12V鋁導線連接位置熱縮管破損淺析

【摘" 要】隨著新能源乘用車的發展，汽車對整車性能、電器穩定性、制造成本的要求越來越嚴格，對車用材料的性能使用率越來越高。汽車零部件產品的要求更加苛刻，各大主機廠及供應商對零部件的設計開發要求具備統一性、平臺化的特點。文章通過熱縮管常見的破損現象，從破損機理入手進行研究，并在實際故障問題上進行驗證，制定優化對策。因熱縮管直接影響到鋁電源線密封性能，分析熱縮管破損機理及規避方法很有意義，也希望為后期的鋁導線熱縮管選型及試驗驗證提供有益的指導。

【關鍵詞】12V鋁導線；熱縮管性能；高低溫測試；熱縮管材料選型；熱縮管規格

中圖分類號：U463.62" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1003-8639（2025）02-0121-02

Analysis of Damaged Heat Shrink Tube at the Connection Position of 12V Aluminum Wire

JIANG Jinjun1，2，CHEN Jianhua1，2，XU Qingxiang2，3

（1.Zhejiang Geely Automobile Research Institute （Ningbo）Co.，Ltd.，NingBo 315336，China；2.Zhejiang Geely Auto Co.，Ltd.，Ningbo 315832，China；3.Yuyao Lynkamp;Co Auto Parts Co.，Ltd.，Yuyao 315400，China）

【Abstract】With the development of the new energy passenger vehicles，automobiles have more and more stringent requirements for vehicle performance，electrical stability，and manufacturing cost，and the use of materials is getting higher and higher.The requirements of auto parts products are more demanding，and the design and development requirements of mahor OEMs and suppliers for parts have the characteristics of uniformity and platform talk.In this paper，through the common breakage phenomenon of heat-shrinkable tubes，we start from the breakage mechanism to study，and verify in the actual failure problem to develop optimization countermeasures. Because heat shrink tubing directly affects the sealing performance of aluminum power lines，it is meaningful to analyze the breakage mechanism of heat shrink tubing and avoidance methods，and hope that it will provide useful guidance for the later selection of heat shrink tubing for aluminum wires and test verification.

【Key words】12V aluminum conductor；heat shrink tubing performance；high and low temperature testing；heat shrink tubing material selection；heat shrink tubing specifications

在新能源汽車鋁電源線熱縮管的應用上，國內對于該領域的研究參差不齊，對于熱縮管的材質、收縮比、相對端子的位置要求，沒有統一的標準來定義，僅有溫度等級、阻燃性的要求，都是根據熱縮管在整車上所處環境，直接選擇定型，并無明確文件要求熱縮管的全部性能參數及規格[1]。線束接點處，即焊接處，熱縮管的破損導致導線線芯鋁絲直接暴露在空氣中，大大加速導線的氧化，使得焊接處的電阻突增，當電流通過該處時，使導線溫度上升，嚴重時會引起燒車等隱患；同時鋁絲裸露在外，存在與車身金屬直接接觸的風險，導致電源線直接對地短路，發生安拋風險。

1" 熱縮管選型機理

1.1" 熱縮管尺寸的選型

熱縮管的尺寸選擇至關重要。鋁導線焊接面為矩形截面，在非圓形線束上進行熱縮，需先轉化成對應的圓形直徑值[?]，參考圖1尺寸。根據矩形外接圓公式（1）計算得出外徑值[?]：

[?=√（?2+w2）] （1）

另外根據計算出的外直徑[?]，被保護物的外徑需要小于0.9×熱縮管收縮前的內徑，大于1.2×熱縮管收縮后的內徑。熱縮管軸向收縮率約為10%～16%，由于熱收縮后端部不規則，要留修剪余量，根據公式（2）及熱縮管廠家的產品尺寸規格圖表可篩選出熱縮管尺寸范圍，然后依據熱縮比選擇正確的熱縮管尺寸，其中優選的熱縮比例是2∶1，其次是3∶1，然后是4∶1。

