汽车线束保护介绍与分析之汽车线束热缩管的应用

汽车线束保护介绍与分析

摘要： 介绍汽车线束接点、 孔式端子的保护措施以及外包扎保护方式， 阐述主要保护套管的选取和包扎材料的应用， 给设计人员提供资料参考。

汽车电路是汽车的重要组成部件， 而汽车电路中的功能与信号的传递是靠汽车线束搭桥连接起来 的， 汽车线束固定于整个车体上， 线束的损坏直接影响到了汽车电路性能。 汽车低压电线束条件QC ／ T 29106—2004标准中4.11~4.15条款规定： 汽车线束应具有耐高低温性能， 耐温度、 湿度循环变化性能， 耐振动性能， 耐烟雾性能和耐工业溶剂性能。因此， 线束的外保护起着至关重要的作用， 合理的线束外保护材料和包扎方式不但可以保证线束品质， 而且可以降低成本， 提高经济效益。 本文就国内目前汽车线束中外保护方式及其材料的选择和应 用加以介绍。

汽车线束热缩管

1 线束中的导线接点保护

汽车线束中导线与导线之间的连接点称为线束接点， 接点普遍存在于仪表线束、 车身线束、 机舱线束和空调线束中， 通过接点可以实现开关与多个用电器、 用电器与用电器之间的信号传递和功能实现， 因此裸露的接点必须采取保护措施。

目前汽车线束生产行业中， 多根导线之间的接点一般采用U型端子压接、 高频焊和钎焊接3种方式。 不论采用哪种方式， 连接以后的导线线芯铜丝裸露在外， 如果不采取任何的保护措施， 电线铜丝或者U型端子受到环境的影响很容易被氧化， 并且多个接点同时被包裹于线束中很容易造成接点与接点之间的联电或者裸露的铜丝刺破其它导线线皮， 引起汽车线路短路， 严重的情况会引起烧车现象。汽车低压电线束条件QC ／ T 29106—2004 标准中4.5.5和4.5.6条款中的规定： 干区和湿区线束接点表面绝缘应良好， 绝缘材料应靠紧在接点部位上， 无位移、 脱开现象， 湿区接点的绝缘处理部位经防水试验绝缘后， 绝缘电阻不低于100 MΩ。 因此， 线束接点必须采用绝缘性能良好的材料保护起来。

线束接点采用U型端子压接是目前国内线束厂家普遍应用的一套加工工艺， 此工艺操作简单， 效率高， 品质也稳定。 U型端子压接好的线束接点简称U型卡点。 U型卡点外保护如图1所示。

图1 U型卡点外保护

1） 胶带包扎保护 常用两种胶带， 一种为PVC 胶带， 一种为特殊布基胶带。 胶带宽度约40 mm， 全部采用卷裹包扎方式， 其中根据接点的大小不同， PVC胶带一般卷裹4~7 圈， 布基胶带卷裹2~4 圈。 此包扎方式一般应用于仪表线束、 顶棚线束、车身线束、 4门线束、 空调线束等室内线束中， 此处受环境影响较小。 PVC胶带主要应用到控制开关、 信号传递或者小功率电路的接点。 布基胶带主要应用到控制用电器的线路中， 布基胶带一般长期耐温150℃， 短期耐温180℃。

2） 双层热缩管热缩保护 根据连接点的大小不同， 双层热缩管一般选用准4、 准5、 准6、 准9等规格， 同时铜丝裸露的长度越长， 双层热缩管的长度也不一样， 一般长度在30~50 mm之间。 双层热缩管保护接点一般应用在前舱线束和发动机线束中， 由于此处线束受外界环境因素影响较大， 如发动机的高温、 雨雪天气等。 双层热缩管可以完全将接点密封起来， 起到防水、 耐高温、 耐磨的作用， 但成本相对于胶带昂贵一些。

