CN111180136B - 一种柔软绞合导体制作工艺及绞合导体 - Google Patents

一种柔软绞合导体制作工艺及绞合导体 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柔软绞合导体制作工艺及绞合导体，包括铸造铝合金锭；将铝合金锭采用连铸连轧法制作成直径为15mm的铝合金杆；将直径为15mm的铝合金杆拉制成直径为3mm的铝合金单线，将直径为3mm的铝合金单线拉制成直径为0.1mm的铝合金细丝；采用具有主动放线装置的束绞机将多股直径为0.1mm的铝合金细丝束合成导体单元；将束合好的导体单元绞合形成绞合导体；退火，本发明采用的铝合金材料具有较小的密度，导体具有相同的直流电阻条件下，柔软绞合导体具有更轻的重量；铝合金导体单丝直径由0.30mm减小到0.10mm，使绞合导体具有柔软弯曲性能；导体绞合采用同向束绞和复绞绞合工艺，同时采用先束绞后退火的特殊制造工艺，保证了产品电性能和机械性能。

Description

一种柔软绞合导体制作工艺及绞合导体
技术领域
本发明涉及线缆技术领域，特别是指一种柔软绞合导体制作工艺及绞合导体。
背景技术
随着我国科技发展的不断进步，风能、太阳能等新能源应用、新能源电动汽车、机车车辆、轨道交通以及国防装备对特种电线电缆的技术水平提出了更多的新要求，在保证电缆的电气性能的同时，要求电缆具有良好柔软性、安装方便。更重要的是为了满足装备整体减重的需求，对电缆的重量提出了更多的限制要求，以铜导体为主的电缆产品受铜导体的密度影响，难以满足装备对电缆重量的要求。而铝导体电缆受其铝金属的韧性差、强度低等机械性能影响，难以制造出细丝绞合导体，从GB 3956-2008(IEC60228:2004)电缆的导体标准中，针对铝金属未提出第五种和第六种导体，可见铝导体电缆柔软性和弯曲性是电缆行业亟待解决的重要难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种柔软绞合导体制作工艺及绞合导体，用以解决上述问题的之一或全部。
基于上述目的本发明提供的一种柔软绞合导体制作工艺，包括以下步骤：
铸锭，铸造铝合金锭；
制杆，将铝合金锭采用连铸连轧法制作成直径为15mm的铝合金杆；
拉丝，通过大拉机、中拉机将直径为15mm的铝合金杆拉制成直径为3mm的铝合金单线，采用多头拉丝设备将直径为3mm的铝合金单线拉制成直径为0.1mm的铝合金细丝；
束丝，采用具有主动放线装置的束绞机将多股直径为0.1mm的铝合金细丝束合成导体单元；
绞丝，利用绞线机将束合好的导体单元按1+6或1+6+12正规排列，内层Z向，外层S向，以节径比15～17进行绞合形成绞合导体，导体紧压系数控制在0.95～0.98；
退火，对绞合导体进行退火处理。
可选的，退火温度为400℃，退火时间为4h。
可选的，多头拉丝设备拉丝时喷涂拉丝液，所述拉丝液以液蜡+硬脂酸辛酯、水溶性含磷化合物、环氧乙烷环氧丙烷嵌段共聚物、有机胺化合物+磷酸盐按重量比90：5：3：2组分混合。
可选的，多股直径为0.1mm铝合金细丝束合成导体单元时采用高精度钻石模具，所述放线装置采用主动放线张力恒定控制系统，放线张力控制范围1N～2N，张力控制精度公差在±0.2N，节距范围在5mm～10mm，节距精度应达到±0.03mm。
可选的，所述绞线机采用半压紧模具。
可选的，所述铝合金锭含Si、Fe、Cu、Mg、Zn、B元素，其中铝的含量在99.30％，Si、Fe、Cu、Mg、Zn、B元素的质量组分百分比为0.10、0.30～0.80、0.15～0.30、0.05、0.05、0.01～0.04，其它杂质0.1，杂质中的单一元素组分不超过0.03。
可选的，所述束丝和所述绞丝过程中，采用铝合金细丝焊接设备进行接续。
可选的，所述绞线机为1+6+12笼式绞线机，所述笼式绞线机用的放线盘采用磁滞主动放线控制，张力范围控制在5N～20N，张力精度公差在±0.5N。
一种柔软绞合导体，采用上述制作工艺制作。
从上面所述可以看出，本发明提出的柔软绞合导体制作工艺及绞合导体，采用的铝合金材料具有较小的密度，导体具有相同的直流电阻条件下，柔软绞合导体具有更轻的重量，仅为铜的50％；铝合金导体单丝直径由0.30mm减小到0.10mm，使绞合导体具有柔软弯曲性能；导体绞合采用同向束绞和复绞绞合工艺，同时采用先束绞后退火的特殊制造工艺，保证了产品电性能和机械性能；提出的焊接方法，保证了柔软绞合导体的连续化生产和大长度制造。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
基于上述目的本发明提供一种柔软绞合导体制作工艺，包括以下步骤：
铸锭，铸造铝合金锭；采用的铝合金锭含Si、Fe、Cu、Mg、Zn、B元素，其中铝的含量在99.30％，Si、Fe、Cu、Mg、Zn、B元素的质量组分百分比为0.10/0.30～0.80/0.15～0.30、0.05、0.05、0.01～0.04，其它杂质0.1，杂质中的单一元素组分不超过0.03。
