CN105023651B - 一种铝合金梯形导体的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铝合金梯形导体的制备方法，包括拉制步骤：采用非滑动拉丝机拉制梯形单线，以铝合金杆材为线材放线，依次通过各个拉制组拉制成梯形单线，由线盘收卷梯形单线。还包括绞合步骤：采用框式绞线机绞合梯形导体；框式绞线机绞合过程中梯形单线通过定向盘来保证梯形单线中心线朝向芯线，之后对梯形单线进行预扭，预扭方向与框绞机旋转方向相反，之后各梯形单线与芯线在成型装置处汇合，完成绞合，形成绞线。依此法拉制出的梯形单线结构稳定、表面平滑光洁，拉制过程不易断线。绞合成的梯形导体扭转应力较小，也因无需紧压处理，而具有较佳表面质量，且填充系数可达0.96以上。

Description

一种铝合金梯形导体的制备方法

技术领域

本发明涉及电缆导体制造领域，特别涉及一种铝合金梯形导体的制备方法。

背景技术

铝合金电力电缆所具备的良好的机械性能和电性能，使得它可以广泛应用于国民经济的各个领域，如普通民宅、高层建筑、电梯、大小型超市商场、地铁等，还可以用于冶金、钢铁、焦炭、煤矿、航空航天、军事、造纸等行业。

目前，绝大多数铝合金电缆导体都是由圆形铝合金单线绞合而成，形成的导体线与线之间具有较大空隙，增大了产品外径，浪费了挤包在导体周围的塑料，降低了导体的弯曲性能，影响了导体表面的电性能。如图1和图2所示有小部分铝合金电缆梯形导体6采用梯形单线12围绕中心圆线40绞合而成，由于梯形单线12属于异形线为具有小弧面121和大弧面122的类梯形，在拉制过程从圆形变梯形形变较大，导致表面质量差且易断线，在绞合过程中会产生扭转应力，导致结构不稳定，需要紧压或退火处理。

申请号为201420040683.9的实用新型专利中描述了一种绞线机，使用该绞线机绞合梯形导体，就会因为梯形导体进入成型装置时的线芯角度翻转造成绞合间隙过大以及内部应力过大的问题，所以需要紧压装置来进一步对绞线施力，但是这样会导致梯形单线变形，导致单线拉断力下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种铝合金梯形导体的制备方法，所制备的铝合金导体表面光滑无毛刺，结构稳定，填充系数可达0.96以上，且无需紧压。

本发明要解决的技术问题是通过采用如下技术方案实现的：

一种铝合金梯形导体的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

拉制步骤：采用非滑动拉丝机拉制梯形单线，所述非滑动拉丝机包括若干拉制组，以铝合金杆材为线材放线，依次通过各个拉制组拉制成梯形单线，由线盘收卷梯形单线，并保证梯形单线的大弧面贴合线盘；

所述拉制步骤中，所述每个拉制组都包括鼓轮、张紧轮、压轮、模具座和模具；所述拉制组拉制过程为：线材先通过鼓轮并缠绕2～3圈，再通过张紧轮，张紧轮控制线材与鼓轮间无滑动,再经过压轮使线材保持水平方向到达模具，模具固定于模具座中，过模后进入下一拉制组；所述模具包括多道圆形模具和多道梯形模具，线材先通过4～5道圆形模具，后通过3～4道梯形模具，使线材从圆形阶段到梯形阶段；保证梯形阶段的线材的小弧面与鼓轮贴合；每道所述梯形模具都有一供线材穿过的梯形拉制口，所述梯形拉制口的截面的中心线应保持竖直，并保证各道梯形模具的梯形拉制口的大弧面和小弧面朝向均一致；最后一道梯形模具的梯形拉制口的截面大小为4.5mm²～10mm²、中心角度为20°～72°、圆弧倒角为r0.4～r1.0；最后一道梯形模具的梯形拉制口的截面是梯形单线理论设计截面的1.03～1.3倍。

绞合步骤：采用框式绞线机绞合梯形导体，放线装置放出中心圆线，以中心圆线为芯线、以若干梯形单线为外包线通过框式绞线机绞合形成一层绞线，之后以一层绞线为芯线、以若干梯形单线为外包线通过下一框式绞线机绞合形成二层绞线，以此类推，最终以N-1层绞线为芯线、以若干梯形单线为外包线绞合形成N层绞线，所述N层绞线即为成品梯形导体。

