CN112909696B - 一种内嵌衬管式铜铝过渡线夹制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内嵌衬管式新型铜铝过渡线夹制备工艺，属于铜铝过渡线夹领域，一种内嵌衬管式新型铜铝过渡线夹制备工艺，通过在原有壁厚基础上扩大内外径，并焊接铝衬套，显著提高本新型铜铝过渡线夹的强度，使其在使用时不易断裂，延长使用寿命，有效降低高压线路短路的情况发生，焊接时，通过向铝衬套和接线柱内壁之间形成空隙内通入铝液，配合气动浮球的设置，一方面有效保护铝衬套内壁在熔融铝液作用下不易因高温变形，另一方面气动浮球汽化时产生幅度较大的震动现象，配合气浮球的作用，使其不断与铝衬套产生撞击，有效加速熔融铝液的下移，减少焊接层内孔隙量，提高焊接层的密实度，并能有效避免使用时铜铝氧化接触不良的问题发生。

Description

一种内嵌衬管式铜铝过渡线夹制备工艺

技术领域

本发明涉及铜铝过渡线夹领域，更具体地说，涉及一种内嵌衬管式铜铝过渡线夹制备工艺。

背景技术

铜铝过渡线夹是在电力行业中应用广泛的典型的铜铝连接器件。铜铝过渡线夹用于母线引下线与电气设备如变压器、断路器、互感器、隔离开关、穿墙套管等的出线端子连接。

铜铝过渡线夹经常的失效方式就是焊接结构的疲劳断裂。由于铜铝设备线夹的焊接方式与运行特性让焊接面直接承受拉力，而且焊接截面又比较小，所以发生断裂的几率较高，不仅导致其自身的使用寿命较低，还易导致高压线路运行时短路跳闸。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种内嵌衬管式铜铝过渡线夹制备工艺，它通过在原有壁厚基础上扩大内外径，并焊接铝衬套，显著提高本铜铝过渡线夹的强度，使其在使用时不易断裂，从而显著延长其使用寿命，有效降低高压线路短路的情况发生，焊接时，通过向铝衬套和接线柱内壁之间形成空隙内通入铝液，配合气动浮球的设置，一方面有效保护铝衬套内壁在熔融铝液作用下不易因高温变形，另一方面气动浮球汽化时产生幅度较大的震动现象，配合气浮球的作用，使其不断与铝衬套产生撞击，有效加速熔融铝液的下移，减少焊接层内孔隙量，提高焊接层的密实度，并能有效避免使用时铜铝氧化接触不良的问题发生。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种内嵌衬管式铜铝过渡线夹制备工艺，所述铜铝过渡线夹包括带有两个安装孔的铜制夹板、接线柱以及连接在铜制夹板和接线柱之间的过渡层，所述接线柱内壁焊接有铝衬套，所述接线柱内壁最深处为锥状结构，其制备工艺包括以下步骤：

S1、首先将线夹胚体的内表面进行除油除锈处理，线夹胚体的壁厚与现有技术的壁厚保持一致，但是内径和外径均扩大，便于铝衬套的嵌入，并且铝衬套的内径与现有的线夹内径保持一致；

S2、按照线夹胚体的内径选取合适的铝衬套，并将铝衬套放入线夹胚体的内部；

S3、将线夹胚体固定到冷却池底部，并向冷却池内注入冷却水；

S4、向铝衬套与线夹胚体内壁之间的空间注入熔融铝液，同时向铝衬套内部空间弹射进多个气动浮球，气动浮球在高温下迅速汽化并不断撞击铝衬套内壁，一方面，气动浮球可以有效降低铝衬套自身的温度，使其内壁在熔融铝液作用下不易因高温变形，并且其在铝衬套内的浮动，另一方面气动浮球在撞击铝衬套时，既可以有效加速熔融铝液的下移，还可以有效避免因铝衬套和接线柱内壁之间空隙较小，导致下移较难的情况发生，进而有效减少因该情况造成的焊接层内孔隙量，有效保证铝衬套和接线柱之间的连接强度；

