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LIM液态硅胶注塑成型生产厂家详细介绍线束连接器密封塞设计要求以及生产工艺

责任编辑:盈泰高精  发布日期:2022-03-03
文章导读

本文详细介绍线束连接器密封塞设计要求以及生产工艺,希望对相关从业人员有所帮助。盈泰可以生产液态硅胶成型线束连接器密封塞,如果您有相关需求,可以联系我们咨询。

1.介绍

本指南的目的是定义单线密封塞的一些重要设计特征。

注释:连接器型腔堵头的设计不是本文件的一部分。型腔堵头是不同的,因为它们不是通过端子保持在腔中,就像电线密封塞一样。

2. 材料选择

2.1. 密封塞材料

电线密封塞材料的选择主要限于丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、硅酮或氟硅酮。丁腈橡胶NBR的操作温度范围为-30°C至100°C,具有良好的耐化学性。液态供应的硅酮是用于单丝密封塞的主要材料。它耐高温,操作范围为-65°+250°C,但它可以通过暴露于燃料和润滑油来降解。氟硅酮比硅酮具有更好的流体阻力和抗拉强度,特别是当单线密封塞暴露在碳氢化合物中时,推荐用于特殊应用。

2.2. 润滑剂材料

在自动压接过程中,材料润滑通常是必要的,以方便电线通过密封,以减少必要的插入力,并尽量减少端子插入连接器外壳损坏的风险。加油量通常在重量2%到6.5%之间。

3. 工艺技术

液体注射成型(LIM)和转移成型是弹性体最常用的工艺技术。液体注射成型用于制造液体硅橡胶制成的密封件。丁腈橡胶或任何其他固体橡胶的密封是使用转移成型工艺。

3.1. 液体注射成型

液体注射成型(LIM)弹性体又称液态硅橡胶(lsr),属于热固化橡胶组。一个特点是它们在加工过程中的粘度比固体硅酮或其他弹性体低。见图1。它们分两部分供应,其中含有硫化所需的铂。部件通过搅拌机由计量泵抽运。在静态混合器中,部件混合良好,并转移到注塑机的冷却计量段。从那里,化合物被推进通过冷却浇道和流道系统进入一个加热的型腔。当混合物达到170°C以上的必要活化等级时,开始交联或固化。这种反应比转移成型的固化反应快得多。

图1

3.2. 传送成型

在转移成型过程中,一块未固化的橡胶被放置在模具的一部分,称为“锅。” 见图2。模具关闭,在液压压力下,橡胶被强制通过小孔(“门”)进入空腔。见图3。模具保持关闭,而橡胶热固化。转移成型模具比用于LIM的模具更昂贵,但它们可能包含多达200个电缆密封塞型腔。

图2

图3

4. 电线密封塞接口

导线密封的特点是有三个密封接口:

A. 电线密封

B. 连接器型腔密封

C. 端子密封

见图4

图4

4.1.电线接口密封

不宜有平直的内表面。密封的部分被连接器型腔壁和插入后的电线径向压缩,应具有至少两个唇的内孔表面。见图5。

图5

这个几何允许四个主要优点:

1. 由于可能的电缆形状缺陷,多个密封接触面优于连续密封面。

2. 即使电线弯曲,内唇轮廓也能确保良好的密封。

3. 被困在第一和第二唇之间的流体比外部流体具有较低的压力值。压力下降发生从第一唇到第二唇之间。因此,流体渗透概率降低。

4. 外径和内径达到最大值和最小值处的密封点对齐。见图6。

图6

如果采用这种几何形状,电线和密封塞之间的自由体积定位在每个外部唇下。见图7。

图7

当密封塞被连接器型腔壁径向压缩时,几乎是不可压缩材料的橡胶可以膨胀和填充这些自由空间。这种压缩的主要效果是尽量减少密封塞在腔内的纵向扩张。然而,插入后,密封塞总是发生轻微的拉伸。因此,在设计阶段必须考虑连接器型腔中有足够的纵向空间。见图8和图20。

图8

两个相邻的唇应分开至少0.2mm。内唇轮廓应是圆形的,以方便在成型过程中的后模顶出,并避免材料撕裂。需要一个正面倒角,以方便电线插入。见图9。

图9

塑料材料的完整电缆护套是连接器密封的另一个重要要求。未覆盖的电线使连接器的内部与外部环境直接接触。水可以从电缆的损坏点通过毛细管作用吸引到端子并进入外壳。因此,当连接器提交水密性测试时,其电线的末端必须密封。见图10。

图 10

4.2. 连接器型腔密封

连接器型腔接触面的密封,由密封塞外唇和连接器型腔壁组成。见图11。

图11

唇和连接器型腔直径的差异产生密封压缩。唇形必须设计成,端子插入连接器型腔的力不太高,密封所需的连接器型腔与唇之间干涉的不会导致任何密封表面切割。由于这些原因,唇不应该有对称的半圆形轮廓。见图12。它应该是圆形的,并具有平坦的部分,以方便端子插入。见图13。

图13 

与内唇一样,外唇比外直表面更能保证紧密程度。到达连接器型腔密封表面的流体在每个唇附近显示压力下降。见图14。

图14

型腔在密封区域上不得有模具分型线,以避免端子插入外壳时产生任何密封撕裂。腔壁必须在端子插入的一侧为圆形,以方便密封塞插入。与密封塞直接接触的所有型腔区域的粗糙度平均值(Ra)应为5μm或更小。见图15。

