CN112489886A - 一种电缆用抗拉复合型导体的加工工艺及复合型导体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电缆用抗拉复合型导体的加工工艺及复合型导体，包括绞合处理和退火处理，所述绞合处理为采用19股或37股正规绞合方式，通过分层异动放线架分层排列铝合金单丝和铜单丝，为绞线机供给绞线，由绞线机将两者绞合成内层为铝合金单丝和外层为铜单丝的导体，其中，分层异动放线架控制各层单丝放线张力不同。本发明采用该加工工艺，能够实现内层为铝合金单丝且最外层为铜单丝的复合型导体的制备，保证了复合型导体的结构稳定性，整个加工工艺过程简单实用，成品合格率高。

Description

一种电缆用抗拉复合型导体的加工工艺及复合型导体
技术领域
本发明涉及电缆用导体技术领域，尤其涉及一种电缆用抗拉复合型导体的加工工艺及复合型导体。
背景技术
为有效解决铝导体电缆电性能、机械性能差以及铜导体重量大、成本高等技术问题，研制开发出适合多行业多领域应用的电缆产品，现有申请日为2019.11.22，公开号为CN110828025A，发明名称为“一种航天航空电缆用铜包铝合金复合导体及加工工艺”的中国专利中，即公开了一种具有高电导率、高抗拉强度、稳定性好的导体及其加工工艺，但是，该导体在实际生产时存在如下问题：
1、其采用金属铸造、拉拔、退火镀锡的工艺，在铝导体表面包覆一层铜导体(行业内称为双金属导线)，再进行常规的铜导体拉丝、退火工艺，形成单丝后进行绞合，然而，金属铸造、拉拔这种工艺能耗大，且拉拔过程中双金属由于各自延伸性能不同易出现断裂、丝径不稳定的情况；
2、双金属材料的端头连接较困难，不易连接，大长度制造上具有难度；
因此，为解决现有技术中存在的问题，我司进行了相应研发。
发明内容
本发明的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种能够实现内层为铝合金单丝且最外层为铜单丝的复合型导体的制备，保证了复合型导体的结构稳定性，整个加工工艺过程简单实用，成品合格率高的电缆用抗拉复合型导体的加工工艺及复合型导体。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电缆用抗拉复合型导体的加工工艺，包括绞合处理和退火处理，所述绞合处理为采用19股或37股正规绞合方式，通过分层异动放线架分层排列铝合金单丝和铜单丝，为绞线机供给绞线，由绞线机将两者绞合成内层为铝合金单丝和外层为铜单丝的导体，其中，分层异动放线架控制各层单丝放线张力不同。
其中，采用上述加工工艺，能够实现内层为铝合金单丝且最外层为铜单丝的复合型导体的制备，且由于采用19股或37股正规绞合方式，保证了复合型导体的结构稳定性，而分层异动放线架的辅助，则可确保生产出的复合型导体绞合外观质量和外径的一致性，整个加工工艺过程简单实用，成品合格率高，利于推广。
进一步地，所述铝合金单丝采用如下方法制备：
S1：熔炼，将铝锭与合金混合材料投入熔炼装置进行熔炼，得到熔融态铝合金；
S2：浇铸，将熔融态铝合金导入浇铸装置中浇铸，得到铝合金棒；
S3：轧制，将铝合金棒轧制为铝合金杆；
S4：拉丝，将铝合金杆进行拉丝，得到铝合金单丝。
其中，通过熔炼、浇铸、轧制和拉丝，实现复合型导体中所需铝合金单丝的生产。
进一步地，上述步骤S1中，合金混合材料各元素的质量分数为：Si≤0.10％、0.30％<Fe<0.80％、0.15％<Cu<0.30％、Mg≤0.05％、Zn≤0.05％、0.001％<B<0.04％，其余为Al和不可避免的微量杂质，且杂质元素含量为：单个≤0.03％，合计≤0.10％。
进一步地，所述合金混合材料中，Li元素的质量分数不大于0.03％，
进一步地，所述合金混合材料中，Si元素和Fe元素的质量分数之和不大于1.0％。
进一步地，所述合金混合材料中，Ga元素的质量分数不大于0.03％。
其中，铝合金单丝的成分采用铝锭和上述元素形成的合金混合材料制备而成，可确保铝合金单丝的机械性能、电气性能和可再加工性，另外，可再加工性即指采用上述材料形成的铝合金单丝，能够继续进行绞合和退火加工。