S5、静置3-5min，熔融铝液凝固硬化在接线柱内壁和铝衬套之间形成密实的焊接层，回收气动浮球，然后从冷却池内取出线夹胚体，对端部进行打磨得到内嵌铝衬套的铜铝过渡线夹，通过嵌入的铝衬套，显著提高本铜铝过渡线夹的强度，使其在使用时不易断裂，从而显著延长其使用寿命，有效降低高压线路短路的情况发生。

进一步的，所述冷却水的液面距离线夹胚体上端部不超过1cm，所述冷却水温度为5-15℃，温度过低易导致熔融铝液在铝衬套和接线柱内壁之间凝固速度过快，导致二者之间存在空隙，导致最终在二者之间形成的焊接层强度不高，导致铝衬套易脱落。

进一步的，所述铝衬套与线夹胚体的焊接范围为接线柱的平直内壁。

进一步的，所述铝衬套其中一个端部的外边缘固定连接有限位凸起，所述限位凸起为环状结构，在进行步骤S2时，限位凸起可以与接线柱内壁相匹配，且铝衬套插入接线柱内后，限位凸起位于接线柱平直部分与锥状部分的连接处，限位凸起可以有效连接熔融铝液使其不易越过限位凸起到达接线柱的锥状部分，从而有效保证形成的连接焊接层相对均匀，从而有效保证铝衬套与接线柱的连接强度，使其在使用时不易脱落。

进一步的，所述铝衬套为两端通透的中空管状结构，且铝衬套长度与接线柱内壁的平直段相同。

进一步的，所述铝衬套与线夹胚体的焊接范围为接线柱的平直内壁以及锥状内壁，所述铝衬套其中一端为锥状密实结构的管状结构，且铝衬套靠近锥状的一侧外端固定连接有多个限位块，多个限位块一方面可以用于支撑铝衬套，从而使铝衬套和接线柱内壁之间能够均匀的空出用于容纳熔融铝液的空间，进而有效保证形成的焊接层均匀性更好，另一方面，多个限位块之间的空隙便于熔融铝液下渗，从而与铝衬套的锥状端部以及接线柱的锥状内壁之间，进而有效延长形成的焊接层的范围，进一步提高连接的强度。

进一步的，所述气动浮球包括容冰层，所述容冰层内壁固定镶嵌有内嵌空心球，所述内嵌空心球外端固定连接有多个均匀分布的外延柱，所述外延柱固定贯穿容冰层并延伸至容冰层外，所述容冰层内放置有气浮球。

进一步的，所述气浮球内部填充与分子质量小的惰性气体，优选为氦气，在气浮球的浮力作用下，使气动浮球能够在空气中浮起。

进一步的，所述容冰层为轻质的中空多孔结构，使气动浮球整体质量较轻，便于其在气浮球带动下浮起，且容冰层孔隙内填充有干冰，气动浮球在弹射进入到铝衬套内后，其内的干冰快速吸收熔融铝液的温度，从而使其汽化向外溢出大量二氧化碳气体，导致气动浮球产生幅度较大的震动现象，同时配合气浮球的作用，其浮起并震动，从而不断与铝衬套内壁发生碰撞作用。

进一步的，所述外延柱和内嵌空心球均为硬质材料制成，当气动浮球与铝衬套内壁发生撞击时，有效保证二者之间为硬性接触，使产生的撞击效果更好。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案通过在原有壁厚基础上扩大内外径，并焊接铝衬套，显著提高本铜铝过渡线夹的强度，使其在使用时不易断裂，从而显著延长其使用寿命，有效降低高压线路短路的情况发生，焊接时，通过向铝衬套和接线柱内壁之间形成空隙内通入铝液，配合气动浮球的设置，一方面有效保护铝衬套内壁在熔融铝液作用下不易因高温变形，另一方面气动浮球汽化时产生幅度较大的震动现象，配合气浮球的作用，使其不断与铝衬套产生撞击，有效加速熔融铝液的下移，减少焊接层内孔隙量，提高焊接层的密实度，并能有效避免使用时铜铝氧化接触不良的问题发生。

