Коннекторы и кримперы: что важно знать про опрессовку кабельных наконечников?

1. Что такое опрессовка кабельных наконечников

Опрессовка (обжим, пресс, кримп) - это метод постоянного соединения провода (кабеля) с разъемом, при котором проводник вставляется в цилиндр разъема, который затем сжимается вокруг провода для образования твердого соединения. Или по-простому – это установка коннектора с помощью кримпера.

Технически проводник и коннектор деформируются при настолько высоком давлении, что материалы как бы сливаются воедино, разрушаются оксидные слои и получается высококачественное газонепроницаемое соединение, механические и электрические свойства которого превосходят свойства самого провода. Побочным и важным эффектом такого процесса объединения (холодного слияния) является то, что механическая прочность и электрическая проводимость увеличиваются вместе со сжатием. Но только до определённого момента. На графике показана зависимость прочности и проводимости материалов от сжатия:

Зависимость проводимости и прочности от силы сдавливания кабельного наконечника

Как правило, механическая прочность соединения является наибольшей, когда общая площадь поперечного сечения меди была уменьшена на 10%. При меньшем сжатии провод может выскакивать из коннектора. При слишком сильном сжатии, нити провода имеют тенденцию деформироваться и разрушаться. Эксперименты показали, что максимальная проводимость возникает при сжатии около 30%. Это обусловлено более эффективным разрушением оксидных слоев между клеммой и проводом возникающей при более жестокой деформации. Тем не менее, при таком сдавливании, механическая прочность материалов сильно ухудшается. Оптимальная опрессовка - это компромисс между электрическими требованиями и механическими характеристиками. График показывает, что оптимальная компрессия для многих типов разъемов лежит в пределах 10-20% от исходного сечения. Сила и профиль обжима должны быть разработаны таким образом, чтобы обеспечить оптимальные электрические и механические характеристики, необходимые для конкретного применения.

Метод опрессовки имеет преимущества в сравнении с винтовым креплением и пайкой. Каждый, кто когда-либо соединял зачищенные провода винтовыми клеммами, понимает, что это не лучший метод. Провода часто пережимаются и ломаются, или недожимаются и выпадают! Пайка требует определённых условий, навыков и как минимум доступа к сети 220 Вольт, что не всегда возможно. Для преодоления этих проблем в прошлом веке были разработаны кабельные наконечники, обеспечивающие правильное электрическое соединение. Сегодня обжим - это основной метод крепления разъема к проводу, или кабелю. По сути, опрессовка является относительно недорогой по сравнению с другими альтернативами, она опробована, испытана и доказана.

Преимущества опрессовки:

• Испытан и проверен - используется во всех отраслях промышленности во всем мире.
• Низкая стоимость соединителей и установки - массовое производство снизило стоимость деталей и инструментов.
• Надежный - проверено на протяжении более чем 100 лет.
• Быстрый - новейшие конструкции обжимных инструментов обеспечивают превосходную скорость монтажа.
• Доступный - разъемы изготавливаются практически для любой области применения.
• Простой контроль и проверка - от визуальных до лабораторных методов.
• Не требует нагрева или химикатов - более безопасный метод.
• Не требует высокой квалификации - современные кримперы минимизируют риск человеческой ошибки.
• Экологически чистый - вредные газы не выделяются, как в случае пайки.

2. Типы кабельных наконечников (по профилю опрессовки)

• Трубчатые неизолированные кабельные наконечники
• Трубчатые изолированные кабельные наконечники
• Втулочные и концевые кабельные наконечники:
• Штыревые Turned Pin контакты (D-Sub)
• Клеммные кабельные наконечники (открытый цилиндр)
• Коаксиальные разъёмы
• Оптоволоконные коннекторы
• Модульные вилки для интерфейсов RJ45, RJ11, RJ14, RJ25

3. Клеммные кабельные наконечники типа "открытый цилиндр"

Этот тип коннектора часто называют авто клеммы или клеммные зажимы. Оригинальное наименование этих соединителей – «open barrel» («открытая бочка» или «открытый цилиндр»). Наименование они получили из-за внешнего вида своего крепёжного хвостовика, который выглядит как разрезанная трубка с развёрнутыми наружу стенками-лепестками чем-то, напоминающими крылья бабочки. Существует множество форм коннекторов с хвостовиком типа открытый цилиндр. Они используются в автомобилях, бытовой технике, Hi-Fi оборудовании и т. д.