2 线束中的孔式端子保护

孔式端子一般用于搭铁功能， 由于搭铁点一般固定在车身架上或者发动机外壳上， 长时间外漏于外界空气当中， 尤其是恶劣的天气和环境下， 孔式端子很容易被腐蚀或者氧化， 造成连接电阻增大， 或者断路， 因而需要在端子压接线芯处做适当保护处理。 最常用的保护材料选用单层热缩管或者双层热缩管。 室内线束中的孔式端子可使用单层热缩管， 前舱线束和发动机线束环境恶劣， 可采用双层热缩管保护， 汽车上的ABS、 ECU、 安全气囊搭铁点一般也采用双层热缩管， 起到密封作用。 蓄电池线束中的蓄电池夹和孔式端子一般也用双层热缩管来保护。 孔式端子热缩管保护如图2所示。

图2 孔式端子热缩管保护

特殊裸露的导线导体上为了保护导体不被氧化， 外围也用到热缩管保护， 如屏蔽线的屏蔽网用热缩管热缩， 能够起到更好的保护作用。

汽车构造图

3 线束外包扎方式选用

线束外包扎起到捆扎、 耐磨、 阻燃、 防腐蚀、防干扰、 降低噪声、 美化外观、 方便操作等作用，一般根据工作环境、 空间大小以及特殊作用制定以下包扎设计方案。

1）发动机线束外包扎保护 此线束环绕固定于发动机上， 温度较高， 震动较大， 工作环境恶劣， 因此采用高阻燃性、 耐腐蚀、 机械强度高的波纹管包扎， 如PA、 PPmod波纹管， 并且外围采用PVC胶带全缠， 起到完全的密封作用， 或者采用高性能的涤纶布基胶带， 部分分支考虑到空间弯曲走向也可用耐高温PVC管。 某发动机线束分支包扎如图3所示。

图3 某发动机线束分支包扎

2）前舱线束外包扎保护 此处工作环境也相对较差， 线束从左前轮上部沿着前车架环绕到右前轮上部， 尤其是雨雪天气和恶劣的道路， 受环境影响大， 大部分支干也用耐腐蚀、 耐磨等机械强度好的波纹管包扎， 如PP、 PA波纹管； 一部分分支由于车体布局考虑到导线的弯曲性使用PVC管包扎， 如ABS轮速传感器等分支， 甚至一部分主干采用耐磨性较好和耐高温的布基胶带包扎。

从前舱通过钣金孔到驾驶室内的线束过度区域需用橡胶件来保护， 避免钣金孔划伤或磨损线束， 同时也能起到很好的防水效果， 禁止雨水顺着线束流入驾驶室。

某前舱线束部分主干包扎如图4所示

图4 某前舱线束部分主干包扎

3）仪表线束外包扎 此线束固定于仪表板下， 工作空间较小， 由于此处仪表线束和控制功能较多， 从而决定了仪表线束分支较多， 线束整体比较紧凑， 但此处环境相对较好， 可用PVC胶带全缠或花缠， 一部分分支需用PVC管包扎， 如加速踏板、气囊分支等； 接音响功能的线束分支一般用海绵胶带包扎， 起到良好的减震效果， 保证良好的信号传递； 一些部位为了达到良好的降噪效果， 需用绒布胶带。 CD分支线束海绵胶带包扎如图5所示。

图5 CD分支线束海绵胶带包扎

4）4门线束外包扎 此线束安装于4门内， 虽然空间较小， 但有内饰板保护， 可用胶带全缠或者花缠， 部分支干可用工业塑料布或者PVC管来包扎。 某线束分支塑料布包扎如图6所示。

图6 某线束塑料布包扎

从4门钣金孔过渡到室内的线束过渡区域同样需要用韧性极好的橡胶件来保护。 某左前门线束橡胶件如图7所示。

图7 某左前门线束橡胶件

5）底盘线束、 顶棚线束包扎 此线束大部分支干会用扎带或者卡扣安装于车体钣金孔内， 并且有内饰保护， 工作环境较好， 线束主干可直接用胶带全缠或者花缠， 整体线束应柔软， 便于安装。 分支根据具体的分支走向和固定方式可采用胶带全缠或花缠，使用编织网管包扎，也可使用PVC管保护； 某部位如果由于晃动与车体产生摩擦， 也可采取PVC管保护。 某地板线束分支绒布胶带花缠如图8所示

