生產(chǎn)工藝對鋁合金導(dǎo)體的影響論文

　　［摘要］鋁合金導(dǎo)體是鋁合金電纜的重要部分，導(dǎo)體直流電阻是衡量電纜電氣性能的重要指標(biāo)，已成為電纜例行試驗項目。影響鋁合金導(dǎo)體直流電阻測量值的因素有很多，以鋁合金導(dǎo)體生產(chǎn)工藝的影響最為根本�；�于對鋁合金導(dǎo)體絞合工藝和退火工藝的試驗研究，指出了傳統(tǒng)工藝存在的問題，給出調(diào)整后更為合理的工藝方案。通過對鋁合金導(dǎo)體生產(chǎn)過程嚴(yán)格把關(guān)，使鋁合金導(dǎo)體直流電阻測量值符合規(guī)定，保證了電纜產(chǎn)品使用性能。

　　［關(guān)鍵詞］鋁合金導(dǎo)體；直流電阻；生產(chǎn)工藝；測量

　　近年來，鋁合金電纜作為一種新型電纜，已在我國獲得推廣應(yīng)用。鋁合金導(dǎo)體是鋁合金電纜的重要部分，導(dǎo)體直流電阻是衡量電纜電氣性能的重要指標(biāo)，已成為電纜例行試驗項目。一般情況下，在滿足電纜載流量要求前提下，導(dǎo)體電阻越小越好，以減少電能在線路中的損耗，且可以避免因電阻偏大，導(dǎo)致導(dǎo)體發(fā)熱而造成的絕緣加速老化，減小當(dāng)絕緣老化到一定程度時的被擊穿概率，降低引發(fā)短路，或損壞其他的電氣設(shè)備，甚至引發(fā)火災(zāi)的危險。雖然減小鋁合金導(dǎo)體直流電阻測量值的因素有很多，但最根本的是通過對導(dǎo)體生產(chǎn)過程進行嚴(yán)格把關(guān)，使鋁合金導(dǎo)體直流電阻測量值符合規(guī)定，以保證電纜產(chǎn)品使用性能。

　　１測量方法確定和測量過程控制

　　電線電纜導(dǎo)體電阻常使用電橋法測量。按電橋類型，電橋法可分為單臂電橋法（又稱惠斯登電橋法）和雙臂電橋法（又稱開爾文電橋法）。通常根據(jù)樣品電阻的測量范圍進行選擇，即測量電阻為１００Ω及以上時宜選用單臂電橋法，測量電阻為１Ω及以下時宜選用雙臂電橋法，測量電阻為１．０～９９．９Ω時單臂電橋法或雙臂電橋法均可選用。測量直流電阻時基本選用雙臂電橋法。本文在對鋁合金導(dǎo)體生產(chǎn)工藝對導(dǎo)體直流電阻測量值影響試驗研究時，采用雙臂電橋法對鋁合金導(dǎo)體直流電阻進行測量。為了獲得準(zhǔn)確的鋁合金導(dǎo)體直流電阻測量值，測量時采取了以下措施：ａ．在測量前，預(yù)先清潔樣品表面，去除附著物、污穢和油垢，尤其是盡可能除盡連接部位的導(dǎo)體表面氧化層。ｂ．樣品采用端部壓接或焊接方法，以改變絞合導(dǎo)體中的電流分布，減少接觸電阻的影響［１］。ｃ．將樣品靜置一段時間，使其溫度接近于周圍環(huán)境溫度，達到完全平衡，同時盡量控制周圍環(huán)境溫度不變，即所測環(huán)境溫度為導(dǎo)體溫度。ｄ．測試時采用適當(dāng)?shù)碾娏�，避免過高過低。電流過低會導(dǎo)致分辨率下降，使誤差增大。電流過高會使導(dǎo)體發(fā)熱，影響測量結(jié)果。為了減少檢測電流的影響，通過采用比例為１∶１．４１的２個電流分別測量樣品電阻，判斷導(dǎo)線溫度是否受測量電流影響而升高（即兩者之差不超過０．５％，則可認(rèn)為用比例為１的電流測量時，試樣導(dǎo)體未發(fā)生溫升變化［２］）。ｅ．當(dāng)樣品電阻小于０．１Ω時，采用電纜換向法，讀取一個正向讀數(shù)和一個反向讀數(shù)，取算術(shù)平均值［３］。ｆ．嚴(yán)格控制由鋁合金單線表面氧化、標(biāo)準(zhǔn)電阻精度不高、試樣長度測量誤差、電流電極和電位電極與試樣的接觸松緊度等帶來的誤差［４］。

