水密电缆硫化

1 水密接插件

水密接插件，又称为水密连接器，是一种用于防水的电气连接器件，通常用于户外和潜水设备等环境中，它具有特殊的设计和材料，可以有效地防止水和湿气进入连接器内部，从而保护电子设备的安全运行是确保电气信号或电力传输的密封性的关键组件。

水密接插件广泛应用于各种领域，如航空航天、军事装备、海洋工程、医疗器械、汽车电子等，以及户外运动、旅游等场合的便携式电子设备中。

图1  一套典型的水密接插件

1.1 结构    

（1）插头

通常包含插针、内壳体、弹性挡圈、锁紧螺母等部件。插针负责传输信号或电力，内壳体起到支撑和保护作用，弹性挡圈和锁紧螺母则用于固定插针并确保密封。    

图2  水密连接器组件

（2）插座

一般由插孔、支承块、密封座、插座壳体、密封圈、垫圈及连接螺母等组成。插孔与插头的插针配合，支承块固定插针，密封座和密封圈等用于防水密封。

图3 不同芯数水密连接器插头插座

（图片来自http://www.haiyanec.com/smjcjjgdhh）    

    （3）堵头

设备上临时不用的水密接插件，需要用堵头堵上，起到保护作用。在使用时，需要注意的事项：每次插拔之前请务必抹导电硅油，拔出时，径直拔出，请勿左右扭曲，不要直接拔电缆，电缆应避免锐角折弯，使用舱壁接头时，确保接头不受倾斜的外力，所有接头禁止过度暴露于热源或太阳直射。

图4  公母堵头

1.2 原理    

水密接插件的密封原理是通过使用密封环、密封垫等材料来实现的，其基本原理是将连接器内部与外部隔离，并在接口处形成一个完全密封的防水屏障，具体而言，密封原理可以从以下几个方面进行说明：

（1）密封环

水密接插件通常采用橡胶或砗胶等材料制作的密封环来实现密封效果，这些密封环具有良好的弹性和耐高温、耐腐蚀等特性，可以有效地阻止水和湿气进入接口。

（2）密封垫

除了密封环外，水密接插件还可以使用密封垫等配件来增强密封效果，密封垫通常是由聚氨酯、聚酰亚胺、PTFE等材料制成，且有良好的弹性和耐化学腐蚀性能，可以有效地抵御各种环境因素的影响。    

（3）接触点设计

水密接插件的接触点设计也非常重要，合适的接触点设计可以使接口更加紧密，从而提高密封效果，通常，水密接插件的接触点表面都会进行特殊的处理，以提高其粘附力和抗氧化性能。

总结来看，水密接插件的密封原理，是通过多种材料和设计手段的综合作用来实现的，这些技术手段包括密封环、密封垫、接触点设计等，可以有效地防止水和湿气侵入连接器内部，从而保护电子设备的安全运行。

