鋁巴折彎處熱縮管熱縮褶皺問題研究
2025-09-10 00:00:00陳偉郭輝王偉岳凱于香香
汽車電器 2025年8期
【關鍵詞】鋁巴；立彎；熱縮管；褶皺；軸向收縮率
中圖分類號：U463.6 文獻標識碼：A 文章編號：1003-8639（2025）08-0096-03
【Abstract】Toaddress thewrinkling issuecausedbythethermal shrinkageofheatshrinkabletubesatthevertical bendof aluminum bars，this paper establishesamathematical modelof the heatshrinkable tubecovering the vertical bend of aluminumbars，deeplyanalyzes the fundamentalcausesof thewrinklingof the heatshrinkable tubeatthevertical bend，andthroughtheoreticalcalculations，finallydetermines theaxialshrinkagerateoftheheatshrinkabletuberquired to eliminate the wrinklingatthe vertical bendand itis verified through theactual heatshrinkage effect.
【Key words】 aluminum bar;standing bend；heat shrink tubing；fold；axial shrinkage rate
0 引言
在新能源汽車的連接電路中，使用鋁導體代替銅導體的應用逐漸增多，銅鋁在連接電路中被大規模同時應用，不可避免地涉及銅鋁連接的問題。為了解決銅鋁連接導電中的電化學腐蝕問題，行業內采用在鋁箔端部通過高分子擴散焊接鎳片的方案，以降低銅鋁電位差，如圖1、圖2所示。由于高分子擴散焊接鎳片需數百攝氏度高溫3，鎳片熱壓焊接時易導致附近擠塑絕緣層融化、灼傷甚至破損，如圖3所示。因此，通常需預先切除鎳片端部一定長度的擠塑絕緣層，待焊接完成后，通過熱縮管替代被切除的絕緣層，實現絕緣防護4。然而，鋁巴因實際布置和安裝需求，部分產品在靠近鎳片焊接區域需進行立彎或平彎折彎[，特別是沿巴體寬度方向折彎的立彎折彎處，熱縮管熱縮后會出現嚴重褶皺，如圖4所示。
圖1鋁巴焊接鎳片產品3D模型圖
圖3擠塑絕緣層被灼傷
圖2鋁巴熱壓焊接鎳片示意圖
圖4熱縮管熱縮褶皺
1行業現狀研究
熱縮管又稱熱收縮保護套管，可為電線、金屬導體和電線端子提供絕緣保護，具有高溫收縮、柔軟阻燃及絕緣防蝕等特點，廣泛應用于線束、焊點及電感的絕緣保護。其通常通過熱風槍、隧道爐或高溫箱加熱，在高溫下快速收縮并緊密貼合被熱縮物體表面，實現阻燃、絕緣和耐溫性能。
行業調研表明，目前多采用3段式熱收縮方案（圖5），即先在立彎中心兩側熱縮2段熱縮管，接縫處設置在立彎折彎中心附近，再用第3段熱縮管包覆接縫。該方案存在以下弊端：需額外熱縮一段熱縮管包覆接縫，導致接縫處厚度增加，可能與周邊環境產生干涉風險；工序復雜，成本增加；對熱縮管放置位置要求高，影響生產效率。
圖5立彎處熱縮管3段式熱收縮
2 褶皺產生原因分析
對鋁巴立彎折彎處包覆的熱縮管（圖6建立數學模型，鋁巴立彎折彎處前后均為直線段，因此折彎內外側熱縮管的包覆長度可視為3段組合。由于折彎半徑不同，3段長度中的 L2 和 S2 存在明顯差異。
巴體外側折彎弧長度 L2 的表達式為：
式中： 
—立彎折彎處外側折彎弧半徑。
巴體內側折彎弧長度 S2 的表達式為：
S2=（2πR?ph）/4
式中： RH —立彎折彎處內側折彎弧半徑。巴體內外側折彎弧長度差如下：
式中： B 巴體的寬度。
通過式（5）可知，巴體寬度越大，則外側折彎弧長度 L2 與內側彎弧長度 S2 長度的差距就越大。以本文示例為例，巴體寬度為 16mm 時，內外弧長度的差值為25mm 左右。如果巴體寬度增大至 20mm ，則計算出內外弧長度的差值將增加至 30mm 左右。另外，熱縮管在直線段兩側的包覆長度是一致的，即 L1 和 S1，L3 和 S3 長度分別相等。因此，整個折彎立彎處熱縮管包覆長度的差值 
就是立彎折彎外側弧長度和內側弧長度的差值，如式（6所示。
Δ=L-S=（L1+L2+L3）-（S1+S2+S3）
=L2-S2=0.5πB
目前，常規熱縮管的軸向收縮率一般為 （0±5）% ，其定義為：熱縮管軸向收縮率 
（收縮前長度 La- 完全收縮后長度 Lc） /收縮前長度 La×100%17] 。當軸向收縮率為0時，熱縮管收縮前后長度基本一致，為覆蓋折彎內外側區域，熱縮管收縮后長度需與外側長度一致。此時，折彎內側熱縮管長度比內側實際需求長ΔL （如 25mm ），多余部分無法貼合巴體，導致內側表面形成褶皺。
圖6立彎處熱縮管包覆示意圖
熱縮管包覆外側折彎巴體長度 L 的表達式為：
L=L1+L2+L3
式中： L1，L3 —立彎折彎處外側直線段包覆長度； L2 —立彎折彎處外側折彎弧包覆長度。
熱縮管包覆內側折彎巴體長度 s 的表達式為：
S=S1+S2+S3
式中： S1，S3 ——立彎折彎處內側直線段包覆長度； S2 ———立彎折彎處內側折彎弧包覆長度。
3解決方案研究
3.1 解決思路
為解決立彎處熱縮管褶皺問題，需設計一種操作簡便、加工效率高且不增加包覆厚度的方案。核心思路為：提升熱縮管的軸向收縮率，使立彎折彎內側熱縮管收縮后長度減少，消除多余長度，從而避免褶皺。
3.2軸向收縮率確定
熱縮管的徑向收縮率 i 的表達式為：
式中：i——熱縮管軸向收縮率； La —熱縮管收縮前的長度; Lc ——熱縮管完全收縮后的長度。
熱縮管的軸向收縮率 i 為其最大可達到的軸向收縮率，在使用熱縮管對巴體立彎內外側折彎處進行實際熱縮時，會根據結構形狀和實際需要達到不同的軸向收縮率。
由于巴體折彎外側結構的限制，熱縮管在外側的軸向收縮量極小，可認為收縮后長度 L≈La 。而內側熱縮管需充分軸向收縮，使收縮后長度 S≈Lc 。結合長度差公式，所需軸向收縮率可表示為：
或者
以實際產品為例，計算軸向收縮率約為 15% 。如圖7所示，軸向收縮率為 15.7% 。因此，根據計算結果，設計開發了一款軸向收縮率為（ （15±5）% 的熱縮管進行測試[8]。
3.3 熱縮效果驗證
對新開發的熱縮管進行測試，結果顯示：熱縮后折彎內側無褶皺（圖8），應用效果良好，褶皺問題得到有效解決。
4結論
本文通過建立數學模型，分析了鋁巴立彎折彎處熱縮管褶皺的成因，通過計算確定了消除褶皺所需的軸向收縮率，并通過試驗驗證了模型的正確性和可行性。所提方案可系統性解決不同規格Busbar產品立彎折彎處的熱縮褶皺問題，提供了快速計算軸向收縮率的方法，具有良好的推廣性和實用性。
參考文獻
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（編輯林子衿）
