圧着（接合）
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圧着とは、 2つ以上の金属片またはその他の延性材料を、一方または両方を変形させて他方を挟み込むことで接合する方法です。この曲げまたは変形は「圧着」と呼ばれます。[ 1 ] [ 2 ]圧着工具は圧着を作成するために使用されます。
圧着は金属加工において広く利用されており、薬莢への弾丸の収納、電気接続、金属製食品缶の蓋の固定などにも用いられます。冷間加工技術であるため、圧着は被加工物と非金属部品との強固な接合にも用いられます。また、2枚の食品生地を接合するのにも用いられます。
ツール
圧着工具または圧着工具は、圧着を行うために使用されます。圧着工具のサイズは、小型のハンドヘルド機器から、産業用途のベンチトップマシン、大量生産用の大型の全自動電線加工機まで多岐にわたります。[ 1 ] [ 2 ]
電気端子の圧着には、様々な圧着工具が存在し、一般的に特定の種類とサイズの端子に合わせて設計されています。手持ち式の工具（圧着ペンチと呼ばれることもあります）が一般的です。これらの工具は、十分な圧着力を確実に加えるためにラチェット機構を備えていることが多いです。手持ち式の工具以外にも、あらゆるサイズと種類の導体に対応する、量産向けに設計された電動油圧式や電池駆動式の工具もあります。[ 3 ]
電気圧着
電気圧着は、はんだ付けをせずに物理的な圧力で接点を接合する電気接続の一種です。圧着コネクタは、通常、撚線の終端に使用されます。 [ 4 ]被覆を剥がした電線をコネクタの適切なサイズの開口部に挿入し、圧着工具を用いて開口部を電線にしっかりと押し付けます。コネクタの種類によっては、別途ネジやボルトで金属板に固定する場合もあれば、 Fコネクタのようにコネクタ自体をねじ込むだけの場合もあります。
特徴
はんだ付けやワイヤーラッピングと比較した圧着の利点は次のとおりです。
- 適切に設計され、適切に実行された圧着は気密性を保つように設計されており、酸素や水分が金属（多くの場合、異なる金属）に到達して腐食を引き起こすのを防ぎます[ 6 ]
- はんだのように合金が使われていないため、接合部は機械的に強くなります[ 7 ] [ 8 ]
- 圧着接続は小断面積と大断面積の両方のケーブルに使用できますが、ワイヤラッピングでは小断面積のワイヤのみ使用できます[ 7 ] [ 3 ]
圧着は通常、まず端子を圧着工具に挿入することから行われます。端子は適切なサイズの圧着バレルに挿入する必要があります。次に、電線を端子に挿入し、電線端を端子の出口に面一にすることで、断面接触を最大化します。最後に、圧着工具のハンドルを使用して端子を圧縮し、電線に冷間圧接するまで成形します。 [ 3 ]
結果として、端子のエッジ部分が緩いように見える場合がありますが、これは電線の外側の撚線を切断する可能性のある鋭いエッジを避けるために望ましいことです。適切に処理されていれば、圧着部の中央部分はスウェージ加工または冷間成形されます。
より特殊な圧着コネクタも使用され、例えば高周波（VHF、UHF）用途の同軸ケーブルの信号コネクタなどに使用される。これらのコネクタでは、適切な圧着を行うために特殊な圧着工具が必要となることが多い。[ 9 ]
圧着された接点は永久的です（つまり、コネクタとワイヤの端は再利用できません）。[ 10 ]
理論
圧着コネクタは、撚線の被覆を剥いた端をコネクタの一部に挿入し、コネクタを電線の周りにしっかりと圧縮（圧着）することで機械的に変形させることで接続されます。 [ 11 ]圧着は通常、圧着ペンチなどの特殊な圧着工具を用いて行われます。圧着コネクタの基本的な考え方は、完成した接続部が気密であることです。
効果的な圧着接続では、コネクタの金属が降伏点を超えて変形するため、圧縮された電線が周囲のコネクタに張力を発生させ、これらの力が互いに打ち消し合って高い静摩擦力を生み出し、ケーブルを所定の位置に保持します。圧着接続における金属の弾性特性により、振動や熱衝撃に対する耐性が非常に高くなります。[ 12 ]
ワイヤークリンプには主に2つの種類があります。[ 13 ]
- クローズドバレル圧着は、電線を挿入するための円筒形の開口部を備えており、圧着工具によって端子の本来の円形断面が別の形状に変形されます。この圧着方法は、振動に対する耐性が低くなります。
- オープンバレル圧着端子は、V字型またはU字型の金属製の「耳」を備えており、圧着端子は、電線を端子に圧着する前に、この耳を電線にかぶせて折り曲げます。オープンバレル端子は、撚線をバレル端子の狭い開口部に差し込む必要がないため、自動化が容易であるとされています。