[1.2×φ1lt;?lt;φ2×0.9] （2）

式中：[φ1]——熱縮后的內徑；[φ2]——熱縮前的內徑；[?]——被保護截面的外徑。

1.2" 熱縮管性能參數的選型

1）外壁材料。熱縮管外壁材料較常見的是乙烯醋酸乙烯酯共聚物及其他乙烯酯共聚物等。該項選擇主要考慮主機廠對使用的熱縮管所處的整車位置，阻燃特性UL94V0的材料一般是優先選擇的對象。

2）內壁材料。熱縮管內壁膠材料較常見的是以聚烯烴為基礎的化合物。該項選擇主要是考慮聚烯烴受熱后，具備良好的收縮性、強絕緣性、穩定的耐電壓性，以及良好的密封性，可以杜絕金屬端子暴露在空氣中，保障使用壽命。

3）收縮比。熱縮管未加熱之前的直徑÷加熱之后的直徑，收縮比主要影響熱縮管對連接件的絕緣性、密封性。一般而言，大的收縮比會有更好的出膠效果；對于結構簡單的端子優先選擇收縮比小的熱縮管，達到絕緣密封效果即可；對于結構復雜不易密封的端子，則需要選擇收縮比相對大些的熱縮管來保護[2]。

4）耐溫等級。根據材質的不同有所區別，例如：PVC和聚烯烴材質熱縮管一般耐溫在85～105℃，PE材質耐溫在125～135℃，具體選擇需根據對配端在整車的具體位置來確定。

2" 熱縮管破損故障案例分析

2.1" 高低溫測試接口處熱縮管破損

某車型在型式試驗高溫耐久后，對線束進行檢查時發現，鋁導線與鋁排接口處[?]25.4×120熱縮管及鋁導線端子壓接處[?]14.0×40熱縮管均出現不同程度的破裂，熱縮管保護失效后，續接口處存在氧化腐蝕問題。具體熱縮管破裂如圖2所示。

2.2" 故障原因分析

經過拆解故障件得出，出現破損的主要原因如下。

1）熱縮管尺寸選型計算錯誤，導致高溫異常破損。

2）鋁導線超聲波壓接工藝高寬度不穩定，實際壓接高寬度大于選型計算的外徑值，在高溫下會存在持續收縮應力，外加工件凸出增加套管開裂風險。

3）鋁導線超聲波壓接工藝過程不穩定，壓接存在鋁絲外溢，刺破熱縮管。

4）熱縮管包裹處母排與線束存在高低落差，收縮后此處形成困氣現象。在冷熱沖擊過程中，套管持續受熱收縮，導致開裂異常。

5）熱縮管材料選型不符合設計耐溫等級要求。

2.3" 優化對策

基于上述分析，導致熱縮管破裂的主要原因為鋁導線超聲波壓接工藝高寬度不穩定，實際壓接高寬度大于選型計算的外徑值，在高溫下會存在持續收縮應力，外加工件凸出增加套管開裂。根據實際測量超聲波焊接最大高寬度值，分別將[?]25.4及[?]14的熱縮管擴大，根據公式（2）換算改為[?]30及[?]19.1。鋁導線超聲波壓接工藝過程不穩定，壓接存在鋁絲外溢，刺破熱縮管，改為在套熱縮管前先用布基膠帶纏繞做防護。

3" 總結

本文通過12V鋁電源線束熱縮管破損案例進行分析，總結出了12V鋁電源線束熱縮管前期設計選型規避問題點，以及后期超聲波壓接過程工藝參數需要規避的問題點，為今后12V鋁電源線束熱縮管故障排除及解決提供了有益的參考。

參考文獻

[1] 雷亞軍.汽車蓄電池線熱縮管選型及應用設計[J].汽車電器，2021（3）：67-68.

[2] 朱偉嶺.淺析雙壁熱縮管在汽車線束中的應用[J].汽車實用技術，2019（18）：167-169.

（編輯" 楊凱麟）

收稿日期：2024-06-18

作者簡介：蔣進軍（1994—），男，研發工程師，研究方向為汽車線束及汽車電子電器。