铜线拉丝工艺理论知识.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,软化机,(,退火,),眼模在这里面,挂线,放大图,HZAW,HZAW,产品制造流程,1.28mm,銅線（複数本）,所定径銅線（複数本）,0.16mm,0.,45,mm,本銅線,巻取,次伸線,2,.,9,mm,銅線,（,）,PVC Compound,1,.,28,mm,0,.,16,0,.,45,mm,0,.,3,m,8,m,C,型伸,线机,(,3,),M,型,伸,线机,(,5,),捻线机,（,34,),PVC Compound,金属箔屏蔽,屏蔽线,绝缘,押出,机,(,8,),镀锡铜线屏蔽,Jacket,押出机,(,1,),ASSSH,LE-SS,集合,机,(,1,),LE-SH,横,卷机,(,8,),绝缘电线,SH-SH,AVS,AVSS,AVSSH,絶,縁,被,覆,集合,外装被覆,第,次伸,线,第,次伸,线,导体捻线,1,2,3,4,5,6,3,/11,拉丝工艺理论知识培训,一、拉丝工艺工序流程图,二、拉丝工艺理论知识（四大部分）,1,、铜材,2,、模具,3,、拉丝油,4,、设备,三、拉丝过程中一些常见问题分析,拉丝过程中线径的变化,一、拉丝工艺工序流程图,微拉机,检验,检验,检验,检验,退货,2.600mm,加工铜,检验,8.000mm,铜杆,小拉机,中拉机,大拉机,返拉,检验,返拉,检验上漆车间,返拉,检验,退货,报废,检验,合格,过程线,退火线,过程线,退火线,过程线,让步接收,不合格（评审）,规格线（不退火）,C,类,规格线,C,类,C,类,规格线（不退火）,规格线（不退火）,A+B,类,A+B,类,A+B,类,A+B,类,C,类,不合格,让步接收,评审,合 格,二、拉丝工艺理论知识培训,一、铜材,1,、现在公司主要以生产漆包圆铜线为主，拉丝主要原材是,8.0mm,铜杆（有时也采用,2.6mm,的加工铜）；作为漆包线的导体材料，铜应具有良好的导电性，导热性和延展性，而且机械性能要好，容易焊接；铜导体材料主要性能如下：,a.,标称体积电阻系数（,20,时）,0.017241*mm,2,/m,；,b.,纯度,99.97,；,二、模具,1,、模具的作用,拉线的主要工模具是线模，线模的工作部分是模孔，拉线时线材通过模孔受力而变形,2,、模具分类,:,2.1,按材质分：,1.,硬质合金模；,2.,钻石模；,3.,聚晶模（人造金刚石）；,4.,钢模,2.2,按孔型分：圆模和型模,2.3,按在拉线过程的作用分：成品模和过渡模,从成本考虑，一般使用的钻石模和聚晶模两种线模,3,、拉丝模模孔,各部分功能,1).,入口区和润滑区,入口区一般带有圆弧，便于拉伸金属进入工作区，而不致被模孔边缘擦伤润滑区是导入润滑剂，使拉伸材料得到润滑在拉线模扩孔时，靠这部分来加大工作区,2).,工作区,工作区是金属拉伸塑性变形区，即金属材料通过这个区，直径由大变小这个区的选择主要是高度和锥角,由于工作区是金属拉伸塑性变形的基本部分，一般来说，其高度不小于,1,（孔径）如过小，被拉伸的金属对线模工作区将产生过大的压力，使拉伸应力显著增加，导致拉线模磨损加快,模孔分四个区域：入口润滑区、,工作区（压缩区）、,定径区、出口区。,2,热管式退火炉,热管式退火炉也是比较传统的退火工艺，其设备的结构示意图如图,2,所示。它主要有：不锈钢管、加热棒、测温热电偶、冷却水及导轮组成,。,放线盘,收线盘,导轮,退火不锈钢管,导轮,冷却水,图,2,管道式退火炉结构示意图,加热棒,拉丝机内部结构,三、拉丝过程中一些常见问题分析,拉丝过程中铜线断线原因分析与判断,一、,目的,了解和熟悉,铜线断线原因与分析,有助于拉丝车间在生产过程中对铜线断线的原因作出合理客观的分析和判断。