图15

每个型腔表面的任何缺陷都会损害密封水密性,特别是当橡胶在接近玻璃化转变温度(低温)工作时。在此温度点下,材料失去了弹性性能,行为从橡胶状转变为玻璃态,密封不太能覆盖型腔中的表面缺陷。

4.3. 端子接触密封

端子接触密封由密封塞的外部直面和端子绝缘套筒构成。见图16。

图16

密封塞通常是为特定的电线尺寸范围而定的,在端子被附上之前,通过自动过程放置在电线上。随后,端子在电线和密封塞上压接。绝缘套筒必须关闭并保持密封,而不会在表面产生切割。在压接阶段,如果端子绝缘套筒有一个孔,压缩密封材料可以出来,则密封完整性得到保证。如果绝缘套筒有这个孔,可以设计一个外部颈圈(external collar),以避免在端子插入期间密封和电线之间的任何相对移动。在装配过程中,密封件在传送机中时不得相互粘着。在其中一个密封面上设计了一个称为垫片(spacer)的特征,以减少与下面密封塞的接触面积。见图17。

图17

5. 电线密封塞设计

5.1. 外唇数量

大多数单线密封塞设计使用三唇配置。一个均匀的唇设计可以使用在,其中每个唇被设计以创造三层冗余密封。如果轴向空间不受限制,则可采用四唇设计,以最大限度地扩大密封接触面。

5.2. 外唇高度与宽度之比

唇的高度不应超过其宽度的1.5:1比。如果高度的特点是一个较大的比率,唇本身更容易弯曲,而不是在连接器型腔提供密封压缩。优选的比例范围为0.5:1~1:1。这种条件将确保一个坚固的唇,也是足够柔韧的,以抵抗端子在插入连接器时撕裂力。见图18。

图18

5.3. 外唇压缩比

唇压缩比是指唇压缩量与其自由状态高度的比值。推荐的压缩比范围为10%至50%,最佳百分比为30。在10%以下,压盖压缩不足以密封,而超过50%的压缩会导致唇部的大的永久变形。见图19。

图19

5.4. 导体直径密封范围

内孔径是导线尺寸范围的一个功能。单丝密封塞被设计用于安装在外径大于孔直径的电线上(10%min至100%max)。在这些条件下,电线上的密封压缩一直都在。当端子插入连接器外壳时,型腔壁会产生额外的压缩力。

当密封塞在高温下使用时,必须特别注意。在这种情况下,导线不能被认为是刚性元件;有时可以在其上观察到永久变形。绝缘直径的减小发生在唇接触的点上。在这种情况下,密封所需的压缩量可以大大降低。为了避免高温应用中的这一问题,产品或开发工程师必须找到电线和密封唇之间干扰的正确折中方法。

5.5. 唇轴间距

另一个重要的几何参数是相邻唇之间的间距。轴向间距应使唇在端子插入到外壳腔时完全弯曲,而不与彼此接触。见图20。

图20

5.6. 材料硬度

材料硬度应规定为40-50邵氏硬度A。这一范围被认为是最优的,以提供典型汽车应用所需必要的压缩,抗撕裂和耐久性性能。 

5.7. 样品计算

以下是零件编号184139-1的一些重要参数计算(图21)。

图21

A. 数据:

• 070型端子上使用的电线密封塞:

• 连接器型腔直径:4.40±0.1mm

• 外径:              4.80±0.1mm

• 内孔直径:        0.9±0.1mm

• 导线尺寸范围:  1.2-1.7mm

• 唇宽:             1.10 mm

• 唇高:              0.60 mm

B. 外唇高宽比:

• 目标达到1.5:1

• 唇高/唇宽度=(0.60/1.1)=0.55。这个值包含在最优比例范围内。

C. 外唇压缩比:

中等案例:

• 唇压缩=(外直径-型腔直径)/2=(4.8-4.4)/2=0.2mm

• 唇压缩比=(唇压缩/唇高度)X100

=(0.20/0.60)x100=33.3%

• 1中等唇压缩比设计目标:30%。本设计符合规定的目标。

最坏案例(最小压缩):

• 唇压缩=(最小外径-最大型腔直径)/2

=(4.7-4.5)/2=0.1 mm

•唇压缩比=(唇压缩/唇高度)X100

=(0.1/0.6)x100=16.6%

最小唇压缩比设计目标:10%。本设计符合规定的目标。

最佳案例(最大压缩):

• 唇压缩=(最大外径-最小型腔直径)/2

=(4.9-4.3)/2=0.3mm

• 唇压缩比=(唇压缩/唇高度)X100

=0.3/0.6)×100%=50%

• 最大唇部压缩比设计目标:50%。本设计符合规定的目标。

D. 直径密封范围:

• 最小电线直径:1.2mm→内孔径+33.3%

• 最大电线线径:1.7mm→内孔径+88.8%

线径范围包括在10%至100%的最佳范围内。

在计算中没有考虑由于导线插入而引起的密封的径向扩张,因此在所有三种情况下,压缩比值略低于实际值。产品或开发工程师应在发布产品前检查压缩范围。


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