汽車電線束中0.13mm2細(xì)線的應(yīng)用

趙平堂，凌文丹，李志攀

（鶴壁汽車工程職業(yè)學(xué)院汽車零部件功能材料研究中心，河南 鶴壁 458030）

輕量化是汽車技術(shù)發(fā)展的方向之一，也是汽車節(jié)能減排的一個(gè)重要手段。汽車線束是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)主體，被喻為汽車的神經(jīng)血管系統(tǒng)。隨著汽車智能網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，連接各個(gè)電器件的線束也越來越復(fù)雜，線束質(zhì)量也就不斷增加。汽車線束質(zhì)量約占汽車質(zhì)量的1%～2%［1］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一輛高級汽車的線束使用量已達(dá)2km，質(zhì)量在20～30kg。汽車線束及其附件的未來發(fā)展趨勢是更細(xì)、更輕、更薄?，F(xiàn)今，汽車主機(jī)廠的成本壓力越來越大，更小、更輕的導(dǎo)線不僅能降低成本，還能降低整車質(zhì)量、節(jié)省使用材料、降低汽車油耗。無論從技術(shù)、成本還是環(huán)保的角度考慮，汽車上的電線尺寸將會(huì)越來越小。目前，汽車上普遍使用的信號線的線徑導(dǎo)線為0.22mm2、0.35mm2，信號線的導(dǎo)線利用率一直很低，0.22mm2、0.35mm2的銅導(dǎo)線可以承受10A左右的電流 （環(huán)境溫度24℃），但是信號線內(nèi)真正流通的電流往往只有幾毫安，這樣資源的浪費(fèi)成為很多線束生產(chǎn)廠家關(guān)注的焦點(diǎn)，更小線徑的電線如0.13mm2電線代替0.22mm2、0.35mm2的信號線是電線行業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢，但0.13mm2電線其機(jī)械性能如抗拉強(qiáng)度低，壓接困難是其應(yīng)用的最大障礙。本文重點(diǎn)介紹近來0.13mm2電線在汽車電線束應(yīng)用研究中提高其機(jī)械強(qiáng)度和解決其壓接問題的方法。

1 0.13mm 2電線強(qiáng)度增加方法

普通的0.13mm2銅電線 （圖1）由直徑約為0.16mm的7根銅絲絞合后包裹0.2mm的聚氯乙烯或交聯(lián)聚氯乙烯絕緣層，導(dǎo)體抗拉強(qiáng)度在280N／mm2左右，電線的拉斷力約為60N，線束信號線的設(shè)計(jì)中就遇到質(zhì)量減輕和普通0.13mm2電線的強(qiáng)度達(dá)不到0.22mm2、0.35mm2電線的強(qiáng)度的技術(shù)矛盾。

1.1 銅鐵合金的應(yīng)用

在設(shè)計(jì)過程中采用目前創(chuàng)新發(fā)明中采用的發(fā)明問題解決理論即TRIZ理論中的發(fā)明原理通過采用復(fù)合材料這一發(fā)明原理來達(dá)到提高金屬導(dǎo)體強(qiáng)度的目的，為保證代替的導(dǎo)電性，在設(shè)計(jì)中我們采用導(dǎo)電性比較好的銅鐵合金，導(dǎo)體芯由6根銅鐵合金單絲和1根銅包鋼單絲相互絞合形成［2］，銅鐵合金單絲中銅的含量為90%～98%，鐵的含量為2%～10%。銅包鋼單絲的銅的含量為20%，鐵的含量為80%。同時(shí)，還通過TRIZ理論的九窗口的資源分析方法分析采用導(dǎo)體系統(tǒng)外的資源進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用強(qiáng)度比較高的茂金屬聚乙烯代替目前普通電線采用的聚氯乙烯，從而最終實(shí)現(xiàn)了制作的0.13mm2電線的強(qiáng)度達(dá)到0.22mm2或0.35mm2電線強(qiáng)度的要求。

圖1 0.13mm2銅電線剖面圖

1.2 銅錫合金的應(yīng)用

銅錫合金由于其導(dǎo)電性好、強(qiáng)度高，在提高電線的強(qiáng)度方面也得到應(yīng)用。李慶森等［3］采用7根直徑為0.157mm的銅錫絞合，導(dǎo)體的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了600N／mm2，增強(qiáng)了導(dǎo)體的強(qiáng)度，銅錫合金中錫的質(zhì)量比例為0.3%，絕緣層的材料為聚氯乙烯絕緣材料，絕緣層的厚度為0.2mm，所制作的0.13mm2電線滿足導(dǎo)電性能要求，提高了機(jī)械強(qiáng)度，該汽車電線的外徑較小、質(zhì)量較輕。