圧着コネクタは、その形状に加えて、絶縁体（絶縁体か非絶縁体か）、電線の導体に圧着するか（電線圧着）絶縁体に圧着するか（絶縁圧着）によっても特徴付けられる。[ 14 ]
形状
- Cクリンプ[ 15 ]
- Dクリンプ[ 16 ]
- Fクリンプ[ 15 ] [ 16 ]（別名Bクリンプ）
- Oクリンプ[ 17 ]
- Wクリンプ[ 17 ] [ 18 ]
- オーバーラップ/OVLクリンプ[ 17 ]
- 楕円形（閉じ込められた）クリンプ[ 17 ]
- 4マンドレル圧着[ 17 ]
- マンドレル（三日月形）圧着[ 17 ]
- マンドレル圧着-狭幅（インデント）[ 18 ]
- 六角形圧着[ 17 ] [ 19 ]
- マンドレル（インデント）圧着
- スクエアクリンプ[ 17 ] [ 19 ]
- 台形クリンプ[ 17 ] [ 19 ]
- 台形インデントクリンプ[ 19 ]
- 台形クリンプフロント[ 18 ]
- タイコクリンプ[ 18 ]
- ウエスタンクリンプ
アプリケーション
圧着接続は、はんだ付け接続の一般的な代替手段です。どちらの方法が適切かを判断するには複雑な考慮事項があり、以下の理由から圧着接続が好まれる場合があります。
- 大規模生産において、信頼性のある再現がより簡単、安価、迅速
- 終端処理に伴う危険または有害なプロセスが少ない（はんだ付け接続には、強力な洗浄、高熱、場合によっては有毒なはんだが必要）
- ひずみ緩和とはんだ上がりがないため、潜在的に優れた機械的特性が得られます。
圧着コネクタは、ネジ端子、ブレード端子、リング/スペード端子、ワイヤスプライス、またはこれらの様々な組み合わせへの電線の接続など、様々な用途に使用できます。2つの圧着端子を備えた管状のコネクタで、電線を直列に接続するためのものは、バットスプライスコネクタと呼ばれます。
単線圧着端子には次のものがあります。
- ブレードまたはクイックディスコネクト（例：FastonまたはLucar）
- 弾丸（例：Shur-Plug）
- バットスプライス
- 旗舌
- 長方形の舌
- フック舌
- スペードタング（フランジ、ショートスプリング、ロングスプリング）
- リングタング（スロット、オフセット）
- 複数のスタッド
- パッカード56
- ピン（SAE/J928）[ 20 ]
- ワイヤーピン
圧着は、 Molex コネクタやモジュラー コネクタなどのマルチピン コネクタにワイヤを接続する一般的な手法でもあります。
圧着端子を使用する円形コネクタは、ピンが固定されているコネクタの側面によって、リアリリースとフロントリリースに分類できます。 [ 21 ]
- フロントリリースコンタクトは、コネクタの前面（接触面）からリリースされ、背面から取り外されます。取り外しツールはコンタクトの前部に噛み合い、コネクタの背面まで押し込みます。
- リアリリースコンタクトは、コネクタの背面（電線側）からリリースされ、取り外すことができます。取り外しツールは、コンタクトを背面からリリースし、リテーナーから引き抜きます。
圧着接続は、 BNCコネクタなどのRFコネクタを同軸ケーブルに素早く接続するために、はんだ付け接続の代替として一般的に使用されます[ 22 ]。通常、オスコネクタはケーブルに圧着され、メスコネクタは機器のパネルに（多くの場合ははんだ付け接続を使用して）接続されます。コネクタの取り付けには、専用の電動工具または手動工具[ 23 ]が使用されます。ケーブルを圧着する準備には、外被、シールド編組、および内部絶縁体を1回の操作で適切な長さに剥ぎ取るワイヤーストリッパー [ 24 ]が使用されます。
品質
圧着接続は、いくつかの基準が満たされた場合にのみ信頼できます。
- すべてのストランドは端末本体に冷間流動するのに十分な変形を受けている[ 25 ]
- 圧縮力は軽すぎず、強すぎず[ 26 ]
- コネクタ本体が過度に変形していない
- ワイヤーはしっかりと機能する状態である必要があり、擦り傷、切り傷、切断、その他の損傷があってはなりません。
- 断熱材には、挟み込み、引っ張り、ほつれ、変色、焦げなどの兆候が見られてはならない[ 27 ]
- 圧着部内に大きな空隙が残らない（コネクタ内のワイヤが不足しているため）
- ワイヤはできるだけ多くの撚線を持つべきであり、そうすることで、損傷したワイヤや挿入されていないワイヤが数本あっても圧着密度に悪影響を与えず、接続部の電気的および機械的特性を低下させることがなくなります。[ 7 ]
