CN102412021A

CN102412021A - 一种铝导体的拉制方法

Info

Publication number: CN102412021A
Application number: CN2011103718161A
Authority: CN
Inventors: 董吟梅; 张祖经; 高昌林
Original assignee: Anhui Land Group Co Ltd
Current assignee: Anhui Land Group Co Ltd
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2012-04-11

Abstract

本发明涉及一种铝导体的拉制方法。所述方法采用拉模拉制紧压铝导体代替传统分压式压模压制铝导体，其拉制过程为：待拉制铝导体从拉模入口区(1)进入，外力作用下，依次通过工作区(2)、定径区(3)和出口区(4)，从出口区(4)被拔拉出来形成紧压铝导体。所述方法拉制的紧压铝导体椭圆度可控，表面光滑，能够为中压电流传输的电缆线芯提供安全、稳定、长寿命的中压电缆导体。

Description

一种铝导体的拉制方法

技术领域

本发明涉及电线电缆领域，具体地说，涉及一种铝导体的拉制方法。

背景技术

电线电缆具有传输电能、传递信息和实现电磁能量转换的功能，为生产、国防、科学研究和日常生活中输送不可缺少的能源——电能。导体是电线电缆的基础材料和重要组成部分，是电流传输的核心介质。一般意义上，能够导电的材料均可用于电线电缆的导体，如银、铜、金、铝等，但由于经济与资源等因素，常用的导体只有铜和铝两种。铜的电阻率(≤0.01741Ω·mm²/m)比铝的电阻率(≤0.028Ω·mm²/m)低，更适用于作为导体材料，但铝的重量轻、延展性好、加工容易、安装运输便利，且资源更丰富，价格更便宜，因此在电压相对较高的情况下，输电线路母线导体材料优先选用铝线。

在进行电缆导体的结构设计时，1kV及以上额定电压的电缆的导体通常采用多根单线绞合的圆形紧压绞合铝导体，该导体有较高的柔软性和稳定性，能够节省材料，降低成本。紧压导体表面的光滑圆整性对电缆产品的安全性和使用寿命至关重要。这是因为导体表面的毛刺会造成电流在电缆中传送的过程中极易击穿，从而产生安全隐患，即使不击穿也会严重缩短电缆的使用寿命。导体表面的不圆整性，会造成导体内的电场不均匀，也会影响电缆的使用寿命。

在现行的中压(一般指6～35kV电压)铝导体的紧压方法中，大部分厂家都采用分压式压模压制方法压制铝导体，即在压模过程中通过逐步变化压力的方法将铝导体压紧。用于压制的铝导体单线一般都是硬态的，延伸率较小，形变范围小，在较高的紧压系数下，容易出现穿模断线现象。分压式压膜压制过程不使用润滑产品，易产生铝屑和毛刺。由此，分压式压模压制方法压制的铝导体存在大概率的表面有毛刺不光滑，截面多为椭圆，不圆整，生产效率低，易断线，浪费大的问题。

目前已经公开有在导体紧压完成后，专门用于去除毛刺的装置。

CN201616297U公开了一种专用于电缆导体绞线的去毛刺装置，包括底座以及设置在底座上方的支撑柱，支撑柱上设有滚动毛刷装置，滚动毛刷装置内壁上设置有若干个可拆卸的细钢丝刷，细钢丝刷的刷头向内分布构成一个供导体通过的通孔，滚动毛刷装置通过链条与驱动装置连接。

CN201313272公开了一种电缆导体表面毛刺的去除装置，包括底座，在底座上设有中间为空腔的机架；机架内水平的设有电机以及圆周表面设有半圆凹槽的上铜丝轮和下铜丝轮；上铜丝轮和下铜丝轮的半圆凹槽配合形成导体穿过的圆孔；上铜丝轮和下铜丝轮分别由与机架连接的上转轴和下转轴带动旋转；且下转轴由电机驱动。该电缆导体表面毛刺的去除装置，通过导体的直线运动经过上、下铜丝轮磨擦后，对成形导体表面的毛刺的去除，从而有效的实现了导体表面的光滑。

