Fe)
应用温度达到 250 0C,导电性差,好的弹性,
耐磨损,呈灰色.
5
连接器的接触件材料 •镍 Nickel (Ni) 很高的温度特性(应用到+650 0C),耐腐蚀, 好的强度和比较好的导电性,呈银灰色.
6
连接器的接触件材料
材料的电气性能,比重,融化温度
材料 导电率 电阻率 比重
17
镀金
8. 金镀层要求采用一适合的底镀层,如镀 镍层.
9. 金镀层厚度随应用的要求而定. 10.金用于低电平电流状态. 11.金接触件用于高温. 12.金接触件不与锡接触件啮合. 13.金接触件不推荐作接通和断开应用.
弹性接触件选用和可靠性研究

弹性接触件选用和可靠性研究杨奋为;房大慧【摘要】弹性接触件是影响电连接器电接触性能的关键零件. 本文在阐述各种结构形式弹性接触件性能特征和选用基础上, 重点介绍瑞士PRECI-DIP技术集成创新的冠簧式 (鹰爪) 插孔接触件, 并论述了电连接器弹性接触件质量控制和可靠性保证要点.【期刊名称】《机电元件》【年(卷),期】2015(035)006【总页数】7页(P50-56)【关键词】弹性接触件;选用;可靠性【作者】杨奋为;房大慧【作者单位】上海航天技术研究院808研究所;关西电子进出口 (苏州) 有限公司【正文语种】中文【中图分类】TN784弹性接触件分为弹性插孔和弹性插针两类。
弹性插孔对应于刚性插针,反之,弹性插针对应于刚性插孔。
弹性插孔有片簧式、冠簧式和线簧式等三种型式。
其中,片簧式包括圆形侧开槽、圆形直开槽和方形等型式。
而弹性插针主要有绞线式和片簧式两种型式。
1.1 弹性插孔接触件1 ) 片簧式片簧式插孔结构简单、成本较低,在接触电阻和电流负载方面提供相对好的性能,但插拔次数和插拔力有所限制,插拔次数≧200次、失效概率10-2~10-3。
目前,70%的电连接器选用片簧式插孔。
(1)圆形圆形接触件分为直开槽和侧开槽两种型式。
直开槽可多开几个直槽,开槽一定要中心对称,为满足收口均匀性和簧片变形的一致性,应尽可能采用专用工装收口。
由于在无护套情况下,易受较大插针损伤,使簧片向外发生塑性变形会导致插孔松弛接触不良失效,故目前军用电连接器都采用带有不锈钢护套的直开槽接触件,见图1所示。
侧开槽前端保留一段整圆,只开一个侧槽和直槽,直槽位置不一定要在插孔中心,可根据插孔壁厚、簧片长度和接触压力要求而定。
由于前端存在整圆,可很好防止较粗插针对簧片损伤,见图2。
(2)方形方形接触件内簧片与插孔紧密接触产生正压力,保证低而稳定的接触电阻,外簧片卡在绝缘体台阶上,起固定接触件在绝缘体内位置的作用,见图3。
方形接触件一般具有止档结构,限止簧片产生塑性变形而使弹性失效。
连接器第四章接触弹片材料

连接器第四章接触弹片材料:特殊合金性质--连接常用铜合金特点和对比(黄铜锡青铜铍铜镍铜等等)4.3.1 稀释铜合金(Dilute Copper Alloys)稀释铜合金又称高铜合金,指合金元素含量低于4%的铜合金。
作为一组,这些铜合金在所有铜合金中具有最高的导电率和极佳的在一般压力和高压力下的耐腐蚀能力。
在足够的成形能力下的拉伸强度被限制在低于大约500Mpa拉伸强度,因为其拉伸强度主要由冷卷(请回忆前面提过的主要用于降低成型性能的冷作硬化)。
该合金组在相对零温度到80摄氏度(华氏176度)之间提供了很好的对压力松驰的抵抗能力。
表4.8总述了合金元素含量低的铜合金的典型特性。
按合金中合金元素含量的比率来计算,上述铜合金的相对导电率有所下降。
