CN105097134A - 一种采用焊接包覆法生产铜包铝镁线的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属复合线材的生产工艺。一种采用焊接包覆法生产铜包铝镁线的工艺，依次包括下列步骤：铝镁杆预处理、包覆焊接、连拉、洗线探伤、中拉、小拉、管退、防氧化并干燥和收线包装。上述采用焊接包覆法生产铜包铝镁线的工艺的优点是生产的铜包铝镁线的结合力好，铜包铝镁一致性好，能减少导体结构回波损耗问题的出现，节省生产成本，减少铜包铝镁表面损伤，产品质量好，延伸率更加均匀稳定。

Description

一种采用焊接包覆法生产铜包铝镁线的工艺

技术领域

本发明涉及一种金属复合线材的生产工艺，特别是一种铜包铝镁的生产工艺。

背景技术

铜包铝镁是以铝镁杆作为芯线，同心的包覆铜层，使其在拉拔过程中实现冶金结合，而得到性能稳定的双金属复合导体。铜包铝镁同时具备铜的优良导电性和铝镁合金线重量轻、屏蔽性能好的优点；铜包铝镁更是在铜包铝线的基础上推出的新一代高强度双金属复合材料；铜包铝镁主要应用于高频信号传输、编制电缆屏蔽防护层、传输电子信号、接地释放、可以作为同轴电线、射频电缆、控制电缆的内导体及编制层等。铜包铝镁作为编织屏蔽线被广泛用于通信、控制系统、电器设备、自动装置等领域，是纯铜线的良好替代品。使用铜包铝镁来替代纯铜线，一方面具有明显的经济效益，铜包铝镁线的密度仅为纯铜线的37％～40％，其长度是同等质量、同等直径的纯铜线长度的2.5-2.7倍，这将大大降低生产成本；另一方面铜包铝镁又保持了导电性、导磁性等纯铜线原有的优点，而且还具备了重量轻、便于运输和施工等优点。

目前已实现规模生产的铜包铝镁生产方法主要有电镀法，电镀法是采用化学电解方法在铝芯线表面镀上铜层，该方法工艺简单，行线速度快，便于大批量生产，其存在的不足是只适合生产铜含量较低，一般＜8％、镀层较薄的铜包铝镁，且在生产过程中存在产品的铜层粗糙、同心度不良和环境污染等缺点。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有铜包铝镁线生产工艺中存在的不足，公开一种生产设备简单，生产效率高，铜层厚度可以精确控制且厚度均匀，产品表面光洁度好，结合力、抗拉强度及延伸率好的采用焊接包覆法生产铜包铝镁线的工艺。

为了实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案。

一种采用焊接包覆法生产铜包铝镁线的工艺，依次包括下列步骤：

(1)铝镁杆预处理，先将线径为9.5mm的铝镁杆拉拔至线径8.65mm；再用5％-7％的氢氧化钠水溶液对铝镁杆进行碱洗，去除铝镁杆表面润滑剂及氧化物；碱洗温度在35℃-45℃，碱洗时间在15分钟-25分钟；然后水洗，水洗温度在15℃-25℃，去除铝镁杆表面附着的碱液；将铝镁杆表面残留的水分烘干；

(2)包覆焊接，对预处理后的铝镁杆进行打磨，同时铜刷正向打磨将铜带刷毛,清除铝镁杆与铜带表面油污和氧化膜，增加铝镁杆与铜带表面的粗糙度，提高铝镁杆与铜带的结合力；将铜带和铝镁杆同时送入覆合箱中，覆合箱中的垂直成型轮和水平成型轮使铜带均匀的包覆在铝镁杆表面，在覆合箱中由进气口通入氩气，使材料在覆合过程中不被氧化；然后进入焊接区，焊接区焊枪处用氩气作为保护气，用钨极脉冲氩弧焊将金属材料的焊缝连续不断地焊接起来，焊接后进入冷却区，冷却区通入氩气作为保护气，最后将包覆好的铜包铝镁收线；包覆完成后，铜包铝镁线经为10mm，铜包铝镁的铜层体积比为10％-15％；