毛刺去除装置能够有效去除导体表面的毛刺，但是生产过程中需要额外增加设备和工序，不利于节约生产成本，提高生产效率。

发明内容

本发明提出一种有效的铝导体的拉制方法，该方法生产出的铝导体表面光滑无毛刺，不需另外添加去除毛刺的装置，节约了生产成本，提高了生产效率，保证了产品的合格率。

本发明目的之一是提出了一种铝导体的拉制方法，此法采用拉模拉制紧压铝导体代替分压式压模压制铝导体的方法，所拉制的紧压铝导体椭圆度可控，表面光滑。

分压式压模压制是在压模过程中通过逐步增加压力的方法将铝导体逐步压紧的过程，该方法的操作过程是间歇的，截面的椭圆度不可控，不易加工，加工速度慢，而且质量稳定性不高，电缆故障率高。本发明中，待紧压铝导体是连续通过同一个拉模，拉模定径区为整圆，可以保证紧压均匀，紧压铝导体横截面均一，表面光滑，并可连续加工，加工速度快，不浪费原材料，质量稳定性高，且能减少电缆的故障发生率。

本发明是通过如下技术方案实现的：待拉制铝导体从拉模入口区1进入，外力作用下依次通过工作区2、定径区3和出口区4，从出口区被拔拉出来形成紧压铝导体。附图1为所用拉模的剖面图，附图2为拉模拉制紧压铝导体的过程示意图。

所述方法的优选技术方案是：待拉制铝导体从拉模入口区1进入，设定拉制铝导体的紧压系数，在鼓轮的作用下，依次通过工作区2、定径区3和出口区4，在出口区4被水平拉拔出来形成紧压铝导体。

所述方法的特别优选技术方案是：拉模入口区1涂有润滑剂或拉丝液，待拉制铝导体从拉模入口区1进入，设定拉制铝导体的紧压系数，在鼓轮的作用下，依次通过工作区2、定径区3和出口区4，在出口区被水平拉拔出来形成紧压铝导体，拉丝过程可向拉模内补充润滑剂或拉丝液。

所述紧压铝导体截面的直径与定径区截面的直径相同。本领域技术人员可根据所要拉制的紧压铝导体的直径大小选择定径区直径与铝导体直径相同的拉模。

填充系数(又称为紧压系数)为线芯导体实际截面积与线芯轮廓截面积之比。圆形线芯填充系数＝每根单线截面积之和/绞合线芯外接圆面积。延伸系数为在导体拉伸前的有效截面积与导体拉伸后的有效截面积的比值。在铝导体紧压过程中，紧压系数和延伸系数是相互关联的，二者的选择十分重要。一般情况下，导体紧压程度越高，则所需外力越大，拉伸强度越大，即延伸系数越大。紧压系数(或延伸系数)的选择与导体的材质、电阻率均有密切关系，一般紧压系数在0.85～0.91之间，延伸系数应在1.0～1.1之间。紧压系数和延伸系数的选择已有不少文献涉及(力缆用圆铜紧压绞合导体采用拉模的设计与应用，《电线电缆译丛》，第98卷，第1期，谢起林；圆形绞合紧压导体结构涉及的探讨，《中国电工技术学会电线电缆专委会2004年会论文集》，2004年，林磊)，在此不再赘述。