,二、,断线种类及其论述,A,、,中央爆裂,中央爆裂：断线处从铜线的中心部位断裂，一端为尖锥，一端为尖锐的孔洞。中央爆裂的孔洞最容易被误认为气泡断线，将中央爆裂的孔洞洞壁放大可以发现，材料本身因受外力的影响而呈现凹凸状的撕裂现象。,1,、,中央爆裂的种类,1,）、铜杆中含氧量过高（大于,6000PPM,）引起的中央爆裂；,2),、夹杂物引起的中央爆裂；,3,）、拉丝设备不良导致的中央爆裂（如不恰当的眼模进角）；,2,、,中央爆裂的形成过程,观察中央爆裂断线的纵剖面的金相照片，我们发现原先排列整齐的氧化亚铜颗粒因受应力影响而呈现扭曲变形及参次不齐的状况，从金相图来观察断线的形成过程（图中显示：氧化亚铜粒子已明显扭曲集中，并有微小裂纹产生，此时还未断线），若在大拉时造成此现象，虽有足够的强度维持不断线，但在后续中拉过程中只要再施加外力，则必然造成断线，同理若在中拉时造成内伤，细拉时必然有问题。（发生断线时，拉成的铜线硬而脆，一弯就断，常被误认为铜质不佳。）,3,、,中央爆裂的预防,由于连铸连扎铜杆具有较稳定的品质，其它原因断线很少，因此对中央爆裂的预防尤其重要。,预防方法：,1,）、定期检查眼模的变形角，磨损过大应及时更换2,）、定期检查拉丝液的浓度、温度、,PH,值和电导度，及时添加或更换拉丝油。,3,）、检查拉丝机的塔轮，磨损严重时及时更换。,A,、,气泡断线（主要是铜才原因所致）,此种断线的断面呈孔洞状，其放大图片其孔洞表面非常平滑，无凸起或开裂的现象。,气泡断线的形成原因是铸成时氢气控制不当，冷却不良产生缩孔所致，若孔洞较小则在后续的热加工过程中也许会闭合，若孔洞较大则无法闭合，于是造成气泡断线。,B,、,夹杂物断线（主要是铜才原因所致）,夹杂物断线是断线中较为常见的一种，从外形看可以分为两类，一类是夹杂物存在的断线，另一类是夹杂物丢失的断线。,D,、“,V”,形断线,这种断线的主要特征是铜线表面有连续性的“,V”,字形裂纹，“,V”,字的尖端为拉伸方向。,形成的主要原因是拉伸眼模角度不当导致，或者是拉线时铜线没有水平进入眼模而呈某角度进入时，因线材与眼模单面过度摩擦也可能造成“,V”,形裂痕，由金相图可以观察到氧化亚铜粒子受外力的作用以“,V”,形裂口处为基点呈扭曲波浪状排列。另外，若铜材表层的含氧量过分集中，亦较易产生“,V”,形裂痕，最终导致断线。,E,、,铜刺或裂片（主要是铜才原因所致）,铜刺的发生与夹杂物相似，在延扎或铸造时产生，因此可以分为铸成（,CAST-IN SLIVER,）及扎成（,ROLLED-IN SLIVER,）两种，铸成铜刺发生于铸造时冷却不当或铜水中含氧量过高；扎成铜刺来自延扎过程中，修边机未调整好，或扎轮间隙调整不当，导致刮伤等。,一般来讲，铜刺或长条裂片与铸造或延扎时所发生的氧化亚铜粒子有关，因为氧化亚铜的存在阻止铜杆在加工时裂痕闭合，因此在拉伸后铜线表面产生刺或长条裂片，严重时造成断线。,F,、,张力断线,张力断线是拉伸过程中常见的一种断线，其断线特征是断头呈杯锥状或尖锥状，由于拉力大于铜线本身的抗拉强度，造成断线。,产生原因：铜线拉伸过程中润滑不良，眼模角度不当，眼模前堆积铜粉，减面率过大及速度匹配不当均可能造成张力断线。,G,、,铜粉断线,拉丝润滑液中有相当量的铜粉，拉丝时铜粉会在眼模进角处堆积，使铜线卡紧在眼模内造成断线；另外铜刺剥落堆积在眼模前也会造成断线。,E,、,接头断线,接头断线外形可以分为四类：鱼口形断线，其余三种为平头形、斜刃形、尖刺形。,接头断线的最大原因在于氧化亚铜粒子在连接部分过分集中，或者接线时温度太高造成晶粒的成长，另外焊接后花边清除不干净亦会造成断线。,F,、,机械损伤断线,这种断线的主要原因在于铜杆或铜线的排线不良而造成乱线，在未进入拉丝机前因乱线形成线与线之间的纠缠打结，无法进入眼模而断线。