線(xiàn)束疲勞斷裂是令人頭痛的問(wèn)題，如果沒(méi)有一定的失效經(jīng)驗(yàn)積累，或有完整的試驗(yàn)驗(yàn)證方案，問(wèn)題的突然性，都會(huì)令人手足無(wú)措。
一、線(xiàn)束疲勞斷裂是什么？
導(dǎo)線(xiàn)的金屬導(dǎo)體(銅線(xiàn))在交變應(yīng)力(振動(dòng)或運(yùn)動(dòng)件產(chǎn)生)中，盡管應(yīng)力值一直沒(méi)有超過(guò)材料的強(qiáng)度極限，但在長(zhǎng)期的應(yīng)力反復(fù)循環(huán)作用后，導(dǎo)體發(fā)生突發(fā)性脆性斷裂。
如手機(jī)充電線(xiàn)尾在長(zhǎng)時(shí)間使用后，由于插拔過(guò)程中，接口尾線(xiàn)束發(fā)生彎曲，外護(hù)套材料首先破裂(外護(hù)套材料多為T(mén)PE)，然后繼續(xù)使用會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)體銅絲疲勞斷裂。
因此，對(duì)充電線(xiàn)抗折性能進(jìn)行研究，對(duì)于提高充電線(xiàn)的壽命就顯得尤為重要。
車(chē)用線(xiàn)束線(xiàn)束固定卡扣的固定位置，導(dǎo)體會(huì)在長(zhǎng)時(shí)間擠壓時(shí)形成凹陷，導(dǎo)體單絲之間會(huì)有互相移動(dòng)而產(chǎn)生摩擦痕跡，導(dǎo)線(xiàn)斷口處一般都會(huì)有氧化。
二、線(xiàn)束疲勞斷裂危害
電話(huà)充電線(xiàn)束斷裂只影響了我們的手機(jī)充電，再配置一條充電線(xiàn)不會(huì)影響我們?nèi)粘Ｉ钍褂?。但作為汽?chē)線(xiàn)束就很不一樣，車(chē)用線(xiàn)束作為高低壓電器部件的聯(lián)接載體，承載整車(chē)動(dòng)力，信號(hào)傳遞，主導(dǎo)整個(gè)汽車(chē)的安全和性能。汽車(chē)的載體是人，尤其安全性和顧客的感受是很重要的。
線(xiàn)束疲勞斷裂是線(xiàn)束失效的主要形式之一，汽車(chē)的車(chē)門(mén)線(xiàn)束、后背箱線(xiàn)束、發(fā)動(dòng)機(jī)線(xiàn)束、速度傳感器線(xiàn)束、新能源汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)線(xiàn)束(尤其是輪邊電機(jī))打氣泵的線(xiàn)束，空調(diào)壓縮機(jī)的線(xiàn)束等，在工作過(guò)程中承受彎曲和振動(dòng)的負(fù)荷，在惡劣的環(huán)境中還要承受熱負(fù)荷。
汽車(chē)線(xiàn)束在受移動(dòng)件或振動(dòng)件作周期運(yùn)動(dòng)時(shí)，如設(shè)計(jì)不合理，則電纜抗彎性能不夠，導(dǎo)體銅線(xiàn)將部分或全部斷裂，斷線(xiàn)問(wèn)題，將影響到車(chē)輛的正常運(yùn)行和安全，目前對(duì)導(dǎo)線(xiàn)斷裂的整車(chē)沒(méi)有很好的檢測(cè)方法，只有線(xiàn)束導(dǎo)體完全短路，在過(guò)程中出現(xiàn)斷路故障才能檢測(cè)。
若為新能源汽車(chē)高壓線(xiàn)束突然發(fā)生短路，可能出現(xiàn)出線(xiàn)拉弧，對(duì)線(xiàn)束、電器甚至整個(gè)整車(chē)都有不同程度的危害。
三、車(chē)輛線(xiàn)束疲勞斷裂的分析
1、導(dǎo)體材料
