矩形连接器屏蔽簧片电阻点焊强度工艺改进_廖朝顺.pdf

第 2 期2023 年 4 月机电元件ELECTOMECHANICAL COMPONENTSVol.43 No.2Apr.2023收稿日期:2022 06 12工 艺 与 材 料矩形连接器屏蔽簧片电阻点焊强度工艺改进廖朝顺(贵州航天电器股份有限公司，贵州贵阳，550009)摘要:本文阐述了某系列矩形屏蔽电连接器中内置铍青铜镀镍镀金屏蔽簧片与不锈钢外壳进行电阻点焊后，电连接器在使用过程中焊点频繁出现脱落，即焊点强度不满足电连接器使用要求的情况。通过理论、仿真、金相、应力分析方法分析了簧片点焊不良的原因是屏蔽簧片原设计选择材料因熔点与外壳材料的熔点相差较大，点焊后，铍青铜簧片与不锈钢外壳焊点熔核较小或未形成熔核，两种材料相互渗透量较少或未渗透，焊点最小拉脱许用应力 min=13.2N/0.502 mm2=26.3MPa 其理论最大剪应力 15.7 MPa，安全系数=26.3/15.7=1.67 2，不满足脆性材料工作安全系数不小于 2 的要求，采取了改进措施 将电连接器屏蔽簧片材料由铍青铜改为 304 不锈钢，使屏蔽簧片材料的熔点与外壳材料的熔点相近，通过正交点焊参数摸底，确定了相应的电阻点焊参数。通过验证，簧片采用不锈钢材料和相应点焊参数后，屏蔽簧片与不锈钢外壳焊点强度得到较大提高，不锈钢簧片与不锈钢外壳焊点最小拉脱许用应力 min=40.5N/0.502 mm2=80.7MPa 其理论最大剪应力 16.7MPa，安全系数=80.7/16.7=4.8 2，满足脆性材料工作安全系数不小于 2 的要求，杜绝了连接器簧片脱落的问题，同时产品的屏蔽效能也符合规范要求，最终满足了电连接器的使用要求。关键词:连接器;簧片;电阻点焊Doi:10 3969/j issn 1000 6133 2023 02 009中图分类号:TP391.9文献标识码:A文章编号:1000 6133(2023)02 0039 081引言电磁屏蔽是利用屏蔽体阻止或衰减电磁骚扰能量的传输，是电磁场领域抑制电磁干扰的重要方法。其屏蔽有两个目的:一是防止内部辐射的电磁能量及电磁波泄漏;二是阻止外来电磁辐射及电磁波干扰进入1。电磁屏蔽效能表示屏蔽体对电磁干扰的阻止能力及防御效果。某系列带屏蔽簧片的矩形屏蔽电连接器，是我公司为满足某总体设计单位的电磁屏蔽特定需求而研制，电连接器插头与插座对接后，可有效地屏蔽外部干扰，实现内部通讯信号高效传输。该系列屏蔽电连接器具备品种规格齐全、结构紧凑、体积小、可靠性高、抗干扰能力强等特点，是当今国内先进的矩形连接器之一。该系列连接器起屏蔽功能的核心部件即屏蔽体是屏蔽簧片。2014 年，设计采用铍青铜材料的屏蔽簧片与不锈钢外壳电阻点焊方式，实现簧片在外壳中的固定。设计过程中更多考虑了电连接器继承性和屏蔽效能的达成与提升，由于设计认识不全面、工艺验证不充分，对铍青铜屏蔽簧片与不锈钢外壳电阻点焊的强度未进行充分的理论分析和实践验证，导致焊点强度不满足电连接器使用要求，强度不足会出现簧片脱落，簧片脱落会连接器的对接性和屏蔽性能，严重时簧片脱落后会被插头顶坏，卷缩到连接器内腔，导致连接器无法对接使用，从而造成用户武器系统无法使用的风险。经统计，采用铍青铜屏蔽簧片与不锈钢外壳电阻点焊方式生产的该系列电连接器，2014 年至 2017 年改进前，外部反馈屏蔽簧片焊点脱落现象的质量问题高达 15 次，给公司声誉带来了较大影响。