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航空插头连接器金属材料性能解释及其对连接器的影响
发布时间:2020-05-22        浏览次数:38        返回列表

一、化学成分
连接器所用金属材料一般为合金材料,很少用到单一金属材料,合金顾名思义就是有多种金属合成的物质,表明它有多种化学元素组成,比如:
磷青铜:由铜Cu,锡Sn,磷P,铁Fe,铅Pb,锌Zn等組成,主要成分是铜。
铜:由铜Cu,铁Fe,铅Pb,锌Zn等组成,主要成分是铜。
不锈钢:由铁Fe,铬Cr,镍Ni,碳C,矽Si,锰Mn,磷P,硫S,铝Al,钴Co,主要成分是铁。
二、物理特性
1. 比重(specific gravity)/密度(density)
比重是一单位容积物质和同一单位水的相对密度,沒有单位。而密度是指某物质的质量和其体积的比值,单位是g/cm3。从表面上看,它们的数值都比较接近。在本质上,他们确实也是相互联系的。物质的密度決定了物质的比重,物质的比重是物体密度的特定体现。但它們之间是不同的。物体的密度,反映的是物体內在的特性,是单位体积物体的质量。而物体的质量是确定的。物体的比重,反映的是单位体积物体的重量。物体的重量是因物体受到重力而产生的,是会发生变化的。
2. 弹性系数(modulus of elasticity)
又称杨氏系数,单位N / m2。定义为理想材料在小形变时应力与相应的应变之比 。它是一个材料常数,表徵材料抵抗弹性变形的能力,其数值大小反映该材料弹性变形的难易程度。
弹性系数对连接器的影响:如果连接器端子要求位移形变小,下压行程有限且要求良好接触,此时需选择弹性系数高的材料。
3. 导电率(electrical conductivity)IACS
导电率是物质传送电流的能力,是电阻率的倒数 。以温度 20℃的环境,于导体维持单位电位梯度时,流过单位面积的电流,单位S/m。如:铜59.6 × 10^6(S·m-1)/ 0.596 x 10^6 / cmΩ,我們经常以纯铜导电率100 %IACS作基准,172.41 /  阻抗resistivity = % IACS 。
导电率对连接器的影响:如果连接器要求较低的接触电阻,那么就要选择导电率相对高的材料。
4. 热膨胀系数(Coefficient of thermal expansion)
是指物质在热胀冷缩效应作用之下,几何特性随着温度的变化而变化的規律系数。实际应用中,有两种主要的热膨胀系数,分別是:线性热膨胀系数和体积热膨胀系数。大多数情況下,此系数为正值,也就是说温度升高体积扩大。
5. 热传导系数(Thermal conductivity)
反应物质的热传导能力,按傅里叶定律,其定义为单位温度梯度(在1m长度內温度降低1K)在单位时間內经单位导热面所传递的热量。单位为W/(m.k)。数值越大表示传热越快。与材料的組成结构、密度、含水率、温度等因素有关。
热传导系数高的材料受热快相反散热也快,但温昇低。温度快速爬昇不是连接器使用时所想要的结果。铜合金是热传导系数较高的金属材料,所以用于高温环境下的连接器,特別要注意材料的这一参数。
三、机械特性(Mechanical Properties)
1. 屈服强度(Yield Strength)
又称为降服强度 ,是材料屈服的临界应力值。 当应力超过弹性极限后,变形增加较快,此时除了产生弹性变形外,还产生部分塑性变形。当应力达到B点后,塑性应变急剧增加,曲线出现一个波动的小平台,这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分別称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定,因此以它作为材料抗力的指标,称为屈服点或屈服强度。
所谓屈服,是指达到一定的变形应力之后,金属开始从弹性状态非均勻的向弹-塑性状态过度,它标志着宏观塑性变形的开始。
屈服强度对连接器影响:选择越高屈服强度的金属材料,端子的正向力越大。
2. 抗拉强度(Tensile Strength)
当材料屈服到一定程度后,由于內部晶粒重新排列,其抵抗变形能力又重新提高,此时变形虽然发展很快,但卻只能随着应力的提高而提高,直至应力达最大值。此后,材料抵抗变形的能力明显降低,并在最薄弱处发生较大的塑性变形,此处试件截面迅速缩小,出现颈缩现象,直至断裂破坏。材料受拉断裂前的最大应力值(b点对应值)称为强度极限或抗拉强度。
3. 伸长率(Elongation Percent)
指金属材料受外力(拉力)作用断裂时,伸长的长度与原来长度的百分比。
4. 硬度(Hardness)
材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。固体对外界物体入侵的局部抵抗能力,是比较各种材料软硬的指标。因连接器所有金属材料极薄,以维氏硬度(HV)测量。维氏硬度(HV) 以120kg以內的载荷和頂角为136°的金剛石方形锥压入器压入材料表面,用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值,即为维氏硬度值(HV)。
硬度是连接器选材的一个重要参数。
5. R/T比
所谓R(radius)指折弯的内径,T(thickness)指材料的厚度。
如果想要成型出来的产品内径越小,則必须选择R/T比越小的材料。理论上来说,如果R/T比等于零,即表示此材料的折弯表现极优,即使折弯的內R=0,也不会产生裂痕,但一般材料材质证明或特性表所显示的都是90度折弯的数据,很少会显示180度的折弯数据。当然,我們是希望R/T比越小越好,这对产品的微型化还是个好处。
金属材料以上的特性参数对工程人员進行连接器设计选材时非常重要,特別是要选择一款性价比比较好的材料,这需要非常专业的材料知识,及时了解金属材料新产品的问世和金属材料的发展趋势。正规、专业的金属材料厂商提供的材质证明(物性表),一般都具有以上所述的参数。还有在产品单价需更换低价位的材料或更换原材料厂商时,首先要对比之前所用材料的物性参数,然后再進行打样测试验证。