CN105469900A - 一种铜包铝导体的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铜包铝导体的加工方法，包括如下步骤：a)先对铝进行冷压拉挤形成铝杆，对铜进行轧制形成铜带；b)将铝杆通过校直定位部件保持在包覆装置的中心位置；c)将铜带在宽度方向上进行弯曲，弯曲半径逐渐减小，然后从铝杆两侧向中间同时进行绕制，直至铜带两边缘接触将铝杆完全包覆；d)对包覆铜带的铝杆进行热处理消除应力：将包覆铜带的铝杆单丝吊装进热处理炉罐内，密闭后充入惰性气体，缓慢加温2.5小时，使得热处理炉罐内温度达到280℃～300℃并保温2小时。本发明采用圆周弯曲法包覆铜带，从而能够防止铜带游动、回弹变形，利用热处理有效消除金属冷处理产生的应力，保证铜包铝线芯具有优良的机械性能和电性能。

Description

一种铜包铝导体的加工方法

技术领域

本发明涉及一种金属导体的加工方法，尤其涉及一种铜包铝导体的加工方法。

背景技术

随着国内的大开发，电线的需求量日益增加，电线电缆厂家也越办越多。我国电线电缆的制造能力随着外国技术的引进及本国的大力扶持、研发，在中低端产品领域形成一个较完整的配套体系。

经过几十年的发展，人们对电线电缆的安全及环保性提出了更高的要求。众所周知，电线电缆的性能好环的最大考核因素是导体及材料的性能。经过专家的无数次试验，导体主要考核的是电阻，从电阻性能排序银＞铜＞铜包铝＞铝，但因为银的稀少满足不了电线电缆产品的需求，所以导体材质以铜、铝为主。材料的性能因为其材质的多样性及高分子材料的不断改良，性能也越来越好。

现有的铜包铝导体加工过程中容易出现铜带游动、回弹变形等问题。此外，金属在冷挤压拉伸过程中，由于强制外力作用而产生内应力，若内应力较大而未及时予以去除，会导致金属变脆而宜发生断裂，从而影响铜包铝导体的质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铜包铝导体的加工方法，能够防止铜带游动、回弹变形，有效消除金属冷处理产生的应力，保证铜包铝线芯具有优良的机械性能和电性能。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种铜包铝导体的加工方法，包括如下步骤：a)先对铝进行冷压拉挤形成铝杆，对铜进行轧制形成铜带；b)将铝杆通过校直定位部件保持在包覆装置的中心位置；c)将铜带在宽度方向上进行弯曲，弯曲半径逐渐减小，然后从铝杆两侧向中间同时进行绕制，直至铜带两边缘接触将铝杆完全包覆；d)将包覆铜带的铝杆进行热处理消除应力。

上述的铜包铝导体的加工方法，其中，所述步骤c)采用圆周弯曲法分多次将铜带包覆绕制在铝杆上，每次将铜带从铝杆两侧向中间弯曲一定角度，直至将铜带从铝杆两侧向中间弯曲成180°。

上述的铜包铝导体的加工方法，其中，所述步骤c)中设置有6组圆周弯曲法逐进装置，每组圆周弯曲法逐进装置包括挤压轮和模型轮，所述挤压轮和模型轮相互啮合，每次将铜带从铝杆两侧向中间弯曲30°，共弯曲6次。

上述的铜包铝导体的加工方法，其中，所述步骤d)的热处理过程如下：将包覆铜带的铝杆单丝吊装进热处理炉罐内，密闭后充入惰性气体，缓慢加温2.5小时，控制热处理炉罐内温度为450℃～480℃，使得铝杆单丝温度达到280℃～300℃，并保温2小时。

上述的铜包铝导体的加工方法，其中，所述热处理炉罐充入的惰性气体为氩气，充气后热处理炉罐内的压力为0.01Mpa。

上述的铜包铝导体的加工方法，其中，所述步骤d)还包括保温后缓慢冷却至室温，冷却时间为18小时。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的铜包铝导体的加工方法，采用圆周弯曲法包覆铜带，从而能够防止铜带游动、回弹变形，利用热处理有效消除金属冷处理产生的应力，保证铜包铝线芯具有优良的机械性能和电性能。