因此，屏蔽簧片焊点脱落点焊强度不足的问题亟待解决，下面需要对簧片焊点脱落点焊强度不足的原因从理论、仿真、金相、应力等方面进行分析，找出根本原因，制订相应改进措施并经充分验证，提升屏蔽簧片与外壳连接的可靠性，同时还要满足连接器的电磁屏蔽效能要求。2电连接器结构2 1电连接器组成连接器由插头和插座组成，其中带有屏蔽簧片的是插座，插座电连接器结构如图 2 1 所示，主要由不锈钢外壳、铍青铜屏蔽簧片、插孔、基座和胶粘剂组成。屏蔽簧片置于在外壳对接端内腔，通过电阻点焊与外壳固定。图 2 1插座电连接器结构图2 2簧片固定方式电连接器屏蔽簧片的固定方式为:下端靠基座与外壳缝隙压靠，上端采用电阻点焊将屏蔽簧片与外壳点焊在一起，周圈均布(如图 22)。图 2 2簧片嵌装的三维示意图2 3屏蔽簧片工作原理无屏蔽簧片的电连接器，插头与插座对接后，外壳之间存在间隙，不能保证需要的电连续性。电连接器对接互连时通过屏蔽簧片保证插头与插座外壳之间形成低阻抗通路，实现了需要的屏蔽效能指标要求。插头对接进入插座后，插头外壳对接端挤压屏蔽簧片凸起部分，屏蔽簧片产生压缩，屏蔽簧片受压后向下伸展。通过计算，屏蔽簧片底端与外壳台阶的距离最小为 0 3mm，受到压缩后的最大伸展长度为 0 21mm，压缩变形后有足够的伸展空间不会顶住外壳底部台阶，电连接器设计结构不会影响电连接器正常对接使用(如图 2 3)。使电连接器形成可靠的多点电接触，保证了电连接器壳体间的良好的电连续性，进而达成屏蔽效能目标。图 2 3电连接器对接结构示意图3簧片脱落分析3 1簧片与外壳焊点脱落的过程由于电连接器屏蔽簧片与外壳贴合的形状靠模具成型，由于材料为铍青铜，弹性较好，受原材料弹性和模具技术的限制，簧片制作成型后，与外壳内腔形状存在一定的差异，在自然状态下，簧片与外壳不能完全贴合，因此，屏蔽簧片与外壳进行点焊前，采用定位夹具将簧片定位在外壳中(如图 3 1)，使之簧片与外壳基本贴合，带着定位夹具进行点焊(如图 32，将簧片固定在外壳上，点焊完成后，取下定位夹具，簧片受弹力或定位差异的影响，可能会出现轻微的翘曲、变形等缺陷(如图33)。因此，在电连接器对接时，插头外壳可能会偏斜顶到翘曲、变形的簧片或挤压簧片，在对接力的作用下，由于焊点强度较低，焊点被拉脱(如图34)。图 3 1簧片定位示意图04机 电 元 件2023 年图 3 2簧片点焊示意图图 3 3簧片与外壳内壁未贴平示意图图 3 4电连接器对接后被拉脱示意图3 2焊点脱落原因分析32 1点焊质量不良电阻点焊是将焊件装配成搭接接头，并压紧在两柱状电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。点焊时产生的热量由下式决定:Q=I2t式中，Q 产生的热量(J);I2 焊接电流(A)的平方;电极间电阻()(=1+2+3);t 焊接时间(S)。该电连接器中铍青铜屏蔽簧片与不锈钢外壳采用电阻点焊，点焊时通过的电流、电阻、时间基本相同，即在簧片与外壳上点焊产生热量相同，而外壳材料采用316L 不锈钢其熔点为 1370 1398，铍青铜屏蔽簧片的熔点为 870 950，电阻点焊时，在电极压力作用下，瞬间极大的电流通过簧片和外壳(点焊原理如图 3 5)，熔点低的铍青铜先熔化，在点焊压力的作用下，熔化的铍青铜与不锈钢形成较小的熔核或未形成熔核，只是熔化的铜粘连在不锈钢外壳上。