（2）冷却水的液面距离线夹胚体上端部不超过1cm，冷却水温度为5-15℃，温度过低易导致熔融铝液在铝衬套和接线柱内壁之间凝固速度过快，导致二者之间存在空隙，导致最终在二者之间形成的焊接层强度不高，导致铝衬套易脱落。

（3）铝衬套与线夹胚体的焊接范围为接线柱的平直内壁，铝衬套其中一个端部的外边缘固定连接有限位凸起，铝衬套为两端通透的中空管状结构，且铝衬套长度与接线柱内壁的平直段相同，限位凸起为环状结构，在进行步骤S2时，限位凸起可以与接线柱内壁相匹配，且铝衬套插入接线柱内后，限位凸起位于接线柱平直部分与锥状部分的连接处，限位凸起可以有效连接熔融铝液使其不易越过限位凸起到达接线柱的锥状部分，从而有效保证形成的连接焊接层相对均匀，从而有效保证铝衬套与接线柱的连接强度，使其在使用时不易脱落。

（4）铝衬套与线夹胚体的焊接范围为接线柱的平直内壁以及锥状内壁，铝衬套其中一端为锥状密实结构的管状结构，且铝衬套靠近锥状的一侧外端固定连接有多个限位块，多个限位块一方面可以用于支撑铝衬套，从而使铝衬套和接线柱内壁之间能够均匀的空出用于容纳熔融铝液的空间，进而有效保证形成的焊接层均匀性更好，另一方面，多个限位块之间的空隙便于熔融铝液下渗，从而与铝衬套的锥状端部以及接线柱的锥状内壁之间，进而有效延长形成的焊接层的范围，进一步提高连接的强度。

（5）气动浮球包括容冰层，容冰层内壁固定镶嵌有内嵌空心球，内嵌空心球外端固定连接有多个均匀分布的外延柱，外延柱固定贯穿容冰层并延伸至容冰层外，容冰层内放置有气浮球，气浮球内部填充与分子质量小的惰性气体，优选为氦气，在气浮球的浮力作用下，使气动浮球能够在空气中浮起。

（6）容冰层为轻质的中空多孔结构，使气动浮球整体质量较轻，便于其在气浮球带动下浮起，且容冰层孔隙内填充有干冰，气动浮球在弹射进入到铝衬套内后，其内的干冰快速吸收熔融铝液的温度，从而使其汽化向外溢出大量二氧化碳气体，导致气动浮球产生幅度较大的震动现象，同时配合气浮球的作用，其浮起并震动，从而不断与铝衬套内壁发生碰撞作用。

（7）外延柱和内嵌空心球均为硬质材料制成，当气动浮球与铝衬套内壁发生撞击时，有效保证二者之间为硬性接触，使产生的撞击效果更好。

附图说明

图1为本发明的主要的结构示意图；

图2为本发明的铜铝过渡线夹立体的结构示意图；

图3为本发明的实施例1中焊接层的形成过程示意图；

图4为图3中A处的结构示意图；

图5为本发明的实施例1中铝衬套立体的结构示意图；

图6为本发明的实施例2中铝衬套立体的结构示意图；

图7为本发明的气动浮球截面的结构示意图。

图中标号说明：

1铜制夹板、2接线柱、3过渡层、4安装孔、51铝衬套、52限位凸起、53限位块、6容冰层、7外延柱、8内嵌空心球、9气浮球。

具体实施方式

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；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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，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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，请参阅图2，图2中a表示焊接层，一种内嵌衬管式铜铝过渡线夹制备工艺，铜铝过渡线夹包括带有两个安装孔4的铜制夹板1、接线柱2以及连接在铜制夹板1和接线柱2之间的过渡层3，接线柱2内壁焊接有铝衬套51，接线柱2内壁最深处为锥状结构，其制备工艺包括以下步骤：

S1、首先将线夹胚体的内表面进行除油除锈处理，线夹胚体的壁厚与现有技术的壁厚保持一致，但是内径和外径均扩大，便于铝衬套51的嵌入，并且铝衬套51的内径与现有的线夹内径保持一致；