1.3 其它增強(qiáng)方法的應(yīng)用

除采用銅合金增強(qiáng)導(dǎo)體外，其它導(dǎo)體的增強(qiáng)方法也不斷獲得專利授權(quán)。王亞東等［4］采用6根銅絲絞合在中心一根鍍鋅鋼絲或不銹鋼絲的表面的方法提高了細(xì)線的強(qiáng)度，該方法導(dǎo)電可靠、成本低廉，并且報(bào)廢后容易分離回收，利于環(huán)保。常云德等［5］在鍍錫銅絲絞合過程增加碳纖維填充，碳纖維的加入既保證了導(dǎo)體的導(dǎo)電率，又大大提高了電線的強(qiáng)度和柔韌性。

2 0.13mm 2細(xì)線的壓接方法

為減輕汽車電線束的質(zhì)量，0.13mm2細(xì)線逐漸作為信號線代替汽車上0.35mm2的電線。然而0.13mm2細(xì)線除強(qiáng)度需要增強(qiáng)外，其壓接存在很多技術(shù)難題，首先0.13mm2細(xì)線的壓接端子往往較小，端子在送料底板組件的定位很難處理，處理得不好會(huì)出現(xiàn)喇叭口不穩(wěn)定、送料不順暢問題。其次，壓接時(shí)端子非常小，壓接機(jī)的力量還沒有完全傳遞到壓接區(qū)，壓接模具滑塊自身的沖擊力就會(huì)壓接端子，造成壓接時(shí)高度跳動(dòng)。同時(shí)，超細(xì)導(dǎo)線太細(xì)，壓接的時(shí)候很難矯正成直線，彎曲的電線壓接時(shí)不能夠恰恰放置到端子的正上方，壓接時(shí)存在漏芯線的風(fēng)險(xiǎn)。

我們針對現(xiàn)有壓接技術(shù)中存在的問題，發(fā)明了一種0.13mm2細(xì)線壓接方法［6］，通過端子定位前移，壓接模具增加彈性裝置，切刀變薄、機(jī)械手遷移，改變策略、先壓絕緣皮，解決了細(xì)線壓接存在的問題。端子定位前移是指端子的送料定位部分向壓接區(qū)域盡可能的靠近，保證定位足夠多的端子，防止了端子料帶不漂移，從而保證壓接后的端子喇叭口的穩(wěn)定。壓接模具增加彈性裝置是指在壓接模具的滑塊下端增加退料架，里面裝配較硬彈簧 （圖2），消除下壓過程中滑塊自身的沖擊力，讓壓接機(jī)的力量正確傳遞過來，避免了壓接高度波動(dòng)的問題。切刀變薄、機(jī)械手遷移為切斷刀盡量變薄，全自動(dòng)壓接機(jī)的機(jī)械手就可以盡量向壓接區(qū)靠近，減小端子的彎曲度，減少壓接時(shí)漏芯線的風(fēng)險(xiǎn)。改變策略、先壓絕緣皮為靠模具上的彈性裝置，實(shí)現(xiàn)先壓電線絕緣皮，將電線定位，再壓剝出的銅線，完全避免了漏芯線問題。

德爾福則在細(xì)線壓接時(shí)［7］，一方面開發(fā)新工藝把細(xì)線導(dǎo)體剝長一點(diǎn)進(jìn)行折疊，可以使用現(xiàn)有的0.35mm2線的端子進(jìn)行壓接，另一方面還采用機(jī)械性能和導(dǎo)電性能良好的新型L型壓接翼的端子，L型壓接翼在同一壓接高度下實(shí)現(xiàn)了最大拉脫力和最小壓接電阻。

圖2 壓接模具增加彈性裝置

3 結(jié)論

導(dǎo)體采用銅鐵合金、銅錫合金，或?qū)w增加鋼絲、碳纖維填充的方法能夠提高細(xì)線導(dǎo)體的強(qiáng)度，采用高強(qiáng)度的茂金屬聚乙烯代替聚氯乙烯為絕緣層可進(jìn)一步增加0.13mm2細(xì)線，最終在保證電性能的前提下實(shí)現(xiàn)了0.13mm2細(xì)線能夠達(dá)到0.35mm2信號線的強(qiáng)度。端子定位前移，壓接模具增加彈性裝置，切刀變薄、機(jī)械手遷移，改變策略、先壓絕緣皮能夠解決壓接時(shí)端子料帶漂移、端子跳動(dòng)、漏芯線等問題。而細(xì)線導(dǎo)體折疊式壓接可以在原有端子系列上實(shí)現(xiàn)良好的壓接。