进一步地，上述步骤S1中，还于熔炼装置中在线取样进行元素含量测试。
其中，对元素进行含量测试，既保证了制备的铝合金单丝的机械性能，又能确保批量铝合金单丝材质制备的生产一致性。
进一步地，上述步骤S1之后，还将熔融态铝合金导入保温炉中，此时，熔炼装置进行下一组铝锭和合金混合材料的熔炼操作，而保温炉中的熔融态铝合金经流道保温传输至浇铸装置中浇铸。
其中，熔炼装置和浇铸装置之间保温炉的结构设计，既可过渡暂存熔炼好的熔融态铝合金，以方便熔炼装置进行下一组熔炼操作，又能使得熔融态铝合金保温导入浇铸装置中，降低热损，能源利用效率高，从而保证整个生产过程的连续性。
进一步地，上述步骤S3中，铝合金棒通过十六道连续三维轧机连续轧制成铝合金杆。
进一步地，上述步骤S3和步骤S4之间，还包括对铝合金杆进行性能和外观的检测。
其中，对铝合金杆进行检测，以确保其各项性能符合要求，避免后期不合格铝合金杆再进行拉丝操作，造成的生产成本浪费问题。
进一步地，上述步骤S3之后，铝合金杆还通过梅花落收线方式收线成框。
其中，梅花落收线方式收线成框，方便了批量铝合金杆的转移和后序拉丝操作。
进一步地，上述步骤S4中，所述铝合金杆经过大拉机、中拉机和小拉机等多道拉丝设备，拉制为铝合金单丝，其中，大拉机采用双头浸没式拉丝机，同时拉制两根单丝。
其中，通过双头浸没式拉丝机，可同时拉制两根铝合金单丝，其拉丝速度为传统拉丝机的2～3倍，进一步提高了批量铝合金单丝的生产效率。
进一步地，所述绞合处理中，每层绞线以节径比11～13进行绞合，且绞合紧压系数为0.94～0.96。
其中，每层绞线以节径比11～13进行绞合，绞合紧压系数为0.94～0.96，保证了复合型导体的柔软性和圆整性。
进一步地，所述绞合处理中，每层绞线均以S向绞合。
其中，每层绞线均以S向绞合，可有效改善复合型导体的弯曲性能。
进一步地，所述绞合处理中，所述铜单丝是指传输电能时，在20℃情况下电阻系数不大于0.01707Ω·mm2/m的铜单丝。
进一步地，所述导体经高温350-400℃的退火处理，得到复合型导体。
进一步地，所述分层异动放线架包括多组并列布置的放线系统、以及设置于每组放线系统输出端的多层过线孔架，每组所述放线系统同时控制两组放线盘以不同张力大小放线，并使得放线盘放出的绞线经多层过线孔架供给至绞线机绞合。
其中，多组放线系统和多层过线孔架的配合，能够使得绞线以不同张力放线，并经多层过线孔架排列，供线至绞线机绞合，另外，由于放线系统同时进行两组绞线放线操作，故生产效率高，且节省空间。
进一步地，所述放线系统包括机体、穿设于机体上的双头放线驱动、以及相对应设置于机体上的两组调节组件，所述机体上连接多层过线孔架，所述双头放线驱动的两输出端分别卡置一放线盘，所述放线盘上的绞线经调节组件调节张力并被导入至多层过线孔架中。
其中，由双头放线驱动控制放线盘进行绞线的放线操作，并使得绞线经调节组件调节张力，导入排列至多层过线孔架中，以为绞线机供线。
进一步地，所述多层过线孔架包括固定于放线系统输出端的水平杆、相对应连接于水平杆上的两组竖直杆、以及沿竖直杆轴线方向依次水平插设的多组过线架，每组所述过线架上沿其轴线方向开设多组过线孔或设置多组过线导轮。
进一步地，所述水平杆和竖直杆均采用角钢。
其中，多层过线孔架整体结构简单，成本低。
一种采用上述加工工艺生产的复合型导体，其中所述复合型导体为采用19股或37股正规绞合方式绞制成的内层为铝合金单丝和外层为铜单丝的导体，且其绞合节径比为11～13，绞合紧压系数为0.94～0.96，同时每层绞线的绞向相同。
其中，由内层为铝合金单丝和外层为铜单丝形成的复合型导体结构，利用了电流的集肤效应，合理降低了铜材的用量，且使得复合型导体质轻，成本低，适用于大长度生产，而采用19股或37股正规绞合绞制、绞合节径比为11～13、绞合紧压系数为0.94～0.96、每层绞线的绞向相同，则使得复合型导体结构稳定，外径控制效果好，不易出现跳丝、起股等绞合不良现象，且同向绞合可改善复合型导体的弯曲性能。