(3)连拉，将包覆好的铜包铝镁送入连拉设备进行拉拔，第一道连拉工序将铜包铝镁线径拉至6.2mm，每道模具按0.30mm等差递减；第二道连拉工序将铜包铝镁线径拉至3.2mm，每道模具按0.20mm等差递减；第三道工序将铜包铝镁线径拉至2.2mm，每道模具按0.10mm等差递减；第一、第二道工序采用粘稠度为800-1000mm²/s的拉丝油作为拉丝润滑液，第三工序采用浓度≥6％的乳化液作为拉丝润滑液，拉丝润滑液温度在20-60℃之间；

(4)洗线探伤，采用煤油将粘附在铜包铝镁表面的拉丝油清洗去除，通过模具进行抛光清洁后，用在线探伤装置对铜包铝镁线材表面进行在线检测，检测铜包铝镁是否露铝点或者刮伤；抛光过程中采用浓度≥6％的乳化液作为拉丝润滑液；

(5)中拉，将经过洗线探伤后的铜包铝镁送入中拉设备，线径拉拔至0.40-0.816mm，每道模具按8％-17％减面率配模，采用浓度≥6％的乳化液作为拉丝润滑液；

(6)小拉，将经过中拉后的铜包铝镁送入小拉设备，经小拉设备拉拔至线径0.12-0.30mm，每道模具按8％-17％mm减面率配模；

(7)管退，将铜包铝镁进行管式退火，达到12％以上的延伸率，管式退火分三段炉温；

(8)防氧化并干燥，将管退后的铜包铝镁进行防氧化处理；

(9)收线包装。

作为优选，第一、第二道工序采用820拉丝油或KJ-6100金属拉丝油作为拉丝润滑液，820拉丝油粘稠度较高，适用温度在30-60℃，适合夏天生产时使用；KJ-6100金属拉丝油粘稠度较高，适用温度在20-50℃，适合冬天生产时使用。

采用上述技术方案的采用焊接包覆法生产铜包铝镁线的工艺，其有益效果如下：1、铜带刷毛时，铜刷应正向打磨，因为反向打磨时摩擦力大，表面温度高，会出现铜带表面氧化情况，影响铜层与铝镁合金界面的结合力；另外，反向打磨时，铜带表面为条状纹络，而正向打磨时，铜带表面为均匀的点状纹络，点状纹络有利于提高铜层与铝镁合金之间的接触面积，后续拉拔过程中，有利于双金属间的相互扩散，提高其结合力；2、本发明经工艺优化，铜带和铝杆镁经包覆焊接后，直接进入数道连拉工序，单拉过程一般采用上落式收线，在上牵引力的作用下表面容易挤伤，而连拉过程采用下落时收线，可有效避免挤伤问题；另外这种大跨度的连拉工序同时经过数个模具，总压缩率较大时，拉丝过程也一次完成，铜包铝镁一致性好，因此能减少导体结构回波损耗SR问题的出现；再者采用连拉工艺，可减少单拉工序多，换机频率高的问题，提高生产效率，节省生产成本，同时有利于减少铜包铝镁换机过程中表面碰伤等情况，从而保证产品质量；3、拉丝过程中，模具的减面率配置相对较低，有利于减少铜包铝镁表面损伤；4、后道洗线和中拉，小拉过程中采用浓度≥6％的乳化液作为拉丝润滑液，可以得到表面清洁的铜包铝线材；5、通过洗线和在线探伤工序，有效的防止了表面粘附油污或露铝等有缺陷的产品进入后道工序或流入客户处；6、拉拔后的采用管式退火，管式退火可以满足40盘铜包铝镁同步放线、退火和收线，铜包铝镁线材在运行的过程中时刻处于相同的退火条件下，因此铜包铝镁的延伸率更加均匀稳定；7、管退后经防氧化并干燥处理的铜包铝镁表面光亮，放置数月也不会出现氧化发黑情况的产生。

