壓接和焊接 - 連接性能和壽命的關(guān)鍵

來源：?作者：線束世界?2024-06-06 09:19

對于專業(yè)音頻來說，焊接的接受程度貌似高于壓接，本文深入討論了兩種接續(xù)方式的優(yōu)劣之處值得一讀。

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RAM Electronics Speaker Cable揚(yáng)聲器電纜

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在本文中，壓接Crimping/焊接Soldering，音頻和視訊電纜不僅取決于所使用的電線或電纜或所使用的連接器。電線或電纜與連接器之間的連接質(zhì)量同樣重要，甚至更重要。雖然許多缺乏經(jīng)驗的工程師通常會忽略壽命問題，而只專注于初始測量問題，但知識淵博的工程師總是根據(jù)一段時間內(nèi)的故障率進(jìn)行設(shè)計。

音頻/視訊電纜市場的最大問題是:

營銷部門選擇時尚和謬誤、不適用的規(guī)格和偽科學(xué)，而不是現(xiàn)實世界的客觀測量和經(jīng)過驗證的真實方法來創(chuàng)建電線和電纜組件”這些組件應(yīng)該持續(xù)多年，并具有很高的性能。高質(zhì)量的結(jié)果。

今天，我們將看看 A/V 世界中那些無名英雄，他們將一切連接在一起 – 透過壓接和焊點。

壓接?

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壓接Crimping是 Amp Incorporated 于 1941 年發(fā)明的一種用于端接電線和連接器的無焊接方法。? ??

與焊接相比，壓接技術(shù)可以實現(xiàn)更快速且一致的電線端接。??

多年來，針對單線、絞線和同軸電纜發(fā)明了許多不同的壓接技術(shù)方法。雖然大多數(shù)人認(rèn)為「壓接」只是壓在電線上的觸點，透過壓力提供導(dǎo)電性，但真正的壓接涉及「彈性」和「塑性」變形以及金屬流動，由于「金屬表面的「接觸粗糙焊接”。在變形過程中，會對電線和連接器進(jìn)行機(jī)械清潔，因此通常無需對電線和端子進(jìn)行預(yù)先清潔。如果做得正確，這種壓接連接可以比焊接連接更堅固、更持久，并且具有與電線長度相當(dāng)?shù)碾娮?。正確完成的壓接也是氣密的，不會隨著時間的推移而氧化降解。??

?如何做出良好的壓接

壓接中存在某些關(guān)鍵因素，這些因素對于形成適當(dāng)?shù)睦浜笁航?、理想的連接器與電線相互作用和絕緣材料支撐是必要的。正確完成所有這些將導(dǎo)致極高的電氣性能和持久的端接，并且在惡劣環(huán)境下具有出色的耐用性。

也許首先要了解的是，所有連接器都適用于較小范圍的電線尺寸。

使用尺寸不合適的電線和連接器會導(dǎo)致電氣性能差、機(jī)械強(qiáng)度差，并且通常會導(dǎo)致材料冷焊不良或不存在。除了將連接器與電線或電纜相匹配之外，在適當(dāng)?shù)臈l件下使用適當(dāng)?shù)墓ぞ邔τ谡_的壓接端接也是絕對必要的。?? ?

電線、接點和工具均經(jīng)過非常嚴(yán)格的設(shè)計。在現(xiàn)場，測量壓接接觸效果必須精確到非常小的公差，通常在正負(fù)千分之幾英吋或更小范圍內(nèi)。也必須透過放大來觀察壓接，以確保工具磨損或污染不會對壓接端子的質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。

壓接模具上的少量磨損或污染可能會導(dǎo)致壓接成型不良。由于壓接類型多種多樣，因此需要采用不同的現(xiàn)場測試方法來確保在壓接過程中實現(xiàn)適當(dāng)?shù)牟牧衔灰屏?/strong>。

一些端子將被壓接，然后將獲取“壓接高度”。端子的壓接高度將根據(jù)端子設(shè)計的不同電線尺寸而有所不同。壓接高度由端子和工具制造商指定。制造商通常提供多種尺寸的端子類型，以適應(yīng)不同的導(dǎo)線尺寸。用于這些不同接觸尺寸的工具也不同。雖然壓接「施加器」通常采用「模塊化」方法，特別是對于自動或半自動機(jī)械，但根據(jù)觸點設(shè)計和電線尺寸兼容性的需要，不同尺寸觸點的實際「模具組」具有獨(dú)特的尺寸和形狀。