进一步地，所述铝合金单丝和铜单丝的直径相同。
其中，将绞线用单丝设置为相同直径，保证了两者间的绞合紧密性，同时，也方便生产实际操作，有利于生产管控及产品质量稳定。
进一步地，所述铝合金单丝的直径为0.2mm～0.3mm。
进一步地，所述铜单丝为采用传输电能时，在20℃情况下电阻系数不大于0.01707Ω·mm2/m的铜单丝。
相比于普通的铜单丝，采用上述铜单丝，可使得复合型导体的导电能力更佳。
进一步地，所述复合型导体每层绞线的绞向均为S向。
一种采用上述复合型导体的大规格导体，其中所述大规格导体由多股复合型导体复绞形成。
其中，由于复合型导体采用正规紧压型同向绞合，且其单丝丝径较小，故其结构稳定，外径较好，且柔软性较佳，从而能够作为股线进行复绞，以形成规格较大的导体结构，满足多种规格电缆的使用需求，有利于应用推广。
本发明具有的优点和积极效果是：
(1)采用该加工工艺，能够实现内层为铝合金单丝且最外层为铜单丝的复合型导体的制备，且由于采用19股或37股正规绞合方式，保证了复合型导体的结构稳定性，而分层异动放线架的辅助，则可确保生产出的复合型导体绞合外观质量和外径的一致性，整个加工工艺过程简单实用，成品合格率高，利于推广。
(2)为使得铝合金单丝中的合金成分配比合格，于熔炼炉的不同位置采用元素光谱仪进行多点测试，从而可确保每炉合金元素均一稳定，既保证了铝合金单丝的机械性能，又能确保批量铝合金单丝材质制备的生产一致性。
(3)熔炼炉和浇铸轮间保温炉的结构设计，既可过渡暂存熔炼好的熔融态铝合金，以方便熔炼炉进行下一炉熔炼操作，又能使得熔融态铝合金保温导入浇铸轮中，降低热损，能源利用效率高，从而保证整个生产过程的连续性。
(4)由内层为铝合金单丝和外层为铜单丝形成的复合型导体结构，利用了电流的集肤效应，合理降低了铜材的用量，且使得复合型导体质轻，成本低，适用于大长度生产，而采用19股或37股正规绞合绞制、绞合节径比为11～13、绞合紧压系数为0.94～0.96、每层绞线的绞向相同，则使得复合型导体结构稳定，外径控制效果好，不易出现跳丝、起股等绞合不良现象，且同向绞合可改善复合型导体的弯曲性能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中分层异动放线架的结构示意图。
图3是本发明中放线系统的结构示意图。
图4是本发明中调节组件的结构示意图。
图5是本发明中卡紧组件的结构示意图。
图6是本发明中多层过线孔架的结构示意图。
图7是本发明中控制器与各电性部件间的控制关系框图。
图中：铝合金单丝1，铜单丝2，分层异动放线架3，放线系统31，机体311，底座3111，电气控制柜3112，驱动柜3113，双头放线驱动312，伺服电机3121，传动杆3122，调节组件313，张力调节杆3131，安装框3132，上过线导轮3133，下过线导轮3134，挡杆3135，卡紧组件314，定位圆台3141，锁母3142，垫块3143，多层过线孔架32，水平角钢321，竖直角钢322，过线架323。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的描述。
实施例一
如图1所示，一种电缆用抗拉复合型导体的加工工艺，包括绞合处理和退火处理，绞合处理为采用19股或37股正规绞合方式，通过分层异动放线架3分层排列铝合金单丝1和铜单丝2，为绞线机供给绞线，由绞线机将其绞合成内层为铝合金单丝1和外层为铜单丝2的导体，其中，分层异动放线架3控制各层单丝放线张力不同。
同时，根据需要加工出的复合型导体的截面积规格，在截面较小时，采用19股(即1+6+12)正规绞合方式，进行内层为铝合金单丝1和最外层为铜单丝2的排列绞合，而在截面较大时，则采用37股(即1+6+12+18)正规绞合方式，进行内层为铝合金单丝1和最外层为铜单丝2的排列绞合，其中，小规格例如1.5mm2、2.5mm2等，大规格例如10mm2等；
