【華碧檢測】蘇州連接器測試機(jī)構(gòu)-插拔力測試-溫升測試-耐化學(xué)試劑測試-微動磨損測試-第三方檢測

連接器的機(jī)械性能是指連接器在受到各種機(jī)械應(yīng)力和操作條件下所表現(xiàn)出的物理特性。簡單來說，就是用一些物理特性來衡量連接器在機(jī)械力與時間共同作用下的表現(xiàn)。

連接器的機(jī)械性能關(guān)乎連接器在實際使用中能否夠承受預(yù)期的機(jī)械負(fù)荷和操作次數(shù)，關(guān)系到整個連接系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性評估。

一般衡量指標(biāo)

連接器的機(jī)械性能一般都會用如下指標(biāo)衡量：

插入力以及拔出力

保持力

插拔壽命

抗振性能

耐沖擊性能

(對于一些特定應(yīng)用領(lǐng)域的連接器，對機(jī)械性能也會有特定要求，比如電車充電槍連接器要求耐車輛碾壓，耐跌落等要求。)

我們通過不同機(jī)械性能相關(guān)的測試，來逐一介紹。

PART/ 01

插拔力測試

(Insertion and Withdraw Force Test)

插拔力是指連接器插入力及拔出力的機(jī)械性能指標(biāo)。

連接系統(tǒng)使用連接器，根本目的就是通過插拔連接器實現(xiàn)導(dǎo)通及斷路。而插拔這一動作大部分情況下是人為完成的，為了方便操作，就要求連接器的插入力不可以超過一定的數(shù)值，例如M12連接器標(biāo)準(zhǔn)IEC 61076-2-101內(nèi)定義M12系列連接器的插入力范圍為10N ~ 30N。而為了保持可靠的電氣接觸，連接器的拔出力也不應(yīng)設(shè)計得過小，同樣以M12連接器為例，其標(biāo)準(zhǔn)要求的拔出力范圍在15N ~ 30N之間。

插拔力的測試我們一般會使用插拔力試驗機(jī)完成。

插拔力測試一般會安排在連接器原始狀態(tài)，插拔壽命過程中，及插拔壽命測試后執(zhí)行，以比較連接器在使用后的插拔力變化。

一般參考標(biāo)準(zhǔn)：EIA-364-13或IEC 60512-13b

需要定義如下測試參數(shù)：

a) 測試速度：若無特殊定義，連接器/端子插拔力測試會按25.4mm/min (EIA-364-13) 的插拔速度執(zhí)行

b) 判定限值：參考產(chǎn)品設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

連接器插拔力的影響因素很多，如連接器公母端子之間的匹配、連接器主體的匹配、防水密封圈導(dǎo)致的插拔困氣等，都會影響插拔力值的大小。在插拔力不滿足要求時，也會將連接器拆分成各配合零組件，通過各零件間的插拔力測試來分析不良。

插拔力測試最需要注意的是公母端夾持，插拔力測試機(jī)臺一般都是垂直運(yùn)動的，若公母端的夾持存在偏斜，則會導(dǎo)致插拔力過大，甚至破壞待測物及機(jī)臺傳感器。要特別注意，測試標(biāo)準(zhǔn)對插拔力測試的樣品是否要求去除連接器或端子表面的潤滑劑/潤滑脂。

PART/ 02

保持力測試

(Retention Force Test)

連接器通常設(shè)計帶有鎖緊機(jī)構(gòu) (Locking mechanism)，以確保連接器在匹配后保持牢固，防止誤拔或在外界振動沖擊時意外脫落。

連接器的保持力，通俗講，是指需要該連接器鎖緊機(jī)構(gòu)能保持連接器對插狀態(tài)需要抵抗的最小外力。通常，連接器的測試會要求該力值施加一定的時間。同樣地，我們以M12系列連接器舉例，IEC 61076-2-010定義了M12 Push-Pull鎖緊機(jī)構(gòu)的連接器性能，其中6.3.2.1章節(jié)要求連接器的Retention force≥300N，且力值施加時間為60±5s。

(圖示為Push-Pull Lock的鎖緊機(jī)構(gòu)示意)

