1, Materiaalin haurastuminen: fyysinen siirtyminen joustavuudesta haurauteen
Alhaisissa lämpötiloissa M12-kaapelisovittimien kotelon, tiivisteiden ja sisäisten koskettimien materiaaliominaisuudet muuttuvat perusteellisesti. Kun otetaan esimerkiksi polyuretaanivaippaiset (PUR) kaapelit, niiden lasittumislämpötila (Tg) on yleensä -40 ja -20 asteen välillä. Kun ympäristön lämpötila on alle Tg, materiaali siirtyy erittäin elastisesta tilasta lasimaiseen tilaan, mikä johtaa merkittävään kovuuden kasvuun ja joustavuuden merkittävään vähenemiseen.
Tyypillisiä vikatilanteita:
Kuoren repeämä: Tietyssä tuulipuistossa -30 asteessa toimivaan M12-liittimen vaippaan ilmestyi säteittäisiä halkeamia. Testauksen jälkeen havaittiin, että alhainen lämpötila aiheutti yli 0,5 %:n kutistumisnopeuseron kuorimateriaalissa, mikä johti jännityspitoisuuteen.
Tiivistysvirhe: Tietyn autohitsausrobotin käyttämä M12-X-koodausliitin kovetti ja mursi vedenpitävän kumirenkaan käytyään -25 asteen ympäristössä 3 kuukautta, mikä aiheutti sisäisen kondensoitumisen ja signaalin siirtohäiriön.
Kosketinmurtuma:{0}}Nopeiden rautatieajoneuvojen Ethernet M12 -liitin murtui tärinäiskun vaikutuksesta -15 asteessa kuparilejeeringin sisäisen koskettimen haurastumisen vuoksi, mikä johti tiedonsiirron keskeytymiseen.
Vastausstrategia:
Materiaalivalinta: Alhaisia lämpötiloja kestävät materiaalit ovat suositeltavia, kuten termoplastiset elastomeerit (TPE, soveltuvat lämpötiloihin välillä -40 astetta+85 astetta) tai fluorikumi (FKM, soveltuu -40 asteen ja +200 asteen lämpötiloihin), joiden kutistumisnopeus matalassa lämpötilassa laskee yli 60 %:iin verrattuna.
Rakennesuunnittelu: Kaksikerroksinen kuorirakenne{0}}sisäkerros on valmistettu erittäin sitkeästä materiaalista ja ulkokerros erittäin lujasta materiaalista, mikä tasapainottaa joustavuuden ja iskunkestävyyden komposiittirakenteen avulla. Esimerkiksi Lingke Electricin LM12-kaapelikokoonpanossa on ilmailuluokan alumiiniseoskuori, joka on täytetty silikonipuskurikerroksella ja joka voi silti säilyttää 0,5 mm:n tason muodonmuutospalautuskyvyn -40 asteen ympäristössä.
Prosessin optimointi: Säädä materiaalin kiteisyyttä ruiskuvaluprosessin avulla vähentääksesi haurautta matalassa{0}}lämpötilassa. Esimerkiksi ultra-alhaisen lämpötilan ruiskuvalutekniikkaa käyttämällä materiaalin molekyyliketjut järjestetään tiiviimmin ja iskulujuus kasvaa kolminkertaiseksi.
2, Mekaaninen tukos: Voiteluvirheen ja muodonmuutosten aiheuttamat liikeesteet
Alhaisissa-lämpötiloissa M12-kaapelisovittimien mekaaninen rakenne kohtaa kaksi suurta haastetta: ensinnäkin voiteluaineiden viskositeetti tai jähmettyminen kasvaa, mikä lisää kitkaa liikkuvien osien välillä; Toinen syy on se, että ero materiaalin muodonmuutoksissa aiheuttaa tukoksia.
Tyypillisiä vikatilanteita:
Kierretukos: Tietyssä aurinkosähkövoimalaitoksessa käytetyssä M12-liittimessä kierre luisui voitelurasvan jähmettymisen vuoksi kierteen alueella -20 asteessa, mikä aiheutti työntö- ja poistovoiman lisääntymisen vakioarvosta 15N arvoon 50N.
Lukitusmekanismin vika: Tietyn AGV-auton M12-liitin irtosi odottamatta materiaalin haurastumisen ja lukitusjousen murtuman vuoksi -10 asteen ympäristössä, mikä aiheutti laitteiston sammumisen.
Kaapelin taivutussäde ylittää rajan: Tietyssä älykkäässä tallennusjärjestelmässä M12-kaapelin taivutussäde on alle 5 kertaa kaapelin halkaisija -15 asteen ympäristössä, mikä johtaa sisäisen johtimen murtumiseen ja signaalin lähetyksen katkeamiseen.
Vastausstrategia:
Voitelukaavio: Valituksi on valittu matalalämpötilainen voitelurasva, kuten perfluoripolyeetteri (PFPE), joka soveltuu -60 asteesta +250 asteeseen ja sopii erinomaisesti muovien kanssa. Esimerkiksi DeSuo-liittimessä on kierrerakenne, joka on voideltu PFPE:llä, ja työntö- ja poistovoiman vaihtelu on alle ± 2N ympäristössä -40 astetta.
