城軌車輛工藝研究

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傳統(tǒng)的電聯(lián)接技術(shù)主要有繞接、焊接等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對于交通工具安全性和穩(wěn)定性的要求日益增高，壓接工藝克服了焊接和繞接等其他電聯(lián)接方式的許多缺點，漸漸成為電聯(lián)接工藝的主要技術(shù)。尤其是在日漸發(fā)達的城市軌道交通裝備中，壓接工藝越來越多的被應(yīng)用到城軌車輛的電氣連接中。

一、概念

壓接工藝是在常溫下，用專業(yè)設(shè)備或?qū)ｉT的壓接工具使壓接端子和線纜中的金屬線芯發(fā)生機械壓縮或塑性變形，形成機械連接和電聯(lián)接的方法。

二、特點

由于壓接工藝在常溫下就可以操作，且在不需要焊接相關(guān)材料的前提下就能形成穩(wěn)定的機械連接和電聯(lián)接，因此壓接工藝具有生產(chǎn)效率高,可靠性好，能適應(yīng)自動化生產(chǎn)的特點。相對于焊接工藝帶來的焊接面易氧化和焊件清洗困難,繞接工藝帶來的不穩(wěn)定、不安全的相關(guān)問題，壓接工藝還能承受惡劣的工作環(huán)境,且由于操作簡單可靠，從而在軌道交通裝備領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用，并向著小型化、自動化逐步發(fā)展,因此研究壓接工藝技術(shù)具有十分現(xiàn)實的意義。

三、基本原理

壓接過程中，線纜的金屬線芯與壓接端子實現(xiàn)緊密接觸,產(chǎn)生過熱并發(fā)生塑形變形。在此過程中,實現(xiàn)壓接的金屬線芯和壓接端子表面溫度顯著升高,引起結(jié)合部之間的金屬產(chǎn)生塑形對流,破壞了兩種金屬表面的氧化膜,使兩者以潔凈的金屬面接觸,其接觸電阻接近于零,從而在接觸面形成合金層,達到可靠的連接。導(dǎo)線與連接器插針孔壓接原理圖如圖1所示。

