同向絞制工藝在鋁或鋁合金導(dǎo)體中的應(yīng)用
time:2018-06-20 17:18:12
同向絞制工藝在鋁或鋁合金導(dǎo)體中的應(yīng)用
摘要：將鋁導(dǎo)體分別采用正規(guī)同心式絞合和正規(guī)同心式同向絞合兩種生產(chǎn)工藝進(jìn)行試制生產(chǎn)、取樣后做相關(guān)的外觀檢查、導(dǎo)體稱重、結(jié)構(gòu)尺寸測量、電阻測量等試驗(yàn)，并將最終的試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過計算來論證緊壓圓形鋁或鋁合金導(dǎo)體采用同向絞制工藝可以提高導(dǎo)體的緊壓系數(shù)，降低單絲電阻率，提高導(dǎo)體的導(dǎo)電性能并能較好地解決采用正規(guī)同心式絞制工藝時出現(xiàn)的斷絲、表面毛刺、鋁屑等問題。
關(guān)鍵詞：電線電纜；鋁導(dǎo)體；同向絞制
目前電線電纜用鋁或鋁合金導(dǎo)體采用的絞合緊壓工藝與銅導(dǎo)體的絞合緊壓工藝基本一致，特別是圓形緊壓工藝，一般采用正規(guī)同心式單線絞合并運(yùn)用圓形拉線模拉拔分層緊壓工藝。這種緊壓工藝，對于銅導(dǎo)體運(yùn)用已非常成熟，絞制緊壓后表面光亮、無毛刺、尺寸精確。但對于鋁或者鋁合金導(dǎo)體，其單絲的機(jī)械性能、表面光潔度比銅單絲差很多，再加上為保證導(dǎo)體的圓整度及表面質(zhì)量，生產(chǎn)時更易產(chǎn)生表面毛刺、鋁屑較多，甚至出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，因此部分生產(chǎn)企業(yè)采用酒精點(diǎn)滴、降低生產(chǎn)速度的方法，但是該方法嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)效率。本文研究的結(jié)果可以較好地解決這一問題。
1 定義與分析
1.1 定義
正規(guī)同心式絞合[1]，即采用同一直徑的單線，按同心圓的方向，一層一層有規(guī)則地絞合，且每一層的絞向都相反，最外層絞向?yàn)樽笙颉?br />
正規(guī)同心式同向絞合，即采用同一直徑的單線，按同心圓的方向，一層一層地有規(guī)則地絞合，每層方向相同，即均為左向。
1.2 分析
導(dǎo)體采用正規(guī)同心式絞合，相鄰層的絞合方向相反。不僅提高了絞線的穩(wěn)定性，使絞線不易松散變形，而且當(dāng)絞線受到拉力時，各層產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩相反，可以相互抵消，防止各層單線向同一方向轉(zhuǎn)動而造成松股，同時還可避免絞線在未拉緊時產(chǎn)生打圈現(xiàn)象。因此銅導(dǎo)體的絞制緊壓均采用正規(guī)同心式絞合。而鋁或鋁合金絲采用正規(guī)同心式絞合時，其表面會產(chǎn)生毛刺，且鋁屑較多，容易堵塞模口，造成生產(chǎn)過程中出現(xiàn)斷絲的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。
首先，鋁或鋁合金絲的強(qiáng)度遠(yuǎn)不如銅絲，銅絲的抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到400 N/mm2[2]以上，鋁絲的抗拉強(qiáng)度最大只能達(dá)到200 N/mm2[3]。其次，采用正規(guī)同心式絞合生產(chǎn)鋁或鋁合金導(dǎo)體時，由于每一層絞向都相反，這種方式會在一定程度加劇鋁單絲相互間的擠壓，使鋁單絲不規(guī)則變形量增大，增加了鋁導(dǎo)體過圓形緊壓拉伸模的摩擦阻力，使其表面產(chǎn)生毛刺，且鋁屑較多，甚至出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象。同時，在一定程度上也加劇了鋁線內(nèi)部晶粒破碎、晶格畸變，使其導(dǎo)電性能下降。鋁線內(nèi)部的晶格變化如圖1。
圖1 緊壓前后金屬晶格的形狀變化
因此，對于鋁或鋁合金導(dǎo)體的絞制，推薦采用正規(guī)同心式同向絞合。然而正規(guī)同心式同向絞和每層的絞制方向完全相同，均為左向，導(dǎo)體在彎曲時容易松散，變形。為了保證鋁或鋁合金導(dǎo)體絞制后線芯的穩(wěn)定性，不松散，易于彎曲，調(diào)整為絞制多層鋁導(dǎo)體時，最外兩層的方向相同，即最外兩層的絞合方向?yàn)樽笙颍瑑?nèi)層的方向相鄰層相反。
為了驗(yàn)證緊壓圓形鋁或鋁合金導(dǎo)體采用同向絞制工藝可以提高導(dǎo)體的緊壓系數(shù)，降低單絲電阻率，以下從正規(guī)同心式絞合和正規(guī)同心式同向絞合兩種生產(chǎn)工藝分別用試制生產(chǎn)、數(shù)據(jù)計算來論證。
2 試制與數(shù)據(jù)計算
2.1 正規(guī)同心式絞合
2.1.1 樣品試制
采用正規(guī)同心式絞合，生產(chǎn)一根標(biāo)稱截面積為150 mm2的緊壓圓形鋁導(dǎo)體。導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為37/2.32 mm，鋁單絲體積電阻率為0.0282 Ω·mm2/m。導(dǎo)體絞制的排列結(jié)構(gòu)為1＋6＋12＋18，各層絞合方向如圖2所示。
