压接和焊接 - 连接性能和寿命的关键

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在本文中，压接Crimping/焊接Soldering，音频和视讯电缆不仅取决于所使用的电线或电缆或所使用的连接器。电线或电缆与连接器之间的连接质量同样重要，甚至更重要。虽然许多缺乏经验的工程师通常会忽略寿命问题，而只专注于初始测量问题，但知识渊博的工程师总是根据一段时间内的故障率进行设计。




音频/视讯电缆市场的最大问题是:

营销部门选择时尚和谬误、不适用的规格和伪科学，而不是现实世界的客观测量和经过验证的真实方法来创建电线和电缆组件”这些组件应该持续多年，并具有很高的性能。高质量的结果。



今天，我们将看看 A/V 世界中那些无名英雄，他们将一切连接在一起 – 透过压接和焊点。

压 接

压接Crimping是 Amp Incorporated 于 1941 年发明的一种用于端接电线和连接器的无焊接方法。   



与焊接相比，压接技术可以实现更快速且一致的电线端接。  



多年来，针对单线、绞线和同轴电缆发明了许多不同的压接技术方法。虽然大多数人认为「压接」只是压在电线上的触点，透过压力提供导电性，但真正的压接涉及「弹性」和「塑性」变形以及金属流动，由于「金属表面的「接触粗糙焊接”。在变形过程中，会对电线和连接器进行机械清洁，因此通常无需对电线和端子进行预先清洁。如果做得正确，这种压接连接可以比焊接连接更坚固、更持久，并且具有与电线长度相当的电阻。正确完成的压接也是气密的，不会随着时间的推移而氧化降解。  




►如何做出良好的压接



压接中存在某些关键因素，这些因素对于形成适当的冷焊压接、理想的连接器与电线相互作用和绝缘材料支撑是必要的。正确完成所有这些将导致极高的电气性能和持久的端接，并且在恶劣环境下具有出色的耐用性。



也许首先要了解的是，所有连接器都适用于较小范围的电线尺寸。



使用尺寸不合适的电线和连接器会导致电气性能差、机械强度差，并且通常会导致材料冷焊不良或不存在。除了将连接器与电线或电缆相匹配之外，在适当的条件下使用适当的工具对于正确的压接端接也是绝对必要的。   



电线、接点和工具均经过非常严格的设计。在现场，测量压接接触效果必须精确到非常小的公差，通常在正负千分之几英吋或更小范围内。也必须透过放大来观察压接，以确保工具磨损或污染不会对压接端子的质量产生不利影响。



压接模具上的少量磨损或污染可能会导致压接成型不良。由于压接类型多种多样，因此需要采用不同的现场测试方法来确保在压接过程中实现适当的材料位移量。



一些端子将被压接，然后将获取“压接高度”。端子的压接高度将根据端子设计的不同电线尺寸而有所不同。压接高度由端子和工具制造商指定。制造商通常提供多种尺寸的端子类型，以适应不同的导线尺寸。用于这些不同接触尺寸的工具也不同。虽然压接「施加器」通常采用「模块化」方法，特别是对于自动或半自动机械，但根据触点设计和电线尺寸兼容性的需要，不同尺寸触点的实际「模具组」具有独特的尺寸和形状。



除了测量压接端子的指定最终几何形状之外，还有其他方法可以确定压接端子是否符合特定的质量等级。

「拉力测试」是一种非常常用的决定压接质量的方法

-卡通里蓝色小精灵的拔河

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「拉力测试」是一种非常常用的决定压接质量的方法。它基本上是衡量将电线“拉”出端子所需的重量。对于常见的电线尺寸，此重量应尽可能接近拉动电线时折断电线所需的重量。



为什么呢？这是因为压接端子的最佳机械强度被精心设计到恰好非常接近电气性能的“最佳点”。因此，如果您处于最佳机械强度范围内，那么您也会处于最佳电气性能范围内。



为了达到尽可能最佳的电气性能而压接得更紧一点，只会带来稍微更好的电气性能，但会迅速使压接过度硬化，从而导致脆弱。



当存在压接质量问题或设定某些类型的端接工具（例如同轴电缆端接工具）时，应始终进行拉力测试。虽然一般来说，每个制造商都会为各种电线尺寸指定适当的拉力测试，但他们通常不会为每种接点、工具和电线尺寸组合都指定适当的拉力测试。



拉力测试 (通过或失败)的一个非常重要的因素是电线断裂的具体位置。



如果电线在端子内断裂，通常不是一个好的迹象。这通常意味着过度压接，由于横截面积减少太多 以及「加工硬化」而削弱了压接。



如果它在电线与端子相接的地方断裂，这可能是一个错误的指示-也可能不是。端子具有所谓的“喇叭口”，电线从此处进入端子。喇叭口是一个向外展开的区域，以消除在压接区域突然结束时可能发生的切入电线的情况。

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当电线本身在端子外部断裂时，通常被认为是理想的。



如果将电线从端子上拉出而没有断裂，这种情况只被允许在端子的额定规格或一般压接规格范围内进行-这很重要!