合金元素自己也极大地影响了传导性能,这是其内部电子结构因素的结果。
C151是一种也具有最低的合金含量(含0.1%左右的锆)和最高的导电率的二元合金。
该合金通过铜锆的易扩散以与冷作硬化结合而生成第二阶段颗粒而使其强度提高。
留有固体溶解物里的锆元素含量不超过0.02%。
C151的最重要的性能是在高温下仍具有很高的抵抗压力释放的能力,尽管其合金元素含量很低。
该合金由于在高温下具有比其它高铜合金,包括凝结强化合金,明显的优良性能,因些该合金等级较高。
C151在150摄氏度的高温下保温3000小时后仍具有其初使87%的压力;然而强度比凝结合金要低得多。
镁和磷在C155中要反应生成磷化物。
这些颗粒在通过从溶液中除去镁和硫而达到高导电率的同时增加了冷作硬化的效应。
该合金也需要加入微量的银以在低温回火时提高防止软化的能力。
C155应力松弛阻抗在高铜合金中是适度的。
低级别的锑和锡(含于低氧铜或磷再氧化的铜) 也能增加软化抗力,如C1443和C145。
控制残留的氧对避免生成防止锑元素提高软化阻力的锑氧化物藉非常重要的。
这些合金的导电率是很高的,因为留在溶解合金里的合金添加物的含量是很小的。
弹簧触指在母线连接器中的作用

弹簧触指在母线连接器中的作用母线连接器是一种用于连接电气设备的重要组件,它可以有效地传输电流和信号。
在母线连接器中,弹簧触指起着至关重要的作用。
弹簧触指是一种具有弹性的金属触头,它被设计成与母线接触,以实现电流传输和连接的稳定性。
弹簧触指可以提供良好的接触压力。
当母线连接器被安装在设备中时,弹簧触指会受到一定的压力,使其与母线保持紧密接触。
这种紧密接触可以确保电流传输的稳定性和可靠性。
弹簧触指的弹性可以使它在压力变化时自动调节接触力,以适应温度变化、震动或其他外部因素的影响。
弹簧触指可以提供良好的导电性能。
弹簧触指通常由优质的导电金属制成,如铜或铜合金。
这些金属具有优异的导电性能,可以有效地传输电流。
弹簧触指的形状和结构设计也可以最大限度地减小电阻,减少能量损耗,并确保稳定的电流传输。
弹簧触指还可以提供良好的耐久性和可靠性。
由于弹簧触指通常是由金属制成的,并且具有弹性,因此它们可以在长期使用中保持不变的形状和性能。
这意味着弹簧触指可以经受频繁的插拔和振动,而不会导致连接不稳定或损坏。
这种耐久性和可靠性使得弹簧触指成为母线连接器的理想选择。
弹簧触指还可以提供一定的防护功能。
由于弹簧触指与母线紧密接触,它们可以防止灰尘、湿气、腐蚀物等外部物质进入连接器内部,从而保护连接器和电气设备免受损坏。
弹簧触指的形状和结构设计也可以减少外部冲击对连接的影响,提高连接的稳定性和可靠性。
弹簧触指在母线连接器中起着至关重要的作用。
它们提供了良好的接触压力、导电性能、耐久性和可靠性,并具有防护功能。
弹簧触指的设计和制造需要考虑到各种因素,如电流负载、环境条件和使用寿命等。
只有选择合适的弹簧触指,才能确保母线连接器的高效运行和可靠连接。
连接器第四章接触弹片材料

连接器第四章接触弹片材料:电连接器铜合金性能一选择铜合金的因素4.2电连接器合金性能合金的选择因素材料性能与电连接器的功能性要求间的关系可参阅表 4.1所总结。
大多数重要材料与功能相关的性能包括导电率、强度及伸缩系数。
通过削减接触压力(伸缩现象)和抗腐蚀力来影响牢靠性。
可成型性及尺寸掌握影响满意电连接器产品功能性需要合金的机械加工牢靠进行的力量。
