CN112614624A - 一种非紧压异型绞合高导电率铜导体的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非紧压异型绞合高导电率铜导体的生产方法，涉及电缆制造领域，本发明通过对模具的改良，然后通过拉制、退火和铰制，制备出多种形状单线组成绞合导体，多层导体分层单线均为的弓形单线，层数随着电缆规格的增加而增加的结构，本发明从所采用的铜的原材料，拉制方法，拉制的模具，退火程度，张力控制，预扭措施，绞合模具，绞制方法均进行了改良，不仅仅减小了外径，更加优化了生产工艺，提高了导体的导电率，降低了电力输送过程中的电能损耗。

Description

一种非紧压异型绞合高导电率铜导体的生产方法
技术领域
本发明涉及电缆制造领域，更具体的是涉及一种非紧压异型绞合高导电率铜导体的生产方法。
背景技术
国家标准GB/T 3956-2009《电工圆铜线》对用于制造电线电缆的圆铜线做了型号、规格、材料、电性能、机械性能的规定，但到现在为止也没有型线的国家标准，采用型线而绞合的电缆导体具有外径小，填充系数大，表面圆整的优点。可以节约绝缘和护套料的使用量，减少导体表面的场强集中，并具有良好的径向阻水性能，而目前由于采用较少的原因主要是因为型线的生产难度要远远大于圆线，而现有的常规圆单线绞合紧压结构设计有以下缺点：
1)生产出来的导体填充系数较小，导体外径偏大；常规钨钢紧压系数最大达到0.8，用最好的纳米模紧压最大达到0.9，此圆单线绞合结构设计及模具紧压工艺因填充系数小使电缆导体外径偏大。
2)绞前和绞制紧压后导体电阻增大比较高，相对导体在输电过程中不够节能环保；圆形紧压绞合结构是靠紧压模具冷拉拔成型，在紧压成型过程导体和模具之间摩擦生热比较厉害，这样铜或铝或铝合金导体在热力作用下分子晶格发生变化造成电阻率变大，电阻升高；根据生产采用模具材质和紧压量不同，平均绞前和紧压绞后电阻增大2％～5％，为弥补此缺陷在结构设计时往往会把单线直径变大，导体电阻才能满足国标规定值。
3)铜单线在绞合过程中的摩擦畸变，电阻下降，降低其电导率的问题。
因此根据上述问题，本发明设计了一种非紧压异型绞合高导电率铜导体的生产方法。
发明内容
本发明的目的在于：本发明提供一种生产的非紧压型线铜导体的整体导电能力比普通类的提升2.5％左右的电阻率的方法。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种非紧压异型绞合高导电率铜导体的生产方法，准备的拉制机为连续退火大拉机，准备的材料为铜，为包括以下几个步骤：
(1)模具的准备：按照国家标准中规定的每一个规格的最大电阻和最少根数完成异型绞合导体结构设计及异型单线尺寸设计，采用的并线模具的大小为绞制后电缆的导体整体外径+0.1mm；按设计尺寸及拉机丝速比参数来设计中心层单线需要的圆拉丝模和1～5层异型线需要的异型拉丝模，圆拉丝模的截面大小比异型单线设计尺寸大2.5％-4％，所述异型线模具与圆拉丝模具相比，润滑区角度大1°-2°，变形区角度小1°-2°，所述异型线模具比普通园线模具的定径区长度短；
(2)拉制：采用连续退火大拉机进行拉制，在拉制过程中只有最后的两只模具为异型模具，其余均为普通圆形模具，最后一只异形模具两侧的横截面为长方形，所述连续退火大拉机放置最后一只模具的地方与模具外形形状匹配。
(3)退火：将异形线进行退火，所述异型线退火后的伸长率在33％-37％，20℃时的体积电阻率不大于0.01707Ω·mm2/m，所述异型线退火后的截面不小于设计截面。
(4)根据选定的一种导线层数及每层根数，将中心圆单线放在30盘或54盘或84盘的框绞机或叉绞机放线架上，各绞层的异型单线放到各绞层框绞机或叉绞机上，保证各工装盘放线异型线大弧朝上小弧朝下放线，并设定各异型单线张力10～25N；
(5)各绞层异型单线对相应穿线孔穿线，并经过框绞机或叉绞机上下型预扭轮进行预扭，每根异型单线在分线盘与并线模座之间进行，每根异型单线预扭一圈到一圈半进入并线模座上面的并线模具；
