JP4117340B2 - 銅クラッドアルミ母線の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は母線に関し、特にバイメタルの銅クラッドアルミ母線の製造方法に関する。
従来の銅母線は良好な電気伝導性、低い抵抗率、高い機械強度と耐食性を有するが、高い値段と重量、高コストによって使用が制限されているという問題がある。アルミ母線のコストは低いけれど性能要求に満足できない。
本発明の目的は、両種類の導体材料銅とアルミの長所を一種の導体に集中させることである。この新しい導体は安値、低い目方、安定な性能など長所を有する、銅母線の代用品としてさまざまな電気製品の中にも使える。たとえば母線分電盤、モーター制御センター、パネル、母線箱、母線ギューム・スイッチ、発電機組、トランスフォーマー、高架母線槽システム、レクチファイヤー、モーター・コイル、溶断器とクレンの給電システムが挙げられる。
また、本発明は、母線のプリフォームの制作:機械的にアルミ棒の外面と銅管の内面の酸化膜を除去し、次に、保護雰囲気中でアルミ棒を銅管中に押し入れ、空気の進入を防ぐために銅管の両端を密封し、それから形成されたプリフォームを加熱炉において加熱し、酸化無しに引き抜いて冶金結合を形成する。圧延成形:圧延機でプリフォームを各種規格の銅クラッドアルミ母線に加工する段取りを有する。
本発明は、a、機械的脱スケール:高速回転しているワイヤブラシでアルミ棒の外面と銅管の内面の酸化膜を除去し、４個のアルミ棒用ワイヤブラシを１／４円周の間隔で配設しており、銅管の内面の酸化膜がスクリュー・ワイヤブラシの銅管内のスライデイングによって除去される；b、保護雰囲気:すなわちアルゴン・ガス。酸化を防ぐために脱スケール処理された銅管とアルミ棒をアルゴン・ガスが充満している保管箱の中に収納する；c、専用の押し入れ装置でアルミ棒を銅管中に押し込み、銅管とアルミ棒の配合は滑り合わせであって、少し力を入れて簡単に押し込める；d、銅管の両端に蓋を被せて、アルゴン・アーク溶接でしっかり溶接する；e、加熱温度は600〜660℃である;f、引抜加工で冶金結合と所望の外径を形成するステップによってプリフォームを制作する。
所述の穴型圧延機のロールは単数あるいは複数で、ロールごとに所定の減面率を完成させる。
所述の銅クラッドアルミ母線の密度は3.63g/cm2、（引っ張り強さ）抗張強度は130Mpa超、直流抵抗は20℃の際に0.0265Ωmm2/mである。銅クラッドアルミ母線の最大切断面は幅100mm×厚10mmに達している。
制作原理:固体加熱圧接成形法を利用して、加熱、加圧することにより塑性変形を生じて、両金属の接合面は原子程度に近づかせて、数多くの接合点を生じる。次に、拡散熱処理によって界面がしっかり接合するようになる。
本発明の銅クラッドアルミ母線は、銅とアルミの長所を集中して、安値、軽い目方、安定な性能を有し、銅母線と比べて、コストが30%〜50%下がり、銅資源を節約でき、環境保護に役立つ製品である。銅母線の密度は8.9g/cm3、銅クラッドアルミ母線の密度は3.63g/cm3で、その差は2.47倍で、同サイズの銅クラッドアルミ母線の長さは、銅母線より2.47倍長くなる。銅クラッドアルミ母線の応用範囲が広く、銅母線の代用品としてさまざまな電気製品の中にも使える。たとえば母線分電盤、モーター制御センター、パネル、母線箱、母線ギューム・スイッチ、発電機組、トランスフォーマー、高架母線槽システム、レクチファイヤー、モーター・コイル、溶断器とクレンの給電システムが挙げられる。
（実施例１）
以下、さらに具体的な実施例に基づいて説明する。銅クラッドアルミ母線の製造方法は、二つステップがある。