与导电性有关的打算性因素是电连接器是试图传输电流(通常几十安培)还是试图传输电信号(通常1安培以下)。
正如所猜测的,高导电率合金更有利于电能传输应用以避开产生大量的焦耳热,但在电压必需受预定的电路损耗时,它们可能对信号传输更为有利。
合金产生的强度及伸缩系数打算了电连接器协作时接触弹片的接触正压力。
常常,对提高接触压力的有效性压力可通过变曲得到。
从弹性臂端子(见第节)得到的正压力(Fn)的关系可表示为:Fn= α modulus × deflection × a stress(4.1)几何上因素(如梁的宽度、厚度、及长度)使该等式最终成立。
弯曲伸缩系数可遵循胡克定理供应的悬臂弹性而用于打算接触压力(这就是说,所加的弯曲压力不能超过比例限度)。
该比例限度随着其它屈服强度的增加而倾向于增加,并因此受合金及其过程影响。
因而,在给定材料厚度的状况下,高强度合金通常能供应更高的接触压力。
施加压力超过其弹性限度会导致微结构的变形。
最终结果是假如弹性移动仅仅通过伸缩应力产生则接触压力小于将要达到的(最大接触压力)。
连接器的牢靠性需要连接器处于工作状态过程中,接触压力保持稳定,或至少不会低于所允许的极限值。
当接触弹片处于长期的应力状态下时,即使应力是在弹性范围以内,微量塑性变形依旧会发生。
一些初始的弹性应力和张力可以被塑性变形所取代,这样会导致接触力减小。
(一种解释为应力释放的现象)。
冶金过程中的微塑性变形是受温度影响的,并且,当工作温度处于80—100℃时铜合金的微塑性变形会变得很明显。
接触件的类型及特点

接触件的类型及特点接触件(contact)电连接器完成电连接功能的核心部件。
一般由阳性接触件(male)和阴性接触件(female)组成接触对,通过阴、阳接触件的插合完成电连接。
接触件可以是几种合金中的任何一种材料制成,具体选择要根据接触件的类型,插拔的频度以及连接器所工作的电气条件和环境条件而定。
其特点如下:一、圆筒形接触件这种类型接触件的阳接触件通常为刚性插针,阴接触件通常采用圆孔劈槽后套上不锈钢外套,这种插孔称为开槽套管组合插孔。
还有一种较常用的是闭口簧片式插孔,在圆筒上开一个凹槽,在凹槽内部装有弹性金属片实现接触,在插孔的前端有闭口式圆孔,以防止大直径插针插入破坏簧片结构。
圆筒形接触件具有工艺简单、生产效率高、使用范围广等优点。
如小航的J599I、II和III系列圆形电连接器就是采用圆筒形接触件。
二、单叶回转双曲面线簧插孔接触件该插孔由内套、金属丝、外套三部分组成。
内套负责支撑金属丝,若干根金属丝沿内套纵轴向成一定夹角并拉直,其两端弯曲沟住内套管两端,就形成了两端大而中间小的单叶回转双曲面线簧插孔,该插孔中均匀分布数根弹性金属丝,所以相当于好几对接触件并联使用,使可靠性大大提高。
因此,插针与插孔是多线并联接触系统。
该插孔接触可靠性高,插拔力稳定,接触电阻小,在各类插孔中失效率最低。
如小航开发的LRM系列矩形电连接器,A950系列圆形电连接器就是采用线簧孔接触件。
三、绞线(麻花)插针接触件该插针与线簧孔刚好向反,它的插针为柔性的。
绞线插针由内圈三根外圈七根铜丝采用不同螺距反向绞合,两端焊接,插针中部凸起,凸起部分外切圆直径大于插孔内径,工作时,插针凸起部分受力产生压缩变形和轴向旋转伸长,并与插孔形成七点紧密接触。
具有良好的弹性和接触性能,插拔柔和,耐振动,抗冲击。
该接触件的最大特点是易实现高密度,目前最小间距为0.635mm。
