
在新能源汽車高壓線束制造中,熱縮套管作為關(guān)鍵的絕緣與密封保護(hù)部件,其熱收縮性能的穩(wěn)定性直接關(guān)系到電氣安全與長期可靠性。套管在受熱后的收縮率、收縮均勻性及最終尺寸,必須與連接器形狀緊密匹配,任何過度收縮、收縮不足或不均勻都會(huì)導(dǎo)致密封失效或應(yīng)力集中。某zhi名線束制造商在為一款新800V平臺(tái)電池包開發(fā)高壓連接系統(tǒng)時(shí),就遇到了熱縮套管與新型復(fù)合材料絕緣端子匹配不佳的挑戰(zhàn)。

一、 具體問題:新型端子封裝工藝開發(fā)中的匹配難題
該企業(yè)為提升性能,在電池包主正負(fù)極連接處采用了一種新型PPS(聚苯硫醚)注塑絕緣端子。其外形為非標(biāo)準(zhǔn)異形結(jié)構(gòu),且對局部應(yīng)力敏感。初期采用市場上某款通用型雙壁含膠熱縮管進(jìn)行封裝,在生產(chǎn)線熱風(fēng)槍加熱后,出現(xiàn)了兩種故障模式:1)在端子邊緣凸起部位,套管因過度收縮而變薄甚至破裂;2)在端子平面區(qū)域,套管收縮不wan全,留有間隙。這導(dǎo)致密封防水測試不合格率高達(dá)15%。工藝工程師面臨一個(gè)核心問題:這是現(xiàn)有熱縮管不適合該應(yīng)用,還是產(chǎn)線加熱工藝(溫度、時(shí)間)不匹配? 缺乏定量數(shù)據(jù)來指導(dǎo)是更換材料還是調(diào)整工藝。
二、 應(yīng)用RSY-02熱縮試驗(yàn)儀進(jìn)行的材料與工藝系統(tǒng)性評估
研發(fā)團(tuán)隊(duì)決定使用RSY-02熱縮試驗(yàn)儀,在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬并量化熱縮過程,以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策。儀器提供的穩(wěn)定液體介質(zhì)加熱環(huán)境(硅油),能精確控制溫度并均勻傳遞熱量,克服了生產(chǎn)線熱風(fēng)加熱不均勻、難以量化研究的缺點(diǎn)。
1. 材料基礎(chǔ)性能篩查與問題復(fù)現(xiàn)
測試方法: 從故障批次和庫存中另選兩款標(biāo)稱收縮率相近的競爭品牌熱縮管(B管、C管),與原有A管一同測試。將每種管材裁切成標(biāo)準(zhǔn)長度,標(biāo)記原始尺寸,分別置于RSY-02中,在125°C、150°C、175°C三個(gè)關(guān)鍵溫度點(diǎn)(覆蓋產(chǎn)線工藝范圍)的硅油介質(zhì)中加熱120秒,隨后冷卻測量最終尺寸,計(jì)算徑向和軸向收縮率。
關(guān)鍵數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn):
A管(原用管):在150°C時(shí)徑向收縮率已達(dá)52%,且在175°C時(shí)超過70%,表現(xiàn)出“過度收縮"和“高溫度敏感性"。其軸向收縮也達(dá)12%,導(dǎo)致長度方向縮頸明顯。
B管和C管:在150°C-175°C區(qū)間,徑向收縮率穩(wěn)定在45%-50%之間,軸向收縮均小于5%,表現(xiàn)出更平緩、可控的收縮特性。
結(jié)論一:A管的收縮特性本身過于劇烈,是導(dǎo)致在異形端子上局部應(yīng)力過大而破裂的材料內(nèi)在原因。
2. 工藝窗口的精確界定
測試方法: 針對表現(xiàn)更優(yōu)的B管,進(jìn)行更精細(xì)的工藝窗口探索。在RSY-02中,以5°C為間隔,在130°C至180°C范圍內(nèi)設(shè)置多個(gè)溫度點(diǎn),分別測試其達(dá)到wan全收縮(與目標(biāo)直徑匹配)所需的最短時(shí)間和最終狀態(tài)。
關(guān)鍵數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn):
在140°C下,B管需要超過180秒才能達(dá)到穩(wěn)定收縮,效率低。
在155°C下,僅需60秒即可達(dá)到目標(biāo)直徑,且延長至90秒后尺寸幾乎無變化,表現(xiàn)出一個(gè)寬而穩(wěn)定的“工藝平臺(tái)"。
在170°C以上,雖然時(shí)間更短,但軸向收縮開始略微增加。
結(jié)論二:為B管找到了一個(gè)理想的工藝窗口:155°C ± 3°C,60-90秒。此窗口既能保證可靠收縮,又對時(shí)間和溫度波動(dòng)有較好的容錯(cuò)性。
3. 模擬驗(yàn)證與生產(chǎn)線參數(shù)轉(zhuǎn)移
最終驗(yàn)證:使用RSY-02,在155°C硅油中精確處理套在PPS端子試樣上的B管70秒。冷卻后檢查,套管與端子異形輪廓貼合緊密均勻,無局部過薄或間隙。隨后,將該溫度-時(shí)間參數(shù)作為指導(dǎo),調(diào)整生產(chǎn)線熱風(fēng)槍的設(shè)定(考慮到熱風(fēng)效率差異,實(shí)際設(shè)定略高于155°C),并進(jìn)行小批量試產(chǎn)。
結(jié)果:試產(chǎn)件的防水密封測試合格率立即提升至99.5%以上,解決了封裝問題。
三、 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的長效價(jià)值與流程固化
基于此次成功的分析,該企業(yè)將熱縮試驗(yàn)儀的驗(yàn)證流程固化到其新產(chǎn)品開發(fā)與供應(yīng)商管理體系中:
建立供應(yīng)商材料準(zhǔn)入的量化標(biāo)準(zhǔn):將 “在155°C硅油介質(zhì)中,60秒內(nèi)徑向收縮率穩(wěn)定在48%±3%,軸向收縮率<5%" 寫入對雙壁熱縮管的技術(shù)規(guī)格書,要求所有新供應(yīng)商樣品必須通過RSY-02測試并提供數(shù)據(jù)報(bào)告。
優(yōu)化內(nèi)部工藝開發(fā)流程:在新連接器設(shè)計(jì)階段,結(jié)構(gòu)工程師會(huì)提前提供絕緣端子的3D模型和關(guān)鍵尺寸。包裝工藝工程師則利用RSY-02,對候選熱縮管進(jìn)行模擬測試,提前篩選出匹配度zui高的材料,并推薦初始工藝參數(shù),將問題阻隔在設(shè)計(jì)階段。
用于生產(chǎn)線異常診斷:當(dāng)生產(chǎn)線再次出現(xiàn)封裝不良時(shí),可立即使用RSY-02對當(dāng)時(shí)使用的熱縮管進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)條件測試,快速判斷是材料批次波動(dòng),還是設(shè)備加熱參數(shù)發(fā)生了漂移。
通過RSY-02熱縮試驗(yàn)儀提供的精確、可重復(fù)的定量數(shù)據(jù),該企業(yè)將熱縮套管這一“看似簡單"的輔材選擇與應(yīng)用,從依賴經(jīng)驗(yàn)和試錯(cuò)的傳統(tǒng)模式,轉(zhuǎn)變?yōu)榛诓牧峡茖W(xué)數(shù)據(jù)和可控工藝窗口的工程化決策模式,顯著提升了產(chǎn)品可靠性與開發(fā)效率。
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