CN102820101B - 大长度矩形空心导线加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大长度矩形空心导线加工方法，矩形空心导线的长面为b面，短面为a面，设加工后的矩形空心导线成品的横截面尺寸为B2×A2×d，即横截面的长为B2、宽为A2、壁厚为d2，所述矩形空心导线成品横截面的外周长为C2，加工步骤中依次包括冶炼铜锭→穿孔挤压→轧管→利用游动外模和游动芯头多次盘拉制成圆盘空心管→空拉为过渡矩形空心盘管，还包括使用矩形游动外模和游动芯头将过渡矩形空心盘管拉制为大长度矩形空心导线的步骤x，并给出了在步骤x中游动外模和游动芯头的锥角的工艺参数及过渡矩形空心盘管的尺寸计算方法。本发明具有内表面粗糙度低、晶粒均匀、耐腐蚀性能好且能够拉制大长度矩形空心导线的优点。

Description

大长度矩形空心导线加工方法

技术领域

本发明涉及管材领域，尤其涉及一种空心导线，具体是指一种大长度矩形空心导线加工方法。

背景技术

随着大型发电机性能功率越来越大，其零配件推陈出新，尤其是定子线圈，由于线圈的绝缘性能随着自身温度的升高直线下降，所以现在很多发电机都将定子线圈用的电磁线设计为空心线，中间通水或冷空气进行降温，从而保证线圈在一个较的温度下工作，使线圈、乃至电机的寿命延长。

所以现阶段如何为空心电磁线提供优质的矩形空心线成为一个新的课题。现阶段生产矩形空心线的方法主要为将电解铜板熔炼为圆柱形铜锭，加热铜锭，将铜锭穿孔挤压为大规格圆管，然后通过冷轧、冷拔等冷加工，将挤压管坯加工到矩形管材。冷拔工艺又分为两种，一种为运用固定芯头的直拉方式，此方式由于受固定芯头芯杆的影响，其成品长度受到制约；另一种为运用游动芯头将挤压管拉制为圆盘管，再将圆盘管通过矩形模具空拉至矩形盘管。受空拉的影响，管材由圆形过渡到矩形，内壁各部分产生张力变形和压力变形，产生轻微的褶皱，导致矩形空心线的内表面粗糙度大，晶粒不均匀，降低了材质的耐腐蚀性能，影响了空心线的使用寿命，从而降低了电机的寿命。将游动芯头技术应用在拉制矩形盘管可解决以上问题，但是在存在技术难题和偏见，导致无法应用，这是由于在正常使用游动芯头拉制圆盘管时，为能保证游动芯头受力平衡，保证拉拔的连续性，芯头的锥角β要小于外模的锥角α，而大于管材与芯头接触表面之间的摩擦角ψ，即：α>β>ψ；一般将外模的锥角α设计为11～15°，游动心头的锥角β设计为9°～13°；但在拉制矩形方管时，尺寸a和尺寸b不等，确定a、b两边的加工率成为关键点，若要保证两边的受力一样，就要使两者的加工率一样（δ×a；δ×b），但由于a、b不相等，所以两者变化的绝对量不等，这就导致在模具锥角一样的情况下，a、b两面受力不平衡。由于该问题的存在，利用游动芯模技术拉制大长度空心导线成为一个长时间难以跨越的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种内表面粗糙度低、晶粒均匀、耐腐蚀性能好的能够利用游动芯模技术来拉制大长度矩形空心导线加工方法。

本发明的技术解决方案是，首先提供一种大长度矩形空心导线加工方法，矩形空心导线的长面为b面，短面为a面，设加工后的矩形空心导线成品的横截面尺寸为B2×A2×d，即横截面的长为B2、宽为A2、壁厚为d2，所述矩形空心导线成品横截面的外周长为C2，加工步骤中依次包括冶炼铜锭→穿孔挤压→轧管→利用游动外模和游动芯头多次盘拉制成圆盘空心管→空拉为过渡矩形空心盘管，其特征在于：还包括使用矩形上述游动外模和上述游动芯头将过渡矩形空心盘管拉制为大长度矩形空心导线的步骤x，在步骤x拉制过程中：方管的整体延伸率ε设为1.3～1.6，方管的总体减径量为δ为1.2～1.4，方管b面整体减径量δ1为1.2～1.4，方管a面整体减径量δ2为（δ×c2÷2-δ1×b2）÷a2，所述的过渡矩形空心盘管的横截面尺寸按照以下公式取值，长边长度b1=δ1×b2，短边长度a1=δ2×a2=δ×c2÷2-δ1×b2；拉伸过程中的减壁量η=ε/δ，壁厚d1=ε/δ×d2；在拉制过程中的摩擦角ψ为与材质、润滑介质有关的固定值，所使用的上述游动芯头的锥角β为9°～13°，上述游动外模的锥角α为11°～15°，且α>β>ψ，上述游动外模与a面接触的游动外模锥角取值为β的下限11°，上述游动外模与b面接触的外模锥角γ具有如下取值关系ctanγ=ctanβ×δ1/δ2，则γ=arc（ctanβ×δ1/δ2）。

