汽车电线束中0.13mm2细线的应用

赵平堂，凌文丹，李志攀

（鹤壁汽车工程职业学院汽车零部件功能材料研究中心，河南 鹤壁 458030）

轻量化是汽车技术发展的方向之一，也是汽车节能减排的一个重要手段。汽车线束是汽车电路的网络主体，被喻为汽车的神经血管系统。随着汽车智能网联化的发展，连接各个电器件的线束也越来越复杂，线束质量也就不断增加。汽车线束质量约占汽车质量的1%～2%［1］。据统计，一辆高级汽车的线束使用量已达2km，质量在20～30kg。汽车线束及其附件的未来发展趋势是更细、更轻、更薄。现今，汽车主机厂的成本压力越来越大，更小、更轻的导线不仅能降低成本，还能降低整车质量、节省使用材料、降低汽车油耗。无论从技术、成本还是环保的角度考虑，汽车上的电线尺寸将会越来越小。目前，汽车上普遍使用的信号线的线径导线为0.22mm2、0.35mm2，信号线的导线利用率一直很低，0.22mm2、0.35mm2的铜导线可以承受10A左右的电流 （环境温度24℃），但是信号线内真正流通的电流往往只有几毫安，这样资源的浪费成为很多线束生产厂家关注的焦点，更小线径的电线如0.13mm2电线代替0.22mm2、0.35mm2的信号线是电线行业未来发展的必然趋势，但0.13mm2电线其机械性能如抗拉强度低，压接困难是其应用的最大障碍。本文重点介绍近来0.13mm2电线在汽车电线束应用研究中提高其机械强度和解决其压接问题的方法。

1 0.13mm 2电线强度增加方法

普通的0.13mm2铜电线 （图1）由直径约为0.16mm的7根铜丝绞合后包裹0.2mm的聚氯乙烯或交联聚氯乙烯绝缘层，导体抗拉强度在280N／mm2左右，电线的拉断力约为60N，线束信号线的设计中就遇到质量减轻和普通0.13mm2电线的强度达不到0.22mm2、0.35mm2电线的强度的技术矛盾。

1.1 铜铁合金的应用

在设计过程中采用目前创新发明中采用的发明问题解决理论即TRIZ理论中的发明原理通过采用复合材料这一发明原理来达到提高金属导体强度的目的，为保证代替的导电性，在设计中我们采用导电性比较好的铜铁合金，导体芯由6根铜铁合金单丝和1根铜包钢单丝相互绞合形成［2］，铜铁合金单丝中铜的含量为90%～98%，铁的含量为2%～10%。铜包钢单丝的铜的含量为20%，铁的含量为80%。同时，还通过TRIZ理论的九窗口的资源分析方法分析采用导体系统外的资源进行设计，采用强度比较高的茂金属聚乙烯代替目前普通电线采用的聚氯乙烯，从而最终实现了制作的0.13mm2电线的强度达到0.22mm2或0.35mm2电线强度的要求。

图1 0.13mm2铜电线剖面图

1.2 铜锡合金的应用

铜锡合金由于其导电性好、强度高，在提高电线的强度方面也得到应用。李庆森等［3］采用7根直径为0.157mm的铜锡绞合，导体的抗拉强度达到了600N／mm2，增强了导体的强度，铜锡合金中锡的质量比例为0.3%，绝缘层的材料为聚氯乙烯绝缘材料，绝缘层的厚度为0.2mm，所制作的0.13mm2电线满足导电性能要求，提高了机械强度，该汽车电线的外径较小、质量较轻。

1.3 其它增强方法的应用

除采用铜合金增强导体外，其它导体的增强方法也不断获得专利授权。王亚东等［4］采用6根铜丝绞合在中心一根镀锌钢丝或不锈钢丝的表面的方法提高了细线的强度，该方法导电可靠、成本低廉，并且报废后容易分离回收，利于环保。常云德等［5］在镀锡铜丝绞合过程增加碳纤维填充，碳纤维的加入既保证了导体的导电率，又大大提高了电线的强度和柔韧性。

2 0.13mm 2细线的压接方法

为减轻汽车电线束的质量，0.13mm2细线逐渐作为信号线代替汽车上0.35mm2的电线。然而0.13mm2细线除强度需要增强外，其压接存在很多技术难题，首先0.13mm2细线的压接端子往往较小，端子在送料底板组件的定位很难处理，处理得不好会出现喇叭口不稳定、送料不顺畅问题。其次，压接时端子非常小，压接机的力量还没有完全传递到压接区，压接模具滑块自身的冲击力就会压接端子，造成压接时高度跳动。同时，超细导线太细，压接的时候很难矫正成直线，弯曲的电线压接时不能够恰恰放置到端子的正上方，压接时存在漏芯线的风险。

我们针对现有压接技术中存在的问题，发明了一种0.13mm2细线压接方法［6］，通过端子定位前移，压接模具增加弹性装置，切刀变薄、机械手迁移，改变策略、先压绝缘皮，解决了细线压接存在的问题。端子定位前移是指端子的送料定位部分向压接区域尽可能的靠近，保证定位足够多的端子，防止了端子料带不漂移，从而保证压接后的端子喇叭口的稳定。压接模具增加弹性装置是指在压接模具的滑块下端增加退料架，里面装配较硬弹簧 （图2），消除下压过程中滑块自身的冲击力，让压接机的力量正确传递过来，避免了压接高度波动的问题。切刀变薄、机械手迁移为切断刀尽量变薄，全自动压接机的机械手就可以尽量向压接区靠近，减小端子的弯曲度，减少压接时漏芯线的风险。改变策略、先压绝缘皮为靠模具上的弹性装置，实现先压电线绝缘皮，将电线定位，再压剥出的铜线，完全避免了漏芯线问题。

德尔福则在细线压接时［7］，一方面开发新工艺把细线导体剥长一点进行折叠，可以使用现有的0.35mm2线的端子进行压接，另一方面还采用机械性能和导电性能良好的新型L型压接翼的端子，L型压接翼在同一压接高度下实现了最大拉脱力和最小压接电阻。

图2 压接模具增加弹性装置

3 结论

导体采用铜铁合金、铜锡合金，或导体增加钢丝、碳纤维填充的方法能够提高细线导体的强度，采用高强度的茂金属聚乙烯代替聚氯乙烯为绝缘层可进一步增加0.13mm2细线，最终在保证电性能的前提下实现了0.13mm2细线能够达到0.35mm2信号线的强度。端子定位前移，压接模具增加弹性装置，切刀变薄、机械手迁移，改变策略、先压绝缘皮能够解决压接时端子料带漂移、端子跳动、漏芯线等问题。而细线导体折叠式压接可以在原有端子系列上实现良好的压接。