常见热流道电缆组件故障模式和补救措施
网络整理 2022-08-03

在充满挑战环境的过去几年中,制造商们正致力于寻求改善热流道加工工艺、简化供应链、降低维护成本和改善底线的工作中。注塑机热流道系统断电和热电偶电缆组件故障造成的经济损失使生产商们倍感挫折。这些损失包括模具和控制器的损坏、电缆的维修和更换、制品产量损失、紧张的客户关系和加班费用等等。

电源和热电偶组件来自多种配置,其中大多数基于类似于由Harting公司制造的矩形连接器。遗憾的是,多数情况下来自不同供应商的组件被混合和组装在同一个系统和/或应用程序中。这导致机器故障率随之增加。主要原因是来自不同供应商的连接器,其制造质量、设计公差、电缆类型、电缆规格和蠕变性能的差异。为了使这些因素的影响降至最低,需要选择合适大小、UL认证的连接器和电缆组件。生产车间的故障很容易被理解。找出导致生产车间故障的根源和采取必要的措施加以解决,对电缆组件进行多一些的研究和探索,并充分使用电缆组件的整个生命周期。现将常见的电缆故障模式和补救措施概述如下。

在排查导致电缆组件故障根源时,务必牢记以下原则:

1、电缆的正确安装和应用,可以减少停机时间,降低维修和更换连接器成本;
2、据当前行业惯例,电缆组件的生产总是缺乏可靠性的;
3、当前的业界设计标准需要重新评估。

连接器插脚拔出或磨损连接器中与配套插座相连的插脚拔出次数降低或者消除。原因如下:

1、高配套周期;
2、电缆错误的调整和/或连接器被强制组合在一起;
3、连接器制造商间公差不相匹配;
4、公差不精确;
5、过流或热损坏导致连接器故障。

降低或消除插脚拔出或损坏的最简单方法是使用知名制造商生产的高质量组件。在没有核实是否存在公差问题时,应尽量避免混合使用多个品牌的连接器。


机械接触可以降低插脚拔出现象的出现,而且比盖印或成型接触更具耐久性。机械接触是立体的,由于其更多的接触表面,可提供改进电性和倾向于可靠地保持固定在连接器中。插座内孔机械接触比盖印或成型接触呈现较多的“墙”材料。因此,提高了插脚外部和插座内孔接触的承载力,并能承受更多的机械损伤。

机械接触的其他好处包括:

1、热传递均匀,降低了发热部位和插脚烧坏;
2、表面接触均匀,改善插脚的当前特性;
3、更大的抗非有意机械损伤能力,极小化插脚击穿;
连接器失调会导致插脚脱出和击穿。导销和套管绝缘子极为便宜,且易于安装,同时降低了连接器移位的几率。导销完全可以替代连接器的插入安装螺钉。

升级连接器到较新设计。热流道电源电缆的常见老式标准是压接针式25针连接器。25针压接式连接器会使新型32针压接式连接器发生短路。32针压接式连接器与16B尺寸的防护罩和座体相匹配。这种转换提供了三个非常重要的好处:

1、加固的机械接触与盖印或成型D-Sub接触比较,匹配更小,而典型的25针连接器经常是后者;
2、额定电流为16A连接器与升级后额定电流为10A的25针连接器相匹配;
3、较新的设计可以更可靠地夹持插针。

最后,使螺栓型端子连接器标准化或升级成为塑封电缆组件。这些“包胶”或“捕获”插脚,不可能被拉出。插脚折断可以大幅度地减少。应用于热流道热电偶电缆组件的24针螺栓型端子连接器是一个极好的例子。电源和热电偶电缆组件通过增加“编码插针”使连接器的标准化成为了可能。


插针烧坏或短路

连接器插针烧坏是一项灾难性的故障,是由线路过流或短路造成的。负载电流为15A的线路中使用额定电流为10A的连接器,是造成连接器故障的一个主要因素。应用于热流道电源电缆组件的典型25针压接式连接器其额定电流为10A。另一些造成插针烧坏的因素包括电缆故障、插针折断和插脚脱出。降低与插针烧坏相关的成本是简单的,即在线路中使用UL认证的连接器且电缆额定电流至少为15A。