(6)穿线顺序为：先穿中心线，然后穿异型线，穿异型线顺序按1～5层顺序穿线，即从最内层按顺序穿到最外层；每一绞层异型线穿线方式为先围绕一周间隔几根线均匀顺序穿线，直到穿不进整形模为止，然后调好节距内层节径比18～22，最外层节径比12～16；
(7)开始点动框绞机，在点动牵引力带动下把剩余异型线以同样的方式逐一穿到整形模具里，然后整个框绞机起动观察异型单线是否有翻身现象，若有翻身现象再进行预扭调节，直到所有异型线复位绞制成型，然后开始整个框绞机起动正常绞制生产成异型线绞合电缆导体；
(8)对绞制成型导体由质检人员检验其外径、外观、节距是否符合工艺设计要求，同时截取1.2～1.3m样品线进行导体截面和直流电阻检测，检测数据都达到设计要求再开始正式生产。
进一步地，所述异形模具的材料为聚晶CD
进一步地，模芯内表面采用真空磁控溅射的方法，镀了一层类富勒烯纳米结构的超滑薄膜，这是一种卷曲和交联的石墨平面组成的微结构,具有更高的硬度和弹性恢复、化学惰性及摩擦磨损特性，该模具摩擦系数比普通模具小一个数量级。
进一步地，所述原料铜采用GB/T 3952-2016《电工用铜线坯》中牌号T1 M20，该牌号的铜纯净度不小于99.9935％，铜20℃时的体积电阻率不大于0.01707Ω·mm2/m。目前电线电缆铜导体用铜均采用T2 M20,该牌号的铜纯净度不小于99.95％，该牌号的铜20℃时的体积电阻率不大于0.017241Ω.mm2/m。本发明所用原材料铜T1 M20的导电率比目前通用的铜T2 M20提高了0.9918个百分点。
进一步地，所述异形模具的出口模的四个拐角R0.13mm，使得摩擦系数降低至0.012左右。
进一步地，铜型线退火冷却后要将线表面的水汽吹干，否则型线表面会发生氧化现象，封汽模形状设计与拉丝模具一样，封汽模的大小为：出口模+0.3mm，使空气从封汽模与型线之间的缝隙带压力而出，从而吹干水汽，双盘自动换盘收线。
本发明的有益效果如下：
1、本发明采用多种形状单线组成绞合导体，多层导体分层单线均为的弓形单线，层数随着电缆规格的增加而增加的结构。但本发明从所采用的铜的原材料，拉制方法，拉制的模具，退火程度，张力控制，预扭措施，绞合模具，绞制方法均进行了创新，不仅仅减小了外径，更加优化了生产工艺，提高了导体的导电率，降低了电力输送过程中的电能损耗。
2、本发明中所采用的原料为铜，而现有技术中主要采用的是铝合金或者多种原料组合，而本发明采用的铜原料能够制得异形导体，同时本发明所用原材料铜T1 M20的导电率比目前通用的铜T2 M20提高了0.9918个百分点，但是成本并未增加。
3、模具的大小为绞制后电缆的导体整体外径+0.1mm，材质为CD材料，硬质合金模具的内孔表面镀一层类富勒烯纳米结构的超滑薄膜，其摩擦系数非常小，以减小生产时铜导体与模具接触面的摩擦力，从而减少铜单线在绞合过程中的摩擦畸变，降低电阻下降，提高了铜导体的导电率，并且减小了牵引电机的功率消耗。
4、本发明的模具配比目前型线拉丝配四只型线模具减少了两只，如此就只有最后一只异型模具存在翻身的可能性，这就大大减少了单线翻身的机会。我们将最后一只异型模具两侧模套刨平，即侧表面为矩形，在设备放置模具的地方也改为与模套外形相同的形状，模具就不会旋转，穿模时前后大弧和小弧相对应，拉制时异型单线也就不会翻身，有效的避免了在拉制过程中容易翻身的弊端。
附图说明
图1是铜导体的横截面示意图；
图2是最后一只异型模具的很截面示意图；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
一种非紧压异型绞合高导电率铜导体的生产方法，准备的拉制机为连续退火大拉机，将最小的出口模不固定，准备的材料为铜，所述原料铜采用GB/T 3952-2016《电工用铜线坯》中牌号T1 M20，为包括以下几个步骤：
