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1、航天材料及工藝研究所電磁繼電器常見失效模式、失效原因及失效機(jī)理分析703所航天檢測(cè)和失效分析中心 朱軍輝繼電器是航天、航空等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛的電子元件，它是用較小電流來控制較大電流的一種自動(dòng)開關(guān)。繼電器種類繁多，通常將繼電器分為電磁繼電器、干簧繼電器、時(shí)間繼電器及固態(tài)繼電器等幾種。其中電磁繼電器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，是應(yīng)用最廣泛的一種繼電器。1.引言電磁繼電器主要由線圈、鐵芯、銜鐵、軛鐵、復(fù)位彈簧及兩組或多組簧片等組成。2.電磁繼電器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理電磁繼電器基本結(jié)構(gòu)電磁繼電器利用電磁感應(yīng)原理
2、進(jìn)行工作。通:線圈通電線圈中心的鐵芯被磁化銜鐵吸合推動(dòng)簧片動(dòng)作常開簧片吸合、常閉簧片打開斷：切斷線圈電流鐵芯失去磁性銜鐵復(fù)位常開簧片打開、常閉簧片吸合2.電磁繼電器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理磁力杠桿作用彈簧力作用由于生產(chǎn)環(huán)境、工藝以及繼電器本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等原因，導(dǎo)致繼電器的失效時(shí)有發(fā)生。對(duì)2004、2005年完成的1500余項(xiàng)電子元器件失效分析任務(wù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)繼電器所占的失效比例相當(dāng)高（18％），僅次于單片集成電路（21％），與分立器件并列排在第二位。3.繼電器失效分析統(tǒng)計(jì)2004、2005年各類元
3、器件失效分析比例到2008年時(shí)，繼電器在所有失效分析電子元器件中的比例已經(jīng)超過單片集成電路（19％），居于失效元器件分析比例的第一位（22％）。3.繼電器失效分析統(tǒng)計(jì)2008年各類元器件失效分析比例4.電磁繼電器常見失效模式電磁繼電器常見失效模式可以歸納為如下幾種：失效模式失效原因功能失效常閉點(diǎn)開路多余物、沾污及結(jié)構(gòu)缺陷等加電后常開點(diǎn)不吸合多余物、沾污、簧片斷裂及間隙調(diào)整不當(dāng)?shù)葦嚯姾蟪ｉ_點(diǎn)不釋放觸點(diǎn)粘連、多余物卡滯、簧片位移等線圈開路焊點(diǎn)虛焊、引出線或漆包線斷裂等參數(shù)失效觸點(diǎn)接觸電阻增大觸點(diǎn)沾污
4、或燒蝕后接觸壓力變小、鍍層損壞氧化等觸點(diǎn)或線圈與殼體絕緣電阻下降絕緣子表面沾污、銀離子遷移及間隙過小等5.電磁繼電器常見失效原因及失效機(jī)理分析5.1繼電器內(nèi)部多余物結(jié)合失效分析的實(shí)際案例，從以下幾方面對(duì)電磁繼電器常見失效原因及失效機(jī)理進(jìn)行介紹：5.2觸點(diǎn)表面沾污5.3工藝結(jié)構(gòu)不當(dāng)5.4觸點(diǎn)燒蝕、粘連5.5銀離子遷移5.6外部應(yīng)力導(dǎo)致簧片位移5.電磁繼電器常見失效原因及失效機(jī)理分析5.1繼電器內(nèi)部多余物引起的失效內(nèi)部存在可動(dòng)多余物而引起的失效是繼電器出現(xiàn)最多的一種失效原因。由于繼電器內(nèi)部有動(dòng)作部位
5、，且觸點(diǎn)間、推動(dòng)桿與銜鐵間間隙較小，因此極小的多余物即可能引起繼電器失效。且多余物引起的失效有不固定性，可能表現(xiàn)為時(shí)好時(shí)壞，甚至可能出現(xiàn)一次故障后很難復(fù)現(xiàn)，這主要與多余物具有可動(dòng)性有關(guān)。從失效分析結(jié)果來看，多余物主要分為導(dǎo)電性金屬多余物和不導(dǎo)電的非金屬多余物。5.電磁繼電器常見失效原因及失效機(jī)理分析5.1繼電器內(nèi)部多余物引起的失效從失效分析的結(jié)果來看，多余物主要分為導(dǎo)電性金屬多余物和不導(dǎo)電的非金屬多余物。金屬多余物主要有金屬屑、焊錫渣及點(diǎn)焊飛濺物等；非金屬多余物則包括松香焊劑、包扎線圈用的生膠帶
6、、導(dǎo)線絕緣皮、纖維及某些無機(jī)物等。金屬多余物非金屬多余物5.電磁繼電器常見失效原因及失效機(jī)理分析5.1繼電器內(nèi)部多余物引起的失效多余物引起的失效機(jī)理主要有以下幾種：a.多余物使推動(dòng)桿受阻或者卡在銜鐵與軛鐵之間，使銜鐵無法動(dòng)作、推動(dòng)桿動(dòng)作不到位，導(dǎo)致觸點(diǎn)不能正常開閉；多余物使推動(dòng)桿受阻5.電磁繼電器常見失效原因及失效機(jī)理分析5.1繼電器內(nèi)部多余物引起的失效多余物卡在銜鐵與軛鐵之間5.電磁繼電器常見失效原因及失效機(jī)理分析5.1繼電器內(nèi)部多余物引起的失效b.金屬多余物將不該導(dǎo)通的兩點(diǎn)之間跨接；多余焊料
7、將簧片之間搭接2.7mm機(jī)加工金屬多余物將引線柱與殼體之間搭接5.電磁繼電器常見失效原因及失效機(jī)理分析5.1繼電器內(nèi)部多余物引起的失效c.多余物卡在轉(zhuǎn)軸與軸孔之間，使轉(zhuǎn)軸卡滯，無法轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致觸點(diǎn)不能正常開閉；金屬多余物卡滯清洗后殘留在軸孔內(nèi)壁的有機(jī)多余物使轉(zhuǎn)軸卡滯有機(jī)纖維多余物卡滯5.電磁繼電器常見失效原因及失效機(jī)理分析5.1繼電器內(nèi)部多余物引起的失效d.非金屬多余物卡在簧片之間導(dǎo)致常開點(diǎn)或常閉點(diǎn)無法吸合。5.電磁繼電器常見失效原因及失效機(jī)理分析5.1繼電器內(nèi)部多余物引起的失效多余物的來源主要與
8、生產(chǎn)工藝過程控制不嚴(yán)有關(guān)，如生產(chǎn)環(huán)境達(dá)不到控制要求，存在較多的灰塵及纖維等，點(diǎn)焊后的毛刺沒有很好去除，焊接后未進(jìn)行很好的清洗等均是引入多余物的根源。此外，隨著繼電器使用環(huán)境，特別是振動(dòng)條件的要求越來越高，在使用過程中，有些繼電器轉(zhuǎn)軸與軸孔之間產(chǎn)生較嚴(yán)重的磨損，形成較多的金屬粉末，使轉(zhuǎn)軸與軸孔之間的摩擦阻力增大，導(dǎo)致繼電器加電后銜鐵無法動(dòng)作、常閉簧片不吸合失效，有時(shí)增大線包電壓，失效現(xiàn)象會(huì)消失。5.電磁繼電器常見失效原因及失效機(jī)理分析5.1繼電器內(nèi)部多余物引起的失效軸孔內(nèi)壁磨損轉(zhuǎn)軸表面磨損磨損形成
