摘　要：针对新能源汽车充电铝排电缆生产过程中的导体机械性能不达标、绝缘附着力不足及尼龙绝缘吸水等问题及其引发的线束加工不良影响，通过系统分析生产工艺与试验验证提出解决方案：优化导体机械性能使弯折开裂不良率降至7% 以下；精准控制导体预热温度确保绝缘附着力稳定于55~65 N，消除弯折鼓包与脆裂；预烘尼龙绝缘料有效预防绝缘气孔、高压裂纹及导体胶料残留。研究为铝排电缆标准化生产与线束加工合格率提升提供技术依据，支撑新能源汽车"以铝代铜"降本策略的推广应用。

0 引　言

随着新能源汽车产业的迅猛发展，车企在产品定位与差异化竞争层面日益凸显科技感、智能化、续航里程及自动驾驶等核心要素的快速迭代。在同等市场定位下，降低成本成为提升性价比竞争力的关键路径，而“以铝代铜”策略则是实现降本增效的重要措施。为响应市场需求，新能源汽车充电铝排电缆被成功开发。然而，目前行业缺乏针对该产品的具体标准规范与工艺指导，导致实际生产中存在关键技术瓶颈。若工艺控制不当，易引发导体机械性能不达标、绝缘电气/机械性能衰减、产品折弯失效等质量缺陷，进而降低铝排电缆生产合格率并劣化线束加工性能。本研究基于铝排电缆生产实践，系统综述其性能要求、结构设计、材料选型、工艺控制及测试方法，旨在提出系统性解决方案。

1 结构设计

1.1 技术性能要求

鉴于目前国内外尚无针对铝排电缆的特定标准，其技术性能要求需要参照以下标准及线束厂、主机厂的性能检测指标： ISO 19642-2: 2023、GB/T 3190—2020《变形铝及铝合金化学成分》、GB/T 5585—2018《电工用铜、铝及其合金母线》、GB/T 32363—2015《塑料 聚酰胺模塑和挤出塑料》。然而，由于铝排电缆的特殊性，将适用于圆形汽车电缆的测试方法直接应用于铝排电缆时，需要进行适当改进。例如，在成品电缆的短期老化、长期老化、高温压力及热过载等测试中，通常要求对电缆进行卷绕操作，而铝排电缆受其刚性结构限制无法执行此类操作。此外，铝排电缆所采用的尼龙绝缘材料本身易吸湿，因此应特别关注其绝缘电阻测试的评估。铝排电缆检测项目清单见表1。

1.2 基本结构

铝排电缆结构较为简单，包括铝排导体和绝缘两部分。导体采用6 系铝合金导体，导体机械性能满足抗张强度大于100 N·mm−2，断裂伸长率大于20%，电性能满足电导率大于59% IACS（国际退火铜标准）。绝缘采用尼龙，绝缘厚度大于1.0 mm。铝排电缆的基本结构与铝排电缆折弯后见图1。

2 制造工艺

2.1 铝排电缆工艺流程

铝排电缆的工艺流程与普通单芯绝缘电缆挤出流程相同，根据相关性能和技术要求铝排电缆的生产工艺流程见图2。

6系铝合金因其兼具高强度（优于4系和5系合金）、良好耐腐蚀性以及电导率大于59% IACS的综合性能优势，成为铝排电缆导体的首选材料。尼龙材料与其他绝缘材料相比，在电气性能、机械强度、热稳定性、阻燃性能、耐磨耐腐蚀性等方面具备更优异的性能。尼龙材料与导体之间的包覆力相比其他材料也具有更明显的优势。可以通过控制导体的预热温度、挤出压力来调整尼龙绝缘层与铝排导体的附着力，这对于后续线束弯折加工具有及其重要的意义。故而铝排电缆的绝缘多采用尼龙。

2.2 铝排导体

铝排导体的生产过程主要包括三个关键环节：第一部分是铝合金锭到铝合金杆的连铸连轧生产；第二部分是铝合金杆通过挤铝机到铝排导体；第三部分为对铝排导体的退火处理。此三部分的工艺流程见图3。

铝合金锭通过熔炼、保温、滤渣、浇筑、连轧、冷却、收线等工序制成铝合金杆。在熔炼和连轧过程中，通过控制加入溶液中的金属元素和轧制速度来调整导体的电性能和机械性能。

铝排导体的机械性能（尤其是硬度）直接影响下游线束厂的弯折工艺：硬度过高将导致成品电缆弯折困难，并可能因导体形变引发弯折处的绝缘层开裂。

导体尺寸超差不仅会导致后续绝缘挤出尺寸超差，还会影响客户端弯折加工效率，进而增加次品率与生产成本。导体在挤压过程中倒角的控制质量也至关重要，密切影响后续绝缘挤出的偏心度控制以及线束弯折加工的顺利进行。

最后，对铝排导体进行270~310℃、保温6~8 h的时效处理，可进一步改善其电气性能和机械性能。

2.3 绝缘挤出

铝排电缆的绝缘挤出工艺流程主要包括导体校直、预热、尼龙挤出、冷却及收放线五个核心环节，挤出工艺流程见图4。导体校直通过多组串联校直器实现直线度控制；预热系统采用电磁感应加热装置进行精准温控；尼龙挤出由专用机组实施绝缘包覆，并配备分段冷却系统，收放线通过履带牵引机与联动收线系统集成完成；挤出模具则采用基于导体矩形截面定制的挤压式扁模。导体校直精度与预热温度的协同控制直接影响绝缘层厚度均匀性及绝缘附着力，这对保障最终产品的电气可靠性和机械稳定性具有决定性作用。

