Oikea puristustekniikka (IPC/WHMA-A-620)
Kilpa-autojen johtosarjoissa kaikki liitokset pyritään tekemään crimppaamalla (puristusliitos) juottamisen sijaan, koska oikein tehty puristusliitos on mekaanisesti vahva ja sähköisesti luotettava. IPC/WHMA-A-620 on johtosarjojen kansainvälinen laatu- ja työstandardi, joka määrittelee hyväksymiskriteerit myös puristusliitoksille. Kilpakäytössä tavoitteena on yleensä standardin Class 3 -tasoinen laatu (korkein luokitus), mikä tarkoittaa erittäin tiukkojen vaatimusten noudattamista. Oikea puristustekniikka tarkoittaa käytännössä sitä, että johdin puristetaan liittimen kontaktiholkkiin täsmälleen valmistajan ohjeiden mukaisesti:
Sopiva kuorintapituus: Johtimen eristeen pituus on poistettava juuri sen verran, että paljas säie ulottuu täydellisesti kontaktin metalliosaan. On tärkeää, ettei eristettä jää liiaksi puristusholkin sisään eikä toisaalta paljas johdin jää ulkopuolelle näkyviin liikaa. “Strip Length is key to correct wire placement in the terminal” – eli oikea kuorintapituus on avainasemassa johtimen oikealle asemoinnille kontaktissa.
Ei säievaurioita: Kuorinnan ja puristuksen aikana yksikään johdinsäie ei saa katketa tai vaurioitua. IPC-standardi korostaa, että eriste on poistettava siten, että johdin säilyy täysin ehjänä: “Remove proper length of insulation cleanly: no nicking, cutting or breaking of wire strands.”. Jos säikeitä katkeaa tai leikkaantuu, liitoksen johtavuus ja mekaaninen kestävyys heikkenevät dramaattisesti. Käytännössä tämä edellyttää teräväteräisten kuorintatyökalujen käyttöä ja mahdollisesti tarkastusmittausta kuorinnan jälkeen varmistamaan, että kaikki säikeet ovat tallella.
Täysi sisäänvienti: Paljaan johtimen on mentävä kokonaan kontaktin johtimet puristavaan osaan. Kaikkien säikeiden tulee sijaita liittimen sisällä puristettaessa. Monissa kontakteissa on pieni tarkastusreikä kontaktin kyljessä; jos tällainen on, siitä tulisi juuri ja juuri näkyä johdinsäikeiden pää puristuksen jälkeen. Mikäli tarkastusreikää ei ole, on varmistettava mittaamalla tai visuaalisesti, että johdin on pohjassa asti kontaktissa.
Eristyksen tuki: Monissa kilpaliittimien kontakteissa on kahdenlaiset puristusosiot: ensin johtimen paljaalle osalle (johtosäikeille) ja sen perässä eristyksen puristusosa (insulation support). Oikein tehdyssä krimpissä myös eriste puristuu tätä jälkimmäistä osaa vasten antaen mekaanisen vedonpoiston. Standardin mukaan kaapelin eristys on asettava oikein eristyksen puristusosaan, jos sellainen on. Tämä varmistaa, ettei koko vetokuormitus jää pelkästään johtosäikeiden varaan, vaan liitos kestää paremmin tärinää ja vetoa.
Tasainen, tiukka puristus: Puristusliitoksen tulee olla muodoltaan symmetrinen ja tiukka. Oikein valitulla työkalulla aikaansaadaan yleensä kaikkialta yhteneväinen puristusjälki (esim. neljä tasaisesti jakautunutta painaumaa nelipistepuristuksessa). Liian löysä puristus johtaa huonoon kontaktiin (korkea resistanssi, lämpeneminen) ja liian kova puristus voi vahingoittaa johdinta. Standardi edellyttää, että puristus on kaikin puolin ehjä – kontaktiholkissa ei saa olla halkeamia tai merkittävää muodonmuutosta, eikä johdin saa liikkua holkissa puristuksen jälkeen. Lisäksi liitoksen tulee olla kaasutiivis (gastight), mikä saavutetaan oikealla puristusvoimalla: metallien tiukka kosketus estää hapettumista liitospinnassa.