圧着接続部の顕微鏡写真は、研修や品質保証の目的で、良好な圧着状態と不良圧着状態を示すために作成できます。組み立てられた接続部は断面を切断し、研磨した後、硝酸で洗浄します。これにより、空隙を埋めている可能性のある銅粉が溶解し、良好な圧着状態と誤認される可能性があります。
端子絶縁体の色
| 断熱材の色 | ワイヤゲージ（AWG） | コメント |
|---|---|---|
| 黄色 | 26～22 | |
| 透明 | 24～20 | |
| 赤 | 22～18 | |
| 青 | 16～14歳 | |
| イエロー/ブラック | 16～14歳 | ヘビーデューティー |
| 黄色 | 12～10 | |
| 赤 | 8 | |
| 青 | 6 | |
| 黄色 | 4 | |
| 赤 | 2 | |
| 青 | 1/0 | |
| 黄色 | 2/0 | |
| 赤 | 3/0 | |
| 青 | 4/0 |
その他の用途
圧着は金属加工において最も広く使用されています。弾丸を薬莢に固定したり、迅速かつ持続的な電気接続を実現したり、金属製の食品缶の蓋を固定したり、その他多くの用途で圧着が広く使用されています。
弾丸
缶詰
ジュエリー
宝飾品の製造において、クリンプビーズまたはクリンプチューブは、留め具やタイループなどに用いられる細いワイヤーの確実な接合部を作るために使用されます。圧着された鉛（またはその他の軟質金属）シールは、航空機の留め具を固定するワイヤーを固定するために、あるいは公共料金メーターを固定する際に改ざんの視覚的証拠を提供するために、あるいは貨物コンテナのシールとして使用されます。
配管
配管工事においては、一部の地域では、従来のはんだ付けや「スウェッティング」による接合に代わり、金属管の接合に圧着継手を使用する傾向が見られます。この傾向は、裸火を使用する作業に対する規制や禁止の強化が一因となっており、裸火を使用する作業には高額な特別許可が必要となる場合があります。
板金
薪ストーブの煙突、雨どいの縦樋、換気ダクトの設置など、管状の金属板パイプを接合する際、管の一端を圧着工具で処理し、次のダクト部分と滑り接合します。この接合部は液密ではありませんが、低圧流体の輸送には十分です。圧着接合は、汚れの堆積を防ぐために行う場合があります。
食べ物
パイやラビオリのような具材入りパスタの縁によく使われるクリンピングは、生地の上下層を繋ぎ合わせて中身を密封するものです。指、フォーク、またはクリンピングツールを使って行うことができます。ジャギングアイロンは、クリンピングホイール、またはジャガーとも呼ばれ、ハンドルと波型の模様が付いたホイールで構成されています。クリンピングトングもあります。
歴史
電線をはんだ付けする技術は少なくとも1世紀にわたって一般的でしたが、圧着端子が使用されるようになったのは20世紀半ばです。1953年にはAMP Incorporated（現TE Connectivity）が圧着バレル端子を発表し、1957年にはCannon Brothersが圧着バレルを組み込んだ機械加工コンタクトの実験を行いました。[ 29 ] 1960年代には、MS3191-1、MS3191-4、MIL-T-22520など、圧着コネクタに関するいくつかの規格が発行されました。2010年には、圧着コネクタの主流規格はMIL-DTL-22520に変更されました。[ 30 ]
参照
参考文献
- ^ a b「圧着工具とは？」www.computerhope.com . 2023年11月15日閲覧。
- ^ a b「圧着工具の用途とは？ - Woodsmithガイド」 Woodsmith 2022年8月14日. 2023年11月15日閲覧。
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- ^ 「BNCコネクタやその他の同軸コネクタをケーブルに取り付けるための一般的な手動圧着工具」（PDF） 。 2014年10月29日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。
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- ^ 「MIL-DTL-22520: 圧着工具、ワイヤ終端、一般仕様」。2017年12月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年7月11日閲覧。
外部リンク
