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[导读]在用于恶劣环境应用的电缆上安装后灌型连接器,可消除应力并防潮防尘。HRi 产品经理 John Brunt 解释了后灌工艺,并就如何获得最佳效果提出了建议。

连接器后灌工艺广泛应用于航空航天、国防和其他恶劣环境行业中使用的电缆和线束。它指的是在连接器后部单根导线连接处使用一种材料。

后灌的主要目的是提供应力消除,但当导线在紧靠连接器本体后面的狭小角度布线时,后灌也有助于减少触点的侧面负荷。因此,这种做法增加了整个组件的强度,并提高了耐用性。

重要的是,后灌还能防止灰尘和湿气进入,因为材料覆盖了连接器主体后部的整个表面(见图 1)。

保护重要的电缆连接

图 1 - 后灌填充了导线之间的空间,使导线之间以及导线与连接器本体后部(包括上例中的侧壁)保持相对固定的位置。

此外,值得注意的是,许多连接器--当然是那些在恶劣环境行业中使用的连接器--都有后壳和防护罩可供选择,以提供应力消除。然而,这些措施会增加重量。后灌提供了一种替代后壳和罩的选择。事实上,一个完全后灌的连接器与包覆成型的零件有很多相同之处,但通常更轻。

如果重量不是问题,例如,工业挖掘机的线束可能就是这样,后灌可以作为一种 "皮带加支架 "的应力消除方法。它还能防尘防潮,因为后壳和/或罩本身可能无法提供足够的保护(取决于应用)。

至于材料,通常是单组分或双组分环氧树脂。固化后的环氧树脂具有良好的剪切强度和机械硬度。耐温性也很重要,因为材料的核心特性必须在连接器的工作温度范围内保持近乎恒定;Harwin 公司的连接器适用于从 -65o C 到高达 175o C 的温度范围。

过程

后灌可用于多种不同类型的电缆连接器。最好在电缆组件经过电气测试后再进行。如果在后浇灌固化后发现问题,可能会导致组件报废。

如果有特定的区域/空隙需要填充,则环氧树脂的应用更容易。请考虑以下几点

· 连接器后部是否有挡土墙?它也可能被称为扩展壁、后浇铸壁或类似的墙。如果有,就不需要额外的工具来将化合物保持在液态。

· 如果没有墙壁,也没有使用遮光罩,则需要在连接器后部建一堵临时的墙壁。这可以用 3D 打印的护罩,甚至是遮蔽胶带这样简单的东西来实现。一旦化合物凝固,就可以拆除临时墙。

· 主体是否配有所有触点?如果没有,则需要用假触点(有时称为消隐针)堵住孔。此外,您是否为所有触点接线?根据触点类型的不同,如果没有连接导线,可能会导致环氧树脂泄漏。同样,您需要将其堵住。

· 考虑触点的实际设计。有些触点的设计非常开放,即使在接线时也会给液体化合物提供逃逸通道。这种设计在PCB 连接器的开放式压接中较为常见,不适合用于后灌。

涂抹环氧树脂时,建议将连接器与其配对的另一半连接起来,保持导线与主体垂直(见图 2),待环氧树脂完全固化后再进行任何操作。

保护重要的电缆连接

图 2 - 在环氧树脂涂抹和固化期间,将连接器与其配对的另一半连接起来,以确保触点对齐。

触点对齐非常重要,因为许多电缆触点都有一定的浮动/游隙。如果任何一个触点的固定位置哪怕只有很小的角度,连接器就需要更大的插入/拔出力。那些未对准的触点会增加磨损和侧面负荷,可能导致故障发生时间缩短。

后灌材料和固化

市场上有许多材料。其中不仅包括单组分和双组分环氧树脂,还包括用于电子元件的专用灌封化合物。这些化合物对于连接器后灌来说可能是多余的,因为它们可能是用于PCB或传感器组件,更侧重于热管理(热传导)。强度、硬度和温度范围是连接器后灌的主要特性;数据手册会告诉您需要了解的信息。

数据手册还将提供有关脱气等问题的信息。如果气体释放量较高,某些材料可能不适合在太空应用中使用。

以下是后灌和固化过程的概述:

1. 清洁所有表面。

2. 如有必要,可建造一个灌封墙。

3. 与配接连接器配接并保持稳定。在生产情况下,您可能需要创建一个专用夹具(在电路板上安装配对连接器阵列)。对于小批量生产,可将连接器固定在一个小钳子或加工好的口袋夹具中,并将配对连接器放在下面。

4. 对于双组分环氧树脂,应按照制造商的说明混合树脂和固化剂。每种环氧树脂都有关于混合、使用和干燥时间的详细说明。混合时不要太用力,以免产生气泡。如果环氧树脂存放在低温环境中,请留出时间使其达到室温,以避免凝结。

5. 将环氧树脂装入注射器或喷涂系统中,喷嘴大小应与应用相适应。小喷嘴需要更大的力才能将化合物推过喷嘴 - 在这种情况下,可以考虑使用动力分配系统。

6. 配制所需的环氧树脂量。至于 "所需用量 "是多少,有几个变量需要考虑,如连接器尺寸、触点类型和导线间距,连接器制造商应该能够提供相关建议。

7. 考虑使用真空环境对环氧树脂进行脱气。此过程可去除混合过程中产生的气泡。

8. 在环氧树脂固化期间,将组件放置在安全的地方。对于某些树脂,可能需要加热或光照。

9. 安装完毕后,断开组件与配对半成品的连接,清除用于创建临时灌封墙的胶带或其他材料。

10. 检查完成的产品并重复电气测试。

还要考虑所需的灌封化合物用量。所有灌封胶都有一定的保质期,最低订购量可能会大于您的需要。此外,如果不是经常进行后灌,灌封过程可能会比较混乱,建议在开始时多加练习。

出于这些考虑,如果连接器公司也提供电缆制造服务,一定要考虑这是否能为您节省时间和金钱。

总结

当然,在选择连接器时应考虑到最终应用。在恶劣的环境中,后灌可以消除导线上的应力,保护连接器后部不受潮湿和灰尘的影响。但并不是所有的连接器都能进行后灌,对于那些可以进行后灌的连接器,遵循本文中的提示将有助于确保最佳效果。

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