Yhteenvetona, IPC/WHMA-A-620 ohjaa, että puristusliitosten on oltava huolellisesti tehtyjä ja kaikki yksityiskohdat – säikeiden eheys, eristeen sijainti, puristusjälki – tulee tarkastaa. Väärin tehty puristusliitos heikentää koko johtosarjan luotettavuutta: “Results of bad strips = loss of electrical characteristics; Nicked and cut strands = decreased electrical and mechanical strength; Uneven or tapered strip = insulation in wire crimp or ineffective insulation support.”. Toisin sanoen, huolimaton kuorinta/puristus voi johtaa lisääntyneeseen resistanssiin, murtuneisiin johtimiin tai eristeen väärään puristumiseen – kaikki vakavia vikoja kilpakäytössä. Siksi tekniikan noudattaminen standardin mukaisesti on välttämätöntä.
Oikeat puristustyökalut ja niiden käyttö
Puristusliitosten laatu on yhtä hyvä kuin käytetty työkalu ja tekijän taito. Oikeanlaiset puristustyökalut varmistavat, että liittimen kontakti puristuu johtimeen juuri halutulla tavalla. Deutsch Autosport -tyyppiset kontaktit on suunniteltu käytettäväksi nelipiste- tai kahdeksanpistepuristavilla krimppipihdeillä , jotka muodostavat lieriömäisen, tasaisen puristuksen kontaktin ympärille. Yleisesti moottoriurheilussa ja ilmailussa käytetään MIL-standardin mukaisia säädettäviä puristuspihtejä, kuten Daniels Manufacturing Corporation (DMC) -yhtiön M22520-sarjan työkaluja. Esimerkiksi pienille Autosport-kontakteille (koko 20–24 AWG nastat) tyypillinen valinta on M22520/2-01-runko (tunnetaan myös nimellä DMC AFM8), johon vaihdetaan sopiva asetinosa eli positioner käytetyn kontaktin mukaan. Isommille kontakteille (esim. virransyöttö, koko 16) käytetään vastaavasti järeämpää M22520/1-01-puristinta (DMC AF8) tai valmistajan omaa työkalua.
Työkalun valinta ja käyttö: Liitinvalmistajan dokumentaatio määrittelee yleensä täsmälleen, mikä työkalu, leukasarja ja asetin on käytettävä kullekin kontaktityypille. Suositus on aina noudattaa valmistajan ohjeita puristustyökalujen suhteen – tämä takaa, että puristusjäljestä tulee standardin mukainen. Väärä työkalu saattaa puristaa liitintä väärästä kohdasta tai väärällä voimalla, jolloin liitos ei ole luotettava. Esimerkiksi DTM/DT-autoliittimille on omat puristuspihdit tai vaihtopäät, jotka eroavat Autosport-liittimien työkaluista.
Puristettaessa on tärkeää asettaa johdin ja kontakti oikein pihteihin. Yleensä positioner-työkalun ansiosta kontakti lukittuu pihteihin oikeaan asentoon, minkä jälkeen kuorittu johdin työnnetään kontaktin sisään pohjaan asti. Tämän jälkeen pihdit puristetaan loppuun saakka (usein kuuluu klik tai vastaava merkki oikeasta puristusvoimasta), ja pihdit vapautetaan. Lopputuloksena on ehjä, tiukasti kiinnitetty kontakti johdon päässä. Jokainen liitos on hyvä tarkastaa puristuksen jälkeen: varmistetaan silmämääräisesti, että eriste on oikealla kohdalla, ettei paljasta johdinta ole liikaa näkyvissä, ja että kontakti on suorassa. Mikäli yksikin ehto ei täyty, on yleensä parasta katkaista ja puristaa uusi kontakti, sillä kilpa-ajoneuvon johtosarjassa ei ole varaa heikkolaatuisiin liitoksiin.
Johdon kuorintapituuden merkitys ja toteutus
Johdon kuorintapituus tarkoittaa sitä paljaan johtimen pituutta, joka jää eristeen poiston jälkeen. Oikealla kuorintapituudella varmistetaan, että puristusliitos onnistuu edellä kuvatulla tavalla: johdin menee riittävän syvälle kontaktiin, kaikki säikeet puristuvat, ja eriste tukee liitosta. Kuorintapituus on yleensä määritelty liitinvalmistajan ohjeissa (esimerkiksi datasheeteissä saatetaan ilmoittaa tietty mitta millimetreinä). Pienissä signaalikontakteissa kuorintapituus on tyypillisesti muutamia millejä – esim. erään pienen kontaktin ihanteellinen strip-length on noin 2,5 mm – kun taas isommissa virtakengissä se voi olla yli sentin. Kaikissa tapauksissa tarkkuus on oleellista: muutaman millimetrin heitto voi jo tehdä liitoksesta kelvottoman.