所述润滑剂或拉丝液，主要起到减小拉模与铝导体之间摩擦力的作用。润滑剂或拉丝液的生产或制备已存在相关技术，本领域技术人员可通过市售获得或通过专利文献自行配制。例如，CN101812363A公开了一种全合成铝合金拉丝液，其配方组成包括：混合醇胺：5～20％；混合酸：5～15％；铜缓蚀剂：0.2～0.8％；防锈剂：1～4％；己二醇：5～15％；铝缓蚀剂：1～5％；水溶性聚醚：5～30％；水分：余量。该拉丝液采用原液加工，因此不含杀菌剂。CN 1319649公开了一种高效节能环保拉丝液的制造方法，它由去离子水、三乙醇氨、油酸、硬脂酸、氨水、失水山梨醇聚氧乙烯醚单油酸酯、失水山梨醇聚氧乙烯醚单棕榈酸酯、甲基硅油、EDTA、苯甲酸钠等成分按一定重量百分比组成配方比，再按上述配方比顺序逐步加入到带加热器及搅拌器的反应器中加热搅拌；在一定温度下先使三乙醇氨与油酸反应，再恒温一定时间后再将硬脂酸加入反应器中，待完全溶解，再慢慢加入氨水，保温及恒温一定时间后，最后将其它物料按顺序逐一加入，搅拌到全部溶解后，冷却到一定温度，出料制成产品。

优选地，拉模材质为金刚石、人造钻石、聚晶、钨钢、硬质合金中的一种或几种，优选为硬质合金，特别优选为涂有纳米金刚石涂层的硬质合金。

优选地，拉模可配钢制外套。

拉模的材质一般选用硬度较高的金刚石、人造钻石、聚晶、钨钢、硬质合金。紧压铝导体过程工作温度不高，一般小于80度，选用高硬度材质的拉模能够保证紧压铝导体横截面与拉模定径区的横截面相吻合，即所拉出的铝导体有较好的圆整性；如果拉模材质为脆性材料，易撑裂，可配置钢质外套解决该问题。例如，拉模材质如果是硬质合金，考虑到硬质合金是脆性材料，可镶入钢制的外套。是否选择配置钢制外套的拉模，本领域技术人员可根据其掌握的专业知识自行决定。

拉模的内表面通过打磨成镜面或涂覆纳米层保证拉模内表面的光滑度。拉模内表面越光滑，拉制过程中摩擦力越小，因摩擦所产生的热量少，紧压铝导体因温度升高引起的回弹率就越小，得到的紧压铝导体横截面就越圆整。保证拉模内表面的光滑度还能减少拉制铝导体过程中铝屑的产生和紧压导体断丝的问题。

本发明目的之二是提供一种紧压铝导体，所述紧压铝导体由本发明所提供的方法制备得到。

本发明所提供的方法制备得到的紧压铝导体横截面圆整均一，表面光滑，无断丝。

本发明目的之三是提供一种拉模拉制紧压铝导体的中压电流传输电缆线芯的生产用途。

一种拉模拉制紧压的铝导体能够用于生产中压电流传输的电缆线芯，提供安全、稳定、长寿命的中压电缆导体。

本发明相对于传统加压式压模压制法紧压铝导体的优点在于：

(1)本发明是将待紧压铝导体连续通过同一个拉模，拉模定径区为整圆，可以保证紧压均匀，紧压铝导体横截面均一，表面光滑，并可连续加工，加工速度快。

(2)本发明的拉模拉制过程使用润滑剂或拉丝液，能有效减小摩擦力，进一步降低毛刺、铝屑的产生，保证紧压铝导体表面光滑。

(3)本发明拉制的紧压铝导体由于表面光滑，椭圆度可控，保证了电缆内部的电场均匀，降低了电流传送过程的安全隐患，有效增加了电缆的寿命。

附图说明

附图1为本发明拉模拉制紧压铝导体所用拉模的剖面图。

附图2为本发明拉模拉制紧压铝导体的过程示意图

附图标记：1、入口区；2、工作区；3、定径区；4、出口区。

具体实施方式

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的权利范围以权利要求书为准。

实施例一

将圆形绞合未紧压铝导体(截面积70.2mm²)从拉模入口区1进入拉模，穿模后，设定拉制铝导体的紧压系数为0.89，开启拉模机，在鼓轮的作用下，铝导体依次通过工作区2、定径区3和出口区4，从出口区4被水平拔拉出来，形成横截面圆整，表面光滑的紧压铝导体(截面积65.5mm²)。所用拉模材质为金刚石，定径区3截面为直径9.45mm的整圆，内表面经过镜面处理。