導(dǎo)體材(銅)的加工工藝控制不合理，銅絲在拉絲或退火時(shí)過(guò)度氧化會(huì)變脆，或是在擠壓絕緣后的硫化過(guò)程中，由于進(jìn)水或與高溫分解產(chǎn)生的酸性物質(zhì)反應(yīng)，使導(dǎo)體銅絲表面變黑，這樣，就會(huì)降低銅絲的韌性，一般汽車(chē)電纜導(dǎo)體使用99.99%的無(wú)氧銅。
2、絕緣或套管材料
絕緣子、護(hù)套材料、機(jī)械物理性能差、耐老性差、伸長(zhǎng)率不夠高、抗張強(qiáng)度、拉伸回縮、絕緣子和護(hù)套不夠支持線(xiàn)芯和導(dǎo)體。
3、受到異常的機(jī)械沖擊
有碰撞、機(jī)械沖擊、線(xiàn)束承受短拉力、下剎車(chē)報(bào)警線(xiàn)束太短、打方向會(huì)把線(xiàn)束崩得特別直，時(shí)間長(zhǎng)了線(xiàn)束從里面斷開(kāi)，外表看不出任何問(wèn)題。
4、電纜耐彎性好，線(xiàn)束布置結(jié)構(gòu)無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際使用要求
影響電纜抗彎性能的因素包括導(dǎo)體單絲徑、導(dǎo)體絞合結(jié)構(gòu)、電纜結(jié)構(gòu)等。
纜索耐彎性與導(dǎo)體單絲徑、導(dǎo)體絞合結(jié)構(gòu)、電纜結(jié)構(gòu)等都是有關(guān)系的。
現(xiàn)在所使用的新能源汽車(chē)高壓線(xiàn)束導(dǎo)體單絲徑是按QC/T1037確定的，一般單絲直徑為0.21mm，若要改變現(xiàn)有導(dǎo)體的彎曲性能，可選用較小的單絲直徑，如0.15mm。
一般而言，一次束絞導(dǎo)的節(jié)徑比不能超過(guò)25，如果是復(fù)絞線(xiàn)，那么股線(xiàn)絞合節(jié)徑比應(yīng)不大于30，內(nèi)層與外層絞合節(jié)徑比分別應(yīng)不超過(guò)20和14。大節(jié)距銅線(xiàn)比小節(jié)距銅線(xiàn)要硬得多，最小的彎曲半徑也會(huì)增大。
為延長(zhǎng)振動(dòng)或移動(dòng)部分電纜的使用壽命，必須使導(dǎo)體盡可能柔軟，構(gòu)成導(dǎo)體的一條線(xiàn)越細(xì)，其彈性越大。
但是一條線(xiàn)的粗細(xì)與其機(jī)械強(qiáng)度和承載力有直接關(guān)系，一條細(xì)線(xiàn)的承載能力就越差，為解決這一矛盾，可先將多根單線(xiàn)束成股線(xiàn)，各股線(xiàn)絞合方向相同，多股線(xiàn)再繞到導(dǎo)體上，在復(fù)絞時(shí)相鄰層股線(xiàn)復(fù)絞方向相反，保證絞合導(dǎo)體的柔性，及機(jī)械強(qiáng)度。
四、處理問(wèn)題的方法
1、避免銅絲氧化
在銅線(xiàn)材氧化時(shí)，首先要選擇合理的工藝處理，若不需要二次退火，則必須控制無(wú)氧純度，才能保證銅線(xiàn)材的純度。第二，在硫化過(guò)程中，水汽和硫化反應(yīng)所產(chǎn)生的副效應(yīng)(除了個(gè)別本身擠膠工藝上的缺陷外)，水汽的副作用并不太明顯；配方物質(zhì)高溫分解出酸性物質(zhì)所致的梳狀反應(yīng)可通過(guò)提高橡膠配方的熱穩(wěn)定性來(lái)解決，另外，它更有效地避免硫化溫度過(guò)高。當(dāng)然，這并不意味著要求溫度低于硫化點(diǎn)。
2、控制絞合節(jié)徑比
對(duì)絞合節(jié)徑比在束絞線(xiàn)時(shí)，理論節(jié)徑比要適當(dāng)小一些，一般可比標(biāo)準(zhǔn)值降低1O%~15%，從而使實(shí)際節(jié)徑比最終與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值接近同理，對(duì)成索絞合節(jié)徑比的控制也是如此。
3、控制絕緣和外殼的質(zhì)量