Обжимной профиль в поперечном сечении обычно имеет B-образную форму с лепестками, вгрызающимися в изоляцию и проводники. Эти соединители относительно дешевы в изготовлении, и, поскольку они могут поставляться в виде цепи (соединены вместе), они идеально подходят для производства в больших объемах с использованием полностью автоматических отрезных лент и концевых станков. Тем не менее, сама форма обжима является одной из самых трудно обжимаемых, особенно при использовании ручного инструмента. Только качественные ручные пресс клещи могут дать повторяемый стабильный обжим клеммных разъемов.

Клеммные кабельные наконечники типа "открытый цилиндр" под опрессовку

Профиль обжима

Инструмент для обжима клеммных кабельных наконечников (кримперы и пресс-клещи)

4. Втулочные кабельные наконечники

Могут быть изолированными и нет. Используются для улучшения проводимости, защиты и надёжности крепления проводника. Обеспечивает крепкое соединение с клеммными колодками и винтовыми соединителями. В таких наконечниках обжимается не хвостовик, а передняя часть коннектора. Профили обжима: трапеция, квадрат, шестигранник, двенадцатигранник.

Втулочные изолированные и неизолированные кабельные наконечники под опрессовку

Профили обжима

Инструмент для обжима втулочных кабельных наконечников (кримперы и пресс-клещи)

5. Трубчатые неизолированные кабельные наконечники

Изготовливаются из листовой или трубной меди и латуни. Швы трубки коннектора могут быть спаяны вместе для обеспечения лучшей опрессовки наконечника. Матрица пресс-клещей обычно имеет выступ-зуб для вдавливания трубки, или может иметь шестигранный профиль для больших сечений. Особенностью неизолированных трубчатых соединителей является то, что при опрессовке они должны быть правильно выровнены. Шов трубки должен находится в центре вверху, иначе он может быть повреждён.

Наконечники кабельные медные луженые под опрессовку

Профили обжима

1. кольцевой медный луженый наконечник
2. вилочный медный луженый наконечник
3. плоский медный луженый наконечник
4. штыревой медный луженый наконечник

Инструмент для обжима трубчатых неизолированных кабельных наконечников (кримперы и пресс-клещи)

6. Трубчатые изолированные кабельные наконечники

Трубчатые наконечники с изоляционным покрытием. Обжимной профиль обычно овальный или подобен овалу. Изоляция имеет цветовую маркировку для обозначения сечения совместимого провода: красный 0.5 – 1.5 мм2, синий 1.5 – 2.5 мм2 и желтый 4.0 – 6.0 мм2. Внутренние края изоляции часто выгнуты наружу, чтобы обеспечить легкий ввод провода в разъем. Особенностью изолированных цилиндрических соединителей является то, что при опрессовке они должны быть правильно выровнены (шов в центре вверху), для гарантии, что паяный шов не будет поврежден.

Трубчатые изолированные кабельные наконечники под опрессовку

1. Штекерный изолированный коннектор "папа"
2. Вилочный изолированный коннектор
3. Кольцевой изолированный коннектор
4. Плоский полностью изолированный коннектор "мама"
5. Плоский изолированный коннектор "мама"
6. Плоский изолированный коннектор "папа"
7. Штекерный изолированный коннектор "мама"
8. Соединительная трубка изолированная
9. Соединительная трубка изолированная термоусадочная

Профиль обжима

Инструмент для обжима трубчатых изолированных кабельных наконечников (кримперы и пресс-клещи)

7. Штыревые Turned Pin контакты (D-SUB)

Pin коннекторы имеют очень высокое качество и стоимость. Доступны в конфигурациях «мама» и «папа». Используются в модульных вилках и розетках высокой плотности. Профиль обжима обычно квадратный. Из-за небольшого размера этих разъемов на обжимных инструментах (кримперах) обычно предусмотрены специальные держатели для закрепления разъема.

Штыревые Turned Pin / D-Sub контакты

Профиль обжима

Инструмент для обжима Turned Pin и D-SUB контактов (кримперы и пресс-клещи)

8. Коаксиальные разъёмы под опрессовку BNC, TNC, SMA, SMB, SMC, F

Коаксиальный радиочастотный разъём (RF-разъём, Radio frequency connector) - предназначенный для соединения коаксиального кабеля с оборудованием и для соединения двух коаксиальных кабелей вместе. Соединители бывают двух видов: вилки (штыревая часть, «папа») и розетки (гнездовая часть, «мама»). Для коаксиальных разъемов обычно требуется два обжима, один на центральном штыре, а другой - на оплеточной втулке.

