Conception de harnais de câbles pour des conditions difficiles

La conception de faisceaux de câbles pour des conditions difficiles et des environnements exigeants nécessite une compréhension approfondie des défis spécifiques à relever. Les températures extrêmes, l’humidité, les produits chimiques, les contraintes mécaniques et les interférences électromagnétiques ne sont que quelques-uns des facteurs à prendre en compte. La prise en compte de ces facteurs dès le début du processus de conception est essentielle pour garantir la fiabilité, la sécurité et la durabilité des harnais.

Environnements difficiles et solutions

Commençons par les températures auxquelles votre faisceau de câbles est susceptible d’être exposé.

1. Températures élevées

Les faisceaux de câbles exposés à des températures élevées sont exposés à plusieurs problèmes qui peuvent affecter leur fonctionnalité et leur sécurité. Les matériaux d’isolation peuvent se dégrader, devenir cassants, se fissurer ou même fondre. Cela peut entraîner des courts-circuits ou des pannes électriques. Les conducteurs peuvent se dilater sous l’effet de la chaleur, ce qui risque de desserrer les connexions et de provoquer des problèmes intermittents.

Les températures élevées peuvent accélérer les réactions chimiques qui dégradent les matériaux et entraînent la corrosion. Dans les cas les plus graves, une chaleur excessive peut provoquer l’inflammation de composants inflammables, créant ainsi un risque d’incendie. Pour répondre à ces préoccupations, il est important d’utiliser des matériaux résistants à la chaleur et d’intégrer une gestion thermique efficace dans la conception du harnais.

Solutions

• Matériaux : Parmi les matériaux résistants à la chaleur, on peut citer le polyimide (PI), le polytétrafluoroéthylène (PTFE) ou les polymères réticulés qui peuvent supporter des températures élevées (jusqu’à 400°C dans l’aérospatiale).
• Gestion de la chaleur : Appliquez des stratégies de dissipation de la chaleur, telles que l’utilisation de conduits résistants à la chaleur, l’éloignement des sources de chaleur ou l’incorporation de barrières thermiques.

2. Basses températures

Le principal problème est la fragilité qui peut se développer dans les matériaux d’isolation, les rendant plus susceptibles de se fissurer ou de se rompre sous l’effet d’une contrainte mécanique. Les fils peuvent alors être exposés, ce qui augmente le risque de court-circuit ou de défaillance électrique. Les basses températures peuvent également provoquer une contraction des matériaux, ce qui peut desserrer les connexions et entraîner des performances peu fiables ou des pannes intermittentes.

Certains matériaux peuvent perdre de leur souplesse, ce qui entraîne une augmentation des contraintes lors des mouvements ou des vibrations, aggravant ainsi le risque de dommages. Pour atténuer ces risques, il est important d’utiliser des matériaux spécifiquement conçus pour rester flexibles et durables dans les environnements froids.

Solutions

• Matériaux : Les matériaux appropriés comprennent le silicone ou les polymères fluorés qui restent flexibles dans les environnements froids. Veillez à ce que tous les matériaux, y compris les connecteurs et les isolateurs, soient conçus pour les températures les plus basses possibles.

3. Exposition à l’humidité et à l’eau

Dans des environnements tels que la marine ou l’industrie, les harnais étanches sont essentiels en raison de l’exposition à une humidité élevée, à la pluie ou même à l’immersion directe dans l’eau. L’humidité peut s’infiltrer dans le harnais, entraînant des courts-circuits, la corrosion des pièces métalliques et des pannes électriques potentielles. L’eau salée, en particulier dans les environnements marins, peut accélérer considérablement la corrosion, ce qui constitue une menace encore plus importante.

Solutions

• Matériaux : Utilisez des matériaux tels que le polyuréthane (PUR) ou le néoprène pour l’enveloppe extérieure afin de constituer une barrière contre l’intrusion de l’eau.
• Conception : Pour les harnais étanches, il est essentiel d’enrouler les branches en croix, en veillant à ce que le faisceau de câbles reste entièrement couvert. Lorsque des anneaux en caoutchouc étanches ou des manchons en caoutchouc à trous traversants sont utilisés, le harnais doit d’abord être partiellement encapsulé. Ensuite, l’anneau ou le manchon en caoutchouc doit être solidement enroulé autour du harnais à l’aide d’une technique de double enroulement.
• Connecteurs : Optez pour des connecteurs étanches ou surmoulés afin d’empêcher l’humidité de pénétrer dans les zones critiques. Choisissez des connecteurs avec un indice IP67 ou supérieur pour les environnements à forte humidité ou submergés.
• Conducteurs : Le cuivre étamé ou d’autres alliages résistants à la corrosion peuvent aider à prévenir les effets dommageables de l’exposition à l’eau et au sel. Si le poids est un problème, pensez à l’aluminium. Plus léger que le cuivre et utilisé dans les applications aérospatiales, il nécessite des terminaisons spéciales pour éviter la corrosion galvanique.

4. Exposition aux produits chimiques

Dans les environnements industriels, les faisceaux de câbles sont souvent exposés à des produits chimiques, des huiles et des solvants, qui peuvent dégrader les matériaux d’isolation. Cette dégradation peut entraîner une fragilité, des fissures ou un gonflement, compromettant l’intégrité du faisceau et augmentant le risque de problèmes électriques.