实施例二

将圆形绞合未紧压铝导体(截面积24.9mm²)从拉模入口区1进入拉模，入口区1涂抹有润滑油(购自美国好富顿国际公司)，穿模后，设定拉制铝导体的紧压系数为0.89，开启拉模机，在鼓轮的作用下，铝导体依次通过工作区2、定径区3和出口区4，从出口区4被水平拔拉出来，形成横截面圆整，表面光滑的紧压铝导体(截面积24.0mm²)。所用拉模材质为硬质合金，定径区3截面为直径5.53mm的整圆，该拉模配有钢质外套。

实施例三

将圆形绞合未紧压铝导体(截面积120.4mm²)从拉模入口区1进入拉模，入口区1涂抹有润滑油(购自美国好富顿国际公司)，穿模后，设定拉制铝导体的紧压系数为0.90，开启拉模机，在鼓轮的作用下，铝导体依次通过工作区2、定径区3和出口区4，从出口区4被水平拔拉出来，形成横截面圆整，表面光滑的紧压铝导体(截面积114.4mm²)。所用拉模材质为钨钢，定径区3截面为直径12.07mm的整圆，内表面经过镜面处理。

实施例四

将圆形绞合未紧压铝导体(截面积35mm²)从拉模入口区1进入拉模，入口区1涂抹有润滑油(购自美国好富顿国际公司)，穿模后，设定拉制铝导体的紧压系数为0.91，开启拉模机，在鼓轮的作用下，铝导体依次通过工作区2、定径区3和出口区4，从出口区4被水平拔拉出来，形成横截面圆整，表面光滑的紧压铝导体(截面积33.6mm²)。所用拉模材质为聚晶，定径区3截面为直径6.54mm的整圆，该拉模配有钢质外套，内表面经过镜面处理。

实施例五

将圆形绞合未紧压铝导体(截面积95mm²)从拉模入口区1进入拉模，入口区1涂抹有润滑油(购自美国好富顿国际公司)，穿模后，设定拉制铝导体的紧压系数为0.90，开启拉模机，在鼓轮的作用下，铝导体依次通过工作区2、定径区3和出口区4，从出口区4被水平拔拉出来，形成横截面圆整，表面光滑的紧压铝导体(截面积90.8mm²)。所用拉模材质为涂有纳米金刚石涂层的硬质合金，定径区3截面为直径10.75mm的整圆，该拉模配有钢质外套。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种铝导体的拉制方法，其特征在于，采用拉模拉制紧压铝导体，所拉制的紧压铝导体椭圆度可控。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用拉模拉制紧压铝导体，所拉制的紧压铝导体表面光滑。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，待拉制铝导体从拉模入口区(1)进入，外力作用下，依次通过工作区(2)、定径区(3)和出口区(4)，从出口区(4)被拔拉出来形成紧压铝导体。

4.如权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述拉模拉制的外力来自于鼓轮。

5.如权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述拉模拉制的方向与拉模的横截面垂直。

6.如权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述拉模过程使用压力润滑剂或拉丝液。

7.如权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，所述拉模的材质为金刚石、聚晶、钨钢、硬质合金中的一种或几种，优选为硬质合金，特别优选为涂有纳米金刚石涂层的硬质合金。

8.如权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，所述拉模配钢制外套。

9.一种紧压铝导体，其特征在于，所述紧压铝导体由权利要求1～8任一项的方法所制备得到。

10.如权利要求9所述的紧压铝导体的用途，其特征在于，所述的紧压铝导体用于中压电流传输电缆的线芯的生产。