CN112652421A - 一种新型铜包铝线包覆焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型铜包铝线包覆焊接设备，包括依次设置的铝杆校直装置、钢丝抛光轮、导带槽、铜带包覆装置、定型模、氩弧焊接装置、定径模、氩气冷却装置以及线坯收卷装置。本发明的新型铜包铝线包覆焊接设备，通过加装定型模解决了铜带对接口容易出现回弹的问题，使得定型后的铜包铝结构的纵缝处稳合平整、无毛刺，从而利于后续的焊接，能提升纵缝处焊接后的强度，使得本发明的设备可焊接的铜带最大厚度大于1mm；本发明通过加装氩气冷却装置解决了焊接后的铜包铝线散热不及时的问题，能避免铜包铝线因高温而破坏铝线芯杆的晶体的现象，使得铜包铝线能保持原有强度和塑性，从而能克服现有设备中的缺陷。

Description

一种新型铜包铝线包覆焊接设备

技术领域

本发明涉及金属线材加工技术领域，特别涉及一种新型铜包铝线包覆焊接设备。

背景技术

传统的铜包铝线包覆焊接设备通常采用的工艺是：铝杆和铜带包覆后进行焊接，然后直接作为铜包铝线坯产品，后续再进行拉拔等工艺处理。此种包覆焊接设备生产带来的缺点至少包括：

1)包覆后铜带对接口容易出现回弹问题，导致后续焊接后纵缝处的焊接强度受到损害，使得传统铜包铝线包覆焊接设备主要只能焊接小于0.7mm厚度的铜带(铜带厚度越大，回弹力越大)，不适用于厚铜带包覆成型；

2)焊接后的铜包铝线由于散热不及时，持续的高温会造成“过烧现象”破坏铝线芯杆的晶体，使得晶体的晶粒变粗，机械性能相应恶化，使铜包铝线的强度和塑性均下降。

上述缺陷会直接影响后续铜包铝线成品的综合性能，所以现在亟需一种可靠的方案，以解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种新型铜包铝线包覆焊接设备。

本发明采用的技术方案是：一种新型铜包铝线包覆焊接设备，包括依次设置的铝杆校直装置、钢丝抛光轮、导带槽、铜带包覆装置、定型模、氩弧焊接装置、定径模、氩气冷却装置以及线坯收卷装置；

铝杆依次经过所述铝杆校直装置、铝杆清洗装置后和铜带共同经过所述导带槽进入所述铜带包覆装置，所述铜带包覆装置将铜带弯曲成圆管状并包覆在铝杆外周得到铜包铝结构，该铜包铝结构经过所述定型模实现定型后由所述氩弧焊接装置进行焊接，之后再经所述定径模实现定径、所述氩气冷却装置进行冷却降温后由所述线坯收卷装置收卷，制得铜包铝线坯产品。

优选的是，还包括对进入所述铜带包覆装置的铜带进行导向的导向轮以及用于对所述定径模进行冷却降温的模具冷却装置。

优选的是，所述定型模的模孔直径比制得的铜包铝线坯产品的外径大 0.015～0.02mm；

所述定径模的模孔直径比制得的铜包铝线坯产品的外径大0.01～0.02mm。

本发明的上述方案中，通过加装定型模解决了铜带对接口容易出现回弹的问题，通过加装氩气冷却装置解决了焊接后的铜包铝线散热不及时的问题，从而能提高铜包铝线坯产品的强度和塑性。本发明通过加装定径模，还可保证铜包铝线坯产品直径均匀统一。

本发明还通过进一步的方案提高了氩气冷却装置的冷却效果。

采用的方案为：所述氩气冷却装置包括双壁冷却管、由所述双壁冷却管的内壁和外壁之间的夹层形成的冷却气通道、与所述冷却气通道连通的进气管以及与所述冷却气通道连通的出气管；

所述双壁冷却管中部的空腔形成冷却腔，铜包铝线坯穿过所述冷却腔而可实现冷却降温。

优选的是，所述进气管沿所述双壁冷却管的柱面的周边切向设置，所述进气管的轴线与所述双壁冷却管的轴线垂直，且所述进气管靠近所述双壁冷却管的第一端；

所述出气管设置在所述双壁冷却管的第二端的柱面上；

其中，铜包铝线坯进入的一端为所述双壁冷却管的第二端，铜包铝线坯穿出的一端为所述双壁冷却管的第一端。

优选的是，所述双壁冷却管的第一端的端面上环形阵列设置有若干与所述冷却气通道连通的辅助进气孔，所述进气管上开设有布气孔；

所述双壁冷却管的第一端还设置有辅助进气组件，所述辅助进气组件包括内部具有布气空腔的环形布气头、用于将所述布气空腔与所述布气孔连通的第一输气管以及用于将所述布气空腔与所述若干辅助进气孔连通的若干第二输气管；

所述进气管中输入的低温氩气一部分直接沿所述双壁冷却管的圆周切向进入所述冷却气通道；另一部分经所述第一输气管进入所述布气空腔，然后经所述第二输气管沿径向进入所述冷却气通道；所述冷却气通道中的氩气最后通过所述出气管排出。

本发明还通过进一步的方案提高了模具冷却装置对定径模的散热效果。

采用的方案为：所述模具冷却装置包括盛装冷却液的上端具有开口的冷却盒、密封扣合在所述开口上的盒盖以及设置在所述冷却盒上的与所述冷却盒内部的冷却槽连通的进液管组与出液管组；