,J,、扭短与熔断,扭断：线材因受扭力而断线，最常发生在生产通信电缆的绞合机上。,熔断：这种现象主要出现在连续退火机，由于张力调整不当或铜材内部缺陷，线与导轮之间有火花产生，铜线表面在火花发生处有熔毁现象，严重时造成断线。,K,、眼模刮伤,拉丝眼模的管理直接影响到断线率及加工成本，如眼模内孔不光滑，将使拉的线材表面造成严重的连续性刮伤，并造成张力断线。,退火的解释,退火是一种金属热处理工艺，指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后晶粒，调整组织，消除组织缺陷。退火工艺随目的之不同而有多种，如等温退火、均匀化退火、球化退火、去除应力退火、再结晶退火，以及稳定化退火、磁场退火等等。准确的说，退火是以适宜速度冷却。目的是降低硬度，改善切削加工性；消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；细化一种对材料的热处理工艺，包括金属材料、非金属材料。而且新材料的退火目的也与传统金属退火存在异同。,铜导体为什么需要退火软化处理？,电线电缆导体经冷拔加工后，均存在硬化现象，抗拉强度和屈服强度明显增加，塑性和韧性普遍降低，伸长率的变化尤为显著。欲消除冷拔硬化现象，提高延伸率，就必须进行退火处理，以消除内部应力及缺陷，使之恢复到冷加工前的物理及机械性能。如铜导体经,550,退火处理后，导线柔软，不易被拉断。同时，导体的电阻率降低约,2.1,，减小了线路损耗。因此，退火软化是电线电缆及漆包线生产过程的主要环节之一。,常用的退火方法和工艺有：（,1,）真空退火炉；（,2,）热管式退火炉；（,3,）接触式大电流退火炉；（,4,）感应式退火炉。其中，接触式大电流退火炉又分为电刷传输电流式退火炉和水银传输电流式退火炉。下面逐一分析这几种退火方法和工艺的优缺点，以便于用户在选择退火设备时作参考。,1,真空退火炉,真空退火炉是比较传统的退火工艺，其设备的结构示意图如图,1,所示。它主要有：真空罐、井式加热系统组成。真空罐的顶部为一个可以打开的盖，在盖上有抽真空的接口、气压表、测温热电偶、密封橡胶垫、固定螺栓等组成,。,气压表,抽气嘴,井式炉,真空罐,电缆盘,加热丝,地面,图,1,真空退火炉结构示意图,热电偶,1,真空退火炉,1.1,优点：技术简单，设备简陋，设备投资 低，对操作 人员要求低。,1.2,缺点：耗电量大，退火一吨铜丝耗电在,230,度电以上；生产工艺不稳定，一旦漏气全炉均会氧化变色；真空炉内的上下、左右温度不均匀，会出现内外电线软硬不均，更有甚者，还会出现电线粘连现象；不能在线连续退火，且退一罐线的周期太长。,1.3,建议：由于真空退火炉工艺落后，能耗大，产品质量不稳定，生产成本高，市场竞争能力低，建议尽快淘汰真空退火炉。,2,热管式退火炉,热管式退火炉也是比较传统的退火工艺，其设备的结构示意图如图,2,所示。它主要有：不锈钢管、加热棒、测温热电偶、冷却水及导轮组成,。,放线盘,收线盘,导轮,退火不锈钢管,导轮,冷却水,图,2,管道式退火炉结构示意图,加热棒,2,热管式退火炉,2.1,优点,：,技术简单，设备简陋，设备投资低，对操作人员要求低，能够实现多头退火。,2.2,缺点,：耗电量大，退火一吨铜丝耗电在,225,度电以上；无法实现退火速度自动跟踪；穿线麻烦，设备庞大。,2.3,建议：由于能耗大，生产成本高，产品竞争能力低，建议尽快淘汰，采用新技术。,3,接触式电刷传输大电流退火机,接触式电刷传输大电流退火机，是我国上世纪五十年代从前苏联引进的技术。退火机的工作原理如图,3,所示。图,4,为接触式电刷传输大电流原理。