Разработанная для того, чтобы заменить потребность в паяных соединениях, технология обжатия обеспечивает
высококачественное соединение между концом клеммы и проводом при относительно невысоких затраченных
средствах. Методы использования обжимных соединений зависят от применения, объема и изменяются от
использования в ручных устройствах до использования в полностью автоматизированных системах.
Методы использования включают в себя основной ручной инструмент, пресс или блок штампов, щипцы для зачистки
концов и обжимки или полностью автоматическую систему обработки провода. Однако, не зависимо от того, какой
метод используется, настройка каждого инструмента является очень важной для того, чтобы добиться качественного
обжатия.
Сегодня многие компании, занимающиеся производством и продажей комплектного оборудования, используют
систему статистического контроля производственных процессов (SPC) для того, чтобы улучшить свои обжимные
соединения. Обжимное соединение является сложным технологическим процессом, и чтобы обеспечить
соответствующее качество необходимо понимать переменность и взаимоувязанное взаимодействие, которое
включает в себя эта технология.
Без тщательного понимания технологического процесса обжимки и всех тех факторов, которые могут оказывать на
него влияние, результат может не соответствовать ожиданиям. Те три элемента, которые являются ключевыми для
технологического процесса обжимки - это клемма, провод и инструменты.
Клемма
В большинстве случаев применения, производителям соединительных элементов экономически нет смысла
разрабатывать клемму, которая бы могла принимать один размер провода, жилу одного провода, и один диаметр
изоляции (типа UL), а также соответствующую спецификациям Министерства Обороны (Mil Specifications).
Большинство клемм принимают множество размеров проводов, жил и целый ряд диаметров изоляции, а клеммы
разрабатываются для того, чтобы соответствовать приемлемым уровням во всем этом диапазоне.
Провод
Жила провода и тип изоляции могут широко различаться при одном размере провода. Например, в 18 AWG
(Американский калибр провода) 19-жильном проводе на 18% больше материала, чем 18 AWG 16-жильном проводе.
Диаметр изоляции провода 18 AWG может изменяться в диапазоне от 1,78 мм (0,070") до более 4,57 мм (0,180").
Жилы провода могут быть медными, лужеными, с внешним защитным покрытием или с верхним защитным
покрытием. Материалы изоляции провода, толщина и приборы измерения твердости меняются от одного
применения к другому.
Инструменты
Какой тип инструмента требуется для данного применения? Требует ли данное применение ручной зачистки концов
провода или из-за объема необходимо использовать автоматический станок для зачистки концов провода? Требует
ли данное применение и объем ручных инструментов, пресс-формы или полностью автоматизированных станков
для обработки проводов? Обжимка при помощи ручных инструментов, полуавтоматическая пресс-форма или
полностью автоматический станок для обработки проводов - все подразумевает различные уровни изменчивости.
Клемма, провод и тип инструмента для использования – все это влияет на качество выполняемых клеммных
соединений.
Только для открытых опор, настройка инструментов является важной при определении качества обработанного
обжимного контакта. Свойства, которые необходимо учитывать, включают в себя высоту обжимного контакта,
скользящий контакт проводника, уширенный конец, отсечной вывод и длину зачищенного конца, и положение
изоляции. Изменяемость одного или более этих свойств может снизить измеренное усилие отрыва. Возможно,
трудно будет установить приемлемые пределы изменяемости, потому что все свойства оказывают взаимное
влияние друг на друга.
Например, регулировка токопроводящей дорожки для уширенного конца будет изменять длину отсечного вывода и
положение провода изоляции, тогда как длина зачищенного конца и расположение провода влияют на скользящий
контакт проводника и положение изоляции. Регулировка высоты обжимного контакта изоляции может привести к
небольшому изменению в измерении высоты обжимного контакта проводника. Для человека, который будет
выполнять регулировку, возможно будет необходимо выполнить множество регулировок, чтобы добиться
оптимальной установки.
Проверьте оборудование. Оно должно быть чистым
и не изношенным. Если требуется, замените
изношенные узлы.
2. Отключите питание пресса и снимите
предохранительные устройства.
3. Установите соответствующее приспособление в
пресс.
4. Загрузите ленту с клеммами в устройство таким
образом, что бы первая клемма находилась над
нижним упором.