图8 某地板线束分支绒布胶带花缠

6） 蓄电池正负极线束包扎 此线束一般较短， 连接于蓄电池， 外围一般使用波纹管包扎， 外用PVC胶带全缠， 蓄电池正负极的蓄电池夹一般需用防尘橡胶帽来保护。某线束正极蓄电池夹上的橡胶帽如图9所示。

图9 某线束正极蓄电池夹上的橡胶帽

7）安全气囊线束包扎 安全气囊线束为汽车线束中的关键件， 其生产和加工尤为重要， 线束外保护物一般需用黄色波纹管和黄色PVC管， 并且采用黄色胶带包裹， 起到很好的警示作用。

8）重工车线束包扎 一些在恶劣环境下工作的重工车线束， 由于其不规则外形受到空间和固定的影响， 此类线束外围一般用到编织网， 线束内部接点的保护需用双层热缩管热缩。

9）分支纸胶带包扎 为了装车方便， 线束中部分分支需提前用美纹纸胶带捆扎起来； 一些重要的部件防止运输过程中碰撞损坏， 需用泡沫塑料垫包裹， 外围用美纹纸胶带捆扎一下。 美纹纸胶带良好的易撕性， 装车人员可以方便迅速撕开胶带， 普遍应用于临时捆扎线束分支部位。 某线束分支纸胶带捆扎如图10所示。

图10 某线束分支纸胶带捆扎

汽车发动机仓

4 线束胶带缠绕方式介绍之线束热缩管

1）胶带全缠 胶带密封缠绕于线束支干上， 缠绕之后， 导线不外漏。 如图11所示。 一般情况下胶带全缠， 叠压胶带宽度的二分之一 （即胶带包裹线束两层）， 对于一些无特殊严格要求的部位， 胶带叠压宽度可放宽到三分之一， 起到密封捆扎线束的作用。

图11 胶带全缠包扎

2）胶带花缠 胶带螺旋缠绕于线束支干上， 缠绕之后， 部分导线螺旋外漏。 如图12所示。 一般情况下胶带花缠， 胶带螺旋缠绕的宽度约二分之一（即线束外漏约胶带宽度的二分之一）。 根据线束分支的粗细不同， 胶带螺旋缠绕的宽度也不同， 同时所用的胶带宽度规格也不同。 线束直径≥10 mm时，选用规格为19 mm宽度的胶带； 线束直径＜10 mm时，选用规格为10 mm宽度的胶带。 胶带花缠起到捆扎线束的作用。

图12 胶带花缠包扎

3） 胶带点缠

线束支干上每间隔一定的距离，胶带原位置缠扎两圈。 如图13所示。 一般情况下胶

带点缠也称间隔缠， 胶带间隔缠扎的距离L约100~ 150 mm。 特殊情况下可适当放宽距离或者缩小距离。 如果线束外需要做编织处理， 一般间隔距离为50~100 mm。

图13 胶带点缠包扎

图13 胶带点缠包扎

5 线束包扎材料分析之热缩材料

1）单层热缩管 定义为内壁层由热固胶构成， 加热可收缩的塑料管， 热缩管在各种处理后能够保证100%防水和绝缘， 并且耐温达到125℃， 常用颜色为黑色， 收缩率为55% 左右， 常用规格为准4、准5、 准6、 准8、 准10、 准12。

热缩套管

2）双层热缩管 材料与单层热缩管一样， 不同之处在于内壁热固胶较厚， 有4 倍双层和5 倍双层， 热缩过后能够完全将被保护部分隔绝空气， 起到100%防水和绝缘。 收缩率能够达到75%左右， 绝缘性能高于单层热缩管， 但同时价格也高。

3）波纹管 波纹管在线束包扎中占用的份量较大。 主要的特点是耐磨性较好， 在高温区耐高温性、阻燃性、 耐热性都很好， 耐温一般在-40~150℃间。根据包扎要求， 一般分为闭口波纹管和开口波纹管两种， 闭口波纹管配合线束管夹可以起到良好的防水效果， 但比较难于装配； 开口波纹管是普通线束中常用的， 比较容易装配。 根据不同的包扎要求， 一般波纹管外采用PVC胶带全缠和点缠两种方式。