连接器损坏

应对连接器的机械损伤是一个比较难以解决的问题。连接器被划伤、在注塑机模具中被绊住、被铲车碾过和容易受其他方面的机械损伤。锁存器断开、锁存器“卡圈”损坏、防护罩龟裂或裂化和装配不当是塑料注塑机中连接器损坏的几个例子。

当插上插头时,锁存器过度的物理负载会导致锁存器损坏。锁存时存在移位问题或任意的机械损伤都会造成锁存器损坏。连接器防护罩上的入口从顶入口(垂直)向侧入口(90°)切换时,可以降低锁存器组件上的机械负载。但是,在所有可能的情况下也不全是这样的,这缘于系统的物理约束。大多数标准化的连接器防护罩和座体是单杆和双杆设计的。双杆设计其物理负载分散效果较为优良。安装导销和座体是为了防止连接器锁存移位。


塑封矩形电缆组件是一个附加选项,其主要好处是:

1、消除导体应力和接触推回,以降低系统故障;
2、250磅额定拉脱力消除了电缆的脱出;
3、全方位弯曲应变防护降低了电缆故障和脱出;
4、塑封工艺确保在恶劣环境下连接的可靠性;
5、缩短停机时间和降低防护罩或掣子销损坏的维护成本;
6、弯曲下也可以利用或静电下/垫座总体设计的灵活性。
最后,正确的员工培训可以最大改善连接器的使用寿命。

电缆脱出

过度的机械负载和不当的应变防护措施是电缆脱出的首要原因,电缆脱出从而导致电缆在连接器的背面单独工作。这使得电缆发生故障概率增加,即插脚脱出和短路。一些促成故障的因素是:
1、使用低成本塑封应力防护压缩螺母;
2、电缆压盖尺寸不正确;
3、连接器上负载有垂直的机械载荷;
4、电缆弯曲半径超过允许范围;
5、电缆护套降解。
电缆脱出
适当的应力防护设计是解决电缆脱出现象的有效方法。根据电缆OD和安装环境选择电缆压盖以确保装配的牢固配套和极小化电缆的自持力。不使用塑料压缩螺母。因为,如果使用塑料压缩螺母,会因为热膨胀和收缩、振动或压盖螺母故障而导致塑料压缩螺母松动。塑料应变防护螺母因长期暴露于热、臭氧或紫外光环境下而发生降解,需要经常对其检查。金属应变防护螺母比塑料应变防护螺母牢固且更安全,长时间暴露于恶劣环境中也不会发生降解。


热流道电缆护套材料与化学品接触或暴露于热、臭氧和紫外线环境中而发生降解。在选择热流道电缆护套时,根据加工环境,确保选择适合的护套材料。常用的热流道电缆护套材料是PVC和TPE。


电缆故障

电缆故障带来的经济损失是惨重的。造成电缆故障的常见原因是:
1、电流过载
负载电流为15A的电路使用额定电流为10A的电缆;
2、机械损伤
电缆在注塑机模具或别的设备中被箍缩、割伤或压平;
3、发热
电缆内燃或相接触;
4、往复运动累积的压力;
5、应力防护不当和过紧的弯曲半径。

选择适合的线缆规格是最大限度降低由短路或电缆烧坏带来经济损失的最有效途径。在负载电流为15A的电路中不使用额定电流为10A的连接器。根据缆线长度,额定电流为15A的电缆应采用16型号美国线规。


柔性额定电缆,如美国阿尔法电线电缆公司制造的阿尔法XM系列电缆或阿尔法F系列电缆。该电缆降低了由于重复弯曲造成的电缆故障现象。在一个柔性额定导线管内独立运行导线,可以减少故障。


使电源电缆变柔韧的解决方法是相当简单的。但是要使热电偶电缆变得柔韧则遇到了更大的挑战。采购柔性额定电线电缆是一件不易办到的事情且其成本昂贵的。典型的热电偶电线是实心导线,不适于弯曲,一旦弯曲则被折断。在柔性额定导管中,热电偶电缆组件应采用多芯的热电偶电缆或单对多芯热电偶电线。由此产生的额外成本将与降低的故障率相抵消。

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