(1)模具的准备：按照国家标准中规定的每一个规格的最大电阻和最少根数完成异型绞合导体结构设计及异型单线尺寸设计，采用的并线模具的大小为绞制后电缆的导体整体外径+0.1mm；按设计尺寸及拉机丝速比参数来设计中心层单线需要的圆拉丝模和1～5层异型线需要的异型拉丝模，圆拉丝模的截面大小比异型单线设计尺寸大2.5％-4％，所述异型线模具与圆拉丝模具相比，润滑区角度大1°-2°，变形区角度小1°-2°，所述异型线模具比普通园线模具的定径区长度短；
(2)拉制：采用连续退火大拉机进行拉制，在拉制过程中只有最后的两只模具为异型模具，其余均为普通圆形模具，最后一只异形模具两侧的横截面为长方形，所述连续退火大拉机放置最后一只模具的地方与模具外形形状匹配。
(3)退火：将异形线进行退火，所述异型线退火后的伸长率在33％-37％，20℃时的体积电阻率不大于0.01707Ω·mm2/m，所述异型线退火后的截面不小于设计截面。
(4)根据选定的一种导线层数及每层根数，将中心圆单线放在30盘或54盘或84盘的框绞机或叉绞机放线架上，各绞层的异型单线放到各绞层框绞机或叉绞机上，保证各工装盘放线异型线大弧朝上小弧朝下放线，并设定各异型单线张力10～25N；
(5)各绞层异型单线对相应穿线孔穿线，并经过框绞机或叉绞机上下型预扭轮进行预扭，每根异型单线在分线盘与并线模座之间进行，每根异型单线预扭一圈到一圈半进入并线模座上面的并线模具；
(6)穿线顺序为：先穿中心线，然后穿异型线，穿异型线顺序按1～5层顺序穿线，即从最内层按顺序穿到最外层；每一绞层异型线穿线方式为先围绕一周间隔几根线均匀顺序穿线，直到穿不进整形模为止，然后调好节距内层节径比18～22，最外层节径比12～16；
(7)开始点动框绞机，在点动牵引力带动下把剩余异型线以同样的方式逐一穿到整形模具里，然后整个框绞机起动观察异型单线是否有翻身现象，若有翻身现象再进行预扭调节，直到所有异型线复位绞制成型，然后开始整个框绞机起动正常绞制生产成异型线绞合电缆导体；
(8)对绞制成型导体由质检人员检验其外径、外观、节距是否符合工艺设计要求，同时截取1.2～1.3m样品线进行导体截面和直流电阻检测，检测数据都达到设计要求再开始正式生产。
实施例2：
为了使得摩擦系数更小，本实施例在实施例1的基础上做了进一步地改进，具体为：
所述异形模具的材料为聚晶CD，模芯内表面采用真空磁控溅射的方法，镀了一层类富勒烯纳米结构的超滑薄膜，这是一种卷曲和交联的石墨平面组成的微结构,具有更高的硬度和弹性恢复、化学惰性及摩擦磨损特性，该模具摩擦系数比普通模具小一个数量级，该牌号的铜纯净度不小于99.9935％，铜20℃时的体积电阻率不大于0.01707Ω·mm2/m。目前电线电缆铜导体用铜均采用T2 M20,该牌号的铜纯净度不小于99.95％，该牌号的铜20℃时的体积电阻率不大于0.017241Ω.mm2/m。本发明所用原材料铜T1 M20的导电率比目前通用的铜T2 M20提高了0.9918个百分点，所述异形模具的出口模的四个拐角R0.13mm，使得摩擦系数降低至0.012。
铜异型绞合导体具体结构设计及技术参数如下表：
Figure BDA0002811543050000051
Figure BDA0002811543050000061
本发明打破了电缆的导体目前普遍采用紧压结构的传统，本发明采用的非紧压结构减小了生产时铜导体与模具接触面的摩擦力和正压力，从而减少铜材在生产过程中的晶格畸变，减少了金属材料的加工硬化现象，也降低了铜导体生产加工过程中由于硬化而造成电阻的增加的幅度，从而使非紧压型线铜导体的整体导电能力比普通类的提升2.5％左右。
本发明的保护范围不限于以上事实例，熟悉本技术领域的技术人员在本发明基础上所做的安装架形状等变化均在本保护范围内。

Claims (8)

1.一种非紧压异型绞合高导电率铜导体的生产方法，其特征在于，准备的拉制机为连续退火大拉机，准备的材料为铜，具体包括以下几个步骤：