除了測量壓接端子的指定最終幾何形狀之外，還有其他方法可以確定壓接端子是否符合特定的質(zhì)量等級。

「拉力測試」是一種非常常用的決定壓接質(zhì)量的方法
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「拉力測試」是一種非常常用的決定壓接質(zhì)量的方法。它基本上是衡量將電線“拉”出端子所需的重量。對于常見的電線尺寸，此重量應(yīng)盡可能接近拉動電線時折斷電線所需的重量。

為什么呢？這是因為壓接端子的最佳機(jī)械強(qiáng)度被精心設(shè)計到恰好非常接近電氣性能的“最佳點”。因此，如果您處于最佳機(jī)械強(qiáng)度范圍內(nèi)，那么您也會處于最佳電氣性能范圍內(nèi)。

為了達(dá)到盡可能最佳的電氣性能而壓接得更緊一點，只會帶來稍微更好的電氣性能，但會迅速使壓接過度硬化，從而導(dǎo)致脆弱。

當(dāng)存在壓接質(zhì)量問題或設(shè)定某些類型的端接工具（例如同軸電纜端接工具）時，應(yīng)始終進(jìn)行拉力測試。雖然一般來說，每個制造商都會為各種電線尺寸指定適當(dāng)?shù)睦y試，但他們通常不會為每種接點、工具和電線尺寸組合都指定適當(dāng)?shù)睦y試。

拉力測試 (通過或失敗)的一個非常重要的因素是電線斷裂的具體位置。

如果電線在端子內(nèi)斷裂，通常不是一個好的跡象。這通常意味著過度壓接，由于橫截面積減少太多以及「加工硬化」而削弱了壓接。

如果它在電線與端子相接的地方斷裂，這可能是一個錯誤的指示-也可能不是。端子具有所謂的“喇叭口”，電線從此處進(jìn)入端子。喇叭口是一個向外展開的區(qū)域，以消除在壓接區(qū)域突然結(jié)束時可能發(fā)生的切入電線的情況。?

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當(dāng)電線本身在端子外部斷裂時，通常被認(rèn)為是理想的。

如果將電線從端子上拉出而沒有斷裂，這種情況只被允許在端子的額定規(guī)格或一般壓接規(guī)格范圍內(nèi)進(jìn)行-這很重要!

在拉力測試期間，同軸電纜壓接件通常會拉出，并且不會達(dá)到使編織屏蔽材料斷裂的程度。重要的是:要確保同軸壓接符合制造商對內(nèi)部和外部導(dǎo)體的規(guī)格，以確保最佳的壓接效果。

當(dāng)替換不同品牌的同軸電纜時，即使是同一電纜類型名稱（例如“RG6”），其編織層和其他屏蔽尺寸也可能有很大不同，因此很容易使用不正確的工具。

其他類型的壓接則有其他必要的測量方式，以確定壓接機(jī)和工具是否正確設(shè)定。例如，IDC（絕緣刺破壓接）連接器壓接是透過使用千分尺檢查導(dǎo)線插入 IDC 連接器的深度來測量的。對于所有類型的壓接，必須測量壓接是否符合規(guī)格，以確保正確的”冷焊”和氣密壓接。?? ?

大多數(shù)壓接當(dāng)中有的一個重要且經(jīng)常被忽略的特征是”絕緣支撐壓接”。這部分的壓接根本不接觸導(dǎo)線。絕緣壓接用于為電線壓接提供應(yīng)力消除和抗振性。如果沒有應(yīng)力消除裝置，或應(yīng)力消除壓接不良，電線的振動或重復(fù)彎曲將直接影響線筒壓接，并最終導(dǎo)致斷裂。

由于速度、成本和可重復(fù)性，壓接是目前電子產(chǎn)品中最常用的接線類型。

正確的壓接會在電線和接點之間形成焊接(weld)，從而形成極其可靠、持久的連接，并且對環(huán)境危害具有極強(qiáng)的抵抗力。

焊接

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焊接是一種使用可導(dǎo)電、可熔化金屬合金以連接電線和端子的方法。

填充材料熔化并流入電線和端子之間的間隙及其周圍。冷卻后，電線和接點以所謂的焊點接合。雖然不如電線或接觸金屬堅固，但焊點的機(jī)械強(qiáng)度很高。焊接所使用的合金材料因其熔點低且導(dǎo)電性良好而被選擇。

過去歷史上，通常使用約 63% 錫和 37% 鉛的混合物，因為其熔點極低。雖然含鉛焊料仍然經(jīng)常用于航空航天和醫(yī)療等關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用，但如今它已被無鉛焊料取代，無鉛焊料最常使用錫、銀和銅合金。