所述进液管组包括设置在所述盒盖上的主进液管、间隔设置在所述冷却盒的前板的上部的若干第一辅助进液管以及间隔设置在所述冷却盒的第一侧板的上部的若干第二辅助进液管，所述第二辅助进液管的伸入所述冷却槽的内端朝下倾斜设置；

所述出液管组包括设置在所述冷却盒的底板上的主出液管、间隔设置在所述冷却盒的背板的下部的若干第一辅助出液管以及间隔设置在所述冷却盒的第二侧板的下部的若干第二辅助出液管；

所述定径模固定设置在所述冷却盒内，所述定径模包括中空的模具固定套、固定设置在所述模具固定套内的定径模本体；

所述模具固定套的进料端固定在所述背板上且向外伸出所述冷却盒，所述模具固定套的出料端固定在所述前板上且向外伸出所述冷却盒；

所述第一侧板与所述前板和背板均垂直，所述第二侧板与所述前板和背板均垂直。

优选的是，所述模具固定套的外周固定包覆有导热圈，所述导热圈的外周通过两端的两个轴承可转动套设有旋转散热笼；

所述两个轴承的内圈分别与所述导热圈的两端固接，所述旋转散热笼包括分别固接在所述两个轴承的外圈外周的第一旋转安装圈和第二旋转安装圈、呈环形均匀间隔连接在所述第一旋转安装圈和第二旋转安装圈之间的若干安装杆、间隔连接在所述安装杆的内侧的若干扰流叶片以及呈环形阵列固接在所述第一旋转安装圈的外周的若干驱动叶片；

所述第一旋转安装圈靠近所述前板设置；所述第而旋转安装圈靠近所述背板设置；

所述若干安装杆均与所述导热圈的中轴线平行；同一所述安装杆内侧的若干扰流叶片沿所述导热圈的径向间隔布置，且所述扰流叶片的内端靠近但不接触所述导热圈的外壁；

所述驱动叶片包括与所述第一旋转安装圈的外周固接的连杆部以及固接在所述连接部末端的叶片部；

所述主进液管的末端的锥体管段伸入所述冷却槽内，所述锥体管段朝向所述第一侧板倾斜；

所述主进液管内输入的冷却液通过所述锥体管段可喷射至所述驱动叶片的叶片部上方，从而使所述驱动叶片旋转，进而带动所述旋转散热笼绕所述导热圈旋转。

进一步优选的方案中，所述扰流叶片包括长扰流叶片和短扰流叶片，同一所述安装杆上具有交错设置的若干长扰流叶片和短扰流叶片；

所述导热圈的外壁上沿轴向间隔开设有若干环形扰流槽；所述环形扰流槽沿轴向的横截面呈U型，且该U型横截面的两侧具有呈外扩趋势的两弧形倾斜面，所述弧形倾斜面与导热圈的外壁表面通过光滑弧形面过渡；

所述长扰流叶片的末端可伸入所述环形扰流槽内但不接触所述U型横截面的底面，所述扰流叶片旋转时，所述长扰流叶片可通过所述环形扰流槽。

进一步优选的方案中，所述冷却盒的上端的靠近所述前板的一侧向上凸起形成凸边，所述盒盖具有与所述凸边配合的形状，所述盒盖和凸边围绕形成旋转空腔；所述驱动叶片旋转时，所述叶片部可伸入所述旋转空腔中进行转动；

所述冷却盒内的冷却液的液面不高于所述驱动叶片旋转时所述连杆部的上端所能到达的最大高度；

所述盒盖的底面设置有液位探测器；

所述背板的顶部设置有与所述冷却槽连通的溢流管。

本发明的有益效果是：

本发明的新型铜包铝线包覆焊接设备，通过加装定型模解决了铜带对接口容易出现回弹的问题，使得定型后的铜包铝结构的纵缝处稳合平整、无毛刺，从而利于后续的焊接，能提升纵缝处焊接后的强度，使得本发明的设备可焊接的铜带最大厚度大于1mm；

本发明通过加装氩气冷却装置解决了焊接后的铜包铝线散热不及时的问题，能避免铜包铝线因高温而破坏铝线芯杆的晶体的现象，使得铜包铝线能保持原有强度和塑性，从而能克服现有设备中的缺陷；