Solutions

• Matériaux : Utilisez des matériaux d’isolation connus pour leur résistance aux produits chimiques, comme le PTFE, l’éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE) ou l’éthylène propylène fluoré (FEP). Envisagez d’appliquer des revêtements protecteurs supplémentaires pour améliorer la résistance aux produits chimiques agressifs.

5. Contraintes mécaniques et abrasion

Les faisceaux de câbles utilisés dans l’industrie, l’automobile ou l’aérospatiale sont soumis à des contraintes mécaniques dues aux vibrations, aux mouvements et à l’abrasion. Ces forces peuvent user l’isolation, ce qui entraîne des fils exposés, des courts-circuits, voire une défaillance complète.

Solutions

• Gaines résistantes à l’abrasion : Choisissez des matériaux tels que le polyéthylène réticulé (XLPE) ou les élastomères thermoplastiques (TPE) qui offrent une grande résistance à l’usure mécanique.
• Réduction de la tension : Incorporez des composants tels que des passe-fils, des colliers et des serre-câbles pour réduire la tension sur les câbles, en particulier aux points de connexion et dans les zones sujettes à des mouvements fréquents.
• Conduits de protection ou tubes flexibles : Ils protègent le harnais des dommages physiques et réduisent l’impact des vibrations.

6. EMI et RFI

Les faisceaux de câbles peuvent capter des signaux indésirables ou interférer avec d’autres systèmes électroniques dans des environnements où les interférences électromagnétiques sont importantes, comme à proximité de machines lourdes ou dans des applications aérospatiales. Il peut en résulter une corruption des données, des erreurs de communication ou un dysfonctionnement de l’équipement.

Solutions

Utilisez des câbles blindés avec des tresses ou des feuilles pour vous protéger contre les interférences électromagnétiques et les radiofréquences. Une mise à la terre correcte du blindage est essentielle pour réduire efficacement le bruit.

• Câblage à paires torsadées : Utilisez un câblage à paires torsadées pour les lignes de signaux afin d’annuler le bruit électromagnétique.
• Mise à la terre : Veillez à ce que tous les composants du faisceau de câbles soient correctement mis à la terre afin d’éviter l’accumulation d’électricité statique, qui peut aggraver les problèmes d’interférence électromagnétique.

Stratégies supplémentaires pour la conception de harnais de câbles dans des conditions difficiles

Lors de la conception de faisceaux de câbles destinés à être utilisés dans des environnements difficiles, il est essentiel de donner la priorité à la durabilité et à la fiabilité. Les conditions extrêmes exigent des stratégies de conception spécifiques pour garantir les performances et la longévité du système. Voici plusieurs approches clés pour optimiser les faisceaux de câbles pour les environnements difficiles. Nous avons déjà évoqué certaines d’entre elles, mais elles méritent d’être répétées.

Redondance

L’intégration de la redondance dans la conception des faisceaux de câbles est essentielle dans les applications à fort enjeu où la fiabilité est primordiale. Les systèmes critiques sont protégés par des fils multiples, acheminés séparément, grâce au routage parallèle. Cela permet de garantir la continuité du fonctionnement même en cas de défaillance d’un fil, ce qui est particulièrement important dans des secteurs tels que l’aérospatiale, où la sécurité et l’intégrité du système sont des priorités absolues.

Minimiser les points de défaillance

Pour améliorer la fiabilité des faisceaux de câbles, il est essentiel de réduire le nombre de points de défaillance potentiels. Vous pouvez y parvenir en limitant l’utilisation de connecteurs et de jonctions, qui sont des sources courantes de défaillance. Lorsque des connecteurs sont nécessaires, optez pour ceux qui ont fait leurs preuves dans des environnements difficiles afin de réduire davantage les risques et d’améliorer la robustesse globale du faisceau.

Essais et validation

Des essais et une validation rigoureux sont essentiels pour garantir que les faisceaux de câbles résistent à des conditions d’utilisation difficiles. Les techniques de contrôle des contraintes environnementales (ESS), telles que les cycles thermiques, l’exposition à l’humidité, le brouillard salin et les tests de vibration, sont essentielles pour vérifier la durabilité du harnais. Les essais électriques, tels que les essais à haut potentiel (hipot) et les contrôles de continuité, sont nécessaires pour confirmer l’intégrité de l’isolation et des conducteurs.

Réflexions finales

Compte tenu de tous les facteurs décrits ci-dessus, il est clair que vous devez consacrer plus de temps à la conception de faisceaux de câbles pour les conditions difficiles, en particulier lorsque la protection de l’environnement est en jeu. Pour plus d’informations sur la façon dont vous pouvez intégrer la robustesse dans votre processus de fabrication de harnais, consultez notre article sur la création d’un câblage durci pour les environnements difficiles. Grâce au logiciel Arcadia, le meilleur de sa catégorie, basé sur le cloud, vous pouvez encore rationaliser les processus de conception et de fabrication. Pour voir comment vous pouvez améliorer votre efficacité et votre productivité, nous serons heureux de vous faire une démonstration gratuite. Et si vous avez des questions, nous sommes là pour vous aider.