所述框式绞线机包括框架、空心转轴、若干盘状布线装置、成型装置，所述空心转轴靠近成型装置位置还设有定向盘，所述框式绞线机绞合的过程为：芯线从框架和空心转轴穿过，拉制步骤中收卷好的线盘固定于所述框架内随其旋转并放出梯形单线，所述各梯形单线圆周布置，先通过盘状布线装置，再通过定向盘保证梯形单线的小弧面朝向芯线，之后对梯形单线进行预扭处理，所述预扭为将梯形单线绕自身线轴旋转180度或360度，预扭方向与框式绞线机旋转方向相反，然后保证梯形单线的小弧面朝向芯线，之后各梯形单线与芯线在成型装置处汇合，完成绞合，形成绞线；所述绞合步骤中，最外层绞线的绞合节径比为10～12.5，各层绞线的绞合节径比由外到内逐渐递增，相邻两层间绞合节径比之差为2～4。

进一步地，所述拉制步骤中，第一道模具延伸系数为1.20～1.30，第二、三道模具延伸系数为1.30～1.40，之后各道模具延伸系数为1.20～1.30且依次递减。

进一步地，所述绞合步骤中，所述定向盘包括盘体、若干固定架、若干定向导轮、若干压线轮；所述盘体上开有供梯形单线穿过的孔，所述固定架圆周排布并连接于盘体靠近成型装置一侧，所述定向导轮和压线轮均铰接于固定架上，所述定向导轮具有环状的梯形卡槽，所述梯形卡槽的截面形状与梯形单线的截面形状相近，能将梯形单线卡在槽中固定其方向，所述压线轮与定向导轮相切，能用于压紧穿过的梯形单线。

进一步地，所述绞合步骤中，相邻两框式绞线机的旋转方向相反。

进一步地，所述绞合步骤中，最终形成三层绞线，所述三层绞线的构造为：以中心圆线为芯线，第一层为5根梯形单线，第二层为9根梯形单线，第三层为15根梯形单线。

本发明具有如下优点：

拉制出的梯形单线结构稳定、表面平滑光洁，拉制过程不易断线，且有利于控制拉制设备的寿命。绞合成的梯形导体扭转应力较小，也因无需紧压处理，而具有较佳表面质量，且单线之间的结合度更好，填充系数可达0.96以上。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为梯形导体结构示意图。

图2为梯形单线结构示意图。

图3为本发明拉制步骤示意图。

图4为本发明绞合步骤示意图。

图5为本发明框式绞线机结构示意图。

图6为本发明拉制步骤线材变化示意图。

图7为本发明梯形模具结构示意图。

图8为本发明定向盘结构示意图

图9为本发明定向过程示意图。

图10为本发明定向导轮结构示意图。

具体实施方式

如图3至图7所示，本发明的铝合金梯形导体的制备方法，包括以下步骤：

拉制步骤：采用非滑动拉丝机拉制梯形单线12，所述非滑动拉丝机包括若干拉制组2，以铝合金杆材为线材11放线，依次通过各个拉制组2拉制成梯形单线12，由线盘3收卷梯形单线12，并保证梯形单线12的大弧面122贴合线盘3；

绞合步骤：采用框式绞线机5绞合梯形导体6，放线装置放出中心圆线40，以中心圆线40为芯线X、以若干梯形单线12为外包线Y通过框式绞线机5绞合形成一层绞线41，之后以一层绞线41为芯线X、以若干梯形单线12为外包线Y通过下一框式绞线机5绞合形成二层绞线42，以此类推，最终以N-1层绞线为芯线X、以若干梯形单线12为外包线Y绞合形成N层绞线4N，所述N层绞线4N即为成品梯形导体6；

所述框式绞线机5包括框架51、空心转轴52、若干盘状布线装置53、成型装置55，所述空心转轴52靠近成型装置55位置还设有定向盘54。所述框式绞线机5绞合的过程为：X芯线从框架51和空心转轴52穿过，拉制步骤中收卷好的线盘3固定于所述框架51内随其旋转并放出梯形单线12，所述各梯形单线12圆周布置，先通过盘状布线装置53，再通过定向盘54，定向盘54用于保证梯形单线12的小弧面121朝向芯线，之后对梯形单线12进行预扭处理，所述预扭为将梯形单线12绕自身线轴旋转180度或360度，预扭方向与框式绞线机5旋转方向相反，预扭处理的梯形单线12由于自身应力而具有翻转的趋势，预扭之后到成型装置时应保证梯形单线12的小弧面121朝向芯线X，之后各梯形单线12与芯线X在成型装置处汇合，完成绞合，形成绞线J。

由于梯形单线12受形状的制约，拉制过程最好保持与拉制设备之间零滑动，避免线材11表面擦伤，所以采用非滑动拉丝机拉制。

收线时应保证成型的梯形单线12大弧面122贴合线盘3，大弧面122接触面积比小弧面121大，可减少梯形表面摩损。采用单线盘收线，收线到达要求米数后，停机换下收卷好的线盘3并换上新线盘3继续收线，能保证梯形单线12大弧面122始终贴合线盘3。

