浅析电缆组件导通电阻异常问题

浅析电缆组件导通电阻异常问题

谢欢,  

贵州航天电器股份有限公司 贵州 贵阳 550000

摘要：电缆组件产品广泛用于航天、航空、兵器、船舶等领域，随着电子设备功能日趋复杂，体积小型化、质量轻量化，对连接技术和性能要求越来越高，因此电缆组件的可靠性越来越重要。而导通电阻是影响电缆组件可靠性的重要因素，通过对导通电阻测试原理、影响导通电阻异常的因素分析，提出针对性的解决措施，以期提高电缆组件导通电阻的可靠性。

关键词：电缆组件；导通电阻；影响因素；可靠性

1 引言

目前，航天军工产品业务增长，航天产品高强密度交付及高质量保证任务推动航天国防建设，电缆产品在其中起到重要作用。电缆是电信号传输系统的纽带，在电路中起着电信号传输的桥梁作用，其品质直接关系型号产品的性能和质量，它们广泛应用于各个系统和部位，提供信号和能量的传输，而任何一个接点导通电阻的失效都会带来型号产品的严重后果[1-3]。电缆产品出现失效故障后，应分析其发生原因，归纳失效模式，确保电缆组件产品导通电阻的可靠性，通过对影响导通电阻可靠性分析，了解整个电缆产品设计、生产、装配、测试等整个生产流程中影响电缆产品导通电阻不良的因素，找出要因并加以对策，以达到降低导通电阻的不合格率，提高电缆产品导通电阻可靠性,保证产品在复杂的军事环境和军用场合中万无一失的可靠工作。

2导通电阻测试原理

按《电缆组装件通用规范》规定，导通电阻是产品中所包括的导线、线束及其他整件和部件的线路导通电阻。导通电阻应不大于RT值，其中[4]：

RT=（1+10%）RX×L+10n      (1)

       式（1）中：

                  RT——导通电阻理论值              单位:mΩ

                  RX——单位长度导线理论直流电阻    单位:mΩ/m

                  L——导线长度                    单位：m

                  n——导线压接的接触件的端数       n=1、2

实际测试电阻R总为：产品导通电阻RT、产品与夹具的接触电阻R接和夹具R夹之和，即：R总=RT+R接+R夹，所以：RT=R总-R接-R夹。在实际测试中R接较小，一般小于0.5 mΩ，所以R接在一般情况下可以忽略。

对于甩线电缆，由于甩线端部没有对接端，测试时无法与自动测试设备直接形成回路，所以可以采用“手工单根对接”的方法进行测试，如图1所示。

                         图1 手工单根对接测试

3导通电阻异常成因及影响分析

3.1产品异常现象

某电缆产品出现时通时断现象，如图2所示。 电缆产品是由连接器和线缆组成，在工艺制作中，如果处理不当易产生连接器断路和短路，造成产品检测性能失效。返修率较高，甚至导致部分产品组件报废[5]。

图2 异常现象

3.2产品失效分析

电缆产品在对接测试过程中发生时通时断的情况，对此进行故障树分析如下：

图3 孔位时通时断故障树

3.2.1接触件不合格

若电缆装配所用的连接器接触件不合格，则电缆装配完成后可能出现孔位时通时断的故障。复查接触件胖点有分离力，与标准孔对接后有分离力，放大镜下镀层完好（如图4所示），接触件的尺寸和镀层合格。因此，该因素可以排除。

图4 接触件外观及解刨情况

3.2.2导线不合格

若电缆装配所用的导线不合格，则电缆装配完成后可能出现孔位时通时断的故障。经查同批次电缆加工所用的同种导线和同批次导线配套制作的其他电缆在生产过程中均未出现异常。故该因素可以排除。

图5 导线外观情况

3.2.3导线压接不合格

若导线压接不合格，导线压接后可能出现导线与接触件面接触不可靠，则电缆装配完成后可能出现孔位时通时断的故障。

电缆装配流程记录中的导线首、中、末件耐拉力值见表1，均满足工艺文件导线耐拉力值12N要求。且由故障件X光复查可知接触件压接无明显异常。故该因素可以排除。

表1  导线耐拉力值

3.2.4接触件装入导线断丝

若接触件装入导线断丝，接触件和导线连接不可靠，则电缆装配完成后可能出现孔位时通时断的故障。

经过装入后镜检和X光检查可知接触件装入导线无断丝，该因素可以排除。

3.2.5使用过程拉拽导线造成

根据产品的结构，线束上包缠生料带保护，且连接器尾端堆胶保护，当拉扯线束时，堆胶体能够有效的缓解导线束上受到的拉拽应力作用，起到保护线束的作用。且该连接器端所有导线均使用同种焊接方式与接触件相连，当受到拉拽作用力时，所有导线感受到相同的作用力，若受力断裂应不只是出现一根断裂的现象，因此使用过程拉拽导线造成导线断裂的因素可以排除。

3.2.6导线单根受力拉扯

断裂的导线与同位置其他导线进行比对，断裂的导线靠连接器最左边，同时导线有交叉的情况，显微镜观察导线断裂，其线芯有熔断拉尖变细现象，存在导线因单根受力已有受损，再经过使用环境、运输外力等长期处于单根受到拉扯作用下最终造成疲劳断裂，断裂后剩余导线仍与其连接孔位有接触导通。因此导致产品性能时通时断，单根受力该因素不能排除。

表6  导线断裂现象

4.解决措施

针对影响电缆组件导通电阻的因素提出对应解决措施如下：

a）针对问题对车间操作人员、检验人员进行操作和质量培训，严格控制操作过程，对操作人员进行宣贯，要求装入前检查芯线是否损伤。

b）产品周转防护过程中套防尘盖避免接触件污染和外部多余物进入连接器腔体内。

c)将调高低工序列为关键工序，制定关键工序控制卡，对操作人员的资质、调高低工具及调高低方法、操作环境等进行控制。

d）将短接点手工压接改为半自动固定模具压接，避免人为不稳定因素。

e）产品两端导线应比其他导线略长，避免单根受力

f）完善产品的工装，使所有产品有测试工装能在线缆测试仪上进行测试。

g）人工测试改为自动测试，利用自动测试“四端法”测试可以忽略转接夹具本身的导通电阻值，且电阻值可以精确到1 mΩ，实现甩线产品导通电阻的自动测试。

5. 结论

通过故障分析，存在导线长期处于单根受到拉扯作用力造成疲劳断裂的可能，显微镜观察导线断裂，其线芯有熔断拉尖变细现象，并且电缆在运输过程中电缆导线受到外力作用，后续随着使用过程的环境应力的作用最终造成完全断裂，断裂后剩余导线仍与其连接孔位有接触导通，所以造成电缆产品时通时断现象。针对导通电阻异常现象提出针对性的解决方法，从管理上加强操作过程中的控制，从设计工艺源头采取相应措施，通过多措并施，可以有效的提高电缆组件导通电阻的可靠性，提高公司的质量管理水平。                                          

参考文献

[1]金慧,李龙云,杨敏等.航天器电缆网产研一体化协同方法研究与实践[J].上海航天(中英文),2022,39(S2):120-127.

[2]冯永芳.宇航用射频连接器及电缆组件的可靠性研究[J].机电元件,2018,38(01):13-15+22.

[3]王晶.基于GM系列连接器制作电缆组件工艺技术研究[J].安徽科技,2012,No.284(10):47-48.

[4]王晓东.甩线电缆导通电阻的自动测试[C].连接器与开关第十一届学术会议论文集， 2010:136-141.

[5]电缆组装件制作通用技术要求:QJ 603A-2006[S].2006.

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