软铝导体制备方法及成型装置制造方法及图纸

本发明专利技术是对电工用软铝导体制备方法及成型装置的改进，其特征是制备先使铝杆通过连续进料送入、充满封闭摩擦熔软空间，并对充满空间铝以持续摩擦，使之升温到再结晶温度以上至半熔融状态，在连续进料挤压下由该熔软空间未端区的成型模具连续挤出。成型装置由一个转动摩擦转轮，及包围部分转轮外周、构成封闭摩擦熔软空间的罩，导体挤出成型模具设置在罩未端区。较现有技术具有：挤出功率消耗小，能够实现同时挤出若干根，生产效率高；所得导体导体截面一致性好，质量稳定，并能实现连续无限长度挤出，铝软化改性与挤出导体一次完成，成型装置结构简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是对电工用软铝导体制备方法及成型装置的改进，尤其涉及一种生产效率高，型线尺寸精确和机械与电气性能一致的软铝导体制备方法及成型装置。
技术介绍
人们为了提高输电铝导体的电导率，以降低传输电能过程中的损耗，通常采用由 冷加工变形硬铝导体以加热退火方式(例如350°C )，改变晶粒组织状态，制成软铝导体，使 铝导体导电率由61% IACS提高到约63X IACS;此外，为改善输电线路抗风能力，以及提高 导体填充系数，减小导线外径，导体截面采用型线结构，可在相同导电截面下减小导线外径 约25%。 现有技术软铝导体制备基本方法为铝杆经冷变形工艺，例如冷拉_冷轧_精 整得到所需导体，再经加热(例如350°C )退火获得软铝导体，例如中国专利CN101174490 公开的低弧垂软铝导线，由铝锭拉制出铝丝，再经高温退火处理得到。此种先通过冷拉、拔 (轧)工艺制得所需导体，再经加热退火制备软铝导体，不仅工艺过程复杂，需经多道次冷 变型工艺，生产效率相对较低，而且加热退火能耗较高，不节能；制线后加热退火是线盘整 盘退火，常常会出现盘中心导体和外部导体退火不均匀，易导致晶粒组织不均匀粗大，从而 造成导体强度、导电率等的不均匀，生产软铝导体质量不稳定。其次，铝导体在拉、拔(轧) 冷加工过程，表面留有润滑油，退火高温易造成表面油脂碳化，退火导体表面呈黑色，影响 外观。再就是，铝导体经由多道工艺过程，不可避免会出现碰伤，也会影响生产铝线质量。特 别是，通过拉、拔(轧)难以获得小截面(例如10mm2以下)高精度尺寸铝导体。 中国专利CN1866413公开的铝质电磁线制造方法，工艺过程为加工铝材、挤压成 型、退火工艺处理、校直处理等。其型线采用挤压成型，挤压是用铝型材挤压机冷挤压变型， 此种制备方法基本同上述现有技术，冷挤压仅是自然状态的金属体，连续通过模具型腔改 变截面形状和大小，虽然连续挤压与模具摩擦有一定温升，但实际在生产过程中通过对模 具施加润滑剂等加以冷却，限制温升，客观上冷挤压也不可能产生高于铝再结晶的温度，晶 粒组织状态没有得到改变，因此冷挤压仅只具有变形作用，为获得软铝导体仍需通过加热 退火处理，加热退火的缺陷仍然没有得到克服。 中国专利CN1744236公开的电子绝缘铜、铝圆、扁电磁线的生产方法，将电工铜、 铝杆经表面清洗、送入连续挤压机线材生产设备、一次完成线材成型、静电涂装、固化、收 线，即制成电子绝缘铜、铝圆、扁电磁线。连续挤压机线材生产设备，同样仅是通过模具型腔 改变截面形状和大小的冷挤压，不能同时获得软铝导体。 特别是，上述通过拉、拔(轧)冷变形工艺制备铝导体， 一是每道次变形量有限定 值，不能由直径较大铝杆一次挤压变形得到所需导体，二是由于铝是在自然状态下通过模 具变形，仅是单独改变截面大小和/或形状，并不会使铝晶粒组织状态改变获得软铝，并且 冷挤压变形，导体间不能形成连续续接，由于铝杆长度有限，因此所得铝导体为非连续有限 长度，不能获得大长度铝导体，也不利于导线制备。因此仍有值得改进的地方。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种生产效率高，制备能耗低，质 量和尺寸一致性好，可获得大长度，且一步同时完成改性软铝和导体制备的软铝导体制备 方法。 本专利技术另一 目的在于提供一种用于上述方法，结构简单，能耗低，生产效率高的软 铝导体制备成型装置。 本专利技术第一目的实现，主要改进是使铝杆连续进入并充满一个较大型腔内，通过 对其持续摩擦使其升温，产生足以使铝晶粒组织状态改变，至少达到加热退火获得软铝的 温度，同时在连续进料的挤压下，使改变了晶粒组织和至少呈易塑的熔软状态铝，通过模腔 被连续挤出，获得所需连续长度的软铝导体。