Standardi ja hyvät käytännöt korostavat kuorintapituuden oikeaa mitoitusta. Liian lyhyt kuorintapituus johtaa siihen, että osa kontaktiholkista jää täyttymättä paljaasta johtimesta – pahimmillaan eristettä joutuu väärään kohtaan puristettavaksi. Tällöin kontakti puree osittain eristeeseen eikä kaikkiin säikeisiin, mikä heikentää liitoksen pitävyyttä. Lyhyellä kuorinnalla myös johtimen säikeet voivat jäädä liian syvälle kontaktin sisään; jos kontaktissa on tarkastusreikä, siitä ei näy lainkaan johtimen kärkeä, mikä on yleensä hylkäyskriteeri luokan 3 liitoksissa. Liian pitkä kuorintapituus puolestaan jättää paljasta johdinta ulos kontaktista. Tällöin liitoksesta puuttuu eristeen antama tuki, ja paljas säieosa voi altistua taipumiselle tai koskettaa viereisiä johtimia aiheuttaen oikosulun riskin. IPC-standardin mukaisesti pieni “conductor brush” – esim. alle 1 mm säikeitä näkyvissä – voi olla hyväksyttävä, mutta yhtäkään säiettä ei saa sojottaa irrallaan ulkopuolella
Käytännön vinkkejä kuorintapituuden toteutukseen:
Tarkista ohje: Aloita katsomalla liittimen tai kontaktin datasheetistä suositeltu kuorintamitta. Esim. Molex Quality Crimping Handbook tai TE Connectivityn ohjeet antavat taulukoita eri kontakteille. Jos ohjetta ei ole, yleissääntönä on kuoria sen verran, että kun johdin on paikoillaan, noin 0–2 mm paljasta johdinta näkyy kontaktin päästä
Käytä laadukasta kuorintatyökalua: Oikea pituus on helppo saada toistuvasti, jos käytössä on säädettävä johdonkuorija. Monissa ammattitason kuorintapihdeissä on pituusstoppari, johon johto asetetaan – näin jokaisesta johdosta lähtee täsmälleen sama pätkä eristettä.
Merkitse ja mittaa: Jos joudut tekemään yksittäisiä kuorintoja ilman apuvälineitä, voit mitata tarvittavan matkan johtimen päähän esimerkiksi työntömitalla ja merkata sen kevyesti tussilla tai vaikkapa teipin reunalla. Tämän jälkeen kuori johto merkkiin asti. Mittaus on erityisen tärkeää, jos kontaktissa ei ole tarkastusreikää – silloin ainoa tapa varmistaa täysi sisäänvienti on mitata, että paljas säieosa on oikean pituinen suhteessa kontaktin syvyyteen. Tämä tulee vastaan usein paksumpien kaapeleiden liittimissä, esimerkiksi akkukaapelin rengasliittimessä.
Tarkasta lopputulos: Puristuksen jälkeen tarkista liitos. Jos paljasta johdinta näkyy ulkona enemmän kuin sallittu määrä tai jos eristys ei yllä eristyskrimpin alle, liitos on epätäydellinen. Myös liian lyhyen kuorinnan tunnistaa: eriste saattaa olla puristuneena osittain johtimen krimppiosaan, mitä ei saa tapahtua. Tarvittaessa korjaa kuorintapituutta ja tee uusi liitos. Muutaman liitoksen jälkeen oikea kuorintamitta jää yleensä hyvin mieleen ja työ nopeutuu.
Kuorintapituuden merkitystä ei voi liikaa korostaa – se on pieni yksityiskohta, jolla on suuri vaikutus liitoksen laatuun. Kuten todettua, väärä kuorinta heikentää sekä sähkön kulkua että mekaanista kestävyyttä. Oikein mitoitettu ja huolellisesti toteutettu kuorinta sen sijaan varmistaa, että puristusliitos voidaan tehdä standardin mukaisesti ja että lopputuloksena on luotettava, kilpakäytön kestävä johtosarjaliitos.
