Mejorando el Rendimiento de los Terminales Automotrices: Materiales, Diseño y Terminación

Conectores de terminal automotriz en el campo del arnés de cableado automotriz son una parte importante del campo, pero también determinan directamente los nodos importantes de transmisión de señal y energía del conector. Con el rápido desarrollo de la industria automotriz en España, la mejora continua del campo de las piezas automotrices también promueve que el conector automotriz tenga un desarrollo más refinado y confiable.

Al revisar los problemas pasados en el uso de terminales de conectores, encontramos que los siguientes factores afectarán la capacidad de transmisión de los terminales: materiales, estructura de diseño, calidad de la superficie y crimpado.

El material del terminal

Teniendo en cuenta la funcionalidad y la economía, la industria de conectores nacional generalmente utiliza dos materiales: latón y bronce. El latón suele ser favorable, pero el bronce es más flexible. Dado que los terminales de enchufe y toma en su estructura presentan diferencias, generalmente se prioriza el uso de terminales de enchufe en lugar del latón más conductor. Los terminales de toma en sí suelen tener un diseño flexible, considerando los requisitos de conductividad, y generalmente se elige material de bronce para garantizar la fiabilidad de las láminas del terminal.

Para los requisitos de conductividad relativamente estrictos de los terminales de toma, debido a que la conductividad del material de bronce no puede cumplir con los requisitos, la práctica general es elegir materiales de terminal de toma de latón, teniendo en cuenta que los defectos del material de latón en sí son menos flexibles, y la elasticidad se reducirá. En la estructura se aumenta la estructura de soporte rígido para incrementar la elasticidad de los terminales. Como se muestra en la Figura (1).

Figura 1 Diagrama de estructura del terminal de toma con soporte rígido

En la descripción anterior de la estructura del terminal con soporte rígido en la Figura (2), la estructura de soporte rígido mejora la presión positiva de la superficie de laminación conductora, mejorando así la fiabilidad conductiva del producto.

Figura 2 Imagen del terminal de toma con soporte rígido

El diseño de la estructura

En esencia, la estructura del diseño es esencialmente de código abierto para minimizar el costo de las materias primas, mientras mantiene la transmisión de energía de los terminales. Por lo tanto, los terminales del conector son más vulnerables al impacto de la transmisión de energía como parte de su estructura de “cuello de botella”, que se refiere a los terminales en la superficie conductora de la estructura con la sección transversal más pequeña. Como se muestra en la Figura (3), la estructura afecta directamente la capacidad de conducción de corriente del terminal.

Figura 3 Diagrama esquemático de expansión del terminal

La Figura 3b muestra que el área de la sección transversal de S1 es mayor que S2, por lo que la sección transversal en B-B está en estado de cuello de botella. Esto indica que, en el proceso de diseño, la sección transversal debe cumplir con las necesidades conductivas del terminal.

El recubrimiento de superficie

En la mayoría de los conectores, el recubrimiento de estaño es un método de recubrimiento relativamente común. Las desventajas del recubrimiento de estaño incluyen las siguientes dos: en primer lugar, el recubrimiento de estaño reducirá la soldabilidad y aumentará la resistencia de contacto, lo que se debe principalmente al recubrimiento y protección intermetalica entre el metal. En segundo lugar, el material de contacto recubierto tiene una fricción superficial mayor en comparación con el metal recubierto, lo que conduce a un aumento en la fuerza de inserción del conector, especialmente en conectores de múltiples cables.

Por lo tanto, para el recubrimiento de conectores de múltiples cables, se utilizan nuevos procesos de recubrimiento siempre que sea posible para garantizar la transferencia de conexión mientras se reduce la corriente de inserción. Por ejemplo, el recubrimiento de oro es un buen proceso de recubrimiento.

Desde un punto de vista microfísico, cualquier superficie lisa tiene una superficie áspera e irregular, por lo que el contacto de los terminales es un contacto puntual en lugar de un contacto superficial. Además, la mayoría de las superficies metálicas están cubiertas por óxido no conductor y otros tipos de capas de película, por lo que solo en el sentido verdadero de los puntos de contacto eléctricos — llamados “puntos conductores” — es posible tener contacto eléctrico.