本发明通过加装定径模对焊接后的铜包铝线进行挤压定径，使得获得的铜包铝线坯产品直径均匀统一，利于保证最终成品的质量；

本发明的一些实施例中，通过对氩气冷却装置的改进，还提升了氩气冷却装置的冷却降温效果；

本发明的一些实施例中，通过对模具冷却装置的改进，还提升了模具冷却装置对定径模的冷却降温效果。

附图说明

图1为本发明的实施例1中的新型铜包铝线包覆焊接设备的结构示意图；

图2为本发明的实施例1中的氩气冷却装置的结构示意图；

图3为本发明的实施例2中的氩气冷却装置的分解结构示意图；

图4为本发明的实施例2中的氩气冷却装置的结构示意图；

图5为本发明的实施例2中的氩气冷却装置内部的气流示意图；

图6为本发明的实施例2中的进气管中的气流示意图；

图7为本发明的实施例3中的模具冷却装置的结构示意图；

图8为本发明的实施例3中的模具冷却装置卸去盒盖和旋转散热笼后的结构示意图；

图9为本发明的实施例3中的背板的结构示意图；

图10为本发明的实施例3中的模具冷却装置内部的结构示意图；

图11为本发明的实施例3中的旋转散热笼和定径模的剖视结构示意图；

图12为本发明的实施例3中的旋转散热笼的主视图；

图13为本发明的实施例3中的旋转散热笼的转动原理结构示意图；

图14为本发明的实施例3中的旋转散热笼的侧视图；

图15为本发明的实施例3中的旋转散热笼卸去轴承后的侧视图；

图16为本发明的实施例4中的旋转散热笼和定径模的剖视结构示意图；

图17为本发明的图16中A处的局部放大图；

图18为本发明的实施例5中的模具冷却装置内部的结构示意图；

图19为本发明的实施例6中的旋转散热笼和定径模的剖视结构示意图。

附图标记说明：

10—铝杆料盘；11—铝杆；12—铝杆校直装置；13—钢丝抛光轮；

20—铜带料架；21—第一铜带导向轮；22—铜带；23—第二铜带导向轮；

30—导带槽；31—铜带包覆装置；32—定型模；33—氩弧焊接装置；34—定径模；35—氩气冷却装置；36—线坯收卷装置；37—铜包铝线坯；

340—模具固定套；341—定径模本体；342—模套；343—模芯；344—模具固定套的进料端；345—模具固定套的出料端；346—导热圈；347—轴承；348—密封圈；3470—轴承的内圈；3471—轴承的外圈；3460—环形扰流槽；3461—弧形倾斜面；3462—光滑弧形面；

350—双壁冷却管；351—冷却气通道；352—进气管；353—出气管；354—冷却腔；355—辅助进气孔；356—布气孔；357—辅助进气组件；358—安装架；3501—双壁冷却管的第一端；3502—双壁冷却管的第二端；3570—环形布气头； 3571—第一输气管；3572—第二输气管；3573—布气空腔；

4—模具冷却装置；40—冷却盒；41—盒盖；42—进液管组；43—出液管组；

400—前板；401—背板；402—第一侧板；403—第二侧板；404—底板；405—凸边；406—旋转空腔；407—溢流管；

410—液位探测器；

420—主进液管；421—第一辅助进液管；422—第二辅助进液管；423—锥体管段；

430—主出液管；431—第一辅助出液管；432—第二辅助出液管；

5—旋转散热笼；50—第一旋转安装圈；51—第二旋转安装圈；52—安装杆； 53—扰流叶片；54—驱动叶片；55—第一从动齿轮；56—第二从动齿轮；57—传动轴；58—主动齿轮；

530—长扰流叶片；531—短扰流叶片；540—连杆部；541—叶片部。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种新型铜包铝线包覆焊接设备，包括依次设置的铝杆校直装置12、钢丝抛光轮13、导带槽30、铜带包覆装置31、定型模32、氩弧焊接装置33、定径模34、氩气冷却装置35以及线坯收卷装置36；

铝杆11依次经过铝杆校直装置12校直、铝杆11清洗装置洗装后和铜带22 共同经过导带槽30进入铜带包覆装置31，铜带包覆装置31将铜带22逐渐弯曲成圆管状并包覆在铝杆11外周得到铜包铝结构，该铜包铝结构经过定型模32 实现定型后由氩弧焊接装置33进行铜带22纵缝的焊接，之后再经定径模34实现定径、氩气冷却装置35进行冷却降温后由线坯收卷装置36收卷，制得铜包铝线坯产品。

其中，制备的铜包铝线中芯杆为铝杆11，其外部同心包覆同层。在优选的实施例中，铝杆11选用稀土铝合金材质，以保证具有很好的综合性能。

在本实施例中，还包括用于输入铝杆11的铝杆11料盘10和用于输入铜带 22的铜带22料架。

其中，需要理解的是，铝杆11料盘10、铜带22料架、铝杆校直装置12、钢丝抛光轮13、导带槽30、导带槽30、铜带包覆装置31、定型模32、氩弧焊接装置33均为现有常规产品，所以本发明中对其具体结构不再详细描述。

再次参照图1，在优选的实施例中，该新型铜包铝线包覆焊接设备还包括对进入铜带包覆装置31的铜带22进行导向的导向轮以及用于对定径模34进行冷却降温的模具冷却装置4。本实施例中，导向轮包括两个：第一铜带导向轮21 和第二铜带导向轮23，模具冷却装置4对定径模34进行冷却降温，以保证定径模34正常工作，以及延长定径模34的使用寿命。

传统氩弧焊接包覆设备，受铜带22回弹力的限制，主要焊接＜0.7mm厚度的铜带22(铜带22厚度越大，回弹力越大)，不适用于厚铜带22包覆成型。而本发明中通过加装定型模32，对包覆铜带22后的铜包铝结构进行挤压定型，能解决后铜带22成型时铜带22对接口的回弹问题，使得定型后的铜包铝结构的纵缝处稳合平整、无毛刺，从而利于后续的焊接，能提升纵缝处焊接后的强度；使得本发明的新型铜包铝线包覆焊接设备可焊接的铜带22最大厚度大于 1mm。在优选的实施例中，定型模32的模孔直径比制得的铜包铝线坯产品的外径大0.015～0.02mm。