創(chuàng)建最佳焊點會涉及幾個環(huán)節(jié):
您需要從干凈、未腐蝕的材料和烙鐵處于適當(dāng)焊接溫度作為開始。
并使用尺寸和適當(dāng)形狀的干凈烙鐵頭來焊接電線和接點。
要焊接的電線和接點必須在焊接前透過對電線進(jìn)行鍍錫和成型或以機(jī)械方式將電線預(yù)先連接到端子來準(zhǔn)備。

正確地完成所有這些聽起來非?；厩液唵危聦嵅⒎侨绱?。

IPC（電子電路互連與封裝協(xié)會）或 WHMA（線束制造商協(xié)會）等協(xié)會制定了標(biāo)準(zhǔn)，指定了創(chuàng)建多種最佳焊接連接的正確方法。

為了使焊接連接滿足 IPC/WHMA - A 620 等標(biāo)準(zhǔn)，它們必須滿足絕緣間隙、正確的機(jī)械連接、正確的鍍錫、布線、清潔度和外觀的某些標(biāo)準(zhǔn)。

?如何制作良好的焊點

如有必要，焊接的第一步是清潔。

助焊劑 - 必要時使用化學(xué)清潔劑去除電線和端子上的氧化物，并在焊接前保護(hù)它們。助焊劑可以是液體或糊狀，事實上，它已經(jīng)包含在用于手工焊接的焊料中。有許多不同類型的助焊劑，焊接后可能需要或不需要去除。

通常焊料中有足夠的助焊劑，無需額外添加助焊劑。

下一步是給電線和端子鍍錫。必須小心，不要熔化或損壞絕緣層。

這個想法不是用焊料覆蓋電線，而是讓焊料通過“潤濕”和“毛細(xì)管作用”流到電線上并流入電線中。這些相同的物理力和分子力也用于在最終焊接過程中形成適當(dāng)?shù)暮更c。

鍍錫后，如有必要，將電線正確地調(diào)整成到觸點上的形狀或形成易于連接到觸點的形狀。

焊接電線和端子的動作通?？雌饋砗芎唵?，但實際上是一種藝術(shù)形式。

首先，必須使用烙鐵同時加熱兩個部件以達(dá)到焊錫熔化溫度。然后，將焊料施加到導(dǎo)致焊料熔化和流動的材料上。在助焊劑的幫助下，焊料透過潤濕和毛細(xì)管作用流入材料、材料上和材料周圍。不應(yīng)有多余的焊錫流到接頭上。只需足夠的焊料即可在材料之間形成黏合。

在焊接過程以及冷卻過程中，電線和接點必須保持靜止。如果電線在冷卻過程中移動，或者焊料僅由烙鐵加熱，而不是電線和端子，則會產(chǎn)生「冷」焊點。冷焊點看起來暗淡、灰色，而不是像拋光鉻那樣閃亮。雖然新的無鉛焊點不具有與「經(jīng)典」鉛基焊點相同的閃亮外觀，但它們?nèi)匀粦?yīng)該看起來光滑且有光澤。

焊點
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焊接后，通常需要清潔。有些助焊劑是水溶性的，有些則不是，因此您需要確認(rèn)助焊劑和焊料，尋找適合的助焊劑清潔劑類型以清洗焊料內(nèi)使用的助焊劑。

焊接是連接電線和連接器接點的第二常用方法。

透過適當(dāng)?shù)那鍧嵑秃附蛹夹g(shù)，可以實現(xiàn)性能優(yōu)異的連接，具有出色的導(dǎo)電性和持久的可靠性。

結(jié) 論

電纜的質(zhì)量并不在于其護(hù)套的精美程度、或是模制連接器(注塑)那些漂亮的配色方案或電纜的整體厚度。相反，人們普遍認(rèn)為，質(zhì)量不一定取決于電纜規(guī)格、導(dǎo)體中銀的百分比，也不一定取決于鍍金接點的純度/厚度。

質(zhì)量可以從所使用電纜的規(guī)格的適用性中看出。

質(zhì)量可以從接線端子的質(zhì)量和適用性上看出來。

質(zhì)量更可以在最容易失效的點上看到-焊點或兩者之間的卷曲連接。

原文刊于https://www.audioholics.com/audio-video-cables/crimping-and-soldering

*圖片來自于原文配圖
*著作權(quán)利歸屬于原作者所有
2009 年 3 月 9 日

作者：托馬斯?史蒂夫 (Thomas Steves)

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