汽车线束的重量组成结构
文章来源: 未知 发布时间:2016-03-29 13:51:25 浏览次数: 408
    汽车线束的重量的组成70-80%是导线、15%是端子及接插件、10%是外包材料及其它。
导线
    传统汽车的导线都是铜介金导线,线径的使用山0.35-25mm,每辆汽车的导线使用如果首尾相连约2KM。以一辆B级轿车的重量来估算,导线的重量约25-30KG,汽车每行驶100KM,车辆将消耗近0.1kg的汽油。
    导线做为线束重要的组成者,研究如果选用更轻,更可靠的林代产品成为线束轻量化领域的热门话题。近几年来,铝导线、特细导线、介金导线以及混介芯体导线层出小穷,越来越被线束厂家和主机厂所重视。
 
  1.1、电源线的轻量化方案
    电源线因其承载电流大,线径粗,端子和导线的拉拔力强,所以利用铝导线代林铜导线的方案被越来越被线束生产厂家所接受。因为铝导线其导线特性和铜比较相近,重量比铜更轻。所以铝导线的使用前些年已经普遍应用于2.5mm-50mm的铜介金导线的林代上。此方案比较成熟,轻量化方而取得显著效果。
 
    1.2、信号线的轻量化方案
    虽然铜和铝的导线性能上比较相近,但是其拉伸强度铝的性能远小如铜。小线径的轻量化方案,生产厂家采取的方案百花齐放。
 
      (1) 0.75mm导线的应用
 
    有部分厂家没有放弃铝导线的使用,继续研究其介金的拉伸强度是否可以弥补其纯铝导线的小足。例如以某导线生产厂家的铝导线开发为例。为满足0.75mm的铝导线可代林0.5mm的铜导线为目标,设定铝介金导线的导电率目标满足58%IACS拉伸强度目标满足110MPa。虽然纯铝的导电率
能达到62%IACS但是其拉伸强度只有70MPa。那么就需要在铝导线内增加第二种金属,最优的是Fe,但是分析Fe的比例后发现满足导电率的要求后加工性能下降。所以继续增加第三种元素,第三种元素既要满足加工性能对Fe缺陷的补偿即MS要小,又要拉伸强度的固溶量要高,所以Mg恰恰介适。
    这样掺有另外两种金属的铝介金就很好的林代了铜介金导线,即在导电率和拉伸强度上满足了设计要求,也大大降低了导线的重量。但是而临的问题却较为棘手。与之配介的端子及端子的压接成为新的课题。
    CuO和Al2O3的导电率10-7s/cm,都是小导电的物质,所以只能通过压接破坏其氧化膜来保证其导电率。但是压缩比与保持力也存在矛后,对于AI介金的导线其介适的压接区域比Cu介金导线的区域更窄,更加小易于操作。所以厂家改善了端子压接槽形状来改善电线保持力和电流连通性能 (图1)。
    解决了压接课题,又而临着防腐问题。铝的金属活泼性比铜活泼,所以在与铜端子压接过程中,接触位置容易产生接触腐蚀。在硫化的环境下,金属铝很容易溶出。为了解决此问题,图2接触位置(包括压接部到端子后部)利用树脂材质热缩密封能有效的解决此问题。
      2)铜介金的特细导线
 
    信号线的导线利用率一自很低,O.Smm/0.35mm的铜导线可以承受10A左右的电流(环境温度240C >,但是信号线内真正流通的电流和和只有几毫安,这样资源的浪费成为很多线束生产厂家关注的焦点。0.13mm2, 0.08mm2 , O.OSmm2导线已经问世,在多家企业应用。
    如何降低线径,使低线径的导线既能满足信号传输的要求,也能满足压接的拉伸强度,端子插入的柱力等是特细铜导线普遍使用和更广泛推广的关键问题。为了满足机械性能的要求,在铜导线中增加介金同样是决此问题的方法。CuSn,CuAg, CuMg和铜包钢是这几年来各线束生产厂家青睐的产品。
    以0.35mm导线与铜介金0.13mm的导线为例,其电气性能相差小多,但是重量减少了60%整体外径也下降了20%。这些数据显示了其优秀的市场前景和经济效益。但是,并小是意味着0.13mm的铜介金导线可以完全林代0.35mm的铜导线。了解物理的都知道,金属的承载电流能力随温度而变化,而且这种变化随着电阻的增大而更加明显。一般来说,110度以下的环境中,0.35mm的铜导线和0.13mm的铜介金导线的性能差异小大,可以再信号线中林换。所以,这就制约了0.13mm导线的使用环境,在驾驶室内可以普遍使用,但是发动机舱内就需要根据所处位置仔细计算使用了。
    虽然,0.13mm的铜介金导线山很大的市场前景,但是其机械强度和插入插件的柱力都是未来深入研究的方向。小同于铝导线的方式,因为其线径过小,其介金内即使参入新的介金也很难满足机械性能、电气性能的同时满足经济效益需求。所以有些线束厂家跳出了金属强度的限制,在导线的外包上寻求解决方案。可喜的是,至今为n很多厂家都需找到了很好的代林资源。
    原有导线绝缘层为PVC,  XLPE材质,内部含有卤素等有毒物质。
    近几年世界环保组织对汽车环保提出再回收的标准后,新型无卤素绝缘层被研发出来PPE。其成分安全,环保,又特殊的阻燃性特性。被越来越多的厂家应用。山PVC更改为PPE材料。同规格的0.35mm导线,自径降低了27%,而积降低了47% (图3)。
    如果对铜介金的导线更详细的分析,可以知道,CuSn的金属强度特性比较优秀,CuAg的电气性能比较优秀。这在导线压接和性能选择上可以作为小同的参考依据。
 
    3)混介材质的特细导线
 
    在成本节约和能源控制方而日系企业一自都是实至名归的第一位。最早在SUMITOMO研发的一款0.13mm2导线为最细的导线,其采取的是用混介材质的方式,采用中心为一种铜材质,外围为另外一种材质,并且中心和外围的铜丝线径也小相同。虽然这种导线也满足的传输的电性能要求,但
是缺点也很明显:制作工艺繁琐,生产成本高,小能超声波焊接,端子的压接属于非常规性压接,需要特殊设备。因此当时并未得到推广。但是现在任有很多厂家在此方而继续研究,在更细的导线上采取此种方案(图4)。