　　２生產(chǎn)工藝影響的試驗研究

　　２．１絞合工藝的影響

　　雖然根據(jù)電纜載流量的要求，單絲根數(shù)、單絲線徑均可確定，但絞合工藝的設(shè)置（尤其是絞合節(jié)距的設(shè)定）仍會對導(dǎo)體直流電阻測量值造成影響。為了了解絞合節(jié)距對導(dǎo)體直流電阻的影響，以１２０～６３０ｍｍ２鋁合金導(dǎo)體為例，在單絲根數(shù)、單絲線徑和緊壓模具尺寸等其他方面保持不變的情況下，只調(diào)整鋁合金導(dǎo)體絞合節(jié)距（如表１所示），并對絞合節(jié)距調(diào)整前后的鋁合金導(dǎo)體直流電阻的測試結(jié)果進行對比（如表２所示）。可見：ａ．在絞合節(jié)距未調(diào)整前，與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的２０℃導(dǎo)體直流電阻值相比，鋁合金導(dǎo)體退火前２０℃直流電阻實測值大多數(shù)不合格，即使合格的導(dǎo)體電阻實測值與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值相比余量也很小，鋁合金導(dǎo)體退火后２０℃直流電阻雖然基本上合格，但與標(biāo)準(zhǔn)值相比余量也很小。ｂ．在絞合節(jié)距調(diào)整后，與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的２０℃導(dǎo)體直流電阻值相比，鋁合金導(dǎo)體退火前后２０℃直流電阻實測值均合格，且與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值相比余量適中。相比銅芯導(dǎo)體，鋁合金導(dǎo)體延展性差，單線在絞合過程中，絞合節(jié)距不宜過大或過小。過大的絞合節(jié)距會導(dǎo)致退火處理后的導(dǎo)體在經(jīng)過彎曲后，導(dǎo)體松散和單線與單線之間間隙增大，不能回復(fù)原形，對導(dǎo)體電阻有嚴(yán)重影響，也不利于擠包絕緣層。過小的絞合節(jié)距，由于鋁合金單線延展性差，在經(jīng)過緊壓模后，單線容易斷裂，再者電阻與長度成正比，絞合節(jié)距過小，導(dǎo)致單線長度增大，最后測量時導(dǎo)體直流電阻增大。

　�。玻�２退火工藝的影響

　　為提高鋁合金導(dǎo)體的機械性能和電性能，絞合后的鋁合金導(dǎo)體需要進行退火處理。通常鋁合金導(dǎo)體在井式回火爐中退火，其退火工藝采用時間計數(shù)，即不同的規(guī)格導(dǎo)體采取不同的退火時間，如表３所示。鋁合金導(dǎo)體采用該退火工藝退火時，如當(dāng)天溫度高于５℃，則氣溫每升高１０℃，表３中的退火爐加熱溫度相應(yīng)地降低１０℃，時間不變，但最終加熱溫度不低于３１０℃。當(dāng)鋁合金導(dǎo)體退火達到保溫時間后，關(guān)閉電源，導(dǎo)體還應(yīng)在爐內(nèi)繼續(xù)保溫４０ｍｉｎ才能出爐。雖然上述傳統(tǒng)退火工藝執(zhí)行起來很簡單，只要根據(jù)鋁合金導(dǎo)體截面積，選擇不同的退火時間即可，但該退火工藝未能考慮到鋁合金導(dǎo)體數(shù)量（長度），存在一定的不合理性。實踐證明，相對于未滿盤鋁合金導(dǎo)體，滿盤鋁合金導(dǎo)體所需的退火時間更長，而且裝有滿盤鋁合金導(dǎo)體的退火盤，其內(nèi)圈退火溫度在規(guī)定時間未必能達到退火溫度，這樣就會導(dǎo)致整個退火盤上內(nèi)圈鋁合金導(dǎo)體和外圈鋁合金導(dǎo)體的退火溫度不一樣，直接影響了鋁合金導(dǎo)體退火后的直流電阻和機械性能。為避免傳統(tǒng)退火工藝因?qū)�體數(shù)量產(chǎn)生的問題，根據(jù)表３中的退火時間，結(jié)合實際導(dǎo)體生產(chǎn)數(shù)量情況，重新調(diào)整了退火工藝，即根據(jù)導(dǎo)體凈重（質(zhì)量），來確定退火時間（如表４所示）。由此調(diào)整后的退火工藝流程改為：絞合導(dǎo)體→稱重→裝爐→升溫→恒溫加熱→保溫→出爐。調(diào)整后的退火工藝的退火溫度設(shè)定為３２０℃，退火達到保溫時間后，關(guān)閉電源，導(dǎo)體出爐，打開爐蓋，待爐溫降到５０℃以下再將爐蓋蓋上。調(diào)整后的退火工藝不僅明確了具體導(dǎo)體數(shù)量的退火時間，還對導(dǎo)體退火過程中升溫時間、恒溫加熱和保溫時間有了具體要求。顯然，調(diào)整后的退火工藝避免對鋁合金導(dǎo)體直流電阻造成影響，更加具有合理性。表５示出了退火工藝調(diào)整前后的鋁合金導(dǎo)體直流電阻的測試結(jié)果，可見退火工藝調(diào)整后比調(diào)整前的導(dǎo)體直流電阻明顯要小，與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的２０℃導(dǎo)體直流電阻值相比余量更適中。因此，調(diào)整后退火工藝更加合理。同時，采用調(diào)整后退火工藝退火的導(dǎo)體的柔軟性、單絲斷裂伸長率更優(yōu)，機械性能明顯提高。

　　３結(jié)束語

　　毋庸置疑，鋁合金導(dǎo)體生產(chǎn)工藝對導(dǎo)體直流電阻測量值有著極大的影響。當(dāng)然除上述兩項生產(chǎn)工藝因素外，鋁合金導(dǎo)體的生產(chǎn)源頭———鋁合金桿的材質(zhì)和質(zhì)量，以及鋁合金桿在拉絲過程中模具的使用和拉絲油的質(zhì)量等，皆可影響到導(dǎo)體直流電阻測量值，在生產(chǎn)中也應(yīng)加以重視。

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