如小航开发的J70系列矩形电连接器就是采用绞线插针接触件。
四、簧片式接触件簧片式接触件采用级进模冲压成型,易于实现自动化,零件加工精度高。
电连接器常用接触件设计中的关键点

电连接器常用接触件设计中的关键点徐斌(安费诺(常州)高端连接器有限公司,江苏常州213100)摘要:电连接器常用接触件的加工设计中,对可靠的接触性有着较高的要求,分析刚性插件、悬臂式插孔、线簧式插孔、冠簧式插 孔、爪簧式插孔的结构形式,及其应用在连接器中的设计要点。
关键词:电连接器;接触件设计;关键点中图分类号:V442 文献标识码:B D〇l:10.16621/j.c n k i.is s n l001-0599.2018.07.680引言电连接进行电与信号的传输,必须通过插合接触件来实现,如果接触件没有可靠的接触,连接件也就不具有电连接的意义。
电连接中的插针以及插孔组合,被称为接触件,是电连接器的核 心部分。
从电连接器常用接触件的制造工艺、选用思路、结构设 计等方面,对设计关键点做简要分析。
1电连接器常用接触件类型电连接器中使用比较广泛的类型:①刚性插针同悬臂式插 孔接触型;②刚性插针同线簧式插孔接触型;③刚性插针同冠簧 式插孔接触型;④刚性插针同爪簧式插孔接触型。
这4种接触件 同属刚性件同圆形弹性件互相接触类型。
2 4种类型接触件结构设计关键点2.1刚性插件从不同类型接触件使用的刚性差异分析,零件结构形式均 不复杂,设计中要考虑的问题是插针插合引导端结构,希望让插 合力不高,同时还要保证可靠的插合性,就要求插针的接触段表 面有极高的粗糙度,接触端尺寸精度臆0.03 m m,保证插针插合 端是直接圆角或者是锥形圆角,见图1。
这两种不同的结构,也 适合使用在不同类型接触件上,接触端直径逸2 m m使用直接 圆角,小于该值,一般建议用锥形圆角。
刚性插针应使用精密自 动形式的机械加工,才能保证尺寸精度和表面粗糙度满足要求。
2.2悬臂式插孔的选用和结构设计要点圆形电连接___-----_-----,器通常使用悬臂〈二二;.........................式插孔结构接触件,排列形状近似图1插针插合端锥形圆角于方形矩形的连接器中也有使用,但不会用在长条形矩形连接 器上,该类型接触件需要配合使用到22#规格之上接触件,不适 宜与小于该规格的接触件配合,使用寿命逸500次。
3.5耳机插座接触端子的弹性结构设计介绍

1)目标管理:对检验岗位设定漏检目标,车间设定总目标 目标考核方式;检讨和月总结。发现漏检率增高和降低都必须总结
2)内部巡检抽样:检验过程中,班组组长在规定的时间间隔内对各检验岗位的作业结果进行抽检,并现场予以纠正和辅导
3)对检验员每年进行一次检验标准的培训,并经考试合格签发上岗证
4)品质部QA对送工序的产品实施抽检,允收标准C=0抽样方案
3.5耳机插座测量电压法。首先要确认的是各芯片电源引脚的电压是否正常,其次检查各种参考电压是否正常,另外还有各点的工作电压是否正常等。例如,一般的硅三极管导通时,BE结电压在0.7V左右,而CE结电压则在0.3V左右或者更小。如果一个三极管的BE结电压大于0.7V(特殊三极管除外,例如达林顿管等),可能就是BE结就开路信号注入法。将信号源加至输入端,然后依次往后测量各点的波形,看是否正常,以找到故障点。有时我们也会用更简单的办法,例如用手握一个镊子,去碰触各级的输入端,看输出端是否有反应,这在音频、视频等放大电路中常使用。