5. Выполните цикл обжима в ручном режиме, что бы
убедиться в том, что полный цикл обжима может
быть выполнен без помех. Если выполнить цикл
обжима не удалось, тогда необходимо удалить
обжимной модуль и проверить высоту зажима
пресса. Вернитесь к 3 процедуре.
6. Проверьте правильность центровки модуля.
Проверьте форму обжатой клеммы. Проверьте, что
бы обжатое соединение было центровано
относительно клеммы. Если нет, проверьте
правильность установки
обжимного модуля,
после чего вернитесь к
5 процедуре.
7. Проверьте, что бы
механизм подачи
устанавливал
следующую клемму
точно по центру
нижнего упора. Если
нет, выполните
регулировку механизма подачи клемм, после чего
вернитесь к процедуре 5.
8. Установите предохранительные устройства, снятые
во время настройки оборудования, на место.
Выполните пробный обжим в автоматическом
режиме.
10. Оцените длину отсечного вывода и наличие
расширения обжатой опоры со стороны проводника.
В случае необходимости регулировки, отключите
питание пресса и удалите защиту. Выполните
регулировку механизма подачи. Вручную прогоните
цикл обжима и проверьте работу подающего пальца.
Вернитесь к процедуре 7.
11. Оцените щеточку (поперечный срез) жил проводника.
В случае необходимости отключите питание пресса и
снимите защиту. Выполните регулировку
проволочного упора в случае настольных установок
или расположение пресса на установке
автоматической обработки провода. Вернитесь к
процедуре 8.
12. Оцените положение изоляции. В случае
необходимости отрегулируйте длину зачистки
провода, обожмите еще одну пробную клемму, после
чего вернитесь к процедуре 11.
13. Отрегулируйте высоту обжима изоляции таким
образом, что бы опора для обжима изоляции не
вступала в контакт с изоляцией провода.
14. Выполните пробный обжим клеммы.
15. Замерьте высоту обжима проводника (если
предусматривается) и сравните полученное значение
со спецификацией. Если необходимо, отключите
питание, снимите защиту. Выполните регулировку
высоты обжима проводника, установите обратно
защиту, подключите питание и вернитесь к
процедуре 14.
16. Выполните испытание на усилие отрыва.
17. Отрегулируйте обжим изоляции.
18. Обожмите пробную клемму.
19. Оцените высоту обжима изоляции. Если
необходимо, отключите питание и удалите защиту.
Отрегулируйте высоту обжима изоляции,
установите защиту, после чего вернитесь к
процедуре 18.
20. Измерьте высоту обжима и сравните со
спецификацией. Если необходимо, отключите питание
и снимите защиту. Отрегулируйте высоту обжима
проводника, установите защиту, подключите питание и
вернитесь к процедуре 18.
21. Запишите полученные данные замеров.
ВАЖНОСТЬ ПРАВИЛЬНОГО ОБЖИМА
После выбора правильной клеммы крайне важно ее
обжать вокруг провода надлежащим образом. Одним из
доказательств важности правильного обжима являются
результаты исследования Space Shuttle Program
(Программа по запуску космического шаттла), которые
показали, что 28% всех дефектов вызваны
неправильными подключениями проводов и дефектами
клеммных соединений.
Важен как механический, так и электрический контакт – в
результате правильного обжима получаются надежные
механические и электрические соединения.
Механический контакт это обжим клеммы вокруг
проводника. Желаемый результат, это достаточное
усилие для обеспечения плотного прилегания обжимной
втулки вокруг проводника. Она должна обжиматься
достаточно крепко для предотвращения соскакивания
клеммы в результате вибраций или выдергивания
провода в процессе его нормального использования.
Электрические характеристики также важны. Основным
моментом является величина электрического
сопротивления, вызванного механическим соединением.
Электрическое сопротивление определяет способность
обжатого соединения пропускать ток.
8.1 Условия
Для обеспечения положительной взаимосвязи между
механическим и электрическим контактом обжатого
соединения следует соблюдать следующие условия:
1. Клемма должна быть достаточного поперечного
сечения, а проводящий материал должен быть
настолько же хорош, как и материал проводника.
2. Поверхности провода и клеммы, которые будут
совместно обжиматься, должны быть чистыми и
свободными от жирных, не проводящих покрытий,
как например: окислы, сульфиды и похожие
субстанции.
