降低漆包線線硬不良的對(duì)策探討

龍香林，楊國(guó)富，章文槐，李志清，胡廷波

（江西銅業(yè)加工事業(yè)部，江西 南昌 330096 ）

隨著電機(jī)電器行業(yè)的飛速發(fā)展,電機(jī)和電器的繞組線圈都采用了高速繞線機(jī)繞制和嵌線，這對(duì)于漆包線的柔韌性提出了更高的要求。由于漆包線的導(dǎo)線在冷加工過(guò)程中，其晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，導(dǎo)線變硬，導(dǎo)線的機(jī)械和電氣性能大幅度降低,影響了客戶的使用性能，因此如何找到影響漆包線線硬不良問(wèn)題的因素，研究出相應(yīng)對(duì)策成為了關(guān)鍵難題，而漆包線的線硬可以用其伸長(zhǎng)率、回彈角 、表面摩擦系數(shù)等指標(biāo)來(lái)衡量。本文主要是對(duì)漆包線線硬的影響因素進(jìn)行了分析和討論[1，2]。

1 漆包線生產(chǎn)工藝流程

漆包線是由絕緣層和導(dǎo)體組成，裸線經(jīng)退火軟化后，再經(jīng)過(guò)多次涂漆，烘焙而成。若想要生產(chǎn)出既符合標(biāo)準(zhǔn)要求，又可以滿足客戶要求的產(chǎn)品并不簡(jiǎn)單，它受環(huán)境，工藝參數(shù)，原材料質(zhì)量，生產(chǎn)設(shè)備等因素影響。本文產(chǎn)品是由半制品庫(kù)提供坯料，經(jīng)在線拉絲機(jī)拉制，成為0.2～2.0mm的導(dǎo)線進(jìn)入漆包機(jī)的退火爐，退過(guò)火的裸線進(jìn)入漆包機(jī)的涂漆系統(tǒng)，再進(jìn)入烘爐揮發(fā)固化，根據(jù)漆包線的品種與涂漆道次不同，要多道的漆包機(jī)才能生產(chǎn)出特種漆包線，固化完成的漆包線進(jìn)入冷卻區(qū)，采取強(qiáng)制冷卻，可經(jīng)在線檢測(cè)儀檢驗(yàn)，進(jìn)入收線機(jī)，滿盤(pán)后可下線。流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

2 影響漆包線線硬的因素及對(duì)策

伸長(zhǎng)率反映著材料的塑性變形，用其來(lái)考核漆包線的延展性?；貜椥院腿彳浂葎t反映著材料的彈性變形。用其來(lái)考核漆包線的軟硬度。柔軟度和伸長(zhǎng)率的好壞反映了銅材質(zhì)量和漆包退火的程度，它們與繞線質(zhì)量有很大的關(guān)系。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，我們認(rèn)為影響漆包線伸長(zhǎng)率和柔軟度的因素大致有以下幾個(gè)方面。

2.1 銅導(dǎo)體對(duì)柔軟度的影響

漆包線的生產(chǎn)對(duì)銅導(dǎo)體質(zhì)量要求非常嚴(yán)格,要求其具有較高的純度、良好的機(jī)械物理性能,尤其是退火后的軟銅線的退火特性更為重要。

2.1.1 銅材本身質(zhì)量

由于銅線坯中含有鉍、硫、鐵、鋁、銻、氧等元素，分布于晶粒之間的界面上、阻礙了漆包線伸長(zhǎng)時(shí)內(nèi)部晶格的滑動(dòng)趨勢(shì)，使晶格不易變形而破壞、所以導(dǎo)致銅材脆化．易被拉斷。另外在壓延過(guò)程中，銅線坯有時(shí)帶進(jìn)夾雜、卷邊，刮傷、裂縫等缺陷而影響伸長(zhǎng)率、回彈角指標(biāo)。

2.1.2 銅導(dǎo)體含氧量對(duì)柔軟度的影響

對(duì)于低氧銅桿,由于氧與某些雜質(zhì)元素形成氧化物,使雜質(zhì)元素從銅的固溶體中分離出來(lái),從而降低了再結(jié)晶溫度。其次,由于低氧銅中的氧主要以Cu2O的形成存在于銅的基體中,Cu2O粒子增加了晶界界面,有利于雜質(zhì)的偏析,因而可降低銅導(dǎo)體的再結(jié)溫度。正如上述,由于無(wú)氧銅桿含量低,雜質(zhì)元素以固溶形式存在于銅基體中,使其再結(jié)晶溫度要高于低氧銅桿,因此,應(yīng)優(yōu)先選擇低氧銅桿。對(duì)策：為了保證線材的質(zhì)量，要對(duì)采購(gòu)的銅桿采取合格供應(yīng)方的評(píng)定，評(píng)定合格后采取定點(diǎn)采購(gòu)的方式。同時(shí)對(duì)每批進(jìn)廠的銅桿均作材質(zhì)檢驗(yàn)，并要求銅桿供應(yīng)商提供材質(zhì)、氧含量和銅粉量報(bào)告。

2.2 外力作用

在漆包過(guò)程中、涂漆道數(shù)和經(jīng)過(guò)的導(dǎo)輪過(guò)多，導(dǎo)輪直徑偏小并不一致，導(dǎo)