根据材质， 汽车线束常用波纹管分为聚丙烯（PP）、 尼龙 （PA6）、 聚丙烯改良 （PPmod） 和磷酸三苯酯 （TPE） 4种， 常用内径规格从准4.5~准40不等。 PP波纹管耐温达到100℃， 是线束中用量最多的一种； PA6波纹管耐温达到120℃， 其在阻燃性和耐磨性方面较突出， 但抗弯曲性低于PP材质； PPmod 为聚丙烯改良型， 耐温等级达到130℃； TPE耐温等级较高， 达到175℃。 波纹管基本颜色为黑色， 一些阻燃材质允许略呈灰黑色， 有特殊要求或警示目的可以用黄色 （如安全气囊线束波纹管）。

G-APEX热缩管

4）PVC管 PVC管其材质为软聚氯乙烯， 内径规格从准3.5~准40不等， 管内外壁光滑， 色泽均匀， 能够起到很好的外观效果， 常用颜色为黑色， 其功用和波纹管差不多。 PVC管柔软性和抗弯曲变形性较好， 而且PVC管一般为闭口， 所以PVC管主要用于线束拐弯的分支处， 以便使导线圆滑过渡。 PVC 管的耐热温度不高， 一般在80℃以下， 特殊的耐高温管为105℃。

5）玻璃纤维套管 以玻璃纱为基材， 编织成管后， 用硅树脂浸渍， 再加以烘干而成， 适用于易产生高温高压的电器之间的导线保护， 耐温达到200℃以上， 耐压达到千伏以上。 常用颜色为白色， 根据客户的不同要求， 可以染成其它颜色 （ 如红色、 黑色等）， 直径规格从准2~准20不等。 一般线束中的易熔线用到此管。

6）胶带 胶带在线束中起到捆扎、 耐磨、 耐温、 绝缘、 阻燃、 降噪、 作标记等作用， 是线束包扎材料中应用最多的一类， 线束常用胶带一般分PVC胶带、 绒布胶带、 布基胶和海绵胶带4种。

PVC胶带是一种以绝缘的聚氯乙烯薄膜为基材， 单面均匀涂布压敏胶粘剂制成的卷状胶粘带， 具有良好的粘接性、 耐久性和电绝缘性能。 胶带解卷后膜面平整， 色泽均匀， 两侧面平整， 耐温在80℃左右。 在线束中主要起到捆扎的作用。

常用绒布胶带以聚酯无纺布为基材， 涂布高剥离强度无溶剂橡胶型压敏胶制成， 无溶剂残留， 耐腐蚀， 具有降噪性能， 手可撕， 操作方便， 耐温105℃。 由于其材质柔软并耐腐蚀， 非常适用于汽

车内部降噪部位线束使用， 如仪表盘线束等。 高品质的丙烯酸型绒布胶带可以提供良好的耐温、 耐油性能及耐老化性能。 高品质聚酰胺绒布构成， 高粘度、 无危险物质、 耐腐蚀、 均衡的解卷力、 外观稳定 （不冒卷）。

G5通用型热缩套管

纤维布基线束胶带用于汽车线束的耐高温缠绕， 通过重叠搭接及螺旋的缠绕可以得到光滑而耐久的具有柔韧性的汽车线束。 高品质的棉纤维布与强力橡胶型压敏胶构成， 高粘度、 无危险物质、 可手撕、 良好的柔韧性、 适合机用和手工使用。

涤纶布基线束胶带是为汽车发动机区域线束的耐高温缠绕而特殊设计的。 由于基材具有较高的强度及耐油和耐温性能， 是用于发动机区域的理想产品， 具有高耐油性的高品质聚酯布基与强力的丙烯酸型压敏胶构成。

线束海绵胶带以低密度PE泡棉为基材， 单面或者双面涂布高性能压敏胶， 复合硅离型材料复合而成。有各种厚度、 密度和颜色选择， 可以成卷或冲型模切成各种形状， 胶带具有优异的耐候性能、 服帖性、缓冲性、 密封性和优越的粘接性， 应用极其广泛。