連接器保持力的測試設(shè)備與插拔力類似，測試除一般會定義到的最大力值施加時間外，還需要注意部分標(biāo)準(zhǔn)會定義力值施加的方式。如M12 Push-Pull型連接器保持力測試參考標(biāo)準(zhǔn)IEC 60512-16-6，力值需要以25mm/min施加，也就是需要對插狀態(tài)的連接器以該速度在不解鎖狀態(tài)拔出，直到傳感器測得拔出力為測試要求值再保持測試要求的時間，要求待測連接器不脫離。

保持力測試一般也會安排在連接器原始狀態(tài)，插拔壽命過程中，及插拔壽命測試后執(zhí)行，以比較連接器在不同使用壽命后對鎖緊機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的影響。在部分高溫、UV或者鹽霧腐蝕等對鎖緊機(jī)構(gòu)材質(zhì)會有老化影響的測試后也會安排保持力測試。

保持力測試會定義如下參數(shù)：

a) 測試力值

b) 測試力值施加時間

c) 測試力值施加方式

d) 判定要求

連接器的保持力由鎖緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及其材質(zhì)強(qiáng)度決定。

(下圖自左至右，分別是Latch Lock，Screw Lock，Bayonet Lock的鎖緊機(jī)構(gòu)示意)

PART/ 03

插拔壽命測試

(Durability Test)

連接器的插拔壽命，一般以產(chǎn)品設(shè)計壽命內(nèi)不影響功能的插拔次數(shù)定義。插拔壽命測試的目的是用來評估連接器經(jīng)連續(xù)使用后端子/結(jié)構(gòu)件磨損及電氣性能的變化。

如上文提及，大部分連接器設(shè)計有鎖緊機(jī)構(gòu)，連接器執(zhí)行插拔壽命測試時，需要考量選擇自動插拔設(shè)備測試或人工測試。

一般地，以插拔力為主要驗證目的，尤其是端子磨損對應(yīng)插拔力變化的插拔壽命測試，我們會建議使用插拔機(jī)臺執(zhí)行測試，這時可以按實際情況去除鎖緊機(jī)構(gòu)（如Latch Lock會去除Latch后用機(jī)臺測試）。

一般而言，在插拔壽命測試的過程中，插拔力監(jiān)測曲線會出現(xiàn)插拔力先變小后上升，再變小的趨勢，主要原因是由于自動插拔機(jī)臺一般為垂直地面運(yùn)行，在長期插拔壽命測試過程中，端子或塑膠/金屬件磨損產(chǎn)生的碎屑無法排除，堆積在連接器內(nèi)，從而加大干涉，再繼續(xù)插拔的過程中，這些碎屑逐漸消除，從而插拔力力值下降。

為了防止塑膠/金屬件磨損的碎屑測試結(jié)果的影響，讓測試過程更貼近實際連接器使用壽命周期內(nèi)的互配/脫離狀況，連接器的壽命測試也常常會用人工插拔的方式進(jìn)行。該方式更能模擬連接器所有零件在壽命周期內(nèi)的磨損狀況，尤其對一些帶有導(dǎo)向結(jié)構(gòu)或者防呆鍵位的連接器，更能如實評估這些位置的磨損狀況。

一般參考標(biāo)準(zhǔn)：EIA-364-09或IEC 60512-9a

需要定義如下測試參數(shù)：

a) 測試方法：自動機(jī)器插拔或者手動人工插拔

b) 插拔速度：自動設(shè)備一般設(shè)置最大500±5插拔循環(huán)/分鐘，其中，對于圓形連接器一般設(shè)置250~300插拔循環(huán)/分鐘。人工一般最大300插拔循環(huán)/分鐘

c) 插拔次數(shù)

d) 判定要求：包含外觀、電氣、插拔力等

連接器的插拔壽命與連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料選擇有很大關(guān)系，尤其是端子的結(jié)構(gòu)設(shè)計及鍍層狀況。以M12 螺紋緊固連接器舉例，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)定義了不同端子鍍層的插拔壽命要求如下表，可以看出，沒有嚴(yán)格定義鍍層厚度，不同鍍層材質(zhì)對應(yīng)的插拔壽命要求也有很大差異。

在測試方面，最容易被忽視的點(diǎn)是，要確保所有待測連接器測試時的每個插拔循環(huán)都是完全插入及完全拔出的。在自動插拔機(jī)測試時要為了防止公母端輕微偏移帶來的互配干涉，在手工插拔時要注意避免操作人員為了加快測試速度出現(xiàn)未完全拔出就插入的狀況。

