作為汽車的重要零部件，線束占整車總質(zhì)量的2%-3%，而且隨著汽車電氣系統(tǒng)的比例增高，作為電氣連接系統(tǒng)的線束越來越復雜，其質(zhì)量也持續(xù)增加，因此的線束的輕量化就顯得尤為重要。據(jù)統(tǒng)計，一輛高級汽車的線束使用量已達3km，重量在20~30kg。汽車每行駛100km，25kg重的線束消耗能量約50W，相當于燃燒0.1kg的燃油。研究表明，若汽車整車重量降低10%，燃油消耗可降低8%；車重每減輕100kg，百公里油耗可降低0.3~0.6L，CO2排放量可減少約5g/km。

因此，汽車線束的未來發(fā)展趨勢是更細、更輕、更薄。其中汽車線束中銅導線重量占比達到75%，是主要的輕量化方向。目前，替代銅材質(zhì)的主要方法是鋁代銅

目前常規(guī)是采用鋁線代替常用的銅線，也是國際主流汽車線纜廠家如Aptiv、General Cable、Leoni、Coroplast、住友電工、LS、和G&G，以及國內(nèi)的長春捷翼在研究的方案

本篇結(jié)束的是低強度鋁線，也是大線徑鋁線；下篇我們會介紹高強度鋁線

1、鋁導線的優(yōu)點

鋁（Al）的重量比銅（Cu）輕三分之二左右，這種輕型材料可以降低電纜線束的整體重量。即使考慮到導電性和密度的關系，具有相同電阻的鋁線仍然比同等的銅線輕50% 左右。

除了質(zhì)量更輕，鋁還是一種供應量充足、容易獲取的導電用的基礎材料。相較而言，銅的資源有限，屬于“投資型”金屬。這意味著鋁的價格將相對穩(wěn)定且遠低于銅的價格，對成本有著比較好的控制。

從安裝成本角度考慮，由于鋁導線相對較輕，其在安裝過程中，不需要橋架及穿管，可以節(jié)約大量的安裝材料，相比銅導線節(jié)省20%-50%的安裝成本。

2、鋁線的技術難點

雖然鋁導體具有質(zhì)輕價廉的優(yōu)點，但其在汽車上的使用卻非常少，小線徑的鋁導線更是幾乎沒有涉及。究其原因，主要是0.35mm2和0.5mm2兩種規(guī)格的銅導線在汽車線束中使用量最大，且現(xiàn)有的技術并不能完全解決小線徑鋁導線的機械性能和電性能問題，所以限制了鋁導線的應用，具體技術難點主要有以下幾點：

鋁導線的導電率約為銅導線的60%，因此相對載流量較低。

鋁導線的機械強度只有銅線的三分之一，會影響端子壓接拉脫力。

鋁導線表面極易形成氧化膜，氧化層具有絕緣特性，將造成壓接電阻升高。

銅鋁間的電極電位差約2V，如果銅端子壓接鋁導線，當銅和鋁的連接處在潮濕的環(huán)境中，同時有化學介質(zhì)溶解于水汽中形成電解液時，從而形成鋁為負極，銅為正極的原電池，使電位較負的鋁腐蝕溶解，即發(fā)生電化學腐蝕。

綜合上述因素，要是兩種導線具有同樣的載流量，銅導線的質(zhì)量約為鋁導線的兩倍，加之銅鋁價格的差別，較終等效銅導線成本是鋁導線的7倍左右。值得注意的是，由于同等條件下鋁導線橫截面積相對較大，因此鋁芯電纜的絕緣、保護等材料需求增加，相應削減了鋁導線的價格優(yōu)勢。目前市場上普遍采用的鋁合金電纜的價格只有銅芯電纜的75%左右。

大家都知道，橫截面積越大載流能力就越強。因此通過增加線徑即可提升鋁導線的載流能力，比如要求通過同樣大小的持續(xù)電流，50平方的銅線，可以使用70平方的鋁線等量替換，即便如此，重量依然可以減輕45%左右，成本可以節(jié)約一半以上。美國USCAR推薦了一份兩種導線等量替換的對照表，在此僅截取部分作為參考。

3、鋁線的連接方式

但是這并不代表鋁線與端子的連接是不可實現(xiàn)的，也可以通過下面的三種形式實現(xiàn)連接：

1、超聲波金屬焊接

超聲波金屬焊接的原理是，利用超聲頻率（20-40kHz）的振動能量將振動波傳遞到兩個需要焊接的金屬物體表面，在靜壓力之下，使兩個金屬表面相互摩擦，從而形成分子層之間的融合

適用范圍: 銅鋁連接導體規(guī)格:10-200mm2

優(yōu)勢1:焊接材料不熔融，不脆弱

優(yōu)勢2:對焊接金屬表面要求低，氧化或電鍍均可焊接

優(yōu)勢3:焊接時間短，不需任何助焊劑、氣體、焊料

2、摩擦焊接

摩擦焊顧名思義主要是利用摩擦。金屬表面雖然看起來非常光滑，不過在微觀下其實也是非常不平整的。當兩個金屬塊相互摩擦時，粗糙的表面就會因為相對運動產(chǎn)生大量熱能，而如果相對運動速度加快，同時施加巨大的壓力，這個時候產(chǎn)生的熱量就可以融化金屬，等到冷卻。兩塊金屬片連接在了一起。

適用范圍: 銅鋁連接

導體規(guī)格:10-240mm2

優(yōu)勢1:不需任何助焊劑、氣體、焊料

優(yōu)勢2:焊接尺寸精度高

優(yōu)勢3:設備易于機械化、自動化、操作簡單

3、等離子焊接

等離子焊接，用等離子弧作為熱源來熔化兩金屬連接處的一種焊接法

適用范圍: 銅鋁連接

導體規(guī)格:10-240mm2

優(yōu)勢1:受熱影響的區(qū)域較小，對鋁線束損害程度較小

優(yōu)勢2:熔透能力強，能有效填滿線絲間的縫隙導電能力好

優(yōu)勢3:焊接過程穩(wěn)定，熔池狀態(tài)形成較好，成型美觀

審核編輯：郭婷