传统氩弧焊接包覆设备中，铜包铝线焊接后直接作为线坯成品，然后再由后续的其他设备进行拉拨等工艺处理，其存在的缺陷为：得到的线坯直径不均匀，容易对后续工艺造成负面影响或是影响最终成品的质量(直径不均匀)。本发明中，通过加装定径模34对焊接后还未冷却的铜包铝线进行挤压定径，使得获得的铜包铝线坯产品直径均匀统一，利于保证最终成品的质量。在优选的实施例中，定径模34的模孔直径比制得的铜包铝线坯产品的外径大 0.01～0.02mm。

传统氩弧焊接包覆设备中，铜包铝线焊接后直接作为线坯成品，焊接后的铜包铝线自然降温，无专门的降温设备，这样虽然简化了工艺，但自然降温容易存在如下缺陷：焊接后的铜包铝线温度很高，焊接之后缓慢降温时，持续的高温会造成“过烧现象”破坏铝线芯杆的晶体，使得晶体的晶粒变粗，机械性能相应恶化，使铜包铝线的强度和塑性均下降(容易导致在后续的拉拔工艺过程中易断丝)。本发明中，通过加装氩气冷却装置35，利用低温惰性气体氩气对焊接后的铜带22进行快速冷却降温，能避免铜包铝线因高温而破坏铝线芯杆的晶体的现象，使得铜包铝线能保持原有强度和塑性，从而克服现有设备中的缺陷。

在优选的实施例中，需保证焊接后的铜包铝线的温度在10s时间内下降到 400℃以下。参照图2，本实施例中，通过采用以下结构的氩气冷却装置35可以实现上述目的。具体的，本实施例中，氩气冷却装置35包括双壁冷却管350、由双壁冷却管350的内壁和外壁之间的夹层形成的冷却气通道351、与冷却气通道351连通的进气管352以及与冷却气通道351连通的出气管353；双壁冷却管350中部的空腔形成冷却腔354，铜包铝线坯37穿过冷却腔354而可实现冷却降温。如图2所示，铜包铝线坯37由左向右穿过双壁冷却管350的冷却腔354，低温氩气由进气管352进入冷却气通道351，然后向两侧流动，最后通过两侧的两个出气管353排出(排出的氩气还可通过管道回收，以重复使用)；低温氩气在冷却气通道351流动过程中，与冷却腔354内的铜包铝线坯37进行热交换，吸收铜包铝线坯37的热量，对铜包铝线坯37进行冷却降温。在本实施例中，双壁冷却管350的长度为1米，既能保证降温效果，也不会占用太大的空间，方便设备的布置；进一步的，双壁冷却管350上还设置有安装架358。

在一种优选的实施例中，铜带包覆装置31采用辊压成型工艺，具有足够大的动力，能保证铜带22包卷的效果。

在一种可选的实施例中，本发明的氩弧焊接装置33可采用290A～350A的较大焊接电流进行焊接，相应的线坯收卷装置36的收卷速度配合为＞6m/min，这样既能保证铜带22焊接完全、牢固，又不会破坏铝杆11的晶体，从而能获得性能满足要求的铜包铝线坯37。传统的氩弧焊接包覆设备焊接电流通常较小 (一般是由于本身设备或是其他工艺的限制)，在焊接较厚铜带22时，不能快速穿透铜带22形成熔池，温度效果很慢，使得铜包铝线受热时间太长，会导致铝杆11晶体粒变粗，机械性能恶化。本实施例通过大电流：290A～350与合适的收卷速度的配合的方案能克服该缺陷。

实施例2

本实施例中针对实施例1进行了氩气冷却装置35的进一步改进，本实施例的方案与实施例1大部分相同，以下仅列出不同部分。

参照图3-6，本实施例中，进气管352沿双壁冷却管350的柱面的周边切向设置，进气管352的轴线与双壁冷却管350的轴线垂直，且进气管352靠近双壁冷却管350的第一端3501；出气管353设置在双壁冷却管350的第二端3502 的柱面上；其中，铜包铝线坯37进入的一端为双壁冷却管350的第二端3502，铜包铝线坯37穿出的一端为双壁冷却管350的第一端3501。

进一步的实施例中，双壁冷却管350的第一端3501的端面上环形阵列设置有若干与冷却气通道351连通的辅助进气孔355，进气管352上开设有布气孔 356；

双壁冷却管350的第一端3501还设置有辅助进气组件357，辅助进气组件 357包括内部具有布气空腔3573的环形布气头3570、用于将布气空腔3573与布气孔356连通的第一输气管3571以及用于将布气空腔3573与若干辅助进气孔355连通的若干第二输气管3572；进气管352中输入的低温氩气一部分直接沿双壁冷却管350的圆周切向进入冷却气通道351；另一部分经第一输气管3571 进入布气空腔3573，然后经第二输气管3572沿径向进入冷却气通道351；冷却气通道351中的氩气最后通过出气管353排出。

环形布气头3570的中间具有直径和冷却腔354直径相同的通孔，以使铜包铝线能顺利通过。本实施例中，通过对氩气冷却装置35的结构进行进一步改进，可进一步提高冷却降温效果，参照图5-6，具体原理为：进气管352中输入的低温氩气一部分直接沿双壁冷却管350的圆周切向进入冷却气通道351；另一部分经第一输气管3571进入布气空腔3573，然后经若干个第二输气管3572沿径向均匀输送进入冷却气通道351；