另外，铝合金单丝1和铜单丝2的机械性能不同(材质的伸缩率不同)，为避免绞线过程中出现内层铝合金单丝1断裂、整体乱丝、绞合后不圆整的现象，需控制铝合金单丝1和铜单丝2放线时的张力、绞线节距，以确保成品质量，因此，需对两者分开供线，而本申请中分层异动放线架3的设计，则能在供线过程中，使得铝合金单丝1与铜单丝2不在一层，同时控制其放线速度不同，以确保各层绞线放线时的张力和绞线节距满足要求(其中分层即指铝合金单丝1与铜单丝2异层排列，异动则指两者放线速度不同)，从而保证成品的绞合质量，提高生产合格率；
其中，由该电缆用抗拉复合型导体的加工工艺生产出的复合型导体，采用不同退火温度时，其各项机械性能数据如下表：
表一：不同退火温度条件下复合型导体的机械性能数据对比(单位：退火温度℃，强度平均值Mpa，断裂伸长率％，抗拉强度Mpa)
Figure BDA0002823652380000091
因铝合金的熔点(约650℃)低于铜的熔点(1083℃)，故本产品设计参考铝合金单丝1常用的退火温度，采用上述退火温度范围，进行复合型导体的退火处理探究，由表一中的数据可以看出：
(1)铝合金单丝1由于自身熔点低，随着退火温度的提高，其强度逐渐降低，而断裂伸长率则逐渐增强；
(2)对于铜单丝2而言，因其自身熔点高，退火温度在350-380℃范围时，其强度和断裂伸长率基本没有变化；
(3)退火温度在380-400℃范围时，复合型导体的机械性能基本没有变化；
(4)退火时间越长，金属的断裂伸长率越好，但是其强度越低。
因此，为保证复合型导体的机械性能，经综合考虑(包括复合型导体本身、以及形成该复合型导体的铝合金单丝1和铜单丝2的性能)，将其退火温度设计为350-400℃范围，优选退火温度为400℃。
进一步地，上述绞合处理中，每层绞线以节径比11～13进行绞合，且绞合紧压系数为0.94～0.96。
具体地，采用紧压型绞合方式，相对普通导体外径更小，圆整度更高，可使得生产出的复合型导体适合应用于各种电缆产品，尤其是高频信号电缆，以我司设计的产品结构(19根0.3mm，截面积约1.25mm2)为例，其作为股线进行二次、三次绞合的情况较多，整体绞合外径相比常规绞合(非紧压)有较大的差异，其中，常规绞合的紧压系数一般为0.85-0.87，而节径比控制在11～13，则使得复合型导体具有良好的柔软性。
进一步地，上述绞合处理中，每层绞线均以S向绞合。
具体地，S向绞合，即是指将绞线垂直放置在面前，单线由右下方向左上方旋转向上的称为左向(即S向)，因本设计复合型导体绞合紧压率较高，绞合后复合型导体偏硬直，弯曲性能不好，故为提高弯曲性能，将其生产过程中每层绞线的绞合方向设置为同向。
进一步地，上述绞合处理中，铜单丝2是指传输电能时，在20℃情况下电阻系数不大于0.01707Ω·mm2/m的铜单丝2。
具体地，考虑高频作用下电流因集肤效应趋向表面，表层单丝传输负荷大，故采用铜单丝2，以确保复合型导体的导电性能，另外，铜单丝2是从电能传输角度讲的高纯度单丝，其20℃电阻系数应不大于0.01707Ω·mm2/m。
如图2所示，进一步地，分层异动放线架3包括多组并列布置的放线系统31、以及设置于每组放线系统31输出端的多层过线孔架32，每组放线系统31同时控制两组放线盘以相同或不同张力大小放线，并使得放线盘放出的绞线经多层过线孔架32供给至绞线机绞合。
具体地，放线系统31能够同时提供两组绞线，可有效减少放线系统31的设置数量，从而缩小整个分层异动放线架3的体积，故可节省空间。
如图3所示，进一步地，放线系统31包括机体311、穿设于机体311上的双头放线驱动312、以及相对应设置于机体311上的两组调节组件313，机体311上连接多层过线孔架32，双头放线驱动312的两输出端分别卡置一放线盘，放线盘上的绞线经调节组件313调节张力并被导入至多层过线孔架32中。
进一步地，机体311包括底座3111、以及相邻设置于底座3111上的电气控制柜3112和驱动柜3113，双头放线驱动312穿设于驱动柜3113中，两组调节组件313相对应设置于电气控制柜3112和驱动柜3113的两组侧壁上。
具体地，驱动柜3113上可固定连接多层过线孔架32，电气控制柜3112中设置控制器，控制器控制双头放线驱动312和调节组件313的工作情况，以调节放线张力大小。