BNC коннектор (Bayonet Neill-Concelman)

Наиболее распространенный, широко используется в видео- и радиочастотных (RF) приложениях для сетей 2,4 ГГц,
10BASE2 Ethernet, кабельных соединениях, сетевых картах и измерительных приборах. Коннекторы BNC устанавливаются на коаксиальный кабель диаметром до 8 мм (RG59, RG58, RG-6, RG-51).

Обжимные коаксиальные коннекторы типа BNC

TNC коннектор (Threaded Neill-Concelman)

Версия BNC коннектора с резьбовым соединением. Работает на частотах до 12 ГГц. Используется в антеннах.

Обжимные коаксиальные коннекторы типа TNC

SMA коннектор (Sub-miniature version A)

Один из наиболее распространенных радиочастотных / микроволновых разъемов. Работает до 12,4 ГГц, а возможно и до 18 или 24 ГГц. Используется в авионике, радиолокации и микроволновой связи. Вилка (разъём типа «папа») имеет шестигранную гайку 7.925 мм, внутреннюю резьбу и выступающий контакт. Разъёмы SMA рассчитаны на 500 циклов подключения/отключения при условии правильной затяжки гайки. Для правильной затяжки требуется динамометрический ключ (0.3-0.6 Н•м для медных разъёмов и 0.8-1 Н•м для стальных).

Обжимные коаксиальные коннекторы типа SMA

SMB коннектор (Sub-miniature version B)

Это уменьшенная версия SMC также они меньше чем SMA. Имеет защелкивающуюся муфту. Предназначен для частот от 2–4 ГГц, но может работать до 10 ГГц. SMB устанавливаются на кабели: 3 мм / 1.7 мм (внешний / внутренний диаметр) и 2.2 мм / 1.0 мм (внешний / внутренний диаметр).

Обжимные коаксиальные коннекторы типа SMB

SMC коннектор (Sub-miniature version C)

Представляет собой небольшую винтовую версию SMA. Используется до 10 ГГц, в основном в микроволновых средах. Фиксируется с помощью резьбы. На разъёмы может быть нанесён слой золота, никеля, серебра или других металлов. Применяются для соединения Wi-Fi оборудования с антеннами и в СВЧ-устройствах с повышенными требованиями к защите от вибраций. Диаметр совместимого коаксиального кабеля: от 2 мм до 3 мм.

Обжимные коаксиальные коннекторы типа SMC

F - коннектор

Разработан для телевизионного оборудования. Самый дешёвый соединитель для высоких частот на сегодняшний день. Рабочая частота до 2150 МГц. Соединители F-типа, обычно, устанавливаются на коаксиальный кабель диаметром до 7 мм. В соединителях для кабеля диаметром до 11 мм используются специальная вставка и насадка на центральную жилу.

Обжимные коаксиальные коннекторы F-типа

Профили обжима

Инструмент для обжима коаксиальных коннекторов BNC, TNC, SMA, SMB, SMC, F (кримперы и пресс-клещи)

Инструмент для напрессовки BNC/RCA/F коннекторов на коаксиальный кабель

Коаксиальные кабели и их характеристики

9. Оптоволоконные клеевые коннекторы с опрессовкой

Правильный обжим волоконно оптического соединителя обеспечивает передачу растягивающего усилия на разъём, а не на стекловолокно. В процессе обжима участвуют тело оптического коннектора, металлическая обжимная гильза и арамидная нить (также известная как Kevlar®), которая является упрочняющим элементом кабеля. Кримперы для обжима делятся на два основных типа: первый - для коннекторов FC, SC, ST и второй - для LC соединителей.

Клеевые оптические коннекторы под опрессовку

Профиль обжима

Инструмент для обжима оптических коннекторов (кримперы и пресс-клещи)

10. Модульные вилки для интерфейсов RJ45, RJ11, RJ14, RJ25

Registered Jack (RJ) - стандартизированный физический сетевой интерфейс включающий штекер «вилку» и порт «розетку». Применяется для соединения телекоммуникационного оборудования. Хотя передний край этих разъемов в значительной степени стандартизирован международными спецификациями, само тело коннекторов разных производителей может отличатся. Эти разъемы, на самом, деле не являются обжимными, а представляют собой коннекторы типа IDC (Insulation Displacement Connectors). IDC разъемы имеют острые контакты-штыри, которые при пробивании провода счищают изоляцию и контактируют с проводником.