具体实施方式

一种采用焊接包覆法生产铜包铝镁线的工艺，依次包括下列步骤：

(1)铝镁杆预处理，先将线径为9.5mm的铝镁杆拉拔至线径8.65mm；再用5％-7％的氢氧化钠水溶液对铝镁杆进行碱洗，去除铝镁杆表面润滑剂及氧化物；碱洗温度在35℃-45℃，碱洗时间在15分钟-25分钟；然后水洗，水洗温度在15℃-25℃，去除铝镁杆表面附着的碱液；将铝镁杆表面残留的水分烘干，为下道包覆工序提供干燥的铝镁杆；

(2)包覆焊接，对预处理后的铝镁杆进行打磨，同时铜刷正向打磨将铜带刷毛,清除铝镁杆与铜带表面油污和氧化膜，增加铝镁杆与铜带表面的粗糙度，提高铝镁杆与铜带的结合力；铜刷正向打磨，因为反向打磨时摩擦力大，表面温度高，会出现铜带表面氧化情况，影响铜层与铝镁界面的结合力；另外，反向打磨时，铜带表面为条状纹络，而正向打磨时，铜带表面为均匀的点状纹络，点状纹络有利于提高铜层与铝镁之间的接触面积，后续拉拔过程中，有利于金属间的相互扩散，提高其结合力；将铜带和铝镁杆同时送入覆合箱中，覆合箱中的垂直成型轮和水平成型轮使铜带均匀的包覆在铝镁杆表面，在覆合箱中由进气口通入氩气，使材料在覆合过程中不被氧化；然后进入焊接区，焊接区焊枪处用氩气作为保护气，用钨极脉冲氩弧焊将金属材料的焊缝连续不断地焊接起来，焊接后进入冷却区，冷却区通入氩气作为保护气，防止焊接后高温的金属表面被氧化，最后将包覆好的铜包铝镁收线；包覆完成后，铜包铝镁线经为10mm，铜包铝镁的铜层体积比为10％-15％；

(3)连拉，将包覆好的铜包铝镁送入连拉设备进行拉拔，第一道连拉工序将铜包铝镁线径拉至6.2mm，每道模具按0.30mm等差递减；第二道连拉工序将铜包铝镁线径拉至3.2mm，每道模具按0.20mm等差递减，能保证铜包铝镁的结合；第三道工序将铜包铝镁线径拉至2.2mm，每道模具按0.10mm等差递减；第一、第二道工序采用粘稠度为800-1000mm²/s的拉丝油作为拉丝润滑液，第三工序采用浓度≥6％的乳化液作为拉丝润滑液，拉丝润滑液温度在20-60℃之间；第一、第二道工序采用820拉丝油或KJ-6100金属拉丝油作为拉丝润滑液，820拉丝油粘稠度较高，适用温度在30-60℃，适合夏天生产时使用；KJ-6100金属拉丝油粘稠度较高，适用温度在20-50℃，适合冬天生产时使用；采用乳化液作为拉丝润滑液，铜包铝镁表面油污少，易于后道清洗，防止铜包铝镁表面清洗不干净产品流入客户处，导致客户电缆发泡过程中结合力不良。单拉过程一般采用上落式收线，在上牵引力的作用下表面容易挤伤，而连拉过程采用下落时收线，可有效避免挤伤问题；另外这种大跨度的连拉工序同时经过数个模具，总压缩率较大时，拉丝过程也一次完成，铜包铝镁一致性好，因此能减少导体结构回波损耗SRL问题的出现；再者采用连拉工艺，可减少单拉工序多，换机频率高的问题，提高生产效率，节省生产成本，同时有利于减少铜包铝镁换机过程中表面碰伤等情况，从而保证产品质量。铜包铝镁生产过程中每道模具减面率都较铜包铝拉丝过程减面率低，有利于减少铜包铝镁表面损伤；

(4)洗线探伤，采用煤油将粘附在铜包铝镁表面的拉丝油清洗去除，通过模具进行抛光清洁后，用在线探伤装置对铜包铝镁线材表面进行在线检测，检测铜包铝镁是否露铝点或者刮伤，检测到铜包铝镁露铝点或者刮伤，自动停机，将露铝或划伤部分剪掉后，再用冷接机接好；抛光过程中采用浓度≥6％的乳化液作为拉丝润滑液，可使铜包铝镁线材表面更加清洁；