即冷却气通道351具有两股不同方向的进气：沿周向和径向，两种方向的气流在进气管352内部端口处汇合后，形成旋流气体(一边旋转一边向左流动)，然后由左端的若干个出气管353排出，旋流气体的存在，能增强冷却气通道351 内的气体通过双壁冷却管350的内壁与冷却腔354内的铜包铝线之间的换热效果(可以理解为旋转气流包络着双壁冷却管350的内壁而旋转向左移动，增强了气流与双壁冷却管350的内壁的接触效果，从而增强换热效果；另一方面由于旋流的存在，气流会交替的朝双壁冷却管350的内壁和外壁流动，从而使冷却气通道351中的气流的温度保持较好的均匀性，能充分利用通过冷却气通道 351的气流进行将温；例如，如实施例1中，气流沿轴向平行的通过冷却气通道 351，靠近双壁冷却管350的内壁的气流由于与热源：铜包铝线近而吸热多，温度高，越靠近外壁的气流则温度越低，从而并不能充分利用通过冷却气通道351 的所有气流进行降温)。

冷却气通道351中的氩气最后通过若干个出气管353排出。

实施例3

本实施例中，在实施例1或实施例2的基础上对模具冷却装置4进行了进一步优选，以下仅列出不同的部分。

在外力作用下使铜包铝线强行通过定径模34，使得铜包铝线横截面积被压缩，并获得所要求的横截面积形状和尺寸，在铜包铝线被定径模34的模孔内壁挤压通过的过程中会产生大量的热，热量若不能及时散去而积累会对模具产生很大的损害，会影响模具的强度，降低模具的使用寿命，所以通常需要专门的设备对定径模34进行降温冷却，降温冷却效果的好坏会直接影响定径模34的使用寿命，同时也可能会对产品的性能造成影响(例如，降温差，温度过高时容易因高温而对铜包铝线表面造成破坏)。本实施例中的模具冷却装置4通过采用以下结构设计，能对定径膜进行快速高效降温，保证定径膜正常工作。

具体的，参照图7-15，本实施例中，模具冷却装置4包括盛装冷却液的上端具有开口的冷却盒40、密封扣合在开口上的盒盖41以及设置在冷却盒40上的与冷却盒40内部的冷却槽连通的进液管组42与出液管组43；冷却盒40中的冷却液可采用水或是其他常规冷却液产品。

其中，进液管组42包括设置在盒盖41上的主进液管420、间隔设置在冷却盒40的前板400的上部的若干第一辅助进液管421以及间隔设置在冷却盒40 的第一侧板402的上部的若干第二辅助进液管422，第二辅助进液管422的伸入冷却槽的内端朝下倾斜设置；

出液管组43包括设置在冷却盒40的底板404上的主出液管430、间隔设置在冷却盒40的背板401的下部的若干第一辅助出液管431以及间隔设置在冷却盒40的第二侧板403的下部的若干第二辅助出液管432。

其中，定径模34固定设置在冷却盒40内，定径模34包括中空的模具固定套340、固定设置在模具固定套340内的定径模本体341；定径模本体341采用常规产品即可，定径模本体341包括固接在模具固定套340内的的模套342以及固接在模套342内的模芯343。模具固定套340和模套342具有很好的套热性能，模芯343产生的热量能快速传递至模具固定套340和模套342。

其中，模具固定套340的进料端344固定在背板401上且向外伸出冷却盒 40，模具固定套340的出料端345固定在前板400上且向外伸出冷却盒40，模具固定套340的两端与前板400、背板401相应设置的开孔直接具有很好的密封性能，防止冷却盒40内部的冷却液外流，在一种优选的实施例中，模具固定套 340两端的外周套设有密封圈348，保证密封效果。

第一侧板402与前板400和背板401均垂直，第二侧板403与前板400和背板401均垂直。

模具固定套340的外周固定包覆有导热圈346，导热圈346的外周通过两端的两个轴承347可转动套设有旋转散热笼5；导热圈346具有很好的导热性能，模芯343产生的热量能快速传递至模具固定套340和模套342，然后再快速传递至导热圈346，再由导热圈346快速传递至导热圈346外周流动的冷却液中，从而实现散热。

其中，两个轴承347的内圈3470分别与导热圈346的两端固接，旋转散热笼5包括分别固接在两个轴承347的外圈3471外周的第一旋转安装圈50和第二旋转安装圈51、呈环形均匀间隔连接在第一旋转安装圈50和第二旋转安装圈 51之间的若干安装杆52、间隔连接在安装杆52的内侧的若干扰流叶片53以及呈环形阵列固接在第一旋转安装圈50的外周的若干驱动叶片54；第一旋转安装圈50靠近前板400设置；第而旋转安装圈靠近背板401设置；

若干安装杆52均与导热圈346的中轴线平行；同一安装杆52内侧的若干扰流叶片53沿导热圈346的径向间隔布置，且扰流叶片53的内端靠近但不接触导热圈346的外壁；安装杆52和第一旋转安装圈50、第二旋转安装圈51连接形成鼠笼状的结构。