S2、按照线夹胚体的内径选取合适的铝衬套51，并将铝衬套51放入线夹胚体的内部；

S3、将线夹胚体固定到冷却池底部，并向冷却池内注入冷却水；

S4、向铝衬套51与线夹胚体内壁之间的空间注入熔融铝液，同时向铝衬套51内部空间弹射进多个气动浮球，气动浮球在高温下迅速汽化并不断撞击铝衬套51内壁，一方面，气动浮球可以有效降低铝衬套51自身的温度，使其内壁在熔融铝液作用下不易因高温变形，并且其在铝衬套51内的浮动，另一方面气动浮球在撞击铝衬套51时，既可以有效加速熔融铝液的下移，还可以有效避免因铝衬套51和接线柱2内壁之间空隙较小，导致下移较难的情况发生，进而有效减少因该情况造成的焊接层内孔隙量，有效保证铝衬套51和接线柱2之间的连接强度；

S5、静置3-5min，熔融铝液凝固硬化在接线柱2内壁和铝衬套51之间形成密实的焊接层，回收气动浮球，然后从冷却池内取出线夹胚体，对端部进行打磨得到内嵌铝衬套51的铜铝过渡线夹，通过嵌入的铝衬套51，显著提高本铜铝过渡线夹的强度，使其在使用时不易断裂，从而显著延长其使用寿命，有效降低高压线路短路的情况发生。

进一步的，冷却水的液面距离线夹胚体上端部不超过1cm，冷却水温度为5-15℃，温度过低易导致熔融铝液在铝衬套51和接线柱2内壁之间凝固速度过快，导致二者之间存在空隙，导致最终在二者之间形成的焊接层强度不高，导致铝衬套51易脱落。

请参阅图3-5，铝衬套51与线夹胚体的焊接范围为接线柱2的平直内壁，铝衬套51其中一个端部的外边缘固定连接有限位凸起52，限位凸起52为环状结构，铝衬套51为两端通透的中空管状结构，且铝衬套51长度与接线柱2内壁的平直段相同，在进行步骤S2时，限位凸起52可以与接线柱2内壁相匹配，且铝衬套51插入接线柱2内后，限位凸起52位于接线柱2平直部分与锥状部分的连接处，限位凸起52可以有效连接熔融铝液使其不易越过限位凸起52到达接线柱2的锥状部分，从而有效保证形成的连接焊接层相对均匀，从而有效保证铝衬套51与接线柱2的连接强度，使其在使用时不易脱落。

请参阅图7，气动浮球包括容冰层6，容冰层6内壁固定镶嵌有内嵌空心球8，内嵌空心球8外端固定连接有多个均匀分布的外延柱7，外延柱7固定贯穿容冰层6并延伸至容冰层6外，容冰层6内放置有气浮球9，气浮球9内部填充与分子质量小的惰性气体，优选为氦气，在气浮球9的浮力作用下，使气动浮球能够在空气中浮起，容冰层6为轻质的中空多孔结构，使气动浮球整体质量较轻，便于其在气浮球9带动下浮起，且容冰层6孔隙内填充有干冰，气动浮球在弹射进入到铝衬套51内后，其内的干冰快速吸收熔融铝液的温度，从而使其汽化向外溢出大量二氧化碳气体，导致气动浮球产生幅度较大的震动现象，同时配合气浮球9的作用，其浮起并震动，从而不断与铝衬套51内壁发生碰撞作用，外延柱7和内嵌空心球8均为硬质材料材料制成，当气动浮球与铝衬套51内壁发生撞击时，有效保证二者之间为硬性接触，使产生的撞击效果更好。

通过在原有壁厚基础上扩大内外径，并嵌入铝衬套51，显著提高本铜铝过渡线夹的强度，使其在使用时不易断裂，从而显著延长其使用寿命，有效降低高压线路短路的情况发生，通过向铝衬套51和接线柱2内壁之间形成空隙内通入铝液，并向铝衬套51内弹射入气动浮球，使其汽化吸收热量，一方面有效保护铝衬套51内壁在熔融铝液作用下不易因高温变形，另一方面气动浮球汽化时产生幅度较大的震动现象，配合气浮球9的作用，不断与铝衬套51产生撞击，有效加速熔融铝液的下移，减少焊接层内孔隙量，从而有效保证焊接层的密实度，使连接强度更高，并能有效避免使用时铜铝氧化接触不良的问题发生。