图 3 5簧片与外壳点焊原理示意图按照不同材料和不同厚度的点焊原则2，在通常条件下，点焊时熔核不以贴合面为对称，而向厚板或导电、导热性差的焊件中偏移，其结果使其在贴合面上的尺寸小于该熔核直径。同时，也使其在薄件或导电、导热性较好的焊件中焊透率小于规定数值，这均使焊点承载能力下降。采用常规的电阻点焊方式将铍青铜簧片与不锈钢外壳点焊在一起，按照金相标准3 对焊点切片的金相分析如图 3 6、图 37 所示。观察点焊金相图片，屏蔽簧片和外壳在点焊处固定在一起，两种基体的渗透量少，即熔核较小，导致簧片与外壳点焊后的焊点强度较小，在电连接器对接使用时，插头作用在簧片上的力大于其焊点强度承受的力，焊点被拉脱落。图 3 6铍青铜簧片、不锈钢外壳点焊后 1#焊点金相示意图 3 7铍青铜簧片、不锈钢外壳点焊后 2#焊点金相示意3 2 2铍青铜簧片焊点最小拉脱许用应力的安全系数不满足要求14第 2 期廖朝顺:矩形连接器屏蔽簧片电阻点焊强度工艺改进32 2 1单个簧片受力仿真分析针对电连接器对接时，插头正常插合状态下，作用到单个簧片丝上的力，利用仿真分析模拟正常插合时焊点受力。簧片整体为对称结构，采用单个簧片丝分析即可。边界条件设定如图38，固定屏蔽簧片上端底面，如图中A 所示，给簧片下端底面加载无摩擦约束使其只能在平面内运动，给对接端底面加载轴向位移模拟插拔的压缩过程，如图中 C 所示，0S 1S 下压，1S 2S 撤离。图 3 8边界条件设定屏蔽簧片固定端受力曲线如图 3 9 所示，最大剪切力为 1 22N。图 3 9焊点受力曲线(铍青铜簧片)32 2 2簧片焊点剪切力分析以单个簧片固定端根部受力，分析簧片焊点受力，以 66 芯电连接器为例进行计算分析。其中 66 芯屏蔽簧片展长为 103 28mm，每 0 8mm 含有一个凸筋，则共有 103 28/0 8129 片;66 芯电连接器周圈焊点约 20点。则可得出:簧片每个焊点剪切力为:129 122N/20=7 9N。32 2 3簧片焊点剪切应力分析1)应力分析依据从簧片与外壳点焊部位形状及受力分析可知，点焊部位受到的力为剪切力。采用的铍青铜簧片材料为硬态，其延伸率为 10=2 5%5%，属脆性材料4。电连接器头座对接锁紧后，簧片焊点处于恒定受力状态，属于静载荷。查材料力学4，材料要安全工作，材料工作时受到的拉应力 应小于材料的许用拉应力:=0 2 n=0 280 2(脆性材料，安全系数 n取 2 3 5，一般取大值 3 5)受到剪应力 应小于许用剪应力:=0 6 0 8=0 7=0 20 2(0 6 08 一般取中间值 0 7)。2)铍青铜簧片焊点剪切应力分析查材料标准，铍青铜硬态的 0 2=1100 MPa，则其许用剪应力:=0 20 2=220 MPa查技术文件，簧片焊点直径 d=0 8mm，焊点的受力面积:S=d2/4=0502mm2;焊点受到的剪切应力=F/S=7 9N/0 502 mm2=15 7 MPa ，即焊点受到剪切应力满足小于材料许用应力的要求。3 2 2 4拉脱力试验将铍青铜材料屏蔽簧片与不锈钢外壳点焊后，对焊点进行拉脱力试验，焊点拉脱力的测试数据见表31。