1.铁壳 (材质:一般为铁;处理工艺:通过电镀镍或者煲黑工艺处理,从而防止其氧化)
2.塑胶手柄(材材:一般为POM料,如有防火阻燃耐高温要求,则常选用PA尼龙料 处理工艺:注塑成型)
3.端子 (材质:一般为磷铜; 处理工艺:电镀银)
4.绝缘底板 (材质:电木板; 处理工艺:冲压成型)
肯定是越粗的导线可以承受的电流强度越大。但是电流密度就不一样了,无论导线粗细多少,它能承受的电流密度差别不大。电流强度只是电流的大小与导线横截面积无关,比如电流10安培,不管是10安培电流通过多粗的导线,它的电流强度都是10安培。例如通过面积径1平方毫米的导线有10安培的电流和通过10平方毫米的导线有10安培的电流,它们的电流强度是一样的,都是10安培,但是电流密度不一样,当然是1平方毫米的导线中电流密度大。器之间,这样一旦电流互感器出现问题,断路器和避雷器均不能切除故障,将由上一级断路器跳闸切除故障,从而扩大停电范围,同时也会因延时切除故障使电流互感器烧毁。用户侧发生单相接地时,因断路器不跳闸,为寻找接地点需逐一拉合同一公用线上的下线分支,还会造成停用公用线,增大停电范围。轻触开关主要由以下部件通过相应的工艺处理后装配而成:
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连接器弹性接触件设计与材料苏州接插元件研究所邓志奎沈鑫万庆葛粉兆尹秋《国际线缆与连接》应用版—2002年4月刊摘要:文章就弹性件设计与材料之间的内在关系,通过公式推导,并通过电接触原理的介绍加以论述,以便使设计人员在设计连接器弹性元件时,为合理选择材料,提供一种可行的方法。
前言连接器产品一般依据连接器的使用范围和功能要求来考虑其结构尺寸。
如果材料选择不当,或结构尺寸参数不合适,将不会设计出一个好品质的连接器产品;同样弹性元件的材料选择不恰当,也不会设计出一个好的连接器产品。
即使对一个工作多年的设计师来说,面对几十,上百种可供选择的材料,要能选择一种合理的材料也是很困难的。
设计人员在设计连接器时,必须考虑诸多因素,特别是要将结构尺寸设计和弹性材料的选择加以综合考虑。
随着材料科学的发展,现在市场上可供选择的弹性材料种类越来越多,这就给设计人员选择时带来了一定的困难。
一般而言,针对具体的元件结构尺寸,首先是选择弹性性能能满足要求的材料,而在几种可供选择的材料中,又要选择一种价格相对便宜、工艺简单(工艺成本低)的材料,这种材料是最佳的选择对象。
为了选好一种材料,本文首先从连接器的核心部分-接触对的电接触理论加以简单的介绍。
1 产品性能对连接器弹性接触对的要求电连接器接触性之好坏与连接器接触对间的接触电阻大小有关。
一般要求接触电阻小一点为好,这样可减少接触电阻造成的功能损耗。
并且也可减少接点发热,接点发热太高反而增加了接触电阻值。
另外,过高的热量如散发不好就会使金属软化,加快了金属表面的氧化和磨损,使连接器的品质下降,严重的会使连接器塑壳软化变形,老化等。
因此,接触电阻一般仍以偏小以好。
同时,对数字电路用的连接器来说,要求连接器在工作时,其接触电阻不仅要小,数值也要求较为稳定为好。
如工作中阻值变化太大,容易形成脉冲,从而使整机不能正常工作。
我们在试制中曾用一只开关代替施密特电路给一数字电路发脉冲信号,发现由于弹性元件多次弹跳,开关每次开合击发引起计数紊乱。
这是由于开关开合时,弹片抖动,引起接触电阻变化,从而产生电压变化所致,所以接触电阻值在工作过程中其数值要尽量稳定。