3 影响线束成品质量的因素

3.1 导体机械性能对产品线束的影响

铝排电缆主要固定敷设在车内电池组与车身之间，其几何形状、弯折角度等均在线束生产企业按设计预制而成，导体机械性能对线束生产企业的折弯成品合格率影响较大。若铝排导体机械强度过高，在进行放线操作时，电缆不易穿孔，易出现错位压线，严重影响生产效率。另外，在折弯机进行平弯时，由于铝排导体内外边分别受到挤压和拉伸，易造成铝排内外边出现开裂，严重影响产品质量。若铝排导体机械强度过低，铝排电缆整体韧性不足，抗机械冲击能力差，平弯及平弯之后导体易出现开裂现象。

3.2 绝缘挤出对产品线束的影响

尼龙绝缘层对铝排电缆线束性能的影响呈多维度特征，主要涉及绝缘厚度、偏心度、表面质量等参数，其中绝缘附着力尤为关键。绝缘附着力直接影响线束弯折工艺的合格率与外观完整性。当绝缘厚度不足或偏心度超差时，不仅导致铝排电缆在裁切工序中出现裁断困难，更会诱发厚度薄弱区域的应力开裂现象。此外，若绝缘表面因尼龙材料烘干不充分或冷却水气泡形成凹陷缺陷，既会损害线束敷设的美观性，也可能劣化产品的电气绝缘性能与长期可靠性。绝缘附着力是需要着重控制的工艺参数。附着力不足，弯折时极易出现绝缘鼓包。

导体预热温度的精准选择对铝排电缆生产工艺具有决定性影响。导体预热温度决定了绝缘和导体之间的附着力，界面强度又决定了线束弯折工艺的合格率。预热温度不足将导致界面附着力下降；反之，温度过高则易引发绝缘脆化开裂以及在激光脱皮过程中的材料热损伤。

3.3 绝缘吸水对产品线束的影响

由于尼龙材料本身特性，绝缘易吸水。对于身处华南地区的企业来说，空气湿度大，尼龙绝缘更易吸水。绝缘材料吸水对电缆的绝缘电阻和绝缘与导体的附着力影响是严重的。

若绝缘材料烘干不充分，在挤出过程中预热导体进入机头时（其温度显著高于水的沸点），残留水分将随冷却过程汽化，水汽沿着绝缘和导体截面分布形成绝缘气孔。气孔的出现会导致绝缘与导体之间形成微小的空腔，空腔影响绝缘和导体的附着力，易形成弯折鼓包。另外，由于气孔的存在，弯折时在气孔位置出现高应力区域，在进行高压试验时易出现绝缘裂纹。同时，绝缘材料烘干不充分会导致导体表面有胶料残留，给线束厂后续加工造成不便。

4 解决方案

4.1 导体开裂

在不同断裂伸长率和抗张强度情况下，对铝排导体进行试验验证，100 条样品在弯折时出现不良品的数量的统计结果见表2。

由表2 可知，控制铝排导体的断裂伸长率不低于20%，抗张强度控制在95~110 MPa 范围，可明显降低弯折时导体开裂的问题。

4.2 绝缘鼓包及脆化

绝缘附着力随导体预热温度升高呈正相关增长趋势，较高的附着力可有效抑制弯折过程中因应力集中导致的绝缘层鼓包现象。当预热温度超过绝缘材料热耐受临界值时，将引发材料机械性能变差，致使弯折时出现脆化。在固定绝缘材料及挤出工艺参数条件下，以150 ℃ 为基准温度，按10 ℃ 梯度递增测试不同预热温度对铝排附着力的影响规律，测试结果见表3。其中，在导体预热温度较低时，绝缘料和光滑铝排导体表面黏附性较差，用手即可轻松扯下绝缘皮，因而在拉力机上进行测试时，无法取得具体数值。

由表3 可知，预热温度低时绝缘和导体不粘连。导体预热温度宜控制在190~200 ℃，此时绝缘附着力均在55~65 N，且未有粘连脆断。

4.3 绝缘气孔、裂纹、残留

结合实际生产验证发现，绝缘生产前，将绝缘料在90~100 ℃ 温度下预烘8 h，并控制尼龙绝缘料的含水量在0.08% 以下，可减少绝缘挤出时出现的绝缘内气孔、高压试验时绝缘裂纹、导体上胶料残留的现象。

5 结束语

新能源汽车充电铝排电缆的结构简洁性与其工艺控制的复杂性形成鲜明对比。本研究通过量化调控导体机械性能将弯折开裂率降至7% 以下，并控制导体预热温度使绝缘附着力稳定于55~65 N以消除弯折鼓包与脆裂，同时采用尼龙绝缘预烘工艺彻底解决气孔、高压裂纹及胶料残留问题，从而为铝排电缆标准化生产与线束加工合格率提升提供了可验证的技术方案，证实了“以铝代铜”策略在新能源汽车降本增效中的工程可行性；未来需持续探索材料改性、工艺创新及行业标准制定，以应对日益复杂的应用场景挑战。

来源：《电线电缆》,2025年.08期，作者：程东旭，周鑫，关万立。广州市新兴电缆实业有限公司）。声明：转载此文是出于传递更多信息，技术交流之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请与我们联系，我们将及时更正、删除，谢谢。