表 3 1焊点拉脱测试数据(簧片材料为铍青铜)编号拉脱力(N)编号拉脱力(N)1#14 611#13 42#13 412#17 13#13 213#13 44#15 614#17 25#14 515#15 56#14 116#18 37#13 217#19 68#14 618#16 29#18 519#19 210#15 920#17 5从表 3 1 拉脱力数据，可以看出:簧片材料为铍青铜时，单个焊点拉脱力(即为剪切力)最小 Fmin 为 132N(编号#7)，最大 Fmax 为 196N(编号 17#)。3 2 2 5铍青铜簧片焊点最小拉脱许用应力安全系数的计算铍青铜簧片焊点最小拉脱许用应力 min=Fmin/S=13 2N/0 502 mm2=263MPa 其理论最大剪应力=15 7 MPa，安全系数 n=min/=263/157=167。3 2 2 6分析总结根据上述金相分析以及相关试验验证，可以得出以下结论:1)铍青铜簧片(材料熔点为 870 950)与不锈钢外壳(材料熔点为 1370 1398)因其二者材料熔点温度相差较大，进行电阻点焊时产生熔核较小，24机 电 元 件2023 年电连接器使用时对簧片的拉扯力大于焊点承受力，导致簧片脱落;2)铍青铜簧片焊点最小拉脱力为 13 2N 其理论最大剪切力 7 9N，理论上满足设计要求;但其焊点最小拉脱许用应力 min=26 3MPa 的安全系数 n=167，不满足脆性材料工作安全系数不小于 2 的要求。4改进方案的确定及验证分析4 1改进方案的确定41 1改进必要性铍青铜屏蔽簧片与不锈钢外壳进行电阻点焊时，由于两材料的熔点相差较大，在电极压力作用下，瞬间极电流通过簧片和外壳时，在相同的热量下，铍青铜熔化，不锈钢外壳未完全熔化，所以形成的熔核较小或未形成熔核，即簧片与外壳点焊后的焊点强度较小，在电连接器对接使用时，插头作用在簧片上的力大于其焊点强度承受的力，导致焊点被拉脱落。在保证电连接器结构和状态不变的情况，需考虑更改外壳或簧片的基体材料，使二者材料的熔点相近来提高焊点强度，使之满足电连接器使用要求。41 2改进方案分析41 2 1材料改进方案的确定采用簧片与外壳二者材料熔点相近的办法来提高簧片与外壳焊点的强度，有两种改进方案:1)更改外壳材料 将外壳材料改为铜合金;2)更改屏蔽簧片材料 将簧片的材料改为不锈钢。下面就两种方案进行阐述:改进方案 1:更改外壳材料将外壳基体材料改为铜合金，而屏蔽簧片保留原状态(铍青铜镀金)。如外壳基体材料采取铜合金，属于易氧化材料，在外层必然采取常规的镀镍方式来保证防腐蚀性。虽然同种材料的点焊性能相近，相对容易形成点焊熔核，但由于铜合金具有良好的导电性和导热性，所以点焊时一般使用大电流、短时间的点焊参数进行点焊，当焊接电流过大或通电时间过长时，使输入的热量增加，加热过于强烈，引起金属过热，使过多的熔化金属造成飞溅，导致点焊质量下降。另外，电阻点焊时在外壳外表面会产生点焊印迹和飞溅，外壳采用铜合金镀镍则无法去除点焊印迹，且镀层易损伤，影响电连接器的外观和耐腐蚀性，外观质量难保证，故此方案从理论分析不推荐。改进方案 2:更改屏蔽簧片材料将屏蔽簧片基体材料改为不锈钢，外壳保留原状态(不锈钢)。如簧片改为不锈钢，在点焊的过程中，由于不锈钢的电阻率差、导热性差，点焊时一般使用较高的电极压力、使用小电流、长时间的点焊参数进行焊接，容易形成点焊熔核。外壳和簧片均采用不锈钢材料，电阻点焊后外壳外表面产生的印迹采用打磨的方式易去除，且不影响外观和电连接器性能，故此方案从理论分析可行。