PART/ 04

振動測試

(Vibration Test)

連接器的振動測試一般是模擬連接器在運(yùn)輸、安裝及使用過程中遭遇的各種振動，以評估連接器的抗振能力。常見的振動測試有正弦振動和隨機(jī)振動兩種方式。一般地，通用連接器會根據(jù)對應(yīng)的連接器標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)定義的振動測試執(zhí)行，定制連接器會跟隨連接器匹配的設(shè)備等終端對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行振動測試。

關(guān)于正弦振動與隨機(jī)振動的選擇，其實也可以參考IEC 60068-3-8內(nèi)容評估。如下表可以比較直觀地看出兩種不同測試方法適用的領(lǐng)域：

通常在一些常用的連接器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，只會定義正弦振動測試要求，如上文提及的M12連接器。正弦振動通常采用掃頻的方式測試，可以在設(shè)計/開發(fā)階段分析連接器共振頻率，或者執(zhí)行恒定振幅的疲勞測試。

正弦振動測試一般需要定義的測試參數(shù)：

a) 峰值加速度(am)/最大振幅(Xm)

b) 頻率范圍

c) 掃頻時間

d) 振動軸向

e) 振動周期

正弦振動也有著簡單、低成本等優(yōu)勢。但也是由于共振問題，會使待測物產(chǎn)生不符合實際的振幅，導(dǎo)致測試失效與實際失效不符，在一些對振動要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域，會需要執(zhí)行隨機(jī)振動測試來評估連接器的可靠性。

隨機(jī)振動的瞬時振幅相對頻率范圍內(nèi)的所有頻率是隨機(jī)的，隨機(jī)振動也是現(xiàn)實生活環(huán)境中最常見的激勵形式，尤其在大多數(shù)運(yùn)輸環(huán)境下的振動。隨機(jī)振動測試過程中，很多共振會激發(fā)，但其強(qiáng)度相對正弦振動期間產(chǎn)生的低，不會產(chǎn)生不現(xiàn)實的疲勞損傷。

隨機(jī)振動測試一般需要定義的測試參數(shù)：

a) 頻率范圍

b) 功率譜密度(PSD)/加速度譜密度(ASD)曲線

c) 振動軸向

d) 振動周期

對于連接器的振動測試，不論采用正弦振動或隨機(jī)振動，一般都會要求在測試過程中檢測瞬斷 (Disturbance)，即連接器在振動過程中電阻值在一定時間內(nèi) (如1μs) 不能超過一定值 (如7Ω)。

振動測試后，一般還會對連接器外觀尤其是端子及鎖緊機(jī)構(gòu)的磨損，以及電氣、氣密等性能檢查。

PART/ 05

機(jī)械沖擊測試

(Mechanical Shock Test)

連接器機(jī)械沖擊測試一般是模擬產(chǎn)品在生命周期內(nèi)可能經(jīng)歷的運(yùn)輸沖擊、碰撞沖擊，甚至是爆炸沖擊，以保證連接器在沖擊后仍能正常工作，是發(fā)現(xiàn)連接器結(jié)構(gòu)缺陷重要的手段之一。

機(jī)械沖擊測試有三種不同的沖擊脈沖波形，分別為半正弦脈沖、鋸齒脈沖及梯形脈沖。連接器相關(guān)測試中最常見的是使用半正弦脈沖波形的機(jī)械沖擊測試，其脈沖波形如下圖所示，即正弦脈沖的半個周期，適用于模擬線性系統(tǒng)的碰撞或減速引起的沖擊（如彈性結(jié)構(gòu)的撞擊）。

由如上脈沖圖形可以看出，機(jī)械沖擊測試一般需要的參數(shù)如下：

a) 沖擊脈沖波形

b) 重復(fù)速率/脈沖持續(xù)時間

c) 峰值加速度

d) 沖擊軸向

e) 沖擊次數(shù)

與振動測試相同，對于連接器的機(jī)械沖擊測試，一般也會要求在測試過程中檢測瞬斷(Disturbance)，并且，機(jī)械沖擊測試后，需要對連接器外觀以及電氣、氣密等性能檢查。