Terminais de crimpagem: tipos, qualidade de crimpagem e fabricação de terminais estampados

Uma loja de chicotes descartou recentemente dois mil conectores crimpados que haviam passado na inspeção visual, mas falharam no teste de tração de sessenta segundos a 80 N. O número da peça estava correto, o fio era o condutor especificado de 1,5 mm2, e o mesmo supino de bancada executou esse trabalho por três anos. A diferença veio de uma mudança de 0,06 mm no diâmetro do cilindro do fio de um lote de produção, o que foi suficiente para empurrar a compressão dos fios para fora da faixa onde o cobre se funde em uma junta sólida.

A qualidade da crimpagem é decidida por três coisas que devem corresponder: o cilindro do terminal, o fio e as ferramentas. Quando coincidem, um terminal devidamente crimpado suporta mais carga do que o próprio fio e permanece estável durante décadas. Quando isso não acontece, nenhum cuidado do operador compensará. As seções abaixo explicam como fazer essa combinação deliberadamente e não por sorte.

O que um terminal de crimpagem realmente faz

Um terminal de crimpagem é um contato de metal estampado com duas áreas de trabalho. O cano do fio é o tubo que recebe o condutor desencapado. O suporte de isolamento, quando existe, é um segundo par de abas que prende o isolamento em vez do cobre.

Uma crimpagem correta não prende simplesmente o fio. A matriz comprime o cano em cerca de 20 a 30 por cento de sua altura original, forçando os fios individuais e a parede do cano a fluir uns para os outros e formar uma solda fria. O resultado é uma junta estanque ao gás, sem passagem de oxigênio para o cobre, e é por isso que uma boa crimpagem resiste à corrosão mesmo em compartimentos de motor úmidos e gabinetes de controle externos.

Normas como UL 486A e IEC 60352-2 descrevem a junta pelo desempenho e não pela geometria. Eles não se importam com o formato do terminal, apenas com o fato de a conexão acabada sobreviver à tração mecânica, queda de tensão, ciclos térmicos e testes de corrosão. É exatamente por isso que as dimensões do cilindro, a têmpera do material e a espessura do revestimento são mais importantes do que a aparência do terminal acabado.

Principais tipos de terminais de crimpagem e onde cada um se encaixa

A maioria dos projetos precisa apenas de duas ou três das famílias abaixo. A terceira coluna lista os pontos que causam a maioria das devoluções de produção e falhas de campo.

A regra prática é simples. Escolha primeiro o estilo de conexão, com base na frequência com que a junta deve ser aberta, depois escolha o estilo barril, com base na classe do fio e na corrente. Comprar apenas pela aparência ou pelo preço geralmente transfere o problema para a estação de crimpagem.

Fatores de seleção que decidem se a articulação sobreviverá

Compatibilidade de fio

O tamanho do condutor por si só não é suficiente. Dois fios de 1,5 mm2 podem ser construídos a partir de sete fios de 0,52 mm ou de trinta fios de 0,25 mm, e a classe mais fina precisa de um cilindro e uma matriz diferentes. Uma folha de dados utilizável indica uma faixa de fio em mm2 ou AWG juntamente com uma faixa de diâmetro de isolamento. Se o condutor desencapado ficar solto no cilindro antes da crimpagem ou não puder ser inserido sem espalhar os fios, o cilindro não é adequado para esse fio.

Isolado ou não isolado

Terminais isolados trocam capacidade de corrente e classificação de temperatura por velocidade e segurança ao toque. As mangas de vinil são geralmente avaliadas para cerca de 75 graus Celsius, as de náilon para 105 graus Celsius e as versões termorretráteis ainda mais altas. Perto de equipamentos de escapamento, linhas de freio ou suportes de motor, o material da luva geralmente se degrada antes da junta de metal, portanto, a classificação da luva deve ser lida como um limite real do processo, e não como um número de marketing.

