线束工程师:浅析双壁热缩管在汽车线束中的应用

2020年9月1日 评论 252 1628字
散漫说,本文转自线束世界,文章写的很好。在阅读这篇文章之前,我尽管也知道导线裸露在外很容易被氧化,但确实不了解这种化学反应是这么迅速,这么严重,这么直观……

1、前言

汽车线束中导线与导线的连接点称为铰接点,普遍存在于汽车线束之中。铰接点的导线线芯裸露在外,倘若不采取相应的防护措施,则铰接点会受到环境的影响加速其氧化,增加线束铰接点处的电阻,造成局部温度过高,严重时会引起烧车等安全隐患。

2、双壁热缩管

双壁热缩管由热熔胶和热收缩套管复合而成的一种密封性防护套管。

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3、双壁热缩管在汽车中的应用

3.1 为什么要进行线束密封
原因:电线与电线之间,电线与环端的压接之处,电线与端子超声波焊接处,环境中的水分会进入连接部位之后,会加剧连接部位的氧化速度,从而加大连接部位的接触电阻,见下图。

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3.2 双壁热缩管收缩过程
以一种双壁热缩管(收缩比 4:1)为例:

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双壁热缩管外部材料采用交联XLPE(收缩温度为110~135摄氏度),内层的热熔胶初始流动温度约为 120摄氏度,温度上升过程中,外皮的收缩力会把热熔胶挤压进线束中间,见下图。

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3.3 双壁热缩管在线束中的密封区域
在双壁热缩管收缩的过程中,线束被挤压在一起,热熔胶很难穿透进入到线束中间的空隙中。热熔胶须进入导线压接部位并形成密封效果。

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3.4 影响双壁热缩管密封效果的因素
在不考虑双壁热缩管自身材料性能的情况下,影响双壁热缩管密封效果的主要因素有:
(1) 收缩工具的稳定性。
(2) 压接区域两边导线的总横截面积及差异。
(3) 压接区域两边导线的数量分布。
(4) 导线的总量。
(5) 线束的焊接/压接工艺。
上面的影响因素中,线束的压接/焊接工艺水平,严重影响热缩管的密封性能。下图列举了常见的错误压接/焊接方式:

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需要注意的地方:
1)翘起的导体很容易刺穿热缩管,从而导致密封效果失败失败。
2)铜丝裸露过长、未平顺处理,会阻碍热熔胶的流动。

4、主要性能及试验要求

4.1 绝缘电阻
要求:绝缘电阻应>100MΩ。
将样品中心部位放至于 5%盐水中,两端置于盐水外面,保持4小时后, 在导体和电极之间施加直流电压100V  30分钟后测得绝缘阻值。

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4.2 耐湿热
要求:3 个工况作为一个循环,5 个循环后其绝缘电阻、密封性能满足要求。
将试样放入试验箱内,按表 1 工况顺序进行试验,温度调节速度 2℃/min。
表1 热冲击试验温度
工况 工作时间(h) 测试温度(℃) 测试湿度(%RH)
热冲击 18 40 95
4 -40 0
2 23 40
4.3 热冲击
要求:5 个循环后,将试样冷却至室温。其绝缘电阻、密封性能满足要求。
根据试样不同的温度等级, 将试样放入相应试验温度的试验箱 1h 后,取出试样立即放入 5℃水中,如此为一个循环;
4.4 热老化
要求:其密封性能和绝缘电阻满足要求。
将样品按温度等级要求放入相应的温度试验箱中,放置3000h 后,冷却到室温。
4.5 密封性能
要求:连接点没有气泡的产生。
热缩管防护的环端和电线的连接点,在 0.5b ar~0.7 bar 压力下,测试 15s,

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4.6 低温冲击
要求:无破损现象,其绝缘电阻、密封性能满足要求。
将试样和试验装置放入-40℃的试验箱中 4h,把试样的中央部位放在试验装置媒介部件下面、钢的底座上面,使200g 的锤子从高度 100mm 的地方落下。这个顺序也可反复用于剩下的试样。冲击后,把试样的温度恢复至室温,目视检查热缩管。

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图8 低温冲击性能试验装置

4.7 加热变形
4.7.1 试样
将热缩管热缩在金属针上,金属针长度其中 d≥d1×75%。

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图 9 加热变形性试样

4.7.2 要求
要求:试样最薄处壁厚和试验前试样壁厚百分比应大于或者等于40%。
把试样固定在支持台上,F上悬挂 150g 重物,将试验台翻入相应温度 的试验箱中,1h 后,取出试样立即放入 15℃水中冷却 1min,测量热缩管最小壁厚。
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图 10 加热变形性试验装置

5、结束语

在汽车电路设计中,根据使用需求对线束接点处双壁热缩管进行合理化的选型,可有效的降低相关电路故障,提高使用寿命和电气安全性。
原文作者:朱伟岭
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