Некоторыми причинами, по которым обжатые соединения
не отвечают минимальным требованиям на растяжение
могут являться: надрезанные провода, надрезанные или
оборванные жилы, жилы выворачиваются наружу в месте
обжима, а так же обрыв проводов за пределами обжатой
клеммы. Во избежание этих проблем используйте
провода сечением, подходящим для обжимаемой
клеммы, аккуратно подготовьте ваш провод к обжиму и
используйте правильные инструменты для обжима
8.2 Испытание
Механическое
Испытание на растяжение или испытание на разрыв – это
средство для оценки механических свойств обжатого
соединения. Диаграмма, указанная на этой странице
отображает спецификации UL и для Военного применения
(MIL-T-7928) для проводов различного сечения. Нагрузка
на растяжение (предел прочности), указанная в lbf (фунт-
сила), является минимальным допустимым усилием на
разрыв или отделение клеммы от проводника.
При выполнении обжима необходимо приложить
достаточные усилия, что бы окислы, которые могли
образоваться на зачищенном проводнике, а также
электроосажденное олово на внутренней поверхности
обжимной втулки клеммы разрушались, и получалось
надежное соединение металл-металл. Если этого не
произойдет, тогда полученное соединение будет
обладать недопустимо высоким сопротивлением.
В продолжение темы соединения проводов небольшой материал по опрессовке и оконцеванию жил.
В этой статье мы рассмотрим технологию опрессовки, в следующей статье – способы оконцевания проводов и кабелей.
Смысл опрессовки заключается в соединении токоведущих жил через соединительную гильзу.
Соединение выполняется путем деформирования материалов – пары гильза+жила — методом давления с образованием контактной зоны.
Опрессовка методом давления позволяет добиться хорошей механической прочности и получить качественные контактные соединения.
При этом степень деформации, а также форма деформирования определяется применяемым для этой цели специальным инструментом.
Пару слов об инструментах для опрессовки.
Для опрессовки гильз и наконечников используют следующие инструменты:
пресс-клещи (тип ПК-1, ПК-2, ПК-1М, ПК-2М, ПК-4, ПК-4)
гидравлические и монтажные клещи
механические и гидравлические прессы
ручной механический пресс
ручной гидравлический пресс
гидравлический пресс с электроприводом.
Для качественного и надежного контакта опрессовка гильз должна проводиться под нужным контактным давлением и при правильном выборе сменной матрицы. Пуансон является подвижным элементов, который производит давление на гильзу, а матрица — неподвижная фигурная скоба — воспринимая давление, деформирует гильзу.
При опрессовке большого количества гильз с разными сечениями приходится постоянно подбирать матрицы и пуансоны, что требует наличия приличного набора этих элементов.
Иногда инструмент для опрессовки гильз выпускают с одним переменным пуансоном или с рассчитанными на разное сечение поворотными матрицами, что гораздо удобнее. Для того чтобы выполнить настройку под определенную гильзу, не нужно ничего подбирать и переустанавливать, достаточно просто повернуть матрицу на другую сторону и сделать винтом пуансона несколько оборотов.
Некоторые инструменты не используют ни пуансонов, ни матриц, они обжимают наконечники и гильзы при помощи фигурных скоб.
Соединение жил с помощью гильз
При расключении распределительных (распаечных) коробок соединение проводов опрессовкой применяется очень редко, чаще всего для этих целей используется соединение при помощи сварки, пайки или самозажимных клеммников.
Опрессовка проводов в коробках мне встретилась, наверное, всего пару раз — это были старые хрущевки с алюминиевой электропроводкой, все соединения (скрутки) были выполнены через соединительные гильзы.
Соединение проводов опрессовкой выполняется путем ввода соединяемых жил в трубчатую гильзу и сжимании ее прессом с определенной степенью деформации (h).
При этом обжим проводов гильзами может быть выполнен следующими методами:
местное вдавливание
сплошное обжатие (объемная опрессовка)
комбинированное обжатие (объемная опрессовка с местным вдавливанием).
При опрессовке методом местного вдавливания зубьями пуансона создается повышенное давление в одном или в нескольких местах, что обеспечивает электрический контакт.
При сплошном обжатии давление создают на всем протяжении обжатия, а при комбинированном — в условиях сплошного обжатия дополнительно создается большое давление в том месте, где происходит вдавливание зуба пуансона.