克服了现有技术必须先经多道次变形制得所 需规格铝导体，再通过加热至少在铝再结晶温度(晶粒组织改变)以上退火，二步法制备软 铝导体的不足，实现本专利技术目的。具体说，本专利技术软铝导体制备方法，包括制备铝导体和使 铝升温退火改变晶粒组织状态得到软铝两个过程，其特征在于制备是先使铝杆通过连续进 料送入、充满封闭摩擦熔软空间，并对充满空间铝以持续摩擦，使之升温到再结晶温度以上 至半熔融状态，在连续进料挤压下由该熔软空间未端区的成型模具连续挤出。 本专利技术所说 铝杆连续进料，一是使铝材能充满封闭摩擦熔软空间，能够通过对其的持续摩擦， 获得再结晶至半融熔状态以内的温度，使铝晶粒组织状态改变变成软铝晶粒组织；二是同 时为已经被摩擦熔软的铝连续挤出提供挤出压力，同时连续进料还有利于熔软的铝自身相 互揉搓，有利于晶粒组织均匀。连续进料送入方式无特别限定，可以有多种例如压力推进、 夹紧送入等，其中一种较好为采用夹紧方式依靠摩擦力持续送入，这样可以与对铝持续摩 擦升温共用同一装置，减化或省略另设送料装置。进料铝杆截面尺寸，较好为70-315mm2 (相 当于。9. 5-①20)，或类似等截面的其他几何形状，如果铝杆截面过小，缺乏必要强度，会增 加实现连续进料困难，如果截面过大，则需加大摩擦熔软空间和摩擦力，否则有可能造成铝 杆中心难以通过摩擦升温达到改变晶粒组织状态，造成"夹心"，影响质量均匀性。技术人员 能够理解到，只要摩擦装置允许，截面是可以改变，只需满足单位时间进料和挤出体积相等 (为满足充满熔软空间)，其进料和挤出截面可以相同，也可以不相同，即进料铝杆截面可 以大于挤出总截面，也可以小于挤出总截面，不同进料/挤出截面比，只是影响挤出速度， 两者之间可以灵活调整，上述仅是从经济性角度，提出的一个恰当区间并非极限端值。 摩擦熔软空间，主要是使连续进料铝在此空间内，被持续摩擦使其有足够的时间 和空间，能使摩擦产生的热量集聚，达到至少能够获得软铝晶粒组织温度，使由进料硬铝在 摩擦热作用下转变成软铝，如果缺少此空间，仅通过挤出模具变形产生热还达不到获得软 铝温度，此为本专利技术一个区别于冷挤压成型的特征之一。熔软空间大小可以根据进料铝杆 粗细、挤出截面、摩擦力、进料、挤出速度等试验确定，最小空间以能确保升温铝晶粒组织改 变获得软铝；而大的熔软空间，还有利于铝相互揉搓摩擦，有利于获得晶粒组织均匀一致的 软铝，确保挤出导体质量的一致性和稳定性。因此此空间理论上可以是越大越好，但空间 太大又会使设备体积增加，实际空间大小确定，较好是使铝被摩擦升温至半熔融状态，例如 450-550°C ，半熔融状态铝，变形抗力较小，有利于减小软铝导体挤出功率消耗，并能获得尺寸精确软铝导体，也有利于所得导体机械、电气性能的一致性。 持续摩擦，其作用主要是通过外力对铝和铝自身以持续摩擦，使其获得至少能改 变组织晶相变成软铝的温度，达到对硬铝变软铝的改性，同时至少使铝受热熔软，方便挤出 成型。摩擦生热方式可以有多种，例如挤压式摩擦、错动式摩擦，转轮转动摩擦等，技术人员 能够理解到通过摩擦能使其升温的其他方式是都可以被采用，本专利技术一种较好方式，是采 用转轮旋转对铝进行持续摩擦，转轮摩擦既可以实现对铝连续摩擦聚热，而且设备相对简 单易于实现，同时也可以将进口设计成略小于铝杆截面，通过转轮与铝杆摩擦夹紧实现铝 杆的连续进料。其次，转轮旋转摩擦，所需能量相对较小，机械设计相对简单，较为经济。 熔软或半熔融状态，是指铝受本文档来自技高网...

【技术保护点】
软铝导体制备方法，包括制备铝导体和使铝升温退火改变晶粒组织状态得到软铝两个过程，其特征在于制备是先使铝杆通过连续进料送入、充满一封闭摩擦熔软空间，并对充满空间铝以持续摩擦，使之升温到再结晶温度以上至半熔融状态，在连续进料挤压下由该熔软空间未端区的成型模具连续挤出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：龚欣明，徐静，成祥，
申请(专利权)人：远东电缆有限公司，江苏新远东电缆有限公司，远东复合技术有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]