其中，驱动叶片54包括与第一旋转安装圈50的外周固接的连杆部540以及固接在连接部末端的叶片部541；连杆部540横截面尺寸显著小于叶片部541，优选的实施例中，连杆部540为圆杆状，叶片部541为板状。且连杆部540、叶片部541均需具有较高的强度。

主进液管420的末端的锥体管段423伸入冷却槽内，锥体管段423朝向第一侧板402倾斜；

主进液管420内输入的冷却液通过锥体管段423可喷射至驱动叶片54的叶片部541上方，从而使驱动叶片54旋转，进而带动旋转散热笼5绕导热圈346 旋转。在优选的实施例中，冷却盒40内的冷却液的液面不高于驱动叶片54旋转时连杆部540的上端所能到达的最大高度(如图9中所示的液位H，图9中虚线圆为驱动叶片54外端的旋转轨迹，锥体管段423末端不会与驱动叶片54 外端，所以不会阻挡驱动叶片54的转动)，从而使锥体管段423喷射的大部分冷却液能直接打到叶片部541上，以充分利用其中的动力。

具体的，第一旋转安装圈50和第二旋转安装圈51通过两个轴承347套设在导热圈346外部，扰流叶片53通过安装杆52安装在第一旋转安装圈50和第二旋转安装圈51上，驱动叶片54固接在第一旋转安装圈50上；所以当驱动叶片54受力而转动时，带动第一旋转安装圈50和第二旋转安装圈51转动，从而带动扰流叶片53在导热圈346外周进行转动，搅动导热圈346外周的冷却液，助于冷却液均匀扩散，从而增强冷却液与导热圈346的换热效果。

在优选的实施例中，冷却液预先通过加压泵以一定的压力输入主进液管 420、第一辅助进液管421和第二辅助进液管422，以保证进入的冷却液的流速和压力满足要求。且主进液管420的末端具有锥体管段423，通过缩口结构使冷却液进一步加速喷出。

本实施例中，通过上述结构设计，能显著提升冷却液对定径模34的冷却降温效果，其原理为：

1、通过进液管组42与出液管组43的优化设计，提高了冷却液与散热面的充分、均匀接触，从而改善了散热效果。

参照图8-9，具体为：部分冷却液通过主进液管420自上向下喷入，冷却盒 40中的部分冷却液则从主出液管430向下流出，从而使冷却盒40中的冷却液产生从上至下的液流；还有部分冷却液通过第一辅助进液管421从右向左喷入，冷却盒40中的部分冷却液也通过左侧第一辅助出液管431流出，从而在冷却盒 40中产生从右向左的液流；同理，通过第二辅助进液管422和第二辅助出液管432的配合还可在冷却盒40中产生从后向前的液流；从而通过产生三个方向的液流，使冷却液能充分与散热源(导热圈346吸收来自定径模34的热量，然后藉由冷却散去，所以此处导热圈346作为散热源)接触，提高散热效果；通过多个方向的液体流动，是冷却液均匀混合，提升冷却液的利用效果。例如，常规的模具降温产品中，冷却液只有单一的流动方向，会导致以下问题：部分冷却液与散热面距离近传热充分，实现了较好的吸热后再排出，此部分冷却液排出时温度较高，得到了充分利用；而由于单一方向液流的缘故，另外一些冷却液距离散热面始终较远，并未充分吸热即排出，此部分冷却液排出时温度较低，并未得到充分利用。由此，导致了现有该种模具降温产品降温效率低的缺陷，本发明中通过上述方案可克服该缺陷。

2、在进液管组42与出液管组43优化设计的基础上，配合设置旋转散热笼 5，通过进液管组42带来的动力作为旋转散热笼5的动力源，而实现旋转散热以及针对目的区域的加强散热，最终提高降温冷却效果。

具体为：

参照图13，一方面，第一辅助进液管421向下倾斜喷出具有一定压力和速度的冷却液，第二辅助出液管432排出部分冷却，形成从右向左的液流，倾斜向下的冷却液对驱动叶片54产生一定的向下的作用力，配合从右向左的液流，对驱动叶片54产生顺时针旋转的动力；

另一方面，主进液管420中的具有一定压力和流速的冷却液经锥体管段423 高速喷出，朝右下方喷向驱动叶片54的叶片部541，对叶片部541产生很大的冲击力，从而也对驱动叶片54产生顺时针旋转的动力；最终使驱动叶片54进行顺时针旋转，进而带动扰流叶片53在导热圈346外周进行顺时针转动，搅动导热圈346外周的冷却液，助于冷却液均匀扩散；通过扰流叶片53对导热圈346 外周的冷却液的搅拌作用，利于导热圈346外周的已经吸收大量热量的冷却液能快速远离导热圈346外周，从而使得其他区域的低温冷却液能流向导热圈346 外周，即能增大冷却盒40中各个区域的冷却液与导热圈346外周接触以进行热交换的概率，从而增强冷却液与导热圈346的换热效果，提高了冷却液的有效利用率(即使得流经冷却盒40的大部分冷却液均进行了大量的热交换后才排出)，最终提升了对定径模34的降温效率。进一步的，扰流叶片53的转动借助于冷却液输入时的动力以及冷却盒40内部的液流实现，在提升降温效果的同时，最大限度的减小了能耗的增加。