4 1 2 2改进后点焊工艺参数的确定根据理论分析，优先方案是将屏蔽簧片材料由铍青铜改为不锈钢。针对点焊参数的确定，根据电阻点焊原理，点焊导热性能差的不锈钢，一般采用小电流和长时间(即弱条件焊接)。根据电阻点焊不锈钢材料在我公司继电器电连接器中的应用，初步采用点焊参数为:电流 08KA，时间 4ms 进行点焊，初步试点焊时发现该参数可满足使用要求。为了进一步验证点焊参数的可行性，进行以下摸底试验，在摸底的过程中，发现继续增加电流或延长时间，易产生电火花，且点焊深度深，故在进一步摸底过程中我们采取降低点焊电流或者减小点焊时间的点焊参数进行正交试验:1)时间不变，改变电流大小，具体见表 41。表 4 1时间不变，改变电流拉脱力对比表序号时间3 5ms电流0 6KA0 7KA0 8KA123N 拉脱26N 撕裂44N 撕裂235N 拉脱35N 撕裂50N 撕裂344N 撕裂35N 拉脱41N 撕裂420N 拉脱35N 拉脱44N 撕裂543N 拉脱38N 拉脱40N 撕裂636N 拉脱37N 撕裂38N 撕裂731N 撕裂52N 撕裂38N 拉脱825N 拉脱48N 撕裂38N 撕裂935N 拉脱25N 拉脱39N 撕裂1030N 拉脱34N 拉脱46N 撕裂从表 4 1 焊点拉脱力对比表可以得出:焊点牢固度随着电流的增大而增强。2)电流不变，改变时间大小，具体见表 42。34第 2 期廖朝顺:矩形连接器屏蔽簧片电阻点焊强度工艺改进表 4 2电流不变，改变时间拉脱力对比表序号电流0 8KA时间3ms3 5ms4ms134N 撕裂45N 撕裂66N 撕裂246N 撕裂52N 撕裂59N 撕裂352N 撕裂54N 撕裂50N 撕裂440N 拉脱47N 撕裂53N 撕裂540N 拉脱42N 撕裂57N 撕裂631N 拉脱44N 撕裂42N 撕裂729N 拉脱42N 拉脱55N 撕裂834N 撕裂48N 撕裂47N 撕裂936N 撕裂40N 拉脱46N 撕裂1045N 撕裂49N 撕裂43N 撕裂从表 4 2 焊点拉脱力对比表可以得出:焊点的牢固度随着点焊时间的延长而增强。3)金相分析图 4 10 8KA 3ms 时焊点金相图图 4 20 8KA 3 5ms 时焊点金相图图 4 30 8KA 4ms 时焊点金相图对电流 0 8KA，时间分别为 3ms、3 5ms 以及 4ms时的焊点进行金相分析，金相图片(200 倍)分别如图4 1、图 4 2、图 43 所示。从金相图中看出时间为 3ms时熔核较小，焊点牢固度相对低，而时间为3 5ms 以及4ms 熔核较大，焊点牢固度相对高。通过上述点焊参数拉脱力以及金相分析，我们确定采用电流为 0 8KA，时间为 3 5ms 4ms 进行不锈钢屏蔽簧片与不锈钢外壳的电阻点焊。4 2改进验证分析4 2 1单个不锈钢簧片受力分析对屏蔽簧片材料改进后，将插头与插座对接时，焊点进行受力仿真分析。改进后屏蔽簧片固定端焊点受力曲线如图 4 4 所示，改进后最大剪切力为 1 30N，大于改进前的 1 22N。图 4 4焊点受力曲线(改进后)4 2 2不锈钢簧片焊点剪切力分析同样以单个簧片固定端根部受力分析簧片焊点受力，以 66 芯电连接器为例进行计算分析。其中 66 芯屏蔽簧片展长为 103 28mm，每 08mm 含有一个凸筋，则共有 10328/0 8129 片;66 芯电连接器周圈焊点约 20 点。