Good In A Pinch: A Física das Conexões Crimpadas

Eu tinha um amigo que era técnico de montagem de eletrônicos em uma grande empresa de defesa. Ele era um cara da área de produção que tinha uma preocupação com os engenheiros, com seu aprendizado sofisticado de livros, que não conseguia resolver os problemas mais simples. Ele alegou que uma assembléia não estava passando no controle de qualidade e um monte de caras empatados não conseguiam descobrir. Ele se aproximou para avaliar a situação e entregou seu diagnóstico de duas palavras: “Crimpagem ruim”. O conector duvidoso foi retrabalhado e a montagem foi aprovada, para desgosto dos caras de camisa de manga curta.

Além da lição prática de experiência que às vezes supera a educação, sempre me perguntei sobre aquela proclamação de “má crimpagem”. O que poderia dar errado com uma crimpagem para combinar tão sutilmente com um circuito que os engenheiros ficaram perplexos? Como é que podemos confiar numa tecnologia tão simples para conectar grande parte do mundo moderno? O que exatamente está acontecendo dentro de uma conexão crimpada?

Tendemos a pensar nas juntas soldadas como o rei das conexões elétricas. Algo no ato de aquecer uma junta e fluir solda derretida nela confere uma sensação de permanência e qualidade ao produto acabado. E a soldagem era basicamente o único evento da cidade nos primeiros dias da indústria eletrônica comercial.

Mas as juntas soldadas têm os seus problemas, tanto a nível electromecânico como em termos de produção – afinal, um trabalhador da montagem só consegue distribuir a solda com muita rapidez. No início da década de 1950, a AMP Corporation lançou as primeiras conexões de crimpagem para uso em produção, o F-Crimp ou design de barril aberto. Usando esse projeto de crimpagem, a AMP vendeu uma ampla gama de conectores que poderiam ser aplicados de forma rápida e repetida aos condutores e que se prestavam a métodos de fabricação automatizados de uma forma que a soldagem nunca seria capaz de alcançar.

A crimpagem aproveita as propriedades dos metais para obter conexões elétricas e mecanicamente sólidas. Os metais usados ​​em conectores de crimpagem, como cobre, latão, alumínio ou bronze, são dúcteis e maleáveis. A ductilidade de um metal é o grau em que ele pode deformar-se sob tensão, enquanto a maleabilidade é uma medida de como o metal se deforma sob compressão. A crimpagem envolve a aplicação de forças compressivas significativas no conector de crimpagem e no fio, portanto a maleabilidade de cada elemento é um fator importante na qualidade da crimpagem. Mas a ductilidade também desempenha um papel importante, pois tanto o conector quanto o fio sofrem um estiramento significativo durante o processo de crimpagem.

As ferramentas de crimpagem são uma parte crítica de uma crimpagem de qualidade. O objetivo comercial de qualquer ferramenta de crimpagem é o conjunto de matrizes. Geralmente é uma bigorna e um martelo de aço ferramenta, cuja configuração específica é determinada pelo tipo de conector.

Para crimpagens F estilo AMP, o conector em forma de U é colocado na bigorna com as pernas para cima. Um fio devidamente desencapado é colocado entre as pernas e o martelo desce sobre a bigorna. O martelo guia as pernas do conector sobre os fios de arame, eventualmente dobrando-os de volta no feixe de fios reunidos.

À medida que mais pressão é aplicada à conexão, o metal nos fios começa a esticar e fluir. Isso afrouxa e elimina quaisquer óxidos superficiais que possam ter aumentado a resistência da conexão. Com mais pressão, ocorre mais deformação do feixe de fios até que a seção transversal anteriormente redonda de cada fio desapareça, substituída por uma coleção de fios com lados achatados, ajustados um ao lado do outro em um padrão de favo de mel. O resultado são junções soldadas a frio e à prova de gás entre os fios e o conector de crimpagem.

A maioria das ferramentas de crimpagem também cuida do alívio de tensão, cravando levemente um segundo conjunto de pernas no isolamento plástico do fio. Geralmente, toma-se cuidado para não perfurar ou danificar o isolamento; normalmente, essas crimpagens de alívio de tensão apenas envolvem o isolamento com firmeza e direcionam a força de flexão para dentro do isolamento e para longe dos condutores do fio. Um terceiro conjunto de pernas também pode ser formado em círculo pelas ferramentas para permitir que a terminação acabada seja inserida num corpo de plástico.