楊 軍

(重慶中車四方所科技有限公司 工藝技術部,重慶 401133)

在鐵路行業(yè)中,冷壓接線端子(以下簡稱“端子”)壓接技術憑借其優(yōu)良的性能、成熟的工藝、便捷的操作等優(yōu)勢被廣泛采用,已經(jīng)成為主流的線纜端接技術。對于端子壓接后的機械性能驗證,通常都采用拉力試驗。目前國內(nèi)外關于拉力試驗的標準雖多,但系統(tǒng)性、全面性介紹拉力試驗的較少,同時由于標準較多,拉力試驗的方法也不統(tǒng)一,相應的拉力值標準也不一致,所以在實際應用中,技術人員常常對標準的選取也感到困惑,進而選擇不同拉力試驗標準的企業(yè)之間對端子壓接質(zhì)量的相互認證也會出現(xiàn)問題。此外,在部分標準中,未區(qū)分端子種類,將一種拉力值標準涵蓋到所有端子,這對被識別為特殊過程的端子壓接工序來說,品質(zhì)管控方面存在一定的風險。綜上,為進一步規(guī)范端子拉力試驗,提高企業(yè)之間端子壓接的相互認可度,保證產(chǎn)品質(zhì)量,有必要仔細分析比對各種端子拉力試驗標準,制定統(tǒng)一的端子拉力試驗標準。

1 常用的端子分類

端子,指用壓接方式使電纜末端導體與用電裝置接線端相連接的導電金具,通常它與電纜導體連接一端為管狀,與用電裝置連接的另一端為特定形狀的平板[1],有的企業(yè)也稱端頭、線鼻子等。本文結合常用行業(yè)標準及端子實際應用情況,按端子的壓接筒(端子結構中用于壓接工具壓接的部位)結構差異,將常用的端子分為以下四類(圖1):

圖1 常用端子分類

(1) 開式端子。壓接筒壓接前呈敞開狀如U或V形的端子[2]。

(2) 閉式端子。壓接筒壓接前呈閉合狀[2]、管狀結構的端子(DIN 46228標準所列管狀端子不在本文討論范圍之內(nèi))。按壓接筒制造工藝分為焊制式和沖壓式[3]。

(3) 預絕緣端子。壓接筒具有保證完善電氣性能的永久絕緣層,壓接筒和絕緣層將在同一次操作中壓接的端子[2]。

(4) 車制端子。壓接筒為車制工藝,結構與閉式端子類似,一端完全封閉帶有檢查孔的端子,常用于連接式電連接器接觸件[4]。

結合端子相關標準及部分端子制造商提供的產(chǎn)品技術手冊,統(tǒng)計了四類端子的常用名稱及對應的線徑(線芯橫截面積)范圍,見表1。

表1 常用端子名稱及線徑范圍

2 拉力試驗標準分析與優(yōu)化

2.1 拉力試驗方法分析與優(yōu)化

對于端子拉力試驗方法,本文以鐵路行業(yè)內(nèi)經(jīng)常引用的5個標準作為依據(jù),詳見表2。

表2 涉及端子拉力試驗要求的常用標準及內(nèi)容

由表2可知,5個標準規(guī)定的拉力試驗方法共引用了3個標準:GB/T 9327—2008 、IEC 60512-16-4:2008和NF F00-363:1995。

首先對這3個標準里提到的試驗方法和適用范圍進行對比,見表3。

表3 端子拉力試驗方法對比

方法方面:GB/T 9327—2008規(guī)定的方法是在恒定拉力下保持1 min,確認端子是否有滑動現(xiàn)象的方式,簡稱保持法;IEC 60512-16-4:2008和 NF F00-363:1995對拉力試驗方法規(guī)定相同,均采用的是在恒定速度下將端子從電纜上拉脫,確認拉脫力是否達到規(guī)定值,簡稱拉脫法。

適用范圍方面:GB/T 9327—2008對端子類型無要求,端子線徑要求是10 mm2以上;IEC 60512-16-4:2008對端子類型和端子線徑均無要求;NF F00-363:1995要求端子類型為閉式端子和預絕緣端子,線徑是0.34～500 mm2。

其次,為保證端子和標準的適配性,將本文提及的四類端子,從端子類型和線徑范圍兩方面與這3個標準要求進行對標,見表4。

表4 常用端子與標準適配性對標

最后,根據(jù)對標情況確認各類端子拉力試驗的方法:(1)由于開式端子和車制端子只符合IEC 60512-16-4:2008,則這兩類端子應統(tǒng)一采用拉脫法;(2)對于預絕緣端子和10 mm2及以下的閉式端子,同時符合IEC 60512-16-4:2008和NF F00-363:1995這2個標準,即這部分端子也應統(tǒng)一采用拉脫法;(3)10 mm2以上的閉式端子3個標準都符合,即這類端子采用拉脫法或保持法都可以,為統(tǒng)一方法,需要進一步分析優(yōu)化。