(5)中拉，将经过洗线探伤后的铜包铝镁送入中拉设备，线径拉拔至0.40-0.816mm，每道模具按8％-17％减面率配模，采用浓度≥6％的乳化液作为拉丝润滑液；减面率表示铜包铝在拉拔后，截面积减小的绝对值与拉拔前的截面积之百川比；

(6)小拉，将经过中拉后的铜包铝镁送入小拉设备，经小拉设备拉拔至线径0.12-0.30mm，每道模具按8％-17％mm减面率配模；

(7)管退，将铜包铝镁进行管式退火，达到12％以上的延伸率，管式退火分三段炉温；

(8)防氧化并干燥，将管退后的铜包铝镁进行防氧化处理，避免成品因长久暴露于空气中产生氧化；

(9)收线包装。

线径不同的铜包铝镁线采用不用的管退温度和放线速度，详见下表。

Claims (2)

1.一种采用焊接包覆法生产铜包铝镁线的工艺，其特征在于依次包括下列步骤：

(1)铝镁杆预处理，先将线径为9.5mm的铝镁杆拉拔至线径8.65mm；再用5％-7％的氢氧化钠水溶液对铝镁杆进行碱洗，去除铝镁杆表面润滑剂及氧化物；碱洗温度在35℃-45℃，碱洗时间在15分钟-25分钟；然后水洗，水洗温度在15℃-25℃，去除铝镁杆表面附着的碱液；将铝镁杆表面残留的水分烘干；

(2)包覆焊接，对预处理后的铝镁杆进行打磨，同时铜刷正向打磨将铜带刷毛,清除铝镁杆与铜带表面油污和氧化膜，增加铝镁杆与铜带表面的粗糙度，提高铝镁杆与铜带的结合力；将铜带和铝镁杆同时送入覆合箱中，覆合箱中的垂直成型轮和水平成型轮使铜带均匀的包覆在铝镁杆表面，在覆合箱中由进气口通入氩气，使材料在覆合过程中不被氧化；然后进入焊接区，焊接区焊枪处用氩气作为保护气，用钨极脉冲氩弧焊将金属材料的焊缝连续不断地焊接起来，焊接后进入冷却区，冷却区通入氩气作为保护气，最后将包覆好的铜包铝镁收线；包覆完成后，铜包铝镁线经为10mm，铜包铝镁的铜层体积比为10％-15％；

(3)连拉，将包覆好的铜包铝镁送入连拉设备进行拉拔，第一道连拉工序将铜包铝镁线径拉至6.2mm，每道模具按0.30mm等差递减；第二道连拉工序将铜包铝镁线径拉至3.2mm，每道模具按0.20mm等差递减；第三道工序将铜包铝镁线径拉至2.2mm，每道模具按0.10mm等差递减；第一、第二道工序采用粘稠度为800-1000mm²/s的拉丝油作为拉丝润滑液，第三工序采用浓度≥6％的乳化液作为拉丝润滑液，拉丝润滑液温度在20-60℃之间；

(4)洗线探伤，采用煤油将粘附在铜包铝镁表面的拉丝油清洗去除，通过模具进行抛光清洁后，用在线探伤装置对铜包铝镁线材表面进行在线检测，检测铜包铝镁是否露铝点或者刮伤；抛光过程中采用浓度≥6％的乳化液作为拉丝润滑液；

(5)中拉，将经过洗线探伤后的铜包铝镁送入中拉设备，线径拉拔至0.40-0.816mm，每道模具按8％-17％减面率配模，采用浓度≥6％的乳化液作为拉丝润滑液；

(6)小拉，将经过中拉后的铜包铝镁送入小拉设备，经小拉设备拉拔至线径0.12-0.30mm，每道模具按8％-17％mm减面率配模；

(7)管退，将铜包铝镁进行管式退火，达到12％以上的延伸率，管式退火分三段炉温；

(8)防氧化并干燥，将管退后的铜包铝镁进行防氧化处理；

(9)收线包装。

2.根据权利要求1所述的一种采用焊接包覆法生产铜包铝镁线的工艺，其特征在于第一、第二道工序采用820拉丝油或KJ-6100金属拉丝油作为拉丝润滑液。