四、壓接工藝研究

根據(jù)壓接連接基本原理，不難看出端子與電纜之間的作用是影響壓接連接的主要因素。隨著目前人們對城市軌道裝備的要求越來越高，多彎道、高速度等成為了當前城市軌道的新特點。為了確保城市軌道交通裝備的穩(wěn)定性和安全性，針對城市軌道交通裝備中的血脈——線纜傳輸，也提出了更高要求，因此作為當前電聯(lián)接應(yīng)用最廣的壓接工藝是確保整個城市軌道交通裝備穩(wěn)定安全的關(guān)鍵點。1.城軌車輛壓接工藝的故障模式及原因（見表1所示）。2.壓接工藝研究。壓接工藝流程：首先根據(jù)制作產(chǎn)品的要求和線纜的型號規(guī)格，選取壓接端子及配套的壓接工具和壓模；其次對壓接端子進行試樣（一般情況下若首次進行壓接，則須進行試樣，且每批次壓接三個試樣），從而進一步確定壓接工具和壓模，以及線纜制作的正確方式；第三，進行拉力和電氣試驗（在實際生產(chǎn)過程中，拉力試驗主要針對試樣件）；第四，批量生產(chǎn)，檢查合格品率。為了達到壓接工藝的質(zhì)量控制，線纜與壓接端子之間、壓接端子與壓接工具之間及線纜的選用和制作方面均有比較嚴格的要求，具體如下：（1）壓接端子與線纜線芯之間的工藝匹配性。在壓接過程中要根據(jù)線纜的型號規(guī)格選擇正確的壓接端子。壓接端子的針孔過大或過小都將嚴重影響壓接工藝的質(zhì)量，壓接端子針孔的壓線范圍必須與被壓接導(dǎo)線線芯截面相匹配；（2）壓接端子與壓接工具之間的工藝匹配性。壓接選用的壓接工具（壓模）的規(guī)格型號應(yīng)和壓接端子的規(guī)格型號相匹配。在實際生產(chǎn)過程中，雖然供應(yīng)商會提供配套的壓接工具和壓模，但是對于首次進行壓接的壓接端子或壓接工具，一般要求先進行壓接試樣，并對試樣件進行拉力和接觸電阻測試，確定壓接工具的壓接量，確定是否滿足壓接端子的機械要求和電聯(lián)接要求。尤其是采用自制或非標的壓接工具時，必須進行試驗、校準，確保工具性能符合技術(shù)要求。壓接工具應(yīng)采取全過程管控方式，已校準好的壓接工具和壓模都必須有規(guī)定的標識，且須定期校準，一般校準周期不應(yīng)超過12個月。（3）線纜選用的工藝要求。壓接選用的線纜須為多股絞合線。由于目前城軌車輛電聯(lián)接工藝采用的是歐標，多采用模壓式壓接，因此線纜線芯應(yīng)選用鍍錫、鍍銀、鍍鎳或不涂覆的銅線。（4）線纜剝線的質(zhì)量控制。首先剝線的長度應(yīng)符合相應(yīng)壓接端子的要求。通過反復(fù)驗證，結(jié)合實驗數(shù)據(jù)結(jié)果，目前最合適的剝線長度為線纜線芯能從壓接端子的觀察孔清楚看到，若線纜截面積小于6.5mm2時，線纜的絕緣層與壓接端子端面的距離應(yīng)小于1mm的長度，而對于線纜的截面積超過6.5mm2的線纜，線纜的絕緣層與壓接端子端面的距離可以達到2-3mm，但必須采用熱縮套管覆蓋在間隙區(qū)。其次，在剝線過程中，要求線纜線芯排列整齊；絕緣層切除整齊，無損傷；線芯無損傷、折斷。根據(jù)上述要求，對于線纜截面積超過6.5mm2的線纜，須采用測量工具對線纜進行測量，保證剝線質(zhì)量；對于線纜截面積小于6.5mm2的線纜，可選用合適的剝線鉗，從而結(jié)合壓接端子的尺寸調(diào)整好線纜的剝線長度，提高生產(chǎn)效率。3.常見問題及解決方案。通過近年來對城市軌道交通制造的電氣連接工藝分析和問題積累，在壓接工藝技術(shù)中最常出現(xiàn)的問題及解決方案如下所示：（1）壓接高度不達標壓接高度不達標一方面是壓接端子與線纜線芯不滿足工藝匹配性；另一方面是壓接端子與壓接工具的選擇不滿足工藝匹配性。上述原因使得壓接端子與線纜的作用力不滿足工藝要求（見圖2、圖3所示）。過小壓接會使得線纜和壓接端子表面變形嚴重，導(dǎo)致線芯斷裂等情況發(fā)生；過大壓接則使得線芯與壓接端子之間沒有足夠的金屬接觸，線芯與壓接端子之間不能可靠連接，從而嚴重影響壓接的機械性能和電氣性能。解決方案：根據(jù)壓接試件更換壓模，調(diào)整壓接工具的作用力，結(jié)合試驗數(shù)據(jù)調(diào)整線纜與壓接端子之間、壓接端子與壓接工具（壓模）之間的匹配性。圖3圖2（2）線芯松散線芯松散俗稱飛線，是導(dǎo)致壓接問題的另一個常見原因（見圖4所示）。線芯松散通常發(fā)生在線纜截面積小于2.5mm2的壓接工藝中，由于操作不當或者線纜線芯與壓接端子不匹配導(dǎo)致線芯松散。線芯松散使得壓接件的連接強度和電流負載能力大幅下降。解決方案：將松散的線芯按照原方向輕輕捻緊，使其恢復(fù)原狀，并保持清潔，然后插入進行壓接的端子中。圖4（3）剝線長度過短由于剝線前未進行測量或者使用的剝線工具未按照壓接端子的規(guī)格型號進行調(diào)試，從而導(dǎo)致剝線長度過短。剝線長度過短（見圖4所示），使得線纜沒有完全插入導(dǎo)體壓接區(qū)，拉拔力達不到工藝要求。解決方案：結(jié)合壓接端子的規(guī)格型號對剝線長度進行測量，從而滿足工藝要求。圖4壓接完成后，尤其是首件產(chǎn)品還需要進行拉力和電氣測試（如接觸電阻試驗或耐壓試驗），從而確保產(chǎn)品質(zhì)量。

五、結(jié)束語

綜上所述，壓接工藝作為一項特殊工藝在城市軌道車輛制造中得到了廣泛的應(yīng)用，極大地提高了線纜間連接的可靠性，確保了軌道交通裝備信號傳遞與電流傳輸，為城市交通運輸安全提供了保障，對鐵路電氣化的全面實現(xiàn)提供了更強有力的技術(shù)支持。

參考文獻:

[1]徐英.壓接連接工藝技術(shù)研究[J].電子工藝技術(shù)，2005，26（1）：21-22

[2]GJB5020-2001.壓接連接技術(shù)要求[S].北京：中國航天科技集團，2001.

作者:陸浩凱 畢小琴 單位:中車株洲電力機車有限公司