Применение любого из этих трех методов дает надежное контактное соединение при условии, что перед опрессовкой была проведена тщательная подготовка поверхности, правильно выбраны инструмент и гильза.
Соединение жил до 10 мм/кв
Для выполнения соединений и ответвлений медных и алюминиевых жил используются стандартные кабельные гильзы и пресс-клещи (см. таблицу 1).
Соединения при этом могут быть как односторонними (ввод проводов с одной стороны гильзы), так и двухсторонними.
Материал применяемых гильз должен соответствовать материалу жил.
Порядок проведения опрессовки:
С концов жил удаляется изоляция на расстояние 20-25 мм, жилы зачищаются до металлического блеска. Алюминиевые жилы при этом сразу же смазываются кварцевазелиновой пастой, медные жилы допускается не смазывать
По таблице выбираем гильзы, матрицы и пуансоны. Если гильзы имеют больший размер, чем это необходимо, то свободное место уплотняют при помощи дополнительных жил. В случае соединения многопроволочных жил не допускается удаление проволоки жилы для подгонки ее сечения под гильзу
Жилы укладывают параллельно друг другу так, чтобы они не были скручены, после чего на них одевается соединительная гильза. При соединении медных жил их вначале оборачивают двумя слоями фольги из меди или латуни, а затем надевают гильзу. Ширина фольги — 18-22 мм, толщина — 0.2 мм
Соединение обжимают при помощи пресс-клещей методом однократного местного вдавливания. Степень вдавливания (опрессовки) h должна соответствовать данным в таблице
После опрессовки соединение протирается тряпкой с бензином и изолируется.Соединение жил 16-240 мм/кв
Принцип опрессовки жил такого сечения тот же, только используется более мощный инструмент, а само соединение является двухсторонним.
Перед опрессовкой нужно подготовить жилы.
Вначале удаляется изоляция на расстоянии 35-65 мм (в зависимости от сечения жилы и типа гильзы).
Затем скругляются концы жил: многопроволочные жилы — пассатижами, однопроволочные – специальным приспособлением, которое обычно входит в комплект инструмента для опрессовки.
Перед опрессовкой медные жилы обрабатывают техническим вазелином, алюминиевые – кварцевазелиновой пастой. Гильзы поступают в продажу уже смазанные изнутри на заводе-изготовителе.
Не стоит опасаться, что смазка (паста) повысит переходное сопротивление — при точном соблюдении технологии она вытесняется из места контакта и остается только в пустотах.
glubina-deformatsii
Соединяемые жилы вводят в гильзу с двух сторон, при этом стык должен располагаться посередине, после чего гильзу обжимают с обеих сторон.
При местном вдавливании качество соединения (степень деформации) проверяют штангенциркулем или специальным щупом, которыми измеряют глубину ямок.
Если выполняют сплошное обжатие, то измеряют размеры получившегося сечения, которые затем проверяют по таблицам.
Ошибки при соединениях опрессовкой
Одной из главных ошибок при выполнении опрессовки является использование гильзы неподходящего размера.
Если она будет слишком маленькой, то часть проводника может оказаться сильно сдавленной кромкой гильзы. Такая ситуация чревата поломкой сплющенной жилы во время эксплуатации.
С другой стороны — очень большая гильза делает контакт менее надежным. В этой ситуации провода могут начать шататься внутри гильзы, будучи недостаточно обжатыми.
Со временем такое соединение, нагреваясь и подгорая, будет становиться все менее надежным, вплоть до исчезновения контакта.
Кстати, неверно подобранные матрицы и пуансоны могут привести к такому же эффекту вследствие слабого обжима гильзы или чрезмерного ее сжатия. Проблема осложняется еще и тем, что инструмент изнашивается и размеры рабочих элементов постепенно «уходят» от первоначальных значений в сторону увеличения.
Не рекомендуется делать заводскую гильзу короче, это также снижает надежность контакта.
Молоток и зубило – сладкая парочка, с помощью которой некоторые индивидуумы умудряются выполнить опрессовку гильз или кабельных наконечников.
Такой способ является жутким преступлением с точки зрения официальных основополагающих документов. Однако в определенных жизненных обстоятельствах этот способ имеет место быть.
Тем не менее, выполнять опрессовку молотком и зубилом крайне не рекомендуется – сейчас на дворе не 90-е года, когда в продаже не было хороших инструментов.