Meio ambiente e carga mecânica

Vibração, névoa salina e ciclos térmicos mudam a resposta. Um terminal de anel em um pino de tamanho adequado com uma arruela de pressão sobrevive à vibração que fadigaria um terminal tipo espada. Uma desconexão rápida existe precisamente porque pode ser separada, portanto não pertence a nenhum lugar onde a conexão nunca deve se mover.

Material e revestimento

O cobre eletrolítico é o padrão para condutividade, o latão é mais rígido e mais barato e o bronze fosforoso aparece onde a força da mola deve ser mantida. O revestimento de estanho cobre a maioria das necessidades de corrosão e soldabilidade, enquanto a prata é reservada para resistência de contato muito baixa ou temperatura elevada. Estas compensações são técnicas e não comerciais, e o raciocínio por trás delas é apresentado neste guia para como escolher materiais adequados para peças estampadas de metal .

Crimpagem boa versus crimpagem ruim: o que inspecionar

A verificação mais confiável no chão de fábrica ainda é a medição da altura de crimpagem com um micrômetro ao longo do cilindro do fio, em comparação com o valor na folha de dados do ferramental. As verificações visuais vêm em segundo lugar, mas detectam os erros que a medição por si só pode deixar passar.

• Boca em forma de sino: a extremidade do cano deve alargar-se ligeiramente, mostrando que a matriz comprimiu em vez de cortar o cano.
• Fios cortados: qualquer fio cortado por uma borda afiada da matriz reduz a resistência à tração e pode atuar como um iniciador de rachaduras.
• Suporte de isolamento: o isolamento deve ficar fora do cano e dentro das abas de suporte, sem ser comprimido ou cortado.
• Cauda do condutor: cerca de 0,5 a 1 mm do condutor deve ultrapassar a extremidade do cilindro em terminais pequenos.
• Teste de tração: o valor deve atender à ficha técnica do terminal. Uma crimpagem com falha geralmente mostra uma ruptura parcial do fio, em vez de uma retirada limpa.
• Altura de crimpagem dentro da tolerância: normalmente mais ou menos 0,05 mm para barris pequenos, mais apertado do que a maioria dos trabalhos em chapa metálica em geral.

Quando uma linha começa a falhar nos testes de tração, a causa é quase sempre uma de quatro coisas: o encaixe errado da matriz para o cilindro, um comprimento de decapagem que deixa cobre na crimpagem do isolamento, lotes de terminais mistos de diferentes execuções de produção ou ferramentas que ultrapassaram o intervalo de manutenção.

Como os terminais de crimpagem são feitos

Os terminais são produzidos por estampagem progressiva, não por fundição ou usinagem. Uma bobina de tira de cobre ou latão, geralmente com 0,3 a 1,0 mm de espessura e muitas vezes pré-revestida, passa por uma matriz que progressivamente molda, perfura, forma o cano, forma a lingueta e corta a peça. O cilindro é enrolado em um cilindro em torno de um mandril, de modo que sua circularidade, diâmetro interno e espessura da parede dependem diretamente da condição da matriz e da consistência da tira.

É aí que o acúmulo de tolerância se torna caro. A curvatura da tira, a variação da espessura, o desgaste da matriz e a espessura do revestimento alteram o diâmetro final do cano. Um fornecedor que inspeciona apenas o contorno externo ainda pode enviar terminais que falham na estação de crimpagem, porque as dimensões críticas ficam dentro do cilindro e ao redor da lingueta, e não na borda externa. Trabalhos deste tipo necessitam de aferição de processos e não apenas de inspeção final.

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As etapas de formação merecem a mesma atenção. Terminais de bandeira que são dobrados noventa graus após a crimpagem, terminais com abas formadas e contatos de mola que devem manter a força por anos, todos dependem dos raios de curvatura e do controle de retorno elástico, porque um recurso formado que relaxa alguns décimos de milímetro altera a força de acoplamento da conexão acabada.