进一步地，双头放线驱动312包括穿设于机体311中的两组伺服电机3121、以及连接于伺服电机3121输出端的传动杆3122，传动杆3122上套设放线盘，且其通过卡紧组件314卡紧。
具体地，伺服电机3121穿设于驱动柜3113中，且其电机轴输出端通过联轴器连接传动杆3122。
如图5所示，进一步地，卡紧组件314包括依次套设于传动杆3122上的定位圆台3141和锁母3142，由定位圆台3141将放线盘定位于传动杆3122上，并通过旋拧锁母3142锁紧放线盘。
具体地，利用定位圆台3141的锥侧壁塞卡于放线盘端部中，实现放线盘在传动杆3122上的初步定位，最后，再通过锁母3142将其进行锁紧，以完成对放线盘的卡紧操作。
进一步地，定位圆台3141和锁母3142之间还设置一垫块3143，垫块3143套设于传动杆3122上，由垫块3143辅助定位圆台3141将放线盘共轴线定位于传动杆3122上，且旋拧锁母3142使其抵靠于垫块3143远离定位圆台3141的壁面上，锁紧放线盘。
具体地，垫块3143由柱状段和圆台状段一体成型，柱状段可穿设于定位圆台3141中，对其进行补隙及辅助放线盘于传动杆3122上的找齐操作，使得卡紧组件314适用于对多种轴径规格(如Φ1000mm、Φ800mm和Φ500mm等)放线盘的卡紧，而圆台状段既方便了操作人员手动旋拧垫块3143，又增大了锁母3142与垫块3143的接触面积，确保锁紧可靠性。
如图4所示，进一步地，调节组件313包括设置于机体311上的张力调节杆3131、以及转动连接于机体311侧壁上的过线导架，张力调节杆3131的输出端连接过线导架，由张力调节杆3131改变过线导架相对于机体311侧壁的倾斜角度。
具体地，常规主动放线架中用于进行放线盘放线时绞线张力调节的结构，多由弹簧和导轮相配合形成，其张力控制精度低，且过多导轮易对绞线造成划伤，另外，常规主动放线架中，弹簧和电机较小，其放线盘的轴径一般为Φ200mm的塑料盘，因放线盘较小，故生产过程中需多次换盘，且塑料盘动平衡不好，生产速度低，不利于生产管理和成本控制，而我司所使用的分层异动放线架3可使用Φ500mm、Φ630mm轴径的铁质放线盘，其尺寸大，不用频繁换盘且铁质放线盘动平衡稳定，开机速度高。
另外，张力调节杆3131倾斜固定于驱动柜3113侧壁上，过线导架转动连接于电气控制柜3112侧壁上。
进一步地，张力调节杆3131设置为伸缩缸。
具体地，伸缩缸的活塞杆输出端连接过线导架，且伸缩缸可采用电动缸、气缸、液压缸或油缸中的一种，优选液压缸。
进一步地，过线导架包括转动连接于机体311上的安装框3132、以及转动架设于安装框3132上的上过线导轮3133和下过线导轮3134，张力调节杆3131的输出端连接安装框3132，以牵引安装框3132相对于机体311侧壁转动，上过线导轮3133和下过线导轮3134将放线盘上放出的绞线导引至多层过线孔架32中。
具体地，张力调节杆3131的输出端通过牵引杆连接于安装框3132的框壁上，安装框3132包括相对应的两组框壁、以及衔接于框壁间的结构件，过线导轮采用光杆，以减小对绞线单丝的划伤。
进一步地，过线导架上还转动连接一带有配重块的挡杆3135。
具体地，带有配重块的挡杆3135转动连接于安装框3132上远离机体311的一侧，其能在张力调节杆3131调节安装框3132的倾斜角度时，保证调节过程的稳定进行，降低因安装框3132重量过轻易导致其在张力调节杆3131带动下过位移，调节困难，费时费力的问题，另外，该挡杆3135也可在放线系统31开机进行放线前，使其压放于定位圆台3141与垫块3143之间，以与机体311相配合形成围栏结构。
如图6所示，进一步地，多层过线孔架32包括固定于放线系统31输出端的水平角钢321、相对应连接于水平角钢321上的两组竖直角钢322、以及沿竖直角钢322轴线方向依次水平插设的多组过线架323，每组过线架323上沿其轴线方向开设多组过线孔或设置多组过线导轮。