附图说明

图1为本发明铜包铝导体的加工流程示意图；

图2为本发明使用的圆周弯曲法包覆装置结构示意图；

图3为图2中的逐进装置结构示意图；

图4为本发明分6次从铝杆两侧向中间进行圆角弯曲示意图；

图5为本发明加温炉和铜包铝导体单丝的温度变化示意图。

图中：

1铝杆2铜带3逐进装置

4下滚动轮5上滚动轮6调节机构

7凸型条31挤压轮32模型轮

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1为本发明铜包铝导体的加工流程示意图。

请参见图1，本发明提供的铜包铝导体的加工方法，包括如下步骤：

步骤S1：先对铝进行冷压拉挤形成铝杆1，对铜进行轧制形成铜带2；包覆铜带是轧制纯铜，其弹性模量1.08x10⁵Mpa、剪切模量0.39x10⁵Pma、线膨胀系数17.5x10^-6(m·K)，在弹性变形阶段，其应力和变应力成正比例关系。

步骤S2：将铝杆1通过校直定位部件保持在包覆装置的中心位置。上滚动轮5两边缘凸出部分在滚动中将下方的铜带2两边缘下压，与下滚动轮4边缘凹形部分啮合，形成铜带2两边缘上翘的趋势，为下一步的折边(包覆)准备。包覆装置的下滚动轮4的内侧边缘紧靠铜带2两边，控制铜带的走向，如图2所示。

步骤S3：逐进装置3由模型轮32和挤压轮31构成，如图3所示，逐进装置3上设置调节机构6，用于调节各组模型轮32与挤压轮31配合度，调节相对称的铜带逐进装置与铝杆1的切入深浅，6组逐进装置切入程度由浅到深，配合逐进装置各组不同α角，完美地完成该组的包覆状态，将铜带2在宽度方向上进行弯曲，根据铜带材质性能的抗拉强度(Rm/MPa)、维氏硬度(HV)、晶粒度等因素，设置6组圆周弯曲法逐进装置α角度数，通过不同α角斜面的折弯(包覆)成型，圆周弯曲法逐进装置模型轮的阴α角与挤压轮的阳α角互为配合，在挤压力、摩擦力的作用下，将铜带弯曲成型包覆到该组设定α角包覆半径，在牵引力下将铝杆1和铜带2逐进到下一组包覆装置，弯曲半径逐渐减小，第三组至第五组上滚动轮中间部位设置凸型条7，在滚动中将铝杆1挤压到该组的下滚动轮4，紧贴铜带面，铝杆1与铜带2处于最佳粘合位置，同时克服铝杆1在运行中晃动的不稳定性，铜带2两边直至两边缘接触将铝杆1完全包覆；具体来说，铜带可通过6组α逐进装置，每组弯曲铜带30°(一边铜带)，铜带全部宽度方向上同时进行弯曲，其弯曲半径逐渐减小，铜带2由铝杆1的两侧向中间同时进行弯曲，如图4所示；6组(即6次)逐进弯曲的“圆周弯曲法”后克服其弹性模量、剪切模量、线膨胀；保证了铜带包覆成型中的稳定性，防止了铜带游动、回弹变形，控制了包覆成管的接口平直整齐，该装置实现了“冷滚压包覆曲率半径逐变成型轨迹工艺”的有效控制过程，保证了下道工序自动焊接的连续执行。

步骤S4：将包覆铜带的铝杆1进行热处理消除应力；具体热处理过程如下：将包覆铜带的铝杆单丝吊装进热处理炉罐内，密闭后充入惰性气体，缓慢加温2.5小时，控制热处理炉罐内温度为450℃～480℃，使得铝杆单丝温度达到280℃～300℃，并保温2小时；保温后缓慢冷却至室温，冷却时间为18小时。所述热处理炉罐充入的惰性气体为氩气，充气后热处理炉罐内的压力为0.01Mpa。