所以，本实施例中，通过结构优化，借助上述两种降温效果，能大大提高模具冷却装置4的冷却降温效果。

实施例4

参照图16-17，作为实施例3的进一步改进，本实施例中，扰流叶片53包括长扰流叶片530和短扰流叶片531，同一安装杆52上具有交错设置的若干长扰流叶片530和短扰流叶片531；导热圈346的外壁上沿轴向间隔开设有若干环形扰流槽3460；环形扰流槽3460沿轴向的横截面呈U型，且该U型横截面的两侧具有呈外扩趋势的两弧形倾斜面3461，弧形倾斜面3461与导热圈346的外壁表面通过光滑弧形面3462过渡；

长扰流叶片530的末端可伸入环形扰流槽3460内但不接触U型横截面的底面，扰流叶片53旋转时，长扰流叶片530可通过环形扰流槽3460。

在导热圈346上开设环形扰流槽3460能增加导热圈346外壁与冷却液的接触面积从而提升热交换效果，进一步提高降温效果，也不会影响定径模34本身的强度。参照图17，导热圈346的外壁表面通过光滑弧形面3462与弧形倾斜面3461连接，能利于引导冷却液沿轴向流经环形扰流槽3460并充分与环形扰流槽 3460的内壁接触，以实现高效换热。

实施例5

参照图18，作为实施例3或实施例4的进一步改进，本实施例中，冷却盒 40的上端的靠近前板400的一侧向上凸起形成凸边405，盒盖41具有与凸边405 配合的形状，盒盖41和凸边405围绕形成旋转空腔406；驱动叶片54旋转时，叶片部541可伸入旋转空腔406中进行转动；

冷却盒40内的冷却液的液面不高于驱动叶片54旋转时连杆部540的上端所能到达的最大高度；从而使锥体管段423喷射的大部分冷却液能直接打到叶片部541上，能充分利用进入的中的动力。

盒盖41的底面设置有液位探测器410；背板401的顶部设置有与冷却槽连通的溢流管407。

若的冷却液的液面过高，没过叶片部541接受进入的冷却液的喷射的部位时，冷却液不能直接打在叶片部541上，会导致对造成叶片部541旋转的冲冲击力减弱。所以本实施例中，通过液位探测器410和溢流管407的设置以保证液位的控制。例如，当液位探测器410检测到液位过高时，可通过对进液管组 42与出液管组43中冷却液输送的调节而降低液位(如减小辅助进液管中输入的冷却液，或是增大排液量)。而溢流管407的作用是当液位过高时，可通过溢流管407排出。

实施例6

参照图19，作为一种可选的实施例，本实施例以实施例3或4或5为基础，增加了对旋转散热笼5实现电动辅助驱动的功能。具体的，本实施例中，第二第二旋转安装圈51的外周套设有第一从动齿轮55，背板401上开设有轴孔，轴孔中通过轴承可转动设置有传动轴，转轴的内端固接有与第一从动齿轮55啮合的第二从动齿轮56，转轴的外端固接有主动齿轮58，通过外部的驱动电机驱动主动齿轮58转动，从而可带动第一从动齿轮55旋转，进而带动旋转散热笼5 转动。其中，轴孔处需设置密封件保持密封。

本实施例中，提供了对旋转散热笼5实现电动辅助驱动的功能，主要用于在旋转散热笼5转速要求较高的情况下，可对旋转散热笼5提供辅助转动驱动力。例如，冷却降温要求更高，或是入料冷却液温度升高时等等，通过该电动辅助驱动的功能可提高该模具冷却装置4的适应性。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.一种新型铜包铝线包覆焊接设备，其特征在于，包括依次设置的铝杆校直装置、钢丝抛光轮、导带槽、铜带包覆装置、定型模、氩弧焊接装置、定径模、氩气冷却装置以及线坯收卷装置；

铝杆依次经过所述铝杆校直装置、铝杆清洗装置后和铜带共同经过所述导带槽进入所述铜带包覆装置，所述铜带包覆装置将铜带弯曲成圆管状并包覆在铝杆外周得到铜包铝结构，该铜包铝结构经过所述定型模实现定型后由所述氩弧焊接装置进行焊接，之后再经所述定径模实现定径、所述氩气冷却装置进行冷却降温后由所述线坯收卷装置收卷，制得铜包铝线坯产品。

2.根据权利要求1所述的新型铜包铝线包覆焊接设备，其特征在于，还包括对进入所述铜带包覆装置的铜带进行导向的导向轮以及用于对所述定径模进行冷却降温的模具冷却装置。

3.根据权利要求1所述的新型铜包铝线包覆焊接设备，其特征在于，所述定型模的模孔直径比制得的铜包铝线坯产品的外径大0.015～0.02mm；

所述定径模的模孔直径比制得的铜包铝线坯产品的外径大0.01～0.02mm。

4.根据权利要求2所述的新型铜包铝线包覆焊接设备，其特征在于，所述氩气冷却装置包括双壁冷却管、由所述双壁冷却管的内壁和外壁之间的夹层形成的冷却气通道、与所述冷却气通道连通的进气管以及与所述冷却气通道连通的出气管；

所述双壁冷却管中部的空腔形成冷却腔，铜包铝线坯穿过所述冷却腔而可实现冷却降温。

5.根据权利要求4所述的新型铜包铝线包覆焊接设备，其特征在于，所述进气管沿所述双壁冷却管的柱面的周边切向设置，所述进气管的轴线与所述双壁冷却管的轴线垂直，且所述进气管靠近所述双壁冷却管的第一端；