Dado que la mayor parte del contacto es a través del contacto de película, cuando la corriente pasa por las dos partes de contacto de la interfaz, se concentrará en esos puntos conductores muy pequeños.

Por lo tanto, en las cercanías de los puntos conductores de la línea de corriente se contraerá, lo que conduce a un aumento en la longitud del camino del flujo de corriente, y el área conductora efectiva se reduce. Esta resistencia localizada se llama “resistencia de contracción” y mejora el acabado superficial y las propiedades de transmisión de los terminales.

Actualmente, hay dos criterios para evaluar la calidad del recubrimiento: primero, evaluar el grosor del recubrimiento. Este método evalúa la calidad del recubrimiento midiendo su grosor. En segundo lugar, la calidad del recubrimiento se evalúa mediante una prueba de niebla salina adecuada.

La presión positiva del fragmento terminal

La presión positiva del terminal del conector es un indicador importante del rendimiento del conector, afectando directamente la fuerza de inserción del terminal y las propiedades eléctricas. Se refiere a la superficie de contacto del terminal del enchufe y del socket del conector perpendicular a la fuerza de la superficie de contacto.

En el uso de terminales, el problema más común es que la fuerza de inserción entre el terminal y el control del terminal no sea estable. Esto se debe a la presión positiva inestable sobre el fragmento del terminal, lo que conduce a un aumento en la resistencia de la superficie de contacto del terminal. Esto provoca un aumento en el incremento de temperatura de los terminales, resultando en quemaduras del conector y pérdida de conductividad, o incluso, en casos extremos, quemaduras completas.

Según QC/T417 [1], la resistencia de contacto es la resistencia entre los puntos de contacto de un conector e incluye los siguientes factores: la resistencia intrínseca de los terminales, la resistencia resultante del crimpado de los conductores, la resistencia del cable en el punto de referencia y la resistencia del fragmento del terminal del enchufe y del socket en contacto (Fig. 4).

El material del terminal afecta principalmente la resistencia intrínseca, la calidad del crimpado del producto afecta la resistencia generada por el crimpado del conductor, el fragmento del terminal del enchufe y del socket en contacto con la resistencia generada por las características conductoras del terminal, y el aumento de temperatura tiene un impacto significativo. Por lo tanto, en el diseño se deben considerar aspectos clave.

Figura 4 Diagrama esquemático de resistencia de contacto

La presión positiva sobre el terminal depende de la elasticidad del extremo de la lengüeta del proyectil. El radio de curvatura R y la longitud del voladizo L de la lengüeta tienen una influencia directa en este valor y deben tenerse en cuenta durante el proceso de diseño. La estructura del fragmento del terminal se muestra en la Figura 5.

Figura 5 Diagrama esquemático de la estructura del fragmento del terminal

Crimpado de cola

La calidad de transmisión del terminal está directamente afectada por la calidad del crimpado del terminal. La longitud y la altura de enganche del crimpado tienen un impacto significativo en la calidad del crimpado. Un crimpado ajustado tiene mejor resistencia mecánica y propiedades eléctricas, por lo que las dimensiones de la sección del crimpado deben controlarse estrictamente. El diámetro del cable es un factor importante que influye en el efecto del crimpado entre el terminal y el cable.

Además, el propio cable también merece ser estudiado, ya que los productos nacionales y extranjeros tienen sus propias características únicas. En la producción real, se deben observar los siguientes principios: el diámetro del cable debe coincidir con el extremo del terminal, la longitud de la parte superior debe ser moderada y se debe utilizar el molde de crimpado adecuado, realizando la prueba Rattori después del crimpado. 

Verifique los métodos de crimpado del terminal, incluyendo la inspección del perfil de crimpado y la fuerza de extracción. Al verificar el perfil, se puede evaluar visualmente los resultados del crimpado para asegurar que no haya defectos como cables de cobre faltantes o fondo de crimpado. Además, la fuerza de extracción evalúa la fiabilidad del crimpado.