Talões de barril fechados e outras peças estiradas

Nem todo terminal começa como uma faixa plana. As alças fechadas do cilindro, as mangas tubulares e as extremidades dos cabos da bateria geralmente começam como uma concha estirada, onde uma peça plana é formada em um copo e depois reduzida em várias passagens até que a parede atinja a espessura necessária. O desenho fornece um cano sem costura, sem costura para abrir sob alta corrente, mas também significa que a espessura da parede varia ligeiramente entre a base e o aro, e essa variação afeta diretamente a forma como o cano se deforma durante a crimpagem.

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Para um cilindro trefilado, a especificação do desenho deve indicar a espessura da parede na zona de crimpagem, em vez da média, além da concentricidade em relação ao furo. Duas fresadoras podem citar parede de 1,0 mm e ainda assim entregar peças que crimpam de forma diferente, pois uma segura 1,0 mm na base e 0,9 mm no aro enquanto a outra faz o oposto.

Especificando terminais personalizados e contatos carimbados

O trabalho personalizado torna-se necessário quando o catálogo padrão deixa de corresponder à realidade: um padrão de pino incomum, um cilindro dimensionado para uma classe de fio que ninguém armazena em um terminal de estoque, um revestimento necessário para uma exposição química específica ou uma aba formada que deve caber em um invólucro existente. Uma consulta completa deve conter o seguinte.

• Um desenho com todas as dimensões críticas, marcando a zona de crimpagem e os recursos de encaixe separadamente.
• A construção do fio, incluindo o número de fios e o diâmetro do isolamento, não apenas a seção transversal.
• Material e têmpera da tira, além do tipo de revestimento e espessura em micrômetros.
• Volume anual, tamanho do lote e se a peça será veiculada em uma campanha ou continuamente.
• Requisitos de teste, como valor de tração, queda de tensão, horas de névoa salina ou ciclos térmicos.
• Formato da embalagem, principalmente se as peças alimentam uma prensa automática.

O ferramental é a parte da citação que merece a leitura mais atenta. Um fornecedor que administra sua própria oficina de matrizes pode ajustar o diâmetro do cano após o primeiro teste de crimpagem, enquanto uma empresa comercial só pode passar a reclamação a montante, o que geralmente significa que a correção chega tarde demais. Essa diferença no tempo de resposta é o principal motivo pelo qual os compradores procuram uma fábrica personalizada de estamparia de metal e estampagem profunda em vez de um revendedor para este tipo de contato.

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Perguntas comuns sobre terminais de crimpagem

Os terminais de crimpagem precisam ser soldados após a crimpagem?

Não. Uma junta corretamente dimensionada e crimpada não precisa de solda. A solda endurece a área do fio onde o fio sai do cilindro, e essa seção endurecida é onde as rachaduras por fadiga começam em aplicações vibratórias. A soldagem pertence a conectores de copo de solda e a alguns tamanhos de fio muito pequenos, e não a uma crimpagem adequada.

Como posso saber se uma crimpagem é boa?

Meça a altura de crimpagem no cilindro do fio, confirme se ele está dentro da tolerância da ferramenta e, em seguida, verifique a boca do sino, o suporte de isolamento e quaisquer fios cortados. Termine com um teste de tração no valor indicado na folha de dados do terminal. Todas as três verificações juntas, e nenhuma delas sozinha.

Uma ferramenta de crimpagem pode funcionar com todos os tipos de terminal?

Não. As matrizes são compatíveis com o tamanho do cano, estilo do cano e faixa de arame. Uma ferramenta de catraca pode cobrir uma variedade de terminais isolados, mas usá-la em uma família de cilindros diferente produz juntas que parecem fechadas e ainda assim falham no teste.

Considerações Finais

A maioria dos problemas de crimpagem são problemas de especificação que aparecem posteriormente como problemas de produção. Fixe a classe do fio, o cilindro, o revestimento e as ferramentas como uma única decisão e, em seguida, verifique a junta com medição e não com aparência. Essa abordagem custa algumas horas na fase de desenho e economiza lotes inteiros de produção na estação de crimpagem.