絕緣膠及護(hù)套膠中絕緣膠含量應(yīng)控制在35%以上，絕緣膠中絕緣膠含量不得低于42%，這是基本要求。自然影響抗張強(qiáng)度，長(zhǎng)率、拉伸回縮與配方組成、煉膠工藝及硫化工藝有關(guān)，良好的護(hù)套膠，其抗張強(qiáng)度應(yīng)在15N/mm以上(標(biāo)準(zhǔn)值為11N/mm:)，延伸率也可達(dá)到500%以上。
4、優(yōu)化電纜的結(jié)構(gòu)
撓性耐彎型電纜受彎時(shí)(纜芯將承受相應(yīng)的拉伸力和壓縮力，纜芯中位于彎曲頂處的絕緣線(xiàn)芯承受拉伸力，絕緣線(xiàn)芯的位置外移(彎曲底部的絕緣線(xiàn)芯承受壓力)絕緣子的位置(離彎邊越近)越近(受力越大，絕緣線(xiàn)芯之間的相對(duì)移動(dòng)越大-當(dāng)電纜彎曲消失歸回原位時(shí)(纜芯承受的拉伸力'壓縮力消失)(絕緣線(xiàn)芯位置也應(yīng)恢復(fù)-電纜頻繁彎曲時(shí)絕緣線(xiàn)芯之間的相對(duì)移動(dòng)越大-電纜彎曲后恢復(fù)到原來(lái)位置(纜芯承受的拉伸力'壓縮力消失后恢復(fù)原位)在絕緣線(xiàn)芯間滑動(dòng)補(bǔ)償性差甚至絕緣線(xiàn)芯間發(fā)生內(nèi)嵌卡死現(xiàn)象，將使絕緣線(xiàn)芯斷芯-另外(纜芯承受的拉伸力越大(纜芯結(jié)構(gòu)越不穩(wěn)定)電纜芯發(fā)生變形的機(jī)率越大。
下面是一個(gè)優(yōu)化程序：
為改善鋼索內(nèi)纜芯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，取消了以前使用的PP填充繩、麻繩、棉繩填充條等填充材料，改為采用絕緣材料擠入填充條。并將芳綸線(xiàn)替換軟碳鋼絲繩放在填充條的中央，并將芳綸線(xiàn)填充條置于纜芯中央，既提高了填充條的承載能力，減小了絕緣線(xiàn)芯所受的拉力，又加強(qiáng)了纜芯的整體柔軟度'結(jié)構(gòu)穩(wěn)定圓整，使纜芯具有更好的抗彎曲和抗扭性能。
軟性耐彎型電纜纜芯一般不繞包帶，絕緣芯與護(hù)套緊密接觸-防止護(hù)套粘結(jié)，不利于電纜剝離，一般而言，滑石粉是涂覆在纜芯外面的，但滑石粉很容易吸潮結(jié)團(tuán)，容易發(fā)生線(xiàn)芯表面涂覆不均，線(xiàn)芯間隙中積聚過(guò)多，很容易在模芯內(nèi)濺到累積，由纜芯拖出導(dǎo)致電纜起皮，干滑石粉易產(chǎn)生粉塵，不利于衛(wèi)生清潔，而且對(duì)人體有害，用滑石粉作絕緣和護(hù)套隔離的柔性耐彎曲電纜，因?yàn)榛弁繉硬痪鶆?，絕緣線(xiàn)芯之間的滑動(dòng)補(bǔ)償也不平衡(因此，當(dāng)絕緣線(xiàn)芯擠制時(shí)，在線(xiàn)芯絕緣表面涂覆液體隔離劑-在隔離劑中浸入絕緣線(xiàn)芯層，使其表面均勻涂覆，有利于絕緣芯之間的相對(duì)滑動(dòng)，保證了線(xiàn)芯在彎曲時(shí)對(duì)平衡進(jìn)行補(bǔ)償，從而進(jìn)一步提高纜芯的抗彎曲能力。
絕熱擠出成型采用擠壓模具，將絕緣層緊密包覆在導(dǎo)體外部，加強(qiáng)絕緣層與導(dǎo)體之間的粘接強(qiáng)度-擠包過(guò)程中，絕緣層如果出現(xiàn)劃傷"：形彎"的擊穿等不良現(xiàn)象，不得對(duì)絕緣線(xiàn)芯進(jìn)行修整處理，盡量消除絕緣線(xiàn)芯存在的安全隱患，外護(hù)套改進(jìn)在柔性抗彎電纜中具有十分重要的作用它不僅起到保護(hù)絕緣線(xiàn)芯的作用，另外還要承受很大的載荷彎曲應(yīng)力所以柔性耐彎曲電纜外護(hù)套一般極高的抗拉強(qiáng)度'撕裂強(qiáng)度優(yōu)良的耐磨性能耐老化材料，如TPU。