Модульные коннекторы RJ9, RJ11/RJ12*, RJ45*

Стандарты и слэнговые названия коннекторов RJ:

P - количество мест для проводников.
С - количество проводников в разъёме.
* Стандарта RJ-9 не существует, это общепринятое название разъёмов 4P4C и 4P2C
* Стандарта RJ-12 не существует, это общепринятое название стандарта RJ-25 (6P6C)
* Стандарта RJ-22 не существует, это общепринятое название разъёмов 4P4C и 4P2C
* Стандарта RJ-45 не существует, это общепринятое название восьмипроводного разъёма 8P8C

Инструмент для обжима модульных коннекторов RJ (кримпер и пресс-клещи)

11. Универсальный кримпер и сменные матрицы для обжима

Pressmaster MCT FRAME - универсальный обжимной инструмент (без матриц)
Сменные матрицы для инструмента Pressmaster MCT FRAME
Назначение	Сечение проводника или диаметр отверстия	Пример	Код
Изолированные наконечники	0.1 - 0.4 / 4 - 6 мм²		PM-4300-3128
Изолированные наконечники	0.5 - 1.5 / 1.5 - 2.5 мм²		PM-4300-3129
Не изолированные наконечники	4 / 6 / 10 мм²		PM-4300-3139
Не изолированные наконечники	0.75 / 1.5 / 2.5 мм²		PM-4300-3137
Не изолированные наконечники	0.5 - 2.5 / 4 - 6 мм²		PM-4300-3142
Втулочные наконечники	0.25 - 0.75 / 1 - 1.5 / 2.5 / 4 / 6 / 10 мм²		PM-4300-3127
Втулочные наконечники	16 / 25 мм²		PM-4300-3153
Втулочные наконечники	35 / 50 мм²		PM-4300-3154
Клемные наконечники (неизолированные)	0.5 - 1.5 / 1.5 - 2.5 / 4 - 6 мм²		PM-4300-3146
Клемные наконечники (неизолированные)	0.1 - 0.25 / 0.25 - 0.5 / 0.5 - 1.0 мм²		PM-4300-3150
Клемные наконечники (неизолированные)	0.5 - 1.0 / 1.5 - 2.5 мм²		PM-4300-3151
Оптические коннекторы	3.25 / 3.84 / 4.52 / 5.41мм		PM-4300-3141
Коаксиальные коннекторы RG 174/179	0.7 / 1.69 / 3.26 / 4.52 мм		PM-4300-3140
Коаксиальные коннекторы RG 58/59/62/71	0.69 / 5.41 / 6.48 мм		PM-4300-3136
Коаксиальные коннекторы	8.23 / 9.14 мм		PM-4300-3138
Модульный коннектор RJ 45	RJ 45		PM-4300-3144
Модульный коннектор RJ 11	RJ 11		PM-4300-3132
Контактный Turned Pin коннектор (D-SUB)	0.14 - 1 / 1.5 / 2.4 / 4 мм ²		PM-4300-3147
Контактный Turned Pin коннектор (D-SUB)	6 / 10 мм²		PM-4300-3148
Трубки соединительные с термоусадкой	0.5 - 1.5 / 1.5 - 2.5 мм²		PM-4300-3258
Трубки соединительные с термоусадкой	0.32 - 0.75 / 4 - 6 мм²		PM-4300-3262

12. Площадь поперечного сечения провода (ППС)

Для качественной установки наконечника провод должен быть нужного типа и сечения, также важно его правильно подготовить. Заявленное и фактическое поперечное сечение проводника не всегда одинаковы! Номинальная площадь поперечного сечения (ППС) имеет мало отношения к фактической ППС. Это потому, что указываемое сечение (например 0.75 мм², 1.5 мм², 2.5 мм² и др.) основано на проводимости стандартного медного проводника этого сечения, но тот же провод с медью высокой проводимости будет иметь меньшую ППС. Кроме того и наружный диаметр провода в изоляции может сильно отличаться.
Пример: Заявленное сечение провода в примерах A, B, C, D = 18 AWG (0.8 мм²). При этом мы наблюдаем следующее:

• Площадь поперечного сечения проводника B и C на 18% больше, чем у A
• Эффективный наружный диаметр проводников D на 38% больше, чем у A
• Наружный диаметр B в 2 раза больше диаметра C.

Перевод AWG в мм и мм²

См. также