作者：Bill Schweber

雖然我很喜歡焊接，制作美觀的高質(zhì)量焊點(diǎn)，但也明白焊接有時(shí)候并不是連接電線或?qū)㈦娋€連接至端子的正確方法。最近，當(dāng)我?guī)椭晃慌笥褜⑺业娜齾^(qū)供暖系統(tǒng)從基本的非供電型簡(jiǎn)易恒溫器升級(jí)為支持 Wi-Fi 功能的智能設(shè)備時(shí)，我意識(shí)到了這一點(diǎn)。

(資料圖)

我最初的安裝計(jì)劃是，在各種連接線（包括信號(hào)和電源接口繼電器）的末端簡(jiǎn)單地焊接未絕緣的鏟形接線片，然后將接線片連接到標(biāo)準(zhǔn)的帶絕緣片的螺紋端子排上（圖 1）。這樣可以簡(jiǎn)化物理連接，在以后排除故障或進(jìn)行維護(hù)時(shí)可以斷開(kāi)連接，并使得整個(gè)布局能夠長(zhǎng)期保持干凈、整潔。

圖 1：帶絕緣片的螺紋端子排便于接線、操作和更換連接（方便測(cè)試）。（圖片來(lái)源：You-Do-It Electronics）

雖然我可以在我的工作臺(tái)上對(duì)有些電線和接線片進(jìn)行預(yù)先焊接，但許多電線和接線片都必須在地下室的加熱系統(tǒng)配電盤(pán)（一塊大膠合板）上現(xiàn)場(chǎng)完成。再仔細(xì)細(xì)一想，這并不是個(gè)好主意，因?yàn)樵诹钊酥舷⒌莫M窄地下室將幾十根電線正確地焊接到鏟形接線片上絕非易事，而且會(huì)造成接線既不整齊，也不一致。

從焊接到壓接

這時(shí)我想起了一個(gè)替代方法。我的工具箱里有一件基本的手動(dòng)壓接工具，它讓我想到了另一種方案（圖 2）。你可能熟悉這件工具。這件工具看起來(lái)像一把大鉗子，鉗口頂端有一個(gè)專用部位，用來(lái)壓接具有三種尺寸的壓接管；此外，這件工具還可用來(lái)剝線和剪切螺絲。

圖 2：我的壓接鉗是多功能工具的一部分，還可用來(lái)剝線和剪切小螺絲。（圖片來(lái)源：Harbor Freight Tools）

什么是壓接？壓接是一種連接方法，使用時(shí)按照規(guī)定的壓制步驟將兩個(gè)部件連在一起。采用這種方法，可在導(dǎo)體和觸點(diǎn)之間形成牢固的連接，并能在許多情況下取代焊接工藝。壓接方法可用于多種連接器，包括導(dǎo)線端扣箍，然后將其插入配接插座或連接器中（圖 3）。這種壓接式線端扣箍有多種尺寸并帶有塑料環(huán)（有多種顏色），由于塑料環(huán)內(nèi)部呈圓錐形，因此還可作為插入輔助件。該器件還能防止導(dǎo)體絕緣層的棱角卡在觸點(diǎn)的漏斗狀插入部分中。

圖 3：這種壓接式線端扣箍有多種尺寸并帶一個(gè)塑料環(huán)，由于塑料環(huán)內(nèi)部呈圓錐形，因此還可作為插入輔助工具。（圖片來(lái)源：Weidmüller Interface GmbH & Co.）

即使您像我一樣是完美焊點(diǎn)的崇拜者，也會(huì)發(fā)現(xiàn)有很多使用壓接方法的理由。良好的壓接具有機(jī)械堅(jiān)固性、電氣一致性，并能在導(dǎo)線和端子之間形成氣密性接觸，從而防止?jié)駳馇秩氩?dǎo)致腐蝕發(fā)生。設(shè)置、臨時(shí)或完全停止都非?？旖莘奖?；不會(huì)產(chǎn)生有害煙霧或有害材料，也不會(huì)發(fā)熱使絕緣變形，更不會(huì)引起燃燒和火災(zāi)。

因此，我買(mǎi)了一盒帶絕緣管的鏟形接線片，用了大約十個(gè)接線片進(jìn)行壓接練習(xí)，以確保能夠正確操作，然后才開(kāi)始正式安裝（圖 4）。安裝過(guò)程相當(dāng)順利，在解決了一些布線方面的小問(wèn)題后，就啟動(dòng)系統(tǒng)了。盡管回路入口饋線顯得雜亂無(wú)章（已超出我的控制范圍），但實(shí)際的繼電器、互連線以及經(jīng)過(guò)壓接的鏟形接線片和帶絕緣片的端子排，都干凈、有序、清晰和可靠。

圖 4：盡管回路入口饋線顯得雜亂無(wú)章，但實(shí)際的繼電器、互連接線以及經(jīng)過(guò)壓接的鏟形接線片和帶絕緣片的端子排，都是干凈、有序、清晰和可靠。（圖片來(lái)源：Bill Schweber）

不過(guò)，在壓接鏟形接線片時(shí)，我發(fā)現(xiàn)要做到壓接統(tǒng)一是非常困難的，因?yàn)槲也捎玫氖鞘謩?dòng)工具，沒(méi)有經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，只能依靠使用者（此時(shí)是我自己）將鏟形接線片正確地放在鉗口中，并施加正確的壓力。這樣，就會(huì)很容易在最終壓接位置上偏離目標(biāo)，也很容易用力過(guò)猛。例如，有些鏟形接線片套管壓接得太少，有些則壓接得太多，還有一些在壓接部位下方含有絕緣層。