1. 1连接器接触对的接触电阻连接器接触对是指连接器一个插头片和一个插座片相互接触实现电连接的金属元件。
它们在接触区形成一个电阻,称之为接触电阻。
接触电阻有以下几部分组成:1.1. 1压缩电阻Rc清洁的金属表面通过施加一定的压力(弹力)互相接触在一起时形成的电阻Rc称之为压缩电阻,见图1,由于接触区的接触面积很小,电流一到接触区相互被压缩在一起,使电流密度增加,此对产生的电阻称之为压缩电阻。
当两种金属在弹性压力下相互接触时,由于金属表面并非理想的光滑表面,其表面粗糙度使得接触区并非是面接触,往往是一点或几点接触,在一定压力作用下,高的波峰处首先被压平,使得原来不接触的较低波峰处也产生接触,亦即是说,压力越大,参与接触的点越多。
如一对接触对元件采用不同的材料制成。
则RC=(p 1+p2)/2d=Pf/d (1)ρ1、ρ2为两种材料之电阻率,ρ1为ρf、ρ2的平均值,d为接触区的小圆点直径,若为同一种材料,则ρ1=ρ2=ρ于是RC=p/d (2)设有几个点接触,则接触总面积(假使各接触点面积均为A),则于是有膜层电阻Rt金属表面由于吸附气体或表面产生氧化或磁化或受到吸附的氧化物的污染而在表面形成一层薄膜。
这种薄膜往往是电的不良导体,从而造成接触电阻很高。
这种薄膜在一定的压力,摩擦以及一定电压作用下碎裂,使得底层金属互相接触,产生隧道效应。
电阻Rt称为隧道电阻(或称膜层电阻)。
膜层电阻是影响接触电阻变大的主要因素。
Rt一般占总接触电阻的70%~80%,所以应给Rt以充分重视。
膜层电阻主要是由于金属表面被一层氧化膜隔开,这种氧化膜的化学稳定性很好,只有当接触对在足够大的电位差下才会被击穿,电子才会自由地流动。
可是,在"小功率电路"中,有时开路电压仅50mV,要击穿很厚的氧化膜是显得太小了。
但由于在不定期的正压力作用下触点之间的振动所产生的摩擦以及热胀冷缩等因素的影响,使金属之间产生微观的相对运动,从而会压碎金属表面氧化层,改善了表面接触状况,在裸露的底层金属接触处产生隧道效应,电流得以通过。
因此,在设计连接器时,一定要保证弹性金属件能产生足够的接触压力。
另外,为了降低膜层电阻的影响,接触元件表面一般都要镀复抗氧化性能强,化学稳定性好的贵金属镀层,以提高金属元件的抗氧化性能。
但有的贵金属,如银,其导电性能很好,但抗氧化和硫化性能很差,为此,几采用镀银工艺的,表面最好用触点保护剂处理一下,以提高抗氧化和硫化性能。
1.1. 3金属导体本身的体积电阻Rb不同材料的体积电阻不同,体积电阻的大小取决于合金的金相组织结构。
当材料上附加一个电场时,其自由移动的电子云在电场的作用下,加速向正极移动,移动越快,材料的导电率就越好(即电阻率越低)而合金中的"杂质"或微量元素的存在,又引起电场的不均匀度。
从而扩大了电子运动的偏转和反射量的增加。
并增大了偏移量和反射量,这对材料的导电率产生了不利的影响。
见表1。
表1 部分不同金属材料的电阻率(20℃)材料名称 (Ag)银 (Au)金 (Ba)钡 (Pt)铂 (Al)铝 (Cu)铜 (Ni)镍黄铜流银电阻率 16.2 23.5 108 130 27 16.8 68 61.6 290材料名称磷铜铍铜 (Pa40Cu)镤铜合金 (Cu54Ni46)铜镍合金 (Mn86%Cu12%Ni2%)锰铜合金电阻率 122 102 350 500 430由表1可见,不同合金材料,电阻率变化很大。
对散热性不好的连接器,设计人员应选择电阻率小一点的材料,或通过改善散热条件解决。