(1)模具的准备：按照国家标准中规定的每一个规格的最大电阻和最少根数完成异型绞合导体结构设计及异型单线尺寸设计，采用的并线模具的大小为绞制后电缆的导体整体外径+0.1mm；按设计尺寸及拉机丝速比参数来设计中心层单线需要的圆拉丝模和1～5层异型线需要的异型拉丝模，圆拉丝模具的截面大小比异型单线设计尺寸大2.5％-4％，所述异型线模具与圆拉丝模具相比，润滑区角度大1°-2°，变形区角度小1°-2°，所述异型线模具比普通园线模具的定径区长度短；
(2)拉制：采用连续退火大拉机进行拉制，在拉制过程中只有最后的两只模具为异型模具，其余均为普通圆形模具，最后一只异形模具两侧的横截面为长方形，所述连续退火大拉机放置最后一只模具的地方与模具外形形状匹配。
(3)退火：将异形线进行退火，所述异型线退火后的伸长率在33％-37％，20℃时的体积电阻率不大于0.01707Ω·mm2/m，所述异型线退火后的截面不小于设计截面。
(4)根据选定的一种导线层数及每层根数，将中心圆单线放在30盘或54盘或84盘的框绞机或叉绞机放线架上，各绞层的异型单线放到各绞层框绞机或叉绞机上，保证各工装盘放线异型线大弧朝上小弧朝下放线，并设定各异型单线张力10～25N；
(5)各绞层异型单线对相应穿线孔穿线，并经过框绞机或叉绞机上下型预扭轮进行预扭，每根异型单线在分线盘与并线模座之间进行，每根异型单线预扭一圈到一圈半进入并线模座上面的并线模具；
(6)穿线顺序为：先穿中心线，然后穿异型线，穿异型线顺序按1～5层顺序穿线，即从最内层按顺序穿到最外层；每一绞层异型线穿线方式为先围绕一周间隔几根线均匀顺序穿线，直到穿不进整形模为止，然后调好节距内层节径比18～22，最外层节径比12～16；
(7)开始点动框绞机，在点动牵引力带动下把剩余异型线以同样的方式逐一穿到整形模具里，然后整个框绞机起动观察异型单线是否有翻身现象，若有翻身现象再进行预扭调节，直到所有异型线复位绞制成型，然后开始整个框绞机起动正常绞制生产成异型线绞合电缆导体；
(8)对绞制成型导体由质检人员检验其外径、外观、节距是否符合工艺设计要求，同时截取1.2～1.3m样品线进行导体截面和直流电阻检测，所述检验其外径、外观、节距符合工艺设计要求，检测数据都达到设计要求再开始正式生产。
2.根据权利要求1所述的一种非紧压异型绞合高导电率铜导体的生产方法，其特征在于：所述异形模具的材料为聚晶CD。
3.根据权利要求1所述的一种非紧压异型绞合高导电率铜导体的生产方法，其特征在于：模芯内表面采用真空磁控溅射的方法，镀了一层类富勒烯纳米结构的超滑薄膜。
4.根据权利要求1所述的一种非紧压异型绞合高导电率铜导体的生产方法，其特征在于：所述原料铜采用GB/T 3952-2016《电工用铜线坯》中牌号T1 M20。
5.根据权利要求1所述的一种非紧压异型绞合高导电率铜导体的生产方法，其特征在于：所述检验其外径、外观、节距符合工艺设计要求25mm2、35mm2、50mm2、70mm2、95mm2、120mm2、150mm2、185mm2、240mm2、300mm2、400mm2、500mm2异型绞合导体对应的外径分别为：5.5mm、6.6mm、7.8mm、9.4mm、11.0mm、12.3mm、13.6mm、15.3mm、17.5mm、19.5mm、22.1mm、25.0mm；异型绞合导体对应的称重截面分别为：23.9mm2、33.1mm2、44.8mm2、64.7mm2、89.9mm2、113.4mm2、139.4mm2、175.0mm2、230.0mm2、288.0mm2、369.1mm2、474.0mm2。
6.根据权利要求1所述的一种非紧压异型绞合高导电率铜导体的生产方法，其特征在于：所述异形模具的出口模的四个拐角R0.13mm。
7.根据权利要求1所述的一种非紧压异型绞合高导电率铜导体的生产方法，其特征在于：所述退火后，将型线表面水汽吹干。
8.根据权利要求7所述的一种非紧压异型绞合高导电率铜导体的生产方法，其特征在于：所述吹干步骤设为在封汽模中操作，所述封汽模与拉丝模具形状一样，其出口模处比拉丝模具大0.3mm。
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