プリフォームの制作:２０〜７０mmの外径を有する銅管とそれに対応しているアルミ棒を採って、銅管の内面とアルミ棒の外面を脱スケールし、酸化膜を除去し、次に、保護雰囲気中でアルミ棒を銅管中に挿入して、空気を進入しないようにアルゴン・アーク溶接により銅管の両端を密封し、それから密封されたプリフォームを加熱炉に置いて酸化無しに加熱し、引き抜いて冶金結合を形成させる。取り出してからすぐ加圧して接合を強める効果を得ることができる。
圧延成形:半仕上げ品を穴型圧延機で各種の規格の銅クラッドアルミ母線に加工する。
以下は具体的なステップである。a、機械的脱スケール:高速回転しているワイヤブラシでアルミ棒の外面と銅管の内面の酸化膜を除去し、４個のアルミ棒用ワイヤブラシを１／４円周の間隔で配設しており、銅管の内面の酸化膜がスクリュー・ワイヤブラシの銅管内のスライデイングによって除去される；b、保護雰囲気:すなわちアルゴン・ガス。酸化を防ぐために脱スケール処理された銅管とアルミ棒をアルゴン・ガスが充満している保管箱の中に収納する；c、専用の押し入れ装置でアルミ棒を銅管中に押し込み、銅管とアルミ棒の配合は滑り合わせであって、少し力を入れて簡単に押し込める；d、銅管の両端に蓋を被せて、アルゴン・アーク溶接でしっかり溶接する；e、加熱温度は600〜660℃である; f、引抜加工で冶金結合と所望の外径を形成する。
（実施例２）
実施例１における加熱温度は600℃である。
（実施例３）
実施例１における加熱温度は640℃である。

Claims (2)

  1. 機械的に銅管の内面とアルミ棒の外面の酸化膜を除去し、次に、保護雰囲気の中にアルミ棒を銅管中に挿入し、銅管の両端を密封し、それから形成されたプリフォームを加熱炉において酸化無しに加熱し、引き抜き加工が行われて冶金結合を形成し、最後にプリフォームを圧延加工し各種の規格の銅クラッドアルミ母線を製造する銅クラッドアルミ母線の製造方法であって、
    高速回転しているワイヤブラシでアルミ棒の外面と銅管の内面の酸化膜を除去する機械的脱スケールステップと、
    酸化を防ぐために、前記機械的脱スケールステップで処理された銅管とアルミ棒を、前記保護雰囲気である、アルゴン・ガスが充満している保管箱の中に置く配置ステップと、
    前記保護雰囲気の中で、専用の押し入れ装置により、銅管とアルミ棒とを滑り合わせながら、アルミ棒を銅管中に押し込む挿入ステップと、
    前記銅管の両端に蓋を被せて、前記銅管の両端と蓋とをアルゴン・アーク溶接で溶接する溶接ステップと、
    前記銅管および前記アルミ棒を加熱する加熱ステップと、
    引抜加工により前記銅管および前記アルミ棒を冶金結合し、所望の外径を有するプリフォームを制作する引抜加工ステップと、
    前記プリフォームを穴型圧延機により圧延加工する圧延加工ステップとを含み、
    前記機械的脱スケールステップでは、
    前記ワイヤブラシのうち、４個のアルミ棒用ワイヤブラシを１／４円周の間隔で配設して前記各アルミ棒用ワイヤブラシを高速回転させ、銅管用のスクリュー・ワイヤブラシを銅管内にスライデイングさせながら高速回転させ、
    前記加熱ステップでは、６００〜６６０℃の温度で加熱し、
    前記圧延加工ステップでは、
    前記穴型圧延機の複数のロールごとに所定の減面率で前記プリフォームを圧延加工する
    ことを特徴とする銅クラッドアルミ母線の製造方法。
  2. 銅クラッドアルミ母線の密度は3.63g/cm2、（引っ張り強さ）抗張強度は130Mpa超、直流抵抗は20℃の際に0.0265Ωmm2/mであることを特徴とする請求項１記載の銅クラッドアルミ母線の製造方法。
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