材料的体积电阻由下式计算:其中:A(l)-沿接触元件长度方向的横截面积-零件的长度-材料的电阻率对尺寸较大的接触件,Rb值一般比较小,因此对产品的性能影响不大,只有在散热条件很差的情况下,才加以考虑,一般可忽略不计。
于是,接触对的总接触电阻公式可简化为:从使用的角度考虑,就接触电阻本身而言,要求接触电阻在较小的范围内为好。
1.2 接触电阻的影响因素前面虽然说明了接触电阻小一点为好,但也不是绝对的,因影响接触对的接触电阻大小的因素很多,如受环境影响也是一个重要因素,如H2S和SO2等气体对金属导体的影响,会使接触表面很快生成硫化物和氧化物。
如镀银件表面生成黑色的硫化银的不导电物质,将极大地增大接触电阻值。
其次材料的硬度及弹性性能同样也影响到接触电阻值。
一种弹性较差的金属材料,其强度极限较低,当它产生弹性变形时,储存的变形能较小,因而产生的接触压力较小。
但长时间使用后,容易产生机械变形,应力逐渐释放,从而造成接触对间的正压力降低,使接触性能变坏,因此要选择弹性性能好的材料作为接触件的弹性元件为宜。
但事物往往是矛盾的对立统一。
我们知道一对接触对的接触正压力增加,在一定范围内其接触电阻会随之降低,它基本呈二次曲线的关系。
当接触压力很小时,接触电阻会急剧增大;当压力大到一定程度时,接触电阻减小值很不明显。
如此时再继续增加接触压力,接触电阻几乎不减少。
这时可能造成接触表面磨损严重,既破坏了表面镀层,又由于磨损使表面变得粗糙起来,反而减少了表面接触面积。
同表面更易起化学反应,使接触电阻增大,逐步发展下去,就可能造成接触失效。
所以在选取弹性件的材料时,要综合考虑多种因素,合理的加以选择。
2 连接器的弹性元件结构尺寸设计2.1弹性模方法:在讨论设计方法时,我们可将弹性接触件简化为一悬臂梁。
如图2所示:设悬臂梁宽度为b,厚度 h,长为L,端头施加一接触压力为P,端头绕度为f。
(图2a)则梁的端部应力图为图2b所示:最大内应力在材料的上,下两面处向右为最大拉应力,向左为最大压应力。
由材料的力学公式:σmax-弹片端部最大内应力-弹片最大力矩-弹片的截面模量此公式在设计弹性接触件时,应根据材料的弹性模量,确定最大的许用应力。
结构设计时,如变形量过大,超过材料性性能,就会产生永久塑性变形,这是应该避免的。
究竟应该选取多大的σmax和σmin作为设计区域范围,见图3。
2. 2接触电阻法:对接触对之间存在一接触电阻,接触电阻之大小,与多种因素有关:如材料的电阻率,表面镀层,氧化和硫化等因素的影响,在设计时都要认真加以考虑,但除了上述这因素外,接触件之间的接触压力也能严重影响接触好坏和接触电阻之大小。
我们做过一个实验,在一定范围内,接触电阻和接触压力是一个二次曲线的关系,如图4所示:弹性材料为Qsn6.5-0.1(Y)表面镍底镀金。
由图4可见,当接触压力很小时,随P的减少接触电阻急剧上升。
当P增加到一定程度时,P和R呈二次曲线关系。
当P增到足够大时,曲线下降趋势比较平缓。
根据产品的性能要求,对不同结构的零件,二次曲线数值略有变化,因此我们可以根据产品设计的总体要求,确定R设计区,从而通过图4确定Pmin和Pmax。
将上述Pmin和Pmax值代入图3,确定Emax和Emin,这样就可确定对具体零件结构的弹性件选用什么样的材料。
3结论在具体设计过程中,应针对具体情况加以综合考虑各种因素,即使选择正确,其它因素的影响也会造成连接器的不可靠。