铜包铝金属单丝是冷挤压拉伸制备的，根据其材料特性，通过热处理消除内应力(亦叫退火)。本发明提供的铜包铝导体的加工方法，将金属放在一定介质内，通过设计好的升温温度、保温时间、降温速率，改变金属表面或内部的金相组织结构，从而达到最佳的应力消除。热处理炉罐内热介质是流通态设计，热介质靠热电偶测量温度，克服了消应力过程中出现的与罐内温度不均现象，实现了罐内腔上、中、下部位温度一致性，探索出一套温度与时间的可控曲线，确保铜包铝金属消应力处理后的优良机械性能和电性能。将铜包铝导体金属单丝吊装进热处理炉罐内密闭。炉罐吊装进加温炉内，炉罐真空—0.1Mpa，充氩气，压力至+0.01Mpa，缓慢加温，加温时间和温度如下表所示：

由上表和图5可见，当加温时间＜2.5小时，此时加温炉温度＜450-480℃，炉罐温度(即铜包铝导体金属单丝温度)＜280-300℃时，铜包覆层处于回复阶段，强度从冷拉态的361Mpa急剧下降到236Mpa，延伸率略有降低，金属延伸率达不到25-30％的标准；

当加温时间＞2.5小时，此时加温炉温度＞450-480℃，炉罐温度(即铜包铝导体金属单丝温度)＞280-300℃时，金属延伸率也达不到25-30％的标准；

当加温时间＞2.5小时，热处理加温炉温度达到450℃，炉罐温度(即铜包铝导体金属单丝温度)280℃时，铜包覆层的再结晶完成，抗拉强度下降至152Mpa，延伸率达到25-30％左右；当铜包铝导体金属单丝温度达到300℃时，铜包覆层结晶粒显著长大，界面处生成脆性金属间化合物。此时开始保温2小时，在空气中冷却18小时。界面扩散层随温度和保温时间的增加而增大，当温度低于300℃时，扩散层厚度界面扩散层为2um，铜包铝导体金属单丝延伸率达到最高25-30％。保温和冷却的目的，使铜包铝导体金属单丝内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和电性能，延伸率达到25-30％的要求。

此外，季节不同，大气温度不同，冬夏季节差别各阶段时间上差异约0.5小时。铜包铝导体金属单丝直径的不同工艺各参数也有所差异。单丝直径大，所需温度就高，相应保温、冷却时间就长。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种铜包铝导体的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)先对铝进行冷压拉挤形成铝杆，对铜进行轧制形成铜带；

b)将铝杆通过校直定位部件保持在包覆装置的中心位置；

c)将铜带在宽度方向上进行弯曲，弯曲半径逐渐减小，然后从铝杆两侧向中间同时进行绕制，直至铜带两边缘接触将铝杆完全包覆；

d)将包覆铜带的铝杆进行热处理消除应力。

2.如权利要求1所述的铜包铝导体的加工方法，其特征在于，所述步骤c)采用圆周弯曲法分多次将铜带包覆绕制在铝杆上，每次将铜带从铝杆两侧向中间弯曲一定角度，直至将铜带从铝杆两侧向中间弯曲成180°。

3.如权利要求2所述的铜包铝导体的加工方法，其特征在于，所述步骤c)中设置有6组圆周弯曲法逐进装置，每组圆周弯曲法逐进装置包括挤压轮和模型轮，所述挤压轮和模型轮相互啮合，每次将铜带从铝杆两侧向中间弯曲30°，共弯曲6次。

4.如权利要求1所述的铜包铝导体的加工方法，其特征在于，所述步骤d)的热处理过程如下：将包覆铜带的铝杆单丝吊装进热处理炉罐内，密闭后充入惰性气体，缓慢加温2.5小时，控制热处理炉罐内温度为450℃～480℃，使得铝杆单丝温度达到280℃～300℃，并保温2小时。

5.如权利要求4所述的铜包铝导体的加工方法，其特征在于，所述热处理炉罐充入的惰性气体为氩气，充气后热处理炉罐内的压力为0.01Mpa。

6.如权利要求4所述的铜包铝导体的加工方法，其特征在于，所述步骤d)还包括保温后缓慢冷却至室温，冷却时间为18小时。