则可得出:簧片改进前每个焊点剪切力为:129 1 3N/20=8 4N。4 2 3不锈钢簧片焊点剪切应力分析查材料标准5，不锈钢硬态的 0 2=880 MPa，则其许用剪应力:=0 20 2=176MPa技术文件文件要求，簧片焊点直径 d=0 8mm，焊点的受力面积:S=d2/4=0502mm2;焊点受到的剪切应力:=F/S=8 4N/0 502 mm2=16 7 MPa ，满足设计要求。4 2 4金相分析将不锈钢簧片与不锈钢外壳点焊后，进行金相切片，2 只样件金相如图 4 5、图 4 6，发现不锈钢簧片与不锈钢外壳在点焊处两种金属互熔相互渗透，产生熔核大。44机 电 元 件2023 年图 4 5不锈钢簧片、不锈钢外壳点焊后 1#焊点金相示意图 4 6不锈钢簧片、不锈钢外壳点焊后 2#焊点金相示意4 2 5拉脱力试验将不锈钢材料屏蔽簧片与不锈钢外壳点焊后，进行焊点拉脱力试验，焊点拉脱力的测试数据见表 5 3。表 4 3焊点拉脱测试数据编号拉脱力(N)编号拉脱力(N)1#44 211#54 22#53 512#52 33#52 313#41 34#51 414#40 55#49 115#43 66#42 316#51 37#46 617#47 28#46 818#40 89#45 319#40 610#55 620#43 9从表 5 2 拉脱力数据，可以看出:簧片材料为不锈钢时，单个焊点拉脱力(即为剪切力)最小 Fmin 为 40 5N(编号14#)，最大 Fmax 为 55 6N(编号 10)#。4 2 6簧片焊点最小拉脱许用应力安全系数的计算不锈钢簧片焊点最小拉脱许用应力 min=Fmin/S=40 5N/0 502 mm2=80 7MPa，其安全系数 n1=min/=80 7/167=4 8，2，满足脆性材料工作安全系数不小于 2 的要求。4 2 7验证总结根据上述金相分析以及相关试验验证，可以得出以下结论:1)不锈钢簧片与不锈钢外壳进行电阻点焊时产生熔核相对较大;2)不锈钢簧片焊点最小拉脱力为 405N 其理论最大剪切力 8 4N;3)不锈钢簧片焊点最小拉脱许用应力 min=405N/0502 mm2=80 7MPa 其理论最大剪应力 167MPa，安全系数=80 7/16 7=4 8 2，满足脆性材料工作安全系数不小于 2 的要求。5改进前后对比论证5 1外观质量对比屏蔽簧片改进前后与外壳点焊的外观质量对比见表 5 1。表 5 1改进前后外观对比表簧片材料外壳材料外观质量焊点图对比改进前铍青铜不锈钢易产生飞溅、金属肌瘤、簧片损伤、焊点不光滑见图 5 1改进后不锈钢不锈钢没有飞溅、没有金属肌瘤、簧片未损伤、焊点光滑见图 5 2图 5 1簧片更改前点焊外观质量示意图图 5 2簧片更改后点焊外观质量示意5 2金相切片对比从图 3 6、图3 7、图45、图46 金相图对比可知，不锈钢簧片与不锈钢外壳在点焊处两种金属互熔相互渗透，产生熔核相对较大，而铍青铜簧片和不锈钢外壳在点焊处的两种基体的渗透量少，产生熔核相对较小。5 3安全系数对比改进前，铍青铜簧片点焊的安全系数为 1 67 2，不满足脆性材料工作安全系数不小于 2 的要求;改进54第 2 期廖朝顺:矩形连接器屏蔽簧片电阻点焊强度工艺改进后，不锈钢簧片点焊的安全系数为 4 8 2，满足脆性材料工作安全系数不小于 2 的要求。