绒布海绵胶带是一种性能良好的线束保护材料， 其基层是一层绒布复合一层海绵， 涂以专门配方的压敏胶制成。 它起到降噪、 减震、 耐磨保护的作用， 广泛应用于日系、 韩系汽车的仪表线束、 顶棚线束、 车门线束上。 其性能优于普通绒布胶带和海绵胶带， 但价格也比较昂贵。

7）塑料布 汽车线束上用的塑料布一般选用专用配方制作的塑料片材精心压制为基材， 在基材一边复合15 mm专用双面胶制成， 用于汽车线束的保护。 可根据用户的需求裁切成要求的规格， 方便用户提高工作效率。

云林热缩管

8）橡胶件 橡胶件主要分布在发动机与驾驶室接口处、 机舱与驾驶室接口处、 4门与车厢接口处、 油箱进口处， 根据材质的不同， 常用为天然橡胶、 氯丁胶、 硅橡胶、 三元乙丙橡胶等。 其中天然橡胶具有良好的弹性和机械强度， 有优异耐曲挠性， 有较高的撕裂强度和良好的耐寒性； 缺点是耐老化性不好， 不耐油和臭氧， 并且易燃。 氯丁胶具有良好的耐臭氧、 耐热老化、 耐油性， 具有极强的阻燃性和自熄性； 但耐低温性不太好， 且不易加工。 硅橡胶具有优异的耐热性、 耐寒性、 介电性、耐臭氧性和耐大气老化性等， 并且具有较宽的应用温度范围； 缺点是抗张强度、 抗撕裂强度较差。 三元乙丙橡胶具有较好的耐候性、 耐臭氧、 耐热性、耐腐蚀性、 耐酸碱性、 高强度和高伸缩率等； 缺点是粘接性较差， 弹性不如天然橡胶。 由于三元乙丙的综合性能较好， 是目前汽车橡胶件的首选。

6 带有电器盒的线束的包装工艺之热缩管应用

超薄型热缩套管适用于狭小空间

1）线束盘绕装袋时应将电器盒盘绕在线束圆盘的中央， 便于线束的装袋或装箱。

2）必要时要对电器盒做特殊的防护， 比如用泡袋、 泡沫对线束上的电器盒特殊包装后， 再进行装袋、 装箱操作。图14为江淮某车型线束的电器盒泡沫包装防护。

图14 电器盒的泡沫特殊包装防护

3） 线束检测、 检验、 捆扎等操作完毕应立即贴合格证、 标签，完成后立即装袋、 装箱、 封箱， 贴箱外合格证、 条码、 特殊标识等操作； 如果不能立即装箱包装的线束， 必须将存储区域隔离或界限明显， 必须有线束的标识卡、 数量等信息， 杜绝线束的错误装箱， 必要时需再次进行线束的抽检确认。

4）为防止线束包装纸箱的变形， 必要时需在纸箱四周放大小适中的三棱柱形状的支撑棒， 增强纸箱的抗压强度， 保护线束不被挤压。

5）为便于运输和搬运， 整箱线束的质量应满足主机厂技术开发协议中包装方案部分的要求， 一般情况下， 质量应小于20 kg （经验值）。

6）整箱包装数量要适中， 不宜过少未装满纸箱， 或者过多涨破纸箱， 不应高于纸箱口部平面为佳； 装箱数量应以2的倍数或者5的倍数为佳。

G-APEX热缩管

7）采用非密封、 可重复回收利用的周转箱包装的， 线束放置后不应高出周转箱标示的上限位置，禁止有线束分支、 部件超出周转箱壁边缘外， 避免周转箱在堆叠运输时挤压、 损坏线束分支或者部件。

8） 采用周转箱包装的线束， 需采取周转箱口加盖子或者塑料纸等防尘措施。

6 总结

汽车线束中电器盒的型号、 种类、 样式多种多样， 应根据电器盒实际安装情况设计不同的装配工艺， 良好的装配工艺能够大大提高效率； 采取正确的工艺、 工装防错， 采用先进的检测设备、 合理的防错措施， 能够降低不良品的产生而造成的返工返修， 确保产品的一致性， 从而减少工时、 材料的浪费。