选材案例 | 重工行业应用的连接器选材
来源 : 公开网络
作者 : 公开网络
时间 : 2023-05-15

前言


连接器(Connector)一般是指电器连接器,即通过连接两个有源器件来传输电流或信号。国内亦称作接插件、插头和插座,是现代电子电器工业上广泛使用的一种部件。




案例背景


近日,在塑库网小程序『需求广场』板块,用户提出应用于钢铁厂等重工企业环境中的连接器选材需求。


具体要求:

  • 产品可在80℃的环境下使用

  • 机械冲击时可耐150℃的高温

  • 拉伸/弯曲强度:≈150MPa

  • 断裂伸长率:≥2%

  • RTI:150℃(机械冲击/电气)

  • CTI:0/1/2

  • 阻燃:V0

  • 接受玻纤增强:25%-30%



▲来源:塑库网『需求广场』

入口:塑库网小程序→需求广场→专家选材

连接器用塑料性能要求



1 耐温

满足连接器的最高工作温度与最低温度。


由于连接器工作时,电流在接触点处产生热量,导致温升,因此一般认为工作温度应等于环境温度与接点温升之和。

在某些规范中,明确规定了连接器在额定工作电流下容许的最高温升。除了耐温测试,户外工作还需要满足高低温冲击循环测试要求。

2 吸水性

对于需要SMT的连接器,吸水性是材料选择的重要指标。连接器在吸水后容易出现SMT过程起泡等不良。


生产连接器的塑料吸水性越低,连接器可存储的时间越长。

3 机械性能

  • 连接性能

连接器需满足一定的拉拔力测试要求

  • 振动和冲击

耐振动和冲击是连接器的重要性能,在特殊的应用环境中,如航空航天、轨道交通运输中尤为重要,是连接器机械结构的坚固性和电接触可靠性的重要指标。

冲击试验中应规定峰值加速度、持续时间和冲击脉冲波形,以及电气连续性中断的时间。

4 电性能

耐电压及绝缘性;CTI 0-5级,数值越小越好。


5 阻燃性能

特定使用条件下,应满足电气阻燃要求。阻燃性能从HB到V0不同等级。


6 耐环境性

常见的环境性能包括低温、恒定湿热、交变湿热、盐雾试验、二氧化硫试验、硫化氢试验。


连接器的其它环境性能,还有密封性(空气泄漏、液体压力)、耐化学性(对特定化学试剂的耐化能力)、低气压等。

7 加工性能

材料流动性满足成型条件,尺寸稳定变形小。



▲连接器常用的塑胶材料比较

塑库网推荐方案



首先,我们整理了一下需求的CTQs。


  • 1. 强度要求:拉伸强度≈150MPa

    基本排除普通未增强的工程塑料,匹配范围为特殊工程塑料或者玻纤增强工程塑料。

    适合的材料强度从低到高:

  • PBT玻纤

  • PA6玻纤

  • PPS玻纤

  • 高温尼龙:PA46、PA6T

  • PSU/PEI:没有玻纤填充的规格110mpa,玻纤填充的规格满足

  • PCT

  • PPS

  • LCP

  • ……

  • 2. 耐温要求:使用环境温度80°C,但要求RTI 150°C

    我们先考虑了高性能标准——长期使用温度150°C(>2万hrs),通过塑库网的高级选材工具,筛选满足要求的部分材料有:PEI&TPI、PPS、PEEK、PET、LCP、PPA等。


    ▲来源:塑库网小程序

     

  • 3. CTI >2:

    叠加前面的两个条件,输入电性能为CTI 0级的条件,可以看到LCP、PEI、PPS等规格没有能满足要求的规格,比较容易得到且满足要求的规格是:PPA,Dupont HTN 52G35HSL。

    考虑到产品长期使用温度是在80°C,故缩短150°C评估时间(10000hrs以下),低成本也可以考虑高耐热脂肪族PA增强材料。

    塑库网上搜索DSM公司的PA材料+CTI 0,找到PA6+30%GF材料Akulon SG-KGS6/HV。


    打开物性表,可以看到拉伸强度150Mpa,CTI 600V均满足要求;耐热方面,查看下方超级物性表,可以看到170℃&5000小时,材料性能几乎下降很少,可以作为低成本方案。

  • 4. 阻燃V0:上面两个规格均可满足


基于以上的筛选,我们给客户推荐了以下两个方案:

1 高成本方案(>50)

能完全满足客户各方面的性能需求的PPA:Dupont HTN 52G35HSL 或对应牌号。


2 低成本方案(40-50)

PA6+30%GF:DSM Akulon SG-KGS6/HV;PA66+30%GF:Solvay A60G1 V30 或对应牌号。


结语



以上就是塑库网协助用户完成的一个真实选材案例。


不仅仅是本文提到的连接器案例,我们还在医疗、汽车、消费电子、家用电器等行业积累了数千例成功的选材案例。

如果大家对塑料选材降本感兴趣,塑库网非常愿意提供咨询服务。


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