在拉力测试期间，同轴电缆压接件通常会拉出，并且不会达到使编织屏蔽材料断裂的程度。重要的是:要确保同轴压接符合制造商对内部和外部导体的规格，以确保最佳的压接效果。



当替换不同品牌的同轴电缆时，即使是同一电缆类型名称（例如“RG6”），其编织层和其他屏蔽尺寸也可能有很大不同，因此很容易使用不正确的工具。



其他类型的压接则有其他必要的测量方式，以确定压接机和工具是否正确设定。例如，IDC（绝缘刺破压接）连接器压接是透过使用千分尺检查导线插入 IDC 连接器的深度来测量的。对于所有类型的压接，必须测量压接是否符合规格，以确保正确的”冷焊”和气密压接。   



大多数压接当中有的一个重要且经常被忽略的特征是”绝缘支撑压接”。这部分的压接根本不接触导线。绝缘压接用于为电线压接提供应力消除和抗振性。如果没有应力消除装置，或应力消除压接不良，电线的振动或重复弯曲将直接影响线筒压接，并最终导致断裂。



由于速度、成本和可重复性，压接是目前电子产品中最常用的接线类型。



正确的压接会在电线和接点之间形成焊接(weld)，从而形成极其可靠、持久的连接，并且对环境危害具有极强的抵抗力。

焊 接

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焊接是一种使用可导电、可熔化金属合金以连接电线和端子的方法。



填充材料熔化并流入电线和端子之间的间隙及其周围。冷却后，电线和接点以所谓的焊点接合。虽然不如电线或接触金属坚固，但焊点的机械强度很高。焊接所使用的合金材料因其熔点低且导电性良好而被选择。



过去历史上，通常使用约 63% 锡和 37% 铅的混合物，因为其熔点极低。虽然含铅焊料仍然经常用于航空航天和医疗等关键任务应用，但如今它已被无铅焊料取代，无铅焊料最常使用锡、银和铜合金。



创建最佳焊点会涉及几个环节:

• 您需要从干净、未腐蚀的材料和烙铁处于适当焊接温度作为开始。
  

• 并使用尺寸和适当形状的干净烙铁头来焊接电线和接点。
  

• 要焊接的电线和接点必须在焊接前透过对电线进行镀锡和成型或以机械方式将电线预先连接到端子来准备。
  

正确地完成所有这些听起来非常基本且简单，但事实并非如此。



IPC（电子电路互连与封装协会）或 WHMA（线束制造商协会）等协会制定了标准，指定了创建多种最佳焊接连接的正确方法。



为了使焊接连接满足 IPC/WHMA - A 620 等标准，它们必须满足绝缘间隙、正确的机械连接、正确的镀锡、布线、清洁度和外观的某些标准。




►如何制作良好的焊点



如有必要，焊接的第一步是清洁。



助焊剂 - 必要时使用化学清洁剂去除电线和端子上的氧化物，并在焊接前保护它们。助焊剂可以是液体或糊状，事实上，它已经包含在用于手工焊接的焊料中。有许多不同类型的助焊剂，焊接后可能需要或不需要去除。



通常焊料中有足够的助焊剂，无需额外添加助焊剂。



下一步是给电线和端子镀锡。必须小心，不要熔化或损坏绝缘层。



这个想法不是用焊料覆盖电线，而是让焊料通过“润湿”和“毛细管作用”流到电线上并流入电线中。这些相同的物理力和分子力也用于在最终焊接过程中形成适当的焊点。



镀锡后，如有必要，将电线正确地调整成到触点上的形状 或形成易于连接到触点的形状。



焊接电线和端子的动作通常看起来很简单，但实际上是一种艺术形式。



首先，必须使用烙铁同时加热两个部件以达到焊锡熔化温度。然后，将焊料施加到导致焊料熔化和流动的材料上。在助焊剂的帮助下，焊料透过润湿和毛细管作用流入材料、材料上和材料周围。不应有多余的焊锡流到接头上。只需足够的焊料即可在材料之间形成黏合。



在焊接过程以及冷却过程中，电线和接点必须保持静止。如果电线在冷却过程中移动，或者焊料仅由烙铁加热，而不是电线和端子，则会产生「冷」焊点。冷焊点看起来暗淡、灰色，而不是像抛光铬那样闪亮。虽然新的无铅焊点不具有与「经典」铅基焊点相同的闪亮外观，但它们仍然应该看起来光滑且有光泽。

焊点

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焊接后，通常需要清洁。有些助焊剂是水溶性的，有些则不是，因此您需要确认助焊剂和焊料，寻找适合的助焊剂清洁剂类型以清洗焊料内使用的助焊剂。



焊接是连接电线和连接器接点的第二常用方法。



透过适当的清洁和焊接技术，可以实现性能优异的连接，具有出色的导电性和持久的可靠性。

结 论

电缆的质量并不在于其护套的精美程度、或是模制连接器(注塑)那些漂亮的配色方案或电缆的整体厚度。相反，人们普遍认为，质量不一定取决于电缆规格、导体中银的百分比，也不一定取决于镀金接点的纯度/厚度。



质量可以从所使用电缆的规格的适用性中看出。



质量可以从接线端子的质量和适用性上看出来。



质量更可以在最容易失效的点上看到-焊点或两者之间的卷曲连接。