具体地，水平角钢321固定于驱动柜3113上，且其上开设多组通孔，以方便调整竖直角钢322在水平角钢321上的固定位置，在调整到位后，使得螺栓依次穿过竖直角钢322和通孔，通过螺母将其锁紧于水平角钢321上；
每组竖直角钢322上可插设三组过线架323(适用于19股单丝的绞合过线)或四组过线架323(适用于37股单丝的绞合过线)；
过线架323上开设的过线孔或设置的过线导轮的位置不超过放线盘的轴具宽度，同时，过线架323穿过竖直角钢322的部分开设外螺纹，该部分上旋配螺母以于竖直角钢322上锁紧过线架323。
进一步地，过线架323上的过线孔或过线导轮处设置编号标识，过线孔或过线导轮中穿过与其编号标识相对应的放线盘上放出的绞线。
具体地，编号标识可以采用数字、字母或符号等标识，放线盘上也设置有编号，其放出的绞线对应穿过与其编号相对应的编号标识处的过线孔。
进一步地，过线孔或过线导轮采用陶瓷或塑钢材质。
具体地，过线架323上优选设置陶瓷过线导轮，陶瓷过线导轮相比陶瓷过线孔而言，可降低对绞线表面的划伤，且不会影响其光泽。
如图7所示，另外，上述伺服电机3121和伸缩缸的具体型号，需根据该分层移动放线架的规格参数及放线盘的尺寸规格等选型计算确定，其选型计算方法为现有技术，其中，控制器电性连接伺服电机3121和伸缩缸，控制器与各电性部件间具体的电性连接结构、连接方式及控制原理为现有技术，本申请未对此进行改进，故不再详细赘述。
实施例二
如图1所示，与实施例一的区别在于，铝合金单丝1采用如下方法制备：
S1：熔炼，将铝锭与合金混合材料投入熔炼装置进行熔炼，得到熔融态铝合金，其中，合金混合材料各元素的质量分数为：Si＝0.10％、Fe＝0.5％、Cu＝0.2％、Mg＝0.05％、Zn＝0.05％、B＝0.02％，其余为Al和不可避免的微量杂质，且杂质元素含量合计为0.08％，另外，Li元素的质量分数为0.03％，Ga元素的质量分数为0.03％；
S2：浇铸，将熔融态铝合金导入浇铸装置进行浇铸，得到铝合金棒；
S3：轧制，将铝合金棒轧制为铝合金杆；
S4：拉丝，使得铝合金杆经过大拉机、中拉机和小拉机等多道拉丝设备，拉制为铝合金单丝1。
进一步地，绞合后的导体经高温400℃，6h的退火处理，得到复合型导体，经退火后，复合型导体的抗拉强度达到280MPa，断裂伸长率可达15％以上，优于铝合金绞合导体和铜绞合导体。
具体地，熔炼装置可采用熔炼炉，浇铸装置可采用浇铸轮，其中，熔炼炉、浇铸轮、大拉机、中拉机和小拉机，以及其具体的工作方法和原理均采用本领域现有技术即可。
实施例三
如图1所示，与实施例二的区别在于，在铝合金单丝1的制备中，其步骤S1：熔炼，将铝锭与合金混合材料投入熔炼装置进行熔炼，得到熔融态铝合金，其中，合金混合材料各元素的质量分数为：Si＝0.05％、Fe＝0.6％、Cu＝0.2％、Mg＝0.03％、Zn＝0.03％、B＝0.005％，其余为Al和不可避免的微量杂质，且杂质元素含量合计为0.085％，另外，Li元素的质量分数为0.03％，Ga元素的质量分数为0.03％。
进一步地，绞合后的导体经高温350℃，6h的退火处理，得到复合型导体，经退火后，复合型导体的抗拉强度达到300MPa，断裂伸长率可达15％以上，优于铝合金绞合导体和铜绞合导体。
实施例四
如图1所示，与实施例二和实施例三的区别在于，在铝合金单丝1的制备中，其步骤S1：熔炼，将铝锭与合金混合材料投入熔炼装置进行熔炼，得到熔融态铝合金，其中，合金混合材料各元素的质量分数为：Si＝0.06％、Fe＝0.5％、Cu＝0.25％、Mg＝0.05％、Zn＝0.03％、B＝0.03％，其余为Al和不可避免的微量杂质，且杂质元素含量合计为0.08％，另外，Li元素的质量分数为0.03％，Ga元素的质量分数为0.03％；
进一步地，绞合后的导体经高温380℃，6h的退火处理，得到复合型导体，经退火后，复合型导体的抗拉强度达到280MPa，断裂伸长率可达16％以上，优于铝合金绞合导体和铜绞合导体。
实施例五