绞合时使用带定向盘54的框式绞线机5，可以保证梯形单线12不翻转，以准确的角度进入成型装置55，使得梯形单线12不会因为绞合过程中角度存在偏差导致梯形单线12之间紧压变形，且可以防止在成型装置55处出现较大压力而对成型装置55和绞线产生影响。

在定向盘54和成型装置55之间对梯形单线12进行预扭处理，单线预扭可使单线抵消部分绞合应力。由于梯形单线12应力方向与框式绞线机5旋转方向一致，所以应反向预扭来消除部分应力，避免断线。

所述拉制步骤中，所述每个拉制组2都包括鼓轮21、张紧轮22、压轮23、模具座24和模具25；所述拉制组2拉制过程为：线材11先通过鼓轮21并缠绕2～3圈，再通过张紧轮22，张紧轮22控制线材11与鼓轮21间无滑动,再经过压轮23使线材11保持水平方向到达模具25，模具25固定于模具座24中，过模后进入下一拉制组2；整个拉制过程先通过4～5道圆形模具25a，后通过3～4道梯形模具25b，使线材11从圆形阶段11a到梯形阶段11b；每道所述梯形模具25b都有一供线材11穿过的梯形拉制口251b，所述梯形拉制口251b的截面的中心线Z应保持竖直，并保证各道梯形模具25b的梯形拉制口251b的大弧面2512b和小弧面2511b朝向均一致。

在鼓轮21上缠绕2～3圈使线材11延伸易于进入下一拉制组2，避免线材11因压线或供线不足造成断线。

如果一开始直接就使用梯形模具25b进行拉制，由于开始时线材11截面较大，过梯形模具25b时形变也较大，不利于保证拉制的顺畅，也容易损坏模具。所以先通过4～5组圆形模具25a使线材11在圆形阶段11a变细接近梯形整体截面大小要求，之后利用3～4组梯形模具25b使线材在梯形阶段11b逐渐拉制成所需梯形截面，可保证梯形表面光滑清洁，且使得模具的寿命更长。

线材11通过梯形模具25b拉制后进入梯形阶段11b，且大弧面112和小弧面111朝向与梯形模具25b的梯形拉制口251b的大弧面2512b和小弧面2511b朝向是一致的，此时保证每道梯形模具25b的梯形拉制口251b的竖直和同向，即所有梯形模具25b的梯形拉制口251b的大弧面2512b朝向均一致且小弧面2511b的朝向均一致，则拉制过程线材11不发生翻转更有利于防止断线且拉制更顺畅。

所述拉制步骤中，第一道模具延伸系数为1.20～1.30，第二、三道模具延伸系数为1.30～1.40，之后各道模具延伸系数为1.20～1.30且依次递减。相邻模具之间的拉制口截面大小受延伸系数影响，采用如此的设置可保证拉制过程顺畅进行不易断线。

所述拉制步骤中，最后一道梯形模具25b的梯形拉制口251b的截面大小为4.5mm²～10mm²、中心角度D为20°～72°、圆弧倒角R为r0.4～r1.0；最后一道梯形模具25b的梯形拉制口251b的截面是梯形单线12理论设计截面的1.03～1.3倍。最后一道梯形模具即是拉丝机的出口模。

圆弧倒角小于r0.4时梯形尖端易变形，圆弧倒角大于r1.0时，绞合时单线间间隙过大，绞合不够紧密，而圆弧倒角R取r0.4～r1.0，可避免拉制过程中拉丝油泄露和后续绞合过程中梯形单线之间的间隙过大。

根据对梯形导体6性能参数的需求计算得出梯形单线12理论设计截面，之后取最后一道模具的拉制口截面为上述理论设计截面的1.03～1.3倍，这样可以保证经收线以及绞合过程后，梯形导体6中梯形单线12的截面尺寸正好符合要求。

所述拉制步骤中，保证梯形阶段11b的线材11的小弧面111与鼓轮21贴合。

保持梯形阶段11b的线材11小弧面111与鼓轮21接触，有效避免线材11大弧面112的损伤，保证大弧面112的平滑和光洁。

如图8至图10所示，所述定向盘54包括盘体541、若干固定架542、若干定向导轮543、若干压线轮544，固定架542、定向导轮543和压线轮544组成滚轮架；所述盘体541上开有供梯形单线12穿过的孔5411，所述固定架542圆周排布并连接于盘体541靠近成型装置55一侧，所述定向导轮543和压线轮544均铰接于固定架542上，所述定向导轮543具有环状的梯形卡槽5431，所述梯形卡槽5431的截面形状与梯形单线12的截面形状相近，能将梯形单线12卡在槽中固定其方向，所述压线轮544与定向导轮543相切，能用于压紧穿过的梯形单线12。