制杆，将铝合金锭采用连铸连轧法制作成直径为15mm的铝合金杆；具体的说将铝合金锭放入700℃～800℃高温熔化，并通过750℃恒定稳定搅拌，利用永磁铁组成的线圈产生磁力旋转搅拌；熔炉中通入氩气惰性气体防止气泡的产生，铝合金液体流入连铸连扎机组制成直径为15mm铝合金杆，铝合金杆的抗拉强度应达到130MPa，断裂伸长率不小于12％，电阻率控制在2.95×10-8Ω·m以下。
拉丝，通过大拉机、中拉机将直径为15mm的铝合金杆拉制成直径为3mm的铝合金单线，采用多头拉丝设备将直径为3mm的铝合金单线拉制成直径为0.1mm的铝合金细丝；在拉制过程中应严格控制铝合金强度和断裂伸长率，避免断线的产生。
束丝，采用具有主动放线装置的束绞机将多股直径为0.1mm的铝合金细丝束合成导体单元；
绞丝，利用绞线机将束合好的导体单元按1+6或1+6+12正规排列，内层Z向，外层S向，以节径比15～17进行绞合形成绞合导体，导体紧压系数控制在0.95～0.98；
退火，对绞合导体进行退火处理。
可选的，退火温度为400℃，退火时间为4h。经过退火处理的绞合导体的抗拉强度达到170MPa，断裂伸长率20％，电阻率达到2.95×10-8Ω·m以下。
可选的，多头拉丝设备拉丝时喷涂拉丝液，所述拉丝液以液蜡+硬脂酸辛酯、水溶性含磷化合物、环氧乙烷环氧丙烷嵌段共聚物、有机胺化合物+磷酸盐按重量比90：5：3：2组分混合。
可选的，多股直径为0.1mm铝合金细丝束合成导体单元时采用高精度钻石模具，所述放线装置采用主动放线张力恒定控制系统，放线张力控制范围1N～2N，张力控制精度公差在±0.2N，节距范围在5mm～10mm，节距精度应达到±0.03mm。
可选的，所述绞线机采用半压紧模具。在保证铝合金单丝不损伤导体的情况下，保证了绞合导体结构圆整，紧凑，不松散，以免过度紧压造成断丝等现象。
可选的，束丝和绞丝过程中，采用铝合金细丝焊接设备进行接续。保证柔软绞合导体的连续化生产和大长度制造。
可选的，所述绞线机为1+6+12笼式绞线机，所述笼式绞线机用的放线盘采用磁滞主动放线控制，张力范围控制在5N～20N，张力精度公差在±0.5N。
一种柔软绞合导体，通过上述铸锭、制杆、拉丝、束丝、绞线和退火等特殊制造工艺，制成柔软的铝合金绞合导体，具有良好的机械性能，可在5倍弯曲半径条件下反复弯曲20000以上不折断，保持良好的结构稳定性，铝合金柔软绞合导体的机械物理性能可满足电线电缆绝缘加工、组件焊接、压接等各工艺加工要求，提高了同类产品的可靠性，大幅度降低的产品重量，在新能源、机车车辆、轨道交通以及国防领域的电缆产品应用上具有良好的推广前景。
本发明采用的铝合金材料具有较小的密度，导体具有相同的直流电阻条件下，柔软绞合导体具有更轻的重量，仅为铜的50％；铝合金导体单丝直径由0.30mm减小到0.10mm，使绞合导体具有柔软弯曲性能；导体绞合采用同向束绞和复绞绞合工艺，同时采用先束绞后退火的特殊制造工艺，保证了产品电性能和机械性能；提出的焊接方法，保证了柔软绞合导体的连续化生产和大长度制造。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种柔软绞合导体制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
铸锭，铸造铝合金锭；
制杆，将铝合金锭采用连铸连轧法制作成直径为15mm的铝合金杆；
拉丝，通过大拉机、中拉机将直径为15mm的铝合金杆拉制成直径为3mm的铝合金单线，采用多头拉丝设备将直径为3mm的铝合金单线拉制成直径为0.1mm的铝合金细丝；
束丝，采用具有主动放线装置的束绞机将多股直径为0.1mm的铝合金细丝束合成导体单元；
绞丝，利用绞线机将束合好的导体单元按1+6或1+6+12正规排列，内层Z向，外层S向，以节径比15～17进行绞合形成绞合导体，导体紧压系数控制在0.95～0.98；
退火，对绞合导体进行退火处理；
所述退火处理的退火温度为400℃，退火时间为4h；
所述多头拉丝设备拉丝时喷涂拉丝液，所述拉丝液以液蜡+硬脂酸辛酯、水溶性含磷化合物、环氧乙烷环氧丙烷嵌段共聚物、有机胺化合物+磷酸盐按重量比90：5：3：2组分混合；
多股所述直径为0.1mm铝合金细丝束合成导体单元时采用高精度钻石模具，所述放线装置采用主动放线张力恒定控制系统，放线张力控制范围1N～2N，张力控制精度公差在±0.2N，节距范围在5mm～10mm，节距精度应达到±0.03mm；
所述绞线机采用半压紧模具；
所述铝合金锭含Si、Fe、Cu、Mg、Zn、B等元素，其中铝的含量在99.30％，Si、Fe、Cu、Mg、Zn、B元素的质量组分百分比为0.10、0.30～0.80、0.15～0.30、0.05、0.05、0.01～0.04，其它杂质0.1，杂质中的单一元素组分不超过0.03；
所述束丝和所述绞丝过程中，采用铝合金细丝焊接设备进行接续；
所述绞线机为1+6+12笼式绞线机，所述笼式绞线机用的放线盘采用磁滞主动放线控制，张力范围控制在5N～20N，张力精度公差在±0.5N。
2.一种绞合导体，采用权利要求1所述的制作工艺制作。
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