图5  水密接插件可靠性设计

1.3 作用    

（1）防水功能

水密接插件能够有效地防止水分进入电子设备内部，避免因水分损坏设备或造成安全事故。    

（2）抗震功能

水密接插件具有较好的耐震性能，能够在地震等自然灾害中起到保护作用。

（3）保护设备

水密接插件还可以防止尘土和其他杂质进入设备内部，从而延长设备的使用寿命和维护周期。

（4）提高稳定性

由于水密接插件可以保护设备内部免受外界环境的干扰，因此可以提高设备的稳定性和可靠性。

2 硫化工艺    

线缆进行硫化处理的主要原因是为了提高其性能和使用寿命。硫化的具体作用：

（1）提高机械性能

硫化过程使橡胶分子链之间形成交联键，从而将线性结构转变为三维网状结构。这种结构的改变显著提高了线缆的抗拉强度、硬度和耐磨性。

（2）增强耐热性能

硫化后的橡胶具有更好的耐热性能，能够在较高的温度下保持其物理和化学性质。

（3）改善电气性能

硫化过程可以提高线缆的绝缘性能，使其在电气应用中更加安全可靠。

（4）提高耐老化性能

硫化后的橡胶具有更强的耐候性、耐光性、耐氧性和耐臭氧性。这意味着线缆在长期使用过程中不容易因老化而损坏。

（5）增强弹性和柔韧性

硫化后的橡胶具有良好的弹性和柔韧性，这对于需要弯曲或移动的线缆来说非常重要，能够减少在使用过程中因机械应力导致的损坏。

（6）提高密封性和防水性

硫化处理可以增强线缆的密封性能，使其在潮湿或水下环境中能够更好地保持绝缘和防水性能。

综上所述，硫化处理是线缆制造中的关键工艺，能够显著提升线缆的综合性能，使其在各种环境和应用中具有更好的可靠性和耐用性。    

3 硫化步骤    

线缆硫化的步骤通常包括以下5个主要环节：

    （1）准备阶段    

材料准备：准备好需要硫化的线缆材料，包括橡胶绝缘层和护套材料。

设备检查：确保硫化设备和工具处于良好状态，包括硫化模具、加热设备等。

    （2）预硫化处理    

涂覆处理：在需要硫化的表面涂覆黏结剂，并晾干。

预硫化：在挤出成型之前，将橡胶混合料在较低温度下进行预硫化处理，以提高其粘度和硫化效果。

    （3）硫化过程    

安装模具：将硫化模具安装在电缆上，确保模具与电缆紧密配合。

加热硫化：将电缆放入硫化设备中进行加热，使橡胶形成三维交联结构。硫化温度通常在130-160℃之间。

灌胶硫化：在模具中注入硫化胶，使其在电缆表面形成均匀的硫化层。

    （4）冷却与成型    

硫化完成后，将电缆从硫化设备中取出，进行冷却处理，以确保硫化层的稳定。

根据需要对硫化后的电缆进行进一步的成型处理，如切割、整形等。

    （5）检验与包装    

质量检验：对硫化后的电缆进行外观和性能检验，确保其符合质量标准。

包装：将合格的电缆进行包装，准备出厂。

这些步骤确保了线缆在硫化过程中能够形成良好的交联结构，从而提高其机械性能、电气性能和耐热性能等。 

4 实例   

4.1目的    

将水下清洁机器人的线缆运用硫化工艺，接上水密接插件，这样可以接入海洋球内部蓄电池提供的24V直流电源。

图6  清洁机器人与海洋球通过水密接插件连接

    图7  剥线（尽量使用工具，不伤线）

图8  水密接插件（6芯）两端

表1  接线定义

4.2线缆预处理    

用锉刀、砂纸打磨需要硫化的线缆外皮，使表面粗糙，便于硫化胶粘附。焊接两根线缆，保证结实可靠。

图9  焊线（结实可靠）    

图9  焊线（外加热缩套管，绝缘处理）

图10  打磨（这里应先打磨，后接线，更方便）

打磨注意：

Ø打磨纹理不能太有规律

Ø注意边缘处（线缆外皮与线缆的连接处）也要仔细打磨，此处容易漏掉    

4.3清洁模具、固定线缆    

图11  清理一次性模具

去除模具表面残留物质，保证清洁。同时将模具两边突起处中心小洞扎穿，保证后续导入溶液时溶液能均匀分布，不留气泡。

图12  固定线缆，确保焊接处在模具中央

图13  用粑粑胶封住两端，不留缝隙

图14  边缘处及模具连接处用胶带粘好    

图15  用胶带固定于稳定处，保证模具水平

4.4配置硫化溶液    

固定线缆后，即可配置硫化溶液，预先准备电子称、章鱼夹、一次性橡胶手套、小塑料袋、硫化液等物品。

将塑料袋固定在电子称上，电子称上电、自动归零。塑料袋固定好，留一个开口，方便倒灌硫化溶液。（这里硫化胶选用无锡哈海科技有限公司生产的3M2131B+NX-A2型水下电缆灌封胶套装，可根据实际情况调整）。    

图16  倒入硫化胶

带上手套向里面挤入硫化液中的白色液体，观察电子称示数，大约30g即可，随后挤入黑色液体60g，注意黑色与白色液体的比例是2：1。

图17  两种胶混合    

图18  取下塑料袋，从下往上捏出空气

排出塑料袋中的空气后，再用封口机（也可以使用钳子夹住封口处）将袋口封住，然后揉搓溶液袋，使其充分混合，尤其注意边角处，容易忘掉。感觉到溶液有发热时，即可停止揉搓。这个过程不宜太长，否则容易使得混合溶液凝固，不利于下一步的灌注。

图19  封口、揉搓硫化胶

4.5灌注    

将溶液缓缓灌入模具口，注意灌入的速度一定要慢，尽量防止气泡产生。若灌注的太快，可以用细小的物体戳一戳灌注的溶液，排出液体中的气泡。灌注时，混合溶液的粘稠度类似开始的未配置溶液，若发现混合溶液挤出来以后像固体，无法轻易流动则说明上一步混合时间过长，需要重新配置溶液。    

图20  将混合好的硫化胶倒入模具

4.6收拾物品    

将物品放回原位，剩余的硫化溶液用封口机封口，注意不要进入空气，放入冰箱。

4.7硫化后拆解    

静待一晚后，硫化液凝固。拆解时先撕掉白色纸胶带，然后打开模具。检查线缆外观，简单修理毛刺，用锉刀打磨光滑。测试线缆通断，若无问题，即可使用。

图21  用小刀修理硫化线，清理残余物 

文章来源：海天探索者

声明：本公众号相关内容均来自主流媒体及公众号，非商业用途，并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。版权归原作者所有，如有发现侵犯您的权益，请后台联系编辑，我们会尽快删除相关侵权内容。