定向导轮543使梯形单线12可以嵌入梯形卡槽5431中，保证定向效果，而压线轮544更进一步压紧梯形单线12，加强了定向效果，有效防止梯形单线12的翻转。

所述绞合步骤中，相邻两框式绞线机5的旋转方向相反。

相邻两框式绞线机5的旋转方向相反使得相邻两绞线层的绞合方向相反。这样可以抵消层间部分绞合应力，使得结构更加稳定。

所述绞合步骤中，最外层绞线的绞合节径比为10～12.5，各层绞线的绞合节径比由外到内逐渐递增，相邻两层间绞合节径比之差为2～4。

由于内层绞合节径比小于外层可能会出现内层单线拱起的现象，如此设计可避免绞合过程中的内层单线拱起。

在一具体的实施例中，最终形成三层绞线，所述三层绞线的构造为：以中心圆线为芯线，第一层为5根梯形单线，第二层为9根梯形单线，第三层为15根梯形单线。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种铝合金梯形导体的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

拉制步骤：采用非滑动拉丝机拉制梯形单线，所述非滑动拉丝机包括若干拉制组，以铝合金杆材为线材放线，依次通过各个拉制组拉制成梯形单线，由线盘收卷梯形单线，并保证梯形单线的大弧面贴合线盘；

所述拉制步骤中，所述每个拉制组都包括鼓轮、张紧轮、压轮、模具座和模具；所述拉制组拉制过程为：线材先通过鼓轮并缠绕2～3圈，再通过张紧轮，张紧轮控制线材与鼓轮间无滑动,再经过压轮使线材保持水平方向到达模具，模具固定于模具座中，过模后进入下一拉制组；所述模具包括多道圆形模具和多道梯形模具，线材先通过4～5道圆形模具，后通过3～4道梯形模具，使线材从圆形阶段到梯形阶段；保证梯形阶段的线材的小弧面与鼓轮贴合；每道所述梯形模具都有一供线材穿过的梯形拉制口，所述梯形拉制口的截面的中心线应保持竖直，并保证各道梯形模具的梯形拉制口的大弧面和小弧面朝向均一致；最后一道梯形模具的梯形拉制口的截面大小为4.5mm²～10mm²、中心角度为20°～72°、圆弧倒角为r0.4～r1.0；最后一道梯形模具的梯形拉制口的截面是梯形单线理论设计截面的1.03～1.3倍；

绞合步骤：采用框式绞线机绞合梯形导体，放线装置放出中心圆线，以中心圆线为芯线、以若干梯形单线为外包线通过框式绞线机绞合形成一层绞线，之后以一层绞线为芯线、以若干梯形单线为外包线通过下一框式绞线机绞合形成二层绞线，以此类推，最终以N-1层绞线为芯线、以若干梯形单线为外包线绞合形成N层绞线，所述N层绞线即为成品梯形导体；

所述框式绞线机包括框架、空心转轴、若干盘状布线装置、成型装置，所述空心转轴靠近成型装置位置还设有定向盘，所述框式绞线机绞合的过程为：芯线从框架和空心转轴穿过，拉制步骤中收卷好的线盘固定于所述框架内随其旋转并放出梯形单线，所述各梯形单线圆周布置，先通过盘状布线装置，再通过定向盘保证梯形单线的小弧面朝向芯线，之后对梯形单线进行预扭处理，所述预扭为将梯形单线绕自身线轴旋转180度或360度，预扭方向与框式绞线机旋转方向相反，然后保证梯形单线的小弧面朝向芯线，之后各梯形单线与芯线在成型装置处汇合，完成绞合，形成绞线；最外层绞线的绞合节径比为10～12.5，各层绞线的绞合节径比由外到内逐渐递增，相邻两层间绞合节径比之差为2～4。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金梯形导体的制备方法，其特征在于：所述拉制步骤中，第一道模具延伸系数为1.20～1.30，第二、三道模具延伸系数为1.30～1.40，之后各道模具延伸系数为1.20～1.30且依次递减。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金梯形导体的制备方法，其特征在于：所述绞合步骤中，所述定向盘包括盘体、若干固定架、若干定向导轮、若干压线轮；所述盘体上开有供梯形单线穿过的孔，所述固定架圆周排布并连接于盘体靠近成型装置一侧，所述定向导轮和压线轮均铰接于固定架上，所述定向导轮具有环状的梯形卡槽，所述梯形卡槽的截面形状与梯形单线的截面形状相近，能将梯形单线卡在槽中固定其方向，所述压线轮与定向导轮相切，能用于压紧穿过的梯形单线。

4.根据权利要求1所述的一种铝合金梯形导体的制备方法，其特征在于：所述绞合步骤中，相邻两框式绞线机的旋转方向相反。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种铝合金梯形导体的制备方法，其特征在于：所述绞合步骤中，最终形成三层绞线，所述三层绞线的构造为：以中心圆线为芯线，第一层为5根梯形单线，第二层为9根梯形单线，第三层为15根梯形单线。