我現(xiàn)在希望能有一件 Weidmüller PZ 6 ROTO ADJ 那樣的壓接工具（圖 5）。使用這款工具，可在 mm2 到 6 mm2（大約 26 AWG 到 10 AWG）的寬導(dǎo)線橫截面積范圍內(nèi)可靠、穩(wěn)定地壓接線端扣箍。這款工具適用于帶或不帶塑料圈的線端扣箍，這款工具的棘輪裝置可確保精確壓接，并在操作不當(dāng)時(shí)方便釋放。

圖 5：Weidmüller PZ 6 ROTO ADJ 是一款可調(diào)壓接工具，壓接效果穩(wěn)定，使用舒適，并可壓接各種不同的電線線徑和類型。（圖片來(lái)源：Weidmüller Interface GmbH & Co.）

這款工具的特點(diǎn)還包括：手柄寬度可調(diào)，符合人體工學(xué)且操作時(shí)不會(huì)感到疲勞、重量?jī)H 425 g（15 盎司）、能適應(yīng)各種安裝條件的可旋轉(zhuǎn)壓接模具。

技術(shù)性

由于其多功能性、便利性和潛在的性能，人們對(duì)壓接操作的物理和機(jī)械原理進(jìn)行了廣泛的研究。例如，Weidmüller 在其長(zhǎng)達(dá) 17 頁(yè)的白皮書(shū)《壓接：永久連接 》中首先討論了導(dǎo)線類型、絞合和線徑、觸點(diǎn)類型、扣箍和工具。

該白皮書(shū)詳細(xì)探討了梯形、方形和六角形等不同壓接形狀的利弊。該白皮書(shū)還介紹了電線制備工作，說(shuō)明如果電線切割不當(dāng)（圖 6）或絕緣層剝離不當(dāng)（圖 7）可能帶來(lái)的問(wèn)題。

圖 6：圖中展示了電線切割不當(dāng)?shù)娜N情況，以及正確切割后的外觀。（圖片來(lái)源：Weidmüller Interface GmbH & Co.）

圖 7：所示為絕緣層剝離不當(dāng)?shù)娜齻€(gè)示例以及正確剝離的電線。（圖片來(lái)源：Weidmüller Interface GmbH & Co.）

該白皮書(shū)還列舉了許多與壓接有關(guān)的 DIN 和 IEC 標(biāo)準(zhǔn)，例如導(dǎo)體（電線）等級(jí)、剝線誤差、工具壽命（以操作次數(shù)為單位）、模具連接器隔間尺寸與線徑的關(guān)系以及壓接力。

然后是測(cè)試

沒(méi)有簡(jiǎn)單的無(wú)損測(cè)試方法是采用壓接連接面臨的挑戰(zhàn)之一。這與設(shè)計(jì)人員在使用標(biāo)準(zhǔn)熱激活保險(xiǎn)絲等許多其他元件時(shí)所面臨的困境相同：無(wú)法對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，因此必須在設(shè)計(jì)和制造方面做到完美。由于壓接技術(shù)廣泛應(yīng)用于無(wú)數(shù)的關(guān)鍵型任務(wù)中，這種測(cè)試局限性給確保質(zhì)量帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

鑒于此，NASA 開(kāi)發(fā)出一種已獲專利的、基于超聲波的無(wú)損評(píng)估方法，可在壓接安裝處進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估。在這種方法中，通過(guò)向壓接組件發(fā)送聲波來(lái)確定連接器和電線之間的接觸質(zhì)量（圖 8）。隨著施加壓力的增加和壓接端子在電線周?chē)淖冃危┻^(guò)壓接部分的超聲波信號(hào)會(huì)發(fā)生改變。

圖 8：NASA 開(kāi)發(fā)的這種便攜式儀器可實(shí)時(shí)地進(jìn)行無(wú)損壓接好壞識(shí)別。（圖片來(lái)源：NASA）

該系統(tǒng)分析包括振幅和頻率在內(nèi)的信號(hào)特征變化，作為電線和端子之間電氣、機(jī)械連接的品質(zhì)指標(biāo)（圖 9）。

圖 9：NASA 系統(tǒng)使用超聲波衍生特征來(lái)識(shí)別壓接質(zhì)量和問(wèn)題。（圖片來(lái)源：NASA）

如壓接不足、電線缺失、導(dǎo)線插入不全、部分絕緣層脫落、電線規(guī)格不正確等各種不同的壓接問(wèn)題，都已采用這種技術(shù)進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明，該儀器能夠穩(wěn)定一致地識(shí)別這些問(wèn)題并區(qū)分壓接好壞。

結(jié)束語(yǔ)

最后，對(duì)幾處我認(rèn)為不合標(biāo)準(zhǔn)公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)的壓接部位進(jìn)行了重新壓接，三區(qū)智能溫控器控制系統(tǒng)在之后的三個(gè)冬天都沒(méi)有出現(xiàn)任何問(wèn)題。使用未經(jīng)校準(zhǔn)的壓接工具，其擠壓力的變化取決于用戶，這讓我再次意識(shí)到，要想獲得一致、正確的壓接效果，采用正確的工具是非常重要的一環(huán)。如果我還需要做類似的工作，我一定會(huì)求助、借用或購(gòu)買(mǎi)所需的工具。

關(guān)鍵詞