与实施例二至实施例四的区别在于，进一步地，上述步骤S1中，还于熔炼炉的不同位置在线取样，使用元素光谱仪进行元素含量测试，检测的元素可包括Si、Fe、Cu、Mg、Zn、B、Mn、Cr、Ti、Ga、Na和V，前述各元素的含量标准，可以满足现有铝合金杆的制备为准。
具体地，于熔炼炉的不同位置进行在线取样，多点测试既可确保测试结果的准确性，又无需停机取样，能够持续性生产，有效提高生产效率。
实施例六
与实施例二至实施例五的区别在于，进一步地，上述步骤S1之后，还将熔融态铝合金导入保温炉中，此时，熔炼炉进行下一炉铝锭和合金混合材料的熔炼操作，而保温炉中的熔融态铝合金经流道保温传输至浇铸轮中浇铸。
具体地，熔炼炉和浇铸轮间保温炉的加入，可使得熔炼炉内熔炼好的熔融态铝合金被过渡暂存至保温炉中，而该熔炼炉则继续进行下一炉熔炼操作，此时，保温炉内的熔融态铝合金经流道保温传输至浇铸轮中浇铸，以形成铝合金棒，相比传统的熔炼炉和浇铸轮配合方式仅能一炉浇铸一炉，生产过程不连续，以致影响批量铝合金单丝1的生产进程而言，采用熔炼炉和浇铸轮间通过保温炉衔接的布局配合结构，则可实现持续性生产，生产方式更加科学合理，提高了生产效率。
实施例七
与实施例二至实施例六的区别在于，进一步地，上述步骤S3中，铝合金棒通过十六道连续三维轧机连续轧制成铝合金杆。
具体地，十六道连续三维轧机连续轧制生产工艺，其中，十六道是指将16台轧机一字排布，使得铝合金棒依次经过16台轧机连续轧制，三维是指轧机的轧制方式，大多数或老式轧机为二维(即上下两个方向)轧制，其二维轧辊长时间使用后连接处易出现飞边或上下错位问题，不利于铝合金杆的圆整度控制，而三维则采用三个轧辊(三个轧辊间呈120°夹角放置，且前后两台轧机的轧辊放置方向相反，即前道轧辊为“Y”型后道轧辊则为“星”型)，可有效保证铝合金杆的圆整度，提高其轧制效果。
进一步地，上述步骤S3之后，铝合金杆还通过梅花落收线方式收线成框。
进一步地，上述步骤S4中，大拉机采用双头浸没式拉丝机，同时拉制两根单丝。
具体地，相比传统单头储线式非连续拉丝机进行铝合金杆拉制，生产出的铝合金单丝1表面油污多，且生产速度慢而言，双头浸没式拉丝，可使得铝合金单丝1拉丝效果好，且表面光洁度高，另外，双头浸没式拉丝机的具体结构及工作原理采用本领域现有技术即可。
实施例八
与实施例二至实施例七的区别在于，进一步地，上述步骤S3之后，还包括对铝合金杆进行性能和外观的检测。
具体地，铝合金杆的性能测试包括导电率和机械强度等，外观测试包括表面缺陷、圆度、直径等，对于铝合金杆各项性能的测试设备及方法，采用本领域现有技术即可，对铝合金杆拉丝前先进行测试的操作，可及时筛选出不合格品，以有效避免再对不合格品进行拉丝、绞合及退火后，生产出的复合型导体性能不达标，既浪费了人力物力，又耽误生产进程的问题，进一步完善提高了复合型导体的生产工艺。
实施例九
如图1所示，一种采用上述实施例一至实施例八所述的加工工艺生产的复合型导体，其中复合型导体为采用19股或37股正规绞合方式绞制成的内层为铝合金单丝1和外层为铜单丝2的导体，且其绞合节径比为11～13，绞合紧压系数为0.94～0.96，同时每层绞线的绞向相同。
具体地，根据需要加工出的复合型导体的截面积规格，在截面较小时，采用19股(即1+6+12)正规绞合方式，进行内层为铝合金单丝1和最外层为铜单丝2的排列绞合，而在截面较大时，则采用37股(即1+6+12+18)正规绞合方式，进行内层为铝合金单丝1和最外层为铜单丝2的排列绞合，其中，小规格例如1.5mm2、2.5mm2等，大规格例如10mm2等；
复合型导体采用不同金属分层绞合结构，对于大长度复合型导体的接续生产而言，绞合时铝合金单丝1接铝合金单丝1、铜单丝2接铜单丝2，相邻单丝间连接方便，相比现有双金属导体而言，该复合型导体接续时不存在接续困难的情况，因而适用于大长度生产；
为保证导体的柔软性和圆整性，以节径比11～13进行绞合，导体紧压系数控制在0.94～0.96，绞合紧压系数越高，复合型导体外径越小，从而能够实现对其整体外径的控制，但紧压率高，绞合后导体偏硬直，弯曲性能不好，故而采用同向绞合以改善导体的弯曲性能。
该复合型导体适用于替换柔软场合使用的纯铜导体电缆，例如汽车线束电缆导体、控制电缆导体、仪表电缆导体、电焊机电缆导体等。