5 4屏蔽效能试验对比针对屏蔽簧片改进前后的样品按照屏蔽效能试验要求6 进行屏蔽效能试验(以 66 芯电连接器进行试验)，屏蔽效能试验结果见表 5 2，簧片更改前 1#试验数据来源于试验报告、2#试验数据来源于试验报告，簧片更改后 3#试验数据来源于试验报告、4#试验数据来源于试验报告，试验结果对比结果见表 5 2。表 5 2屏蔽效能试验结果序号频率(MHz)泄漏衰减要求值(dB)泄漏衰减实测值(dB)簧片更改前簧片更改后1#2#平均3#4#平均同频率点平均值差异平均对比结果11007581 585 483 4585 985 185 52 05均满足要求，更改后高 2 0522007084 985 485 1586 987 987 42 25均满足要求，更改后高 2 2533007094 996 195 594 295 094 60 9均满足要求，更改后低 0 944006888 288 388 2582 282 682 45 85均满足要求，更改后低 5 8558006879 582 981 280 880 980 850 35均满足要求，更改后低 0 35610006584 184 484 2580 280 580 353 9均满足要求，更改后低 3 9从表 5 2 看出，试验结果表明屏蔽簧片改进前后屏蔽效能差异很小，改进后的产品屏蔽性能可以满足用户的使用要求。5 5改进前后对比汇总改进前后的外观质量、金相切片图、簧片受力、拉脱力以及电连接器屏蔽效能等方面对比汇总见表53。表 5 3簧片改进前和改进后对比试验项目表项目屏蔽簧片改进前屏蔽簧片改进后对比外观质量易产生飞溅、金属肌瘤、簧片损伤、焊点不光滑没有飞溅、没有金属肌瘤、簧片未损伤、焊点光滑改进后明显优于改进前金相切片图两基体的渗透量少，熔合较小或未形成熔核两基体的渗透量较多，熔合相对较大改进后优于改进前。簧片受力单个焊点剪切力为 7 9N。单个焊点剪切力为 8 4N。改进后单个焊点剪切力略大于改进前。焊点拉脱力最小为 13 2N，最大为 19 6N。最小为 40 5N，最大为 55 6N。改进后焊点强度大大提高。屏蔽效能最小 80 3dB，最大 91 8 dB。最小 76 8 dB，最大 90 2 dB。改进后略小于改进前，但都满足屏蔽要求。从表 3 看出:屏蔽簧片改进后屏蔽效能可满足使用要求，同时外观质量、拉脱力得到大大改善。5 6改进后电连接器生产使用情况改进后的某带屏蔽簧片的电连接器已经生产了近3000 批近 5 万只，均发给相应的用户使用，至今为止未收到内外部关于屏蔽簧片脱落等相关方面的质量问题反馈，实践证明改进后的电连接器，屏蔽簧片与外壳电阻点焊的强度满足电连接器使用要求。6结束语综上所述，原某系列矩形屏蔽电连接器中内置铍青铜屏蔽簧片与不锈钢外壳进行电阻点焊后，虽然满足了屏蔽电连接器的电磁屏蔽效能等技术指标要求，但电连接器在使用过程中焊点频繁出现脱落，即焊点强度不满足电连接器使用要求的情况。(下转第 49 页)64机 电 元 件2023 年隙，或者制作专用焊接夹持工装，避免焊接前配合间隙大而造成裂纹。5)为确定摸索出的激光封焊参数的焊接可靠性，我们将某产品激光封边和电子束封边焊缝熔深剖面作对比 观 察(如 图 3)，可 以 看 出 激 光 封 边 熔 深 为1418mm，电子束封边熔深为 1046mm，激光封边熔深远大于电子束封边熔深，且激光封边两材料熔融程度更高，确定激光封焊参数可靠有效。