实施例2：

请参阅图6，铝衬套51与线夹胚体的焊接范围为接线柱2的平直内壁以及锥状内壁，铝衬套51其中一端为锥状密实结构的管状结构，且铝衬套51靠近锥状的一侧外端固定连接有多个限位块53，多个限位块53一方面可以用于支撑铝衬套51，从而使铝衬套51和接线柱2内壁之间能够均匀的空出用于容纳熔融铝液的空间，进而有效保证形成的焊接层均匀性更好，另一方面，多个限位块53之间的空隙便于熔融铝液下渗，从而与铝衬套51的锥状端部以及接线柱2的锥状内壁之间，进而有效延长形成的焊接层的范围，进一步提高连接的强度。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种内嵌衬管式铜铝过渡线夹制备工艺，其特征在于：所述铜铝过渡线夹包括带有两个安装孔（4）的铜制夹板（1）、接线柱（2）以及连接在铜制夹板（1）和接线柱（2）之间的过渡层（3），所述接线柱（2）内壁焊接有铝衬套（51），所述接线柱（2）内壁最深处为锥状结构，其制备工艺包括以下步骤：

S1、首先将线夹胚体的内表面进行除油除锈处理；

S2、按照线夹胚体的内径选取合适的铝衬套（51），并将铝衬套（51）放入线夹胚体的内部；

S3、将线夹胚体固定到冷却池底部，并向冷却池内注入冷却水；

S4、向铝衬套（51）与线夹胚体内壁之间的空间注入熔融铝液，同时向铝衬套（51）内部空间弹射进多个气动浮球，气动浮球在高温下迅速汽化并不断撞击铝衬套（51）内壁；

S5、静置3-5min，熔融铝液凝固硬化在接线柱（2）内壁和铝衬套（51）之间形成密实的焊接层，回收气动浮球，然后从冷却池内取出线夹胚体，对端部进行打磨得到内嵌铝衬套（51）的铜铝过渡线夹；

所述铝衬套（51）与线夹胚体的焊接范围为接线柱（2）的平直内壁以及锥状内壁，所述铝衬套（51）其中一端为锥状密实结构的管状结构，且铝衬套（51）靠近锥状的一侧外端固定连接有多个限位块（53）；

所述气动浮球包括容冰层（6），所述容冰层（6）内壁固定镶嵌有内嵌空心球（8），所述内嵌空心球（8）外端固定连接有多个均匀分布的外延柱（7），所述外延柱（7）固定贯穿容冰层（6）并延伸至容冰层（6）外，所述容冰层（6）内放置有气浮球（9）；

所述气浮球（9）内部填充与分子质量小的惰性气体；

所述容冰层（6）为轻质的中空多孔结构，且容冰层（6）孔隙内填充有干冰。

2.根据权利要求1所述的一种内嵌衬管式铜铝过渡线夹制备工艺，其特征在于：所述冷却水的液面距离线夹胚体上端部不超过1cm，所述冷却水温度为5-15℃。

3.根据权利要求1所述的一种内嵌衬管式铜铝过渡线夹制备工艺，其特征在于：所述铝衬套（51）与线夹胚体的焊接范围为接线柱（2）的平直内壁。

4.根据权利要求3所述的一种内嵌衬管式铜铝过渡线夹制备工艺，其特征在于：所述铝衬套（51）其中一个端部的外边缘固定连接有限位凸起（52），所述限位凸起（52）为环状结构。

5.根据权利要求4所述的一种内嵌衬管式铜铝过渡线夹制备工艺，其特征在于：所述铝衬套（51）为两端通透的中空管状结构，且铝衬套（51）长度与接线柱（2）内壁的平直段相同。

6.根据权利要求1所述的一种内嵌衬管式铜铝过渡线夹制备工艺，其特征在于：所述外延柱（7）和内嵌空心球（8）均为硬质材料制成。

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