进一步地，铝合金单丝1和铜单丝2的直径相同。
进一步地，铝合金单丝1的直径为0.2mm～0.3mm。
具体地，铝合金单丝1直径范围的选用，使得该复合型导体柔软性更佳，适合在移动场合下反复弯曲。
进一步地，铜单丝2为采用传输电能时，在20℃情况下电阻系数不大于0.01707Ω·mm2/m的铜单丝2。
具体地，考虑高频作用下电流因集肤效应趋向表面，表层单丝传输负荷大，故采用上述铜单丝2，以确保复合型导体的导电性能。
进一步地，复合型导体每层绞线的绞向均为S向。
实施例十
一种采用上述实施例九所述的复合型导体的大规格导体，其中大规格导体由多股复合型导体复绞形成。
本发明采用上述复合型导体，具有如下优点：
1、采用铝合金和铜金属复合材料制成的导体，抗拉强度高于铝导体的50％和铜导体的10％以上，从根本上提高了导体的可靠性；
2、由于该复合型导体内层采用铝合金材料，外层采用金属铜材料，而电流在导体传输时具有趋附效应和邻近效应，故其电流可视为在铜导体内传输，不会因为铝材料的电阻率高影响传输效果；
3、采用铝合金和铜金属复合材料，其铝合金密度较低，使得复合型导体的重量大幅度降低，相对铜导体重量降低30％。
4、该复合型导体采用19股或37股正规绞合，产品丝径在0.2mm～0.3mm范围内，故导体柔软性更佳，适合在移动场合下反复弯曲；
5、借助分层异动放线技术进行复合型导体绞制，不会因为材料机械性能不同，出现外观质量和一致性差等问题。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种电缆用抗拉复合型导体的加工工艺，包括绞合处理和退火处理，其特征在于：所述绞合处理为采用19股或37股正规绞合方式，通过分层异动放线架(3)分层排列铝合金单丝(1)和铜单丝(2)，为绞线机供给绞线，由绞线机将两者绞合成内层为铝合金单丝(1)和外层为铜单丝(2)的导体，其中，分层异动放线架(3)控制各层单丝放线张力不同。
2.根据权利要求1所述的电缆用抗拉复合型导体的加工工艺，其特征在于：所述铝合金单丝(1)采用如下方法制备：
S1：熔炼，将铝锭与合金混合材料投入熔炼装置进行熔炼，得到熔融态铝合金；
S2：浇铸，将熔融态铝合金导入浇铸装置中浇铸，得到铝合金棒；
S3：轧制，将铝合金棒轧制为铝合金杆；
S4：拉丝，将铝合金杆进行拉丝，得到铝合金单丝(1)。
3.根据权利要求2所述的电缆用抗拉复合型导体的加工工艺，其特征在于：上述步骤S1中，还于熔炼装置中在线取样进行元素含量测试。
4.根据权利要求2所述的电缆用抗拉复合型导体的加工工艺，其特征在于：上述步骤S1之后，还将熔融态铝合金导入保温炉中，此时，熔炼装置进行下一组铝锭和合金混合材料的熔炼操作，而保温炉中的熔融态铝合金经流道保温传输至浇铸装置中浇铸。
5.根据权利要求4所述的电缆用抗拉复合型导体的加工工艺，其特征在于：在上述步骤S3和步骤S4之间，还包括对铝合金杆进行性能和外观的检测。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的电缆用抗拉复合型导体的加工工艺，其特征在于：所述的退火处理为在高温350-400℃下进行。
7.一种根据权利要求1-6中任意一项所述的加工工艺生产的复合型导体，其特征在于：所述复合型导体为采用19股或37股正规绞合方式绞制成的内层为铝合金单丝(1)和外层为铜单丝(2)的导体，且其绞合节径比为11～13，绞合紧压系数为0.94～0.96，同时每层绞线的绞向相同。
8.根据权利要求7所述的复合型导体，其特征在于：所述铝合金单丝(1)和铜单丝(2)的直径相同。
9.根据权利要求7所述的复合型导体，其特征在于：所述铝合金单丝(1)的直径为0.2mm～0.3mm。
10.根据权利要求7所述的复合型导体，其特征在于：所述铜单丝(2)为采用传输电能时，在20℃情况下电阻系数不大于0.01707Ω·mm2/m的铜单丝(2)。
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