由于保持力和拉脫力無法從既有公式上進行換算,從而無法在同一技術層面上進行對比,因此無法判斷哪種標準更嚴格。為統(tǒng)一方法同時兼顧兩個標準,針對10 mm2以上的閉式端子,本文建議采用“保持法+拉脫法”相結合的方式進行試驗,即先做保持試驗,再做拉脫試驗,兩種試驗結果同時滿足視為合格。

為驗證可行性,以70 mm2DT端子為例,在拉力試驗機上按“保持法+拉脫法”順序進行試驗(即先按GB/T 9327—2008進行保持試驗,然后再按IEC 60512-16-4:2008或NF F00-363:1995進行拉脫試驗),試驗結果曲線見圖2、圖3。

圖2 70 mm2 DT端子拉力-時間曲線

圖3 70 mm2 DT端子位移-時間曲線

從圖2得知,試驗開始后,拉力隨時間不斷增加。當試驗進行到45 s時,拉力值增加到4 200 N(GB/T 9327—2008規(guī)定的70 mm2端子保持力值)后,拉力值保持不變,開始1 min 保持試驗。試驗進行到105 s時保持試驗結束,拉力試驗機以恒定的位移移動,拉力再次逐漸增大,開始進行拉脫試驗。試驗進行到112 s時出現(xiàn)拉力峰值(拉脫力值),后拉力值驟降,端子被拉脫,試驗結束。

本次試驗的拉脫力值約為7 300 N,大于EN 50343:2014要求的5 250 N和NF F00-363:1995要求的3 900 N。同時,圖3中從45～105 s這1 min內(nèi),端子位移曲線為一條水平直線,即端子相對于線纜無滑動,滿足GB/T 9327—2008不滑動的要求,所以本次試驗結果同時滿足兩個標準要求。

另外,與單獨的拉脫或保持試驗相比,此試驗方法對試驗設備沒有新要求,也不需要另外增加試驗物料,所以不會增加試驗的物料成本,同時,試驗樣品不存在二次裝卸,僅在試驗時間上稍有增加,基本不影響試驗效率,所以采用“保持法+拉脫法”是一種可行的試驗方法。

2.2 拉力試驗拉力值分析與優(yōu)化

對于2.1節(jié)分析出適用于拉脫法的端子,表5和表6中列出了所有適用標準里規(guī)定的拉脫力值。由于數(shù)值大部分都不統(tǒng)一,為兼顧各標準,本文按最嚴格的原則制定統(tǒng)一的標準,即按取最大值的方式:開式端子采用GB/T 18290.2—2015或EN 50343:2014標準,車制端子采用EN 50343:2014標準,預絕緣端子和10 mm2及以下閉式端子采用NF F00-363:1995標準。

表5 10 mm2及以下端子最小拉脫力值 N

表6 10 mm2以上端子拉力值

同理,對于10 mm2以上閉式端子,拉脫力值標準采用EN 50343:2014(雖對16 mm2端子而言,NF F00-363:1995拉力值較大,但差異較小,結合整體性及考慮方便性,本文統(tǒng)一采用EN 50343:2014)。對于保持力值標準,由于目前只有GB/T 9327—2008標準,故直接按這個標準執(zhí)行,見表6。

此外,通過表6還可以看到,線徑為95 mm2及以上的閉式端子,EN 50343:2014和GB/T 9327—2008這2個標準值相同,即拉脫力值=保持力值,所以對95 mm2及以上端子在做拉力試驗時,只需通過保持試驗即可同時滿足兩個標準。

綜合以上分析與驗證,整理出常用四類端子拉力試驗標準優(yōu)化建議,供行業(yè)人員參考,見表7和表8。

表7 10 mm2及以下端子拉力試驗標準優(yōu)化建議

表8 10 mm2以上端子拉力試驗標準優(yōu)化建議

3 結束語

目前國內(nèi)外關于端子拉力試驗的標準眾多,本文建議的標準是建立在國內(nèi)鐵路行業(yè)常引用的5個標準及常用的四類端子基礎上,在應用中,需要考慮引用的標準是否與本文相同且端子廠家有無特殊要求等實際情況。

此外,通過各標準的查閱,發(fā)現(xiàn)目前國內(nèi)涉及端子拉力試驗的標準大部分都是引用或翻譯的國外的標準,由于國外標準的不同,造成國內(nèi)標準的不一致,這可能與最初的技術引進也有一定關系。為保證后續(xù)國內(nèi)標準統(tǒng)一,建議后續(xù)再引進國外標準制定國內(nèi)標準時,除了對引進的國外標準結合實際進行對比分析,取其精華、加以創(chuàng)新外,更需要一個統(tǒng)籌的過程。