Comment concevoir des connecteurs miniatures performants en conditions difficiles

Le 16/04/2021 à 8:27 par Camille LE FLOCH

Lorsque vous concevez des connecteurs dans une optique de performances en conditions extrêmes, l’application cible doit servir de guide à votre processus de conception.

Un grand constructeur développe un nouveau moteur d’avion. Ce dernier souhaite intégrer une fonctionnalité de surveillance des opérations à différents stades de la combustion. Pour ce faire, il installe un certain nombre de capteurs afin de détecter les vibrations dues aux charges à l’intérieur du moteur.  Ces capteurs doivent pouvoir supporter les températures et pressions extrêmement élevées du processus de combustion auquels ils sont exposés en permanence. Les signaux sont transmis par les capteurs à un boîtier placé sur l’extérieur du compartiment moteur. Afin d’éviter toute pénétration de corps étrangers dans le boîtier, un élément d’étanchéité est installé.

L’étanchéité du boîtier étant l’une des principales contraintes à respecter, la première étape consiste à opter pour un connecteur à montage sur panneau ou pour une solution alternative. Les modèles à montage sur panneau nécessitent l’installation d’un joint torique afin de sceller l’espace entre la bride du connecteur et le boîtier ou la cloison sur lequel il est installé. Compte tenu des plages de température concernées, il serait possible de miser sur un joint torique en silicone, fluorosilicone ou Viton.  Si ces solutions sont bonnes du point de vue fonctionnel, les cycles thermiques pourraient néanmoins entraîner une dégradation du matériau, voire des fuites. Deuxième option : souder le connecteur au boîtier. La soudure permettant d’éliminer tout risque de fuite entre le corps du connecteur et le boîtier, il s’agit d’une excellente solution à long terme. En ce qui concerne le matériau employé, l’aluminium revêtu est rapidement écarté, car il n’est pas compatible avec le soudage. L’utilisation d’un corps en aluminium nu entraînerait une oxydation. L’acier inoxydable semble donc être le matériau le mieux adapté.

Nous nous intéressons ensuite à l’alimentation électrique et aux signaux. Jusqu’à six capteurs peuvent être intégrés au boîtier, chacun assorti de critères spécifiques en matière de puissance, de mise à la terre et de signal. L’absence d’absorption de courant supérieure à 3 A par ligne autorise l’utilisation d’un connecteur Micro-D. Si le soudage d’un Mil-DTL- 83513/10 en acier inoxydable sur le boîtier est possible, l’utilisation d’un modèle standard s’accompagne de certaines difficultés.

La bride du connecteur Micro-D 83513/10 présente une épaisseur de 0,08 pouces. Cette finesse relative requiert l’utilisation d’une soudure bout à bout ou sur chanfrein. Dans un souci de renforcement, les surfaces sont généralement préparées par chanfreinage afin de garantir un niveau approprié de pénétration du joint. Les brides Micro-D standard n‘étant pas chanfreinées de série, une intervention est requise pour biseauter la bride. Une solution plus simple consiste à modifier l’épaisseur de la bride pour permettre à l’assembleur d’utiliser une soudure d’angle et de s’affranchir du chanfreinage de la bride du connecteur. Le Micro-D standard présente aussi un risque de fuite au niveau de l’élément de fixation. Pour éliminer ce risque, la solution la plus simple à fabriquer sera un corps de connecteur sur mesure qui scelle le passage du jackpost et est doté d’une bride adaptée au soudage d’angle.

La dernière difficulté concerne la fixation renforcée de la bride du connecteur au système d’alignement. Pour fixer les deux parties tout en autorisant un cordon de soudure continu, il convient d’opter pour une solution inédite. Après diverses itérations et plusieurs essais, un écrou en T coulissant est privilégié. Les écrous en T sont insérés dans une rainure pratiquée sur le corps et alignés en les faisant coulisser. Le clip de maintien permet d’assembler et d’aligner les deux parties. L’écrou et le clip de maintien se trouvent désormais à l’intérieur du boîtier, afin de prévenir l’apparition de nouveaux risques de fuite.

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