,图,3,接触式电刷传输大电流退火机,放线盘,退火管,收线盘,冷却水,电极轮,电极轮,1,2,变压器,轴承,可调压电源,退火管,电刷,电极轮,电极轮,图,4,接触式电刷传输大电流原理,3,接触式电刷传输大电流退火机,3.1,优点,：,比较节能；实现了高速连续退火；导体的柔软度比较均匀；退火电压可以跟踪退火速度。,3.2,缺点,：,电刷和电极轮间、电极轮和导线间会出现打火，影响导线表面质量；由于靠电刷传输电流，电极轮的阻力大，退火导线会拉细，线径得不到保障；电极轮与退火导线间有相对运动，因此导轮磨损大。即使电极轮增加了动力驱动，线速度的同步问题仍是难题。,3.3,建议,：,采用直流电机或变频调速系统作动力驱动，加装储线器来补偿线速度的不同步。最好更换感应式退火机。感应式退火机阻力很小，不需要动力驱动。,4.,接触式水银传输大电流式退火机,图,5,为接触式水银传输大电流式退火机结构示意图，图,6,为水银传输大电流的原理图。图,4,和图,6,的唯一区别是：图,4,是用电刷传输退火电流，图,6,是用水银传输退火电流。,图,5,接触式水银传输大电流退火机,放线盘,退火管,收线盘,冷却水,电极轮,电极轮,1,2,电极轮,电极轮,退火管,轴承,可调压电源,水银槽,水银,图,6,接触式水银传输大电流原理,4.,接触式水银传输大电流式退火机,4.1,优点,：,与接触式电刷传输退火电流相比，阻力有较大的减少；与真空炉和管道炉相比，能耗有了较大的降低；由于水银导电不如电刷导电的接触电阻小，因而水银传输电流比电刷传输电流的能耗稍大。但设备制造成本相对低一些。,4.,接触式水银传输大电流式退火机,4.2,建议,：,从健康和环保的长远利益考虑，应选择安全、节能、可靠、运行成本低、综合性能价格比高的设备。,5,感应式退火炉,图,7,为感应式退火机工作原理示意图。它主要有感应电源、感应圈、导轮,1,、导轮,2,等组成。,放线盘,感应,电源,图,7,感应式退火机工作原理图,导轮,1,导轮,2,收线盘,感应圈,5,感应式退火炉,5.1,优点,：由于采用感应电流加热退火，不需要电刷或水银传输退火电流，因而传输路径的阻力很小，退火导线不会被拉细；退火速度高；退火效率高，节能明显，退火一吨铜线材，耗电不足真空退火炉和管道式退火炉的一半；该设备既可以与各种拉丝机配套使用，也可以与挤塑机配套使用，还可以与复绕机配套使用；对环境不产生任何污染；结构简单；安装方便，操作简单。,5,感应式退火炉,5.2,缺点,：,由于电力电子器件的功率有限，感应电源的功率还达不到高速大拉机连拉连退配套的退火要求；其次，多股高速感应式退火机的除水干燥还需要进一步完善。,5.3,建议,：,尽快定型多头感应式退火机，以满足市场求；其次，采用多单元感应电源并联的方法提高感应电源的输出功率，以适应高速大拉机连拉连退配套的退火要求。,T1,退火机的主要技术参数,不同退火的温度和主要功能,低温退火,-,主要目的是消除内应力，防止黄铜的应力腐蚀开裂和工件在切削加工过程中发生变化。低温退火温度,260-300C,，保温,1h,。再结晶退火,-,包括各道冷加工工序之间的中间退火以及成品的最终退火，其目的是消除加工硬化和恢复塑性。常用的再结晶退火温度,550-650C,（因管材、棒材、线材，而有差异）,拉丝机内部结构,电涡流加热炉结构图,电涡流加热炉原理,电涡流加热,炉,一般,是将,工频,50HZ,交流电转变为中频（,300HZ,以上至,20K HZ,）的电源装置,，,再,把,三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。这种涡流同样具有中频电流的一些性质，即，金属自身的自由电子在有电阻的金属体里流动要产生热量,。,以达到金属再结晶温度进行退火，以提高铜线的柔韧度，和降低铜线的电阻率的要求。,以上,谢谢！,