所述出气管设置在所述双壁冷却管的第二端的柱面上；

其中，铜包铝线坯进入的一端为所述双壁冷却管的第二端，铜包铝线坯穿出的一端为所述双壁冷却管的第一端。

6.根据权利要求5所述的新型铜包铝线包覆焊接设备，其特征在于，所述双壁冷却管的第一端的端面上环形阵列设置有若干与所述冷却气通道连通的辅助进气孔，所述进气管上开设有布气孔；

所述双壁冷却管的第一端还设置有辅助进气组件，所述辅助进气组件包括内部具有布气空腔的环形布气头、用于将所述布气空腔与所述布气孔连通的第一输气管以及用于将所述布气空腔与所述若干辅助进气孔连通的若干第二输气管；

所述进气管中输入的低温氩气一部分直接沿所述双壁冷却管的圆周切向进入所述冷却气通道；另一部分经所述第一输气管进入所述布气空腔，然后经所述第二输气管沿径向进入所述冷却气通道；所述冷却气通道中的氩气最后通过所述出气管排出。

7.根据权利要求4-6中任意一项所述的新型铜包铝线包覆焊接设备，其特征在于，所述模具冷却装置包括盛装冷却液的上端具有开口的冷却盒、密封扣合在所述开口上的盒盖以及设置在所述冷却盒上的与所述冷却盒内部的冷却槽连通的进液管组与出液管组；

所述进液管组包括设置在所述盒盖上的主进液管、间隔设置在所述冷却盒的前板的上部的若干第一辅助进液管以及间隔设置在所述冷却盒的第一侧板的上部的若干第二辅助进液管，所述第二辅助进液管的伸入所述冷却槽的内端朝下倾斜设置；

所述出液管组包括设置在所述冷却盒的底板上的主出液管、间隔设置在所述冷却盒的背板的下部的若干第一辅助出液管以及间隔设置在所述冷却盒的第二侧板的下部的若干第二辅助出液管；

所述定径模固定设置在所述冷却盒内，所述定径模包括中空的模具固定套、固定设置在所述模具固定套内的定径模本体；

所述模具固定套的进料端固定在所述背板上且向外伸出所述冷却盒，所述模具固定套的出料端固定在所述前板上且向外伸出所述冷却盒；

所述第一侧板与所述前板和背板均垂直，所述第二侧板与所述前板和背板均垂直。

8.根据权利要求7所述的新型铜包铝线包覆焊接设备，其特征在于，所述模具固定套的外周固定包覆有导热圈，所述导热圈的外周通过两端的两个轴承可转动套设有旋转散热笼；

所述两个轴承的内圈分别与所述导热圈的两端固接，所述旋转散热笼包括分别固接在所述两个轴承的外圈外周的第一旋转安装圈和第二旋转安装圈、呈环形均匀间隔连接在所述第一旋转安装圈和第二旋转安装圈之间的若干安装杆、间隔连接在所述安装杆的内侧的若干扰流叶片以及呈环形阵列固接在所述第一旋转安装圈的外周的若干驱动叶片；

所述第一旋转安装圈靠近所述前板设置；所述第而旋转安装圈靠近所述背板设置；

所述若干安装杆均与所述导热圈的中轴线平行；同一所述安装杆内侧的若干扰流叶片沿所述导热圈的径向间隔布置，且所述扰流叶片的内端靠近但不接触所述导热圈的外壁；

所述驱动叶片包括与所述第一旋转安装圈的外周固接的连杆部以及固接在所述连接部末端的叶片部；

所述主进液管的末端的锥体管段伸入所述冷却槽内，所述锥体管段朝向所述第一侧板倾斜；

所述主进液管内输入的冷却液通过所述锥体管段可喷射至所述驱动叶片的叶片部上方，从而使所述驱动叶片旋转，进而带动所述旋转散热笼绕所述导热圈旋转。

9.根据权利要求8所述的新型铜包铝线包覆焊接设备，其特征在于，所述扰流叶片包括长扰流叶片和短扰流叶片，同一所述安装杆上具有交错设置的若干长扰流叶片和短扰流叶片；

所述导热圈的外壁上沿轴向间隔开设有若干环形扰流槽；所述环形扰流槽沿轴向的横截面呈U型，且该U型横截面的两侧具有呈外扩趋势的两弧形倾斜面，所述弧形倾斜面与导热圈的外壁表面通过光滑弧形面过渡；

所述长扰流叶片的末端可伸入所述环形扰流槽内但不接触所述U型横截面的底面，所述扰流叶片旋转时，所述长扰流叶片可通过所述环形扰流槽。

10.根据权利要求8或9所述的新型铜包铝线包覆焊接设备，其特征在于，所述冷却盒的上端的靠近所述前板的一侧向上凸起形成凸边，所述盒盖具有与所述凸边配合的形状，所述盒盖和凸边围绕形成旋转空腔；所述驱动叶片旋转时，所述叶片部可伸入所述旋转空腔中进行转动；

所述冷却盒内的冷却液的液面不高于所述驱动叶片旋转时所述连杆部的上端所能到达的最大高度；

所述盒盖的底面设置有液位探测器；

所述背板的顶部设置有与所述冷却槽连通的溢流管。

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