作为优选，所述的游动芯头的锥角为9°。

作为优选，最后还包括退火工序：利用井式退火炉，在温度为550℃、保护气氛为氮气的环境下进行退火，退火后得到成品。

过以上方案后，本发明为了保证拉拔的连续性，需要保证游动心头在拉拔过程中受力平衡，所以我们既需要对ａ面和ｂ面的缩径量进行调整，由于ａ＜ｂ，所以我们把ａ面的缩径量相应的提高（δ2=a1/a2，a1为拉伸前尺寸，a2为拉伸后尺寸），ｂ面的缩径量相应的减少（δ1=b1/b2，b1为拉伸前尺寸，b2为拉伸后尺寸），δ2＞δ1，这样管材ａ面受到的径向力F1将会大于ｂ面受到的径向力F2，且F1/F2=δ2/δ1，在此情况下要使游动心头受到的径向力平衡，需将外模锥角β减小，锥角γ增大，如此游动芯头受到的a面径向力F3=Ｆ1＊ctanγ，其中F1增大，ctanγ减小，b面受到了径向力F4=Ｆ2＊ctanβ减小，其中F2减小，ctanβ增大，从而F3=F4，从而使a、b面受到的力趋近平衡。从而保证里拉拔的连续性。根据测定结果，采用本方案后，本发明中使用矩形游动外模和游动芯头技术拉制的空心线，使空心线的晶粒度小于0.06，内表面粗糙度小于0.6，并且空心线的最大长度至少可达200米。

附图说明

图1中本发明中矩形空心导线横截面结构示意图。

图2中为本发明所用的拉制大长度矩形空心导线所用游动芯模结构示意图。

图3中为本发明的游动芯模与a面接触部截面结构示意图。

图4中为本发明的游动芯模与b面接触部截面结构示意图。

图5中为本发明的工艺方法步骤流程图。

图中所示：

1、外模，2、芯模，3、矩形空心导线。

具体实施方式

为便于说明，下面结合附图，对本发明的大长度矩形空心导线加工方法做详细说明：

如附图1至4中所示，一种大长度矩形空心导线加工方法，包括以下步骤：

a.熔炼铜锭：用半连续熔炼炉，将电解铜板熔炼成直径为220mm的铜锭，熔炼温度为1180-1200℃，熔炼时间为60-80min；

b.穿孔挤压：用卧式水封挤压机，将直径为220mm,长度为480mm的铜锭挤压为外径为74mm，壁厚为7mm厚的管坯；

c.轧管：用二辊冷轧管机将挤压管坯轧制为外径为40mm，壁厚为2mm厚的中型管坯；

d.盘拉：通过7次游动盘拉，将轧制管坯拉制成直径φ13×1.3（壁厚为1.3）的圆盘管；

e.将圆盘管空拉制为6.6×12.4×1.3（四舍五入）过渡空心线；

f.通过使用矩形游动外模和游动芯头，将过渡空心线拉制为4.7×9.9的大长度空心线，在此步骤中，上述游动芯头的锥角为9°，上述游动外模与a面接触的锥角为11°，上述游动外模与b面接触的锥角γ=arcctan（ctanβ×δ1/δ2）=12.3°；

g.利用井式退火炉，在温度为550℃、保护气氛为氮气的环境下进行退火。

上述实施例中使用矩形上述游动外模和上述游动芯头技术拉制截面为4.7×9.9×1.2的空心线，使空心线的晶粒度小于0.06，内表面粗糙度小于0.6，并且空心线的最大长度大于200米。

在此应该说明，本发明中新型空心导线的制作方法中包括的铜锭熔炼工序、挤压工序和链拉工序，在上述实施例中没有提到的熔炼的温度、铜锭中银的含量、挤压的压力及链拉工序中拉拔的温度、拉力大小等工艺参数均可参照现有技术中已有的工艺参数，因其为现有技术，故而在此不再详述。

在上述实施例中，对本发明的最佳实施方式做了描述，很显然，在本发明的发明构思下，仍可做出很多变化，如所述的盘拉的次数也可根据实际拉制的尺寸进行调整等。在此，应该说明，在本发明的发明构思下所做出的任何改变都将落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种大长度矩形空心导线加工方法，矩形空心导线的长面为b面，短面为a面，设加工后的矩形空心导线成品的横截面尺寸为B2×A2×d，即横截面的长为B2、宽为A2、壁厚为d2，所述矩形空心导线成品横截面的外周长为C2，加工步骤中依次包括冶炼铜锭→穿孔挤压→轧管→利用游动外模和游动芯头多次盘拉制成圆盘空心管→空拉为过渡矩形空心盘管，其特征在于：还包括使用矩形上述游动外模和上述游动芯头将过渡矩形空心盘管拉制为大长度矩形空心导线的步骤x，在步骤x拉制过程中：方管的整体延伸率ε设为1.3～1.6，方管的总体减径量为δ为1.2～1.4，方管b面整体减径量δ1为1.1～1.4，方管a面整体减径量δ2为（δ×C2÷2-δ1×B2）÷A2，所述的过渡矩形空心盘管的横截面尺寸按照以下公式取值，长边长度B1=δ1×B2，短边长度A1=δ2×A2=δ×C2÷2-δ1×B2；拉伸过程中的减壁量η=ε/δ，壁厚d1=ε/δ×d2；在拉制过程中的摩擦角ψ为与材质、润滑介质有关的固定值，所使用的上述游动芯头的锥角β为9°～13°，上述游动外模的锥角α为11°～15°，且α>β>ψ，上述游动外模与b面接触的游动外模锥角取值为α的下限11°，上述游动外模与a面接触的外模锥角γ具有如下取值关系ctanγ=ctanβ×δ1/δ2，则γ=arc（ctanβ×δ1/δ2）。

2.根据权利要求1所述的大长度矩形空心导线加工方法，其特征在于：所述的游动芯头的锥角β为9°。

3.根据权利要求1所述的大长度矩形空心导线加工方法，其特征在于：最后还包括退火工序：利用井式退火炉，在温度为550℃、保护气氛为氮气的环境下进行退火，退火后得到成品。

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