Jousirakenne: Berylliumkupariseoksesta valmistettuja jousia käyttämällä sen kimmokerroin matalassa-lämpötiloissa pienenee 40 % verrattuna tavalliseen jousiteräkseen, ja sen väsymiskestävyys paranee 2 kertaa. Esimerkiksi suurnopeusjunaliittimessä- käytetään berylliumkuparista valmistettua jousilukitusmekanismia, joka voi ylläpitää 100 000 kiinnityksen ja poiston käyttöikää jopa -30 asteen ympäristössä.
Kaapelin valinta: Valitse matalan lämpötilan-joustavia kaapeleita, kuten PUR-vaippa + tinattu kuparijohdinrakenne, joiden taivutussäde on enintään 3 kertaa kaapelin halkaisija. Esimerkiksi Lingke Electricin LM12-kaapelikokoonpanossa on käytetty 0,5 mm ² tinattua kuparijohdinta ja sille on tehty 100 000 taivutuskoetta rikkoutumatta -40 asteessa.
3, Sähköisen suorituskyvyn heikkeneminen: kaksinkertainen lisääntynyt vastus ja signaalin vääristymä
Alhaisissa-lämpötiloissa M12-kaapelisovittimien sähköinen suorituskyky kohtaa kaksi suurta haastetta: Ensinnäkin johtimien resistanssin kasvu lisää tehohäviötä. Toinen ongelma on eristemateriaalien dielektrisyysvakion muutosten aiheuttama signaalin vääristyminen.
Tyypillisiä vikatilanteita:
Tehonsiirtohäviö: 120 kW:n tasavirtalatausasemassa käytetty M12-liitin lisäsi johtimen resistanssin vakioarvosta 0,5 m Ω arvoon 0,8 m Ω -20 asteessa, mikä johti 3 prosentin laskuun lataustehokkuudessa ja 15 asteen nousuun lämpötilassa.
Signaalin lähetyksen vääristymä: Tietyssä 5G-tukiasemassa käytetty M12-X-koodausliitin koki eristemateriaalin dielektrisyysvakion laskun arvosta 3,5 arvoon 3,2 ympäristössä -10 astetta, mikä johti 0,5 dB:n kasvuun 10 GHz:n signaalin vaimenemisessa ja bittivirhesuhteen nousussa 10:een.
Maadoitusvika: Tietyssä raideliikenteen signaalijärjestelmässä käytetty M12-liitin rikkoutui materiaalin haurastumisen vuoksi -15 asteessa, jolloin maadoitusvastus nousi 0,1 Ω:sta 10 Ω:iin ja laukaisi laitteiston suojaustoiminnon.
Vastausstrategia:
Johtimen optimointi: Käytetään hopeoitua kuparijohdinta, joka vähentää matalan lämpötilan ominaisvastusta 15 % tavalliseen kuparijohtimeen verrattuna ja jolla on erinomainen hapettumiskestävyys. Esimerkiksi tietyssä uudessa energialiittimessä käytetään 0,75 mm ² hopeoitua kuparijohdinta ja resistanssin vaihtelu on alle ± 0,02 m Ω -40 asteen ympäristössä.
Eristysmateriaali: Valitaan matalan lämpötilan kestävät materiaalit, kuten polytetrafluorieteeni (PTFE) tai polyeetterieetteriketoni (PEEK), joiden dielektrisyysvakiolämpötilakerroin on alle 0,001/aste, mikä voi varmistaa korkeataajuisen signaalinsiirron vakauden. Esimerkiksi tietyssä lääketieteellisen laitteen liittimessä käytetään PTFE-eristyskerrosta, ja 10 GHz:n signaalin vaimennus on vain 0,2 dB -30 asteen ympäristössä.
Maadoitusrakenne: Monipistemaadoitusrakenne, kuten Lingke Electric LM12 -kaapelikomponenttien 360 asteen suojakerroksen maadoitusrakenne, maadoitusvastus on vakaa alle 0,05 Ω -40 asteen ympäristössä, mikä varmistaa laitteen turvallisen toiminnan.
4, Toimialakäytäntö: Ratkaisut standardeista räätälöintiin
Alhaisen lämpötilan ympäristön haasteen edessä teollisuus on muodostanut täydellisen ratkaisujärjestelmän:
Vakiosertifiointi: Sertifioitu IEC 60068-2-1 "Low Temperature Test" -standardilla sen varmistamiseksi, että tuote voi edelleen täyttää IP67-suojaustason vaatimukset -40 asteen ympäristössä.
Räätälöity suunnittelu: Tarjoa räätälöityjä palveluita äärimmäisiin ympäristöihin. Esimerkiksi Etelämantereen tieteelliselle tutkimusasemalle suunniteltu M12-liitin käyttää titaaniseoksesta valmistettua kuorta ja silikonitiivisterakennetta, joka voi toimia normaalisti -80 asteen ympäristössä.
Älykäs valvonta: Integroitu lämpötila-anturi ja tilanvalvontamoduuli, jotka antavat reaaliaikaista palautetta{0}}liittimen toimintatilasta. Esimerkiksi tietyssä älykkäässä tehtaassa käytetty M12-liitin aktivoi automaattisesti lämmitystoiminnon, kun lämpötila laskee alle -10 asteen sisäänrakennetun NTC-termistorin kautta, mikä varmistaa laitteen vakaan toiminnan.