图 3a 电子束封边焊缝形貌;图 3b 激光焊封焊缝形貌6)工艺参数摸索确定后，为了提高生产效率，规避罩壳与底座匹配一致性差带来的问题，尝试采用了视觉识别焊缝引导焊接轨迹技术，此文章不再展开讨论。4实施效果应用了激光焊接技术后，通过完善工装、焊接工艺参数的细化，在质量、外观、效率等方面均有明显的提升;首期继电器封边 8 个批次，合计 2113 只，气密封性检测 达 到 1 103Pa cm3/s 水平的合格率为99 4%，远超电子束封边质量。5结论推广采用激光焊接工艺进行小批量生产，效果良好，解决了许多生产中长期以来存在的问题，为激光焊接新工艺发展贡献力量，后续将进一步推广应用至更多类型产品。由于时间和水平所限，对于继电器激光封边工艺的摸索及参数影响研究不够深入，只局限于新工艺可满足生产使用。后续将对工艺影响因素进行更为深入、详细的研究及优化，更好掌握运用这项技术。参考文献:1 朱应昌 继电器激光封焊技术探究 机电元件，1994，6:38 43 2 赵锐敏，许学华，孙邵强 微型密封极化继电器的激光封焊与检漏技术 机电元件，2008，3:25 28 3 雷党刚 可伐合金外壳激光封焊的裂纹原因分析 电子工艺技术 2012，1:45 49 4 赵锐敏，许学华，孙邵强 微型密封极化继电器的激光封焊与检漏技术 机电元件，2008，3:25 28(上接第 46 页)通过理论、仿真、金相、应力分析方法分析了簧片点焊不良的原因是屏蔽簧片原设计选择材料因熔点与外壳材料的熔点相差较大，点焊后，铍青铜簧片与不锈钢外壳焊点熔核较小或未形成熔核，两种材料相互渗透量较少或未渗透，焊点安全系数 167，不满足脆性材料工作安全系数不小于 2 的要求，采取了改进措施 将电连接器屏蔽簧片材料由铍青铜改为 304 不锈钢，使屏蔽簧片材料的熔点与外壳材料的熔点相近，通过验证，屏蔽簧片与不锈钢外壳焊点强度得到较大提高，二者焊点最小拉脱许用应力 min=80 7MPa 其理论最大剪应力 16 7MPa，安全系数=48，满足脆性材料工作安全系数不小于 2 的要求。材料更改后，通过更改前后试验对比验证，屏蔽电连接器技术指标均满足规范和使用要求。因此，依据技术改进后的试验结果，以及改进后交付电连接器的使用无问题反馈情况，表明本文叙述的改进措施有效，杜绝了屏蔽电连接器的屏蔽核心部件 簧片脱落问题，且连接器的屏蔽效能也满足连接器的规范要求，最终满足了电连接器使用要求。同时也说明，采用电阻点焊固定两个零件时，两个零件选材应选熔点相同或相近的材料，可避免点焊不牢的问题出现，可作为连接器设计采用电阻点焊时一条准则。参考文献:1 杜军，张平，田飞 低反射高吸收电磁屏蔽材料的研究现状 太原师范学院学报(自然科学版)，2009 2 赵熹华编 压力焊 机械工业出版社，1999 3 刘鸿文 编 材料力学 高等教育出版社，2004 4 张守全，林高安，樊智锐等 硬质合金 GB/T 3488 1 2014/ISO 4499 1:2008 显微组织的金相测定 第 1 部分:金相照片和描述 5 韩国亮，沈建昌，沈汉昌 GB/T4234 93 弹簧用不锈钢冷轧钢带 6 冯桂山，沈涛，吴红森 GJB 5185 2003 小屏蔽体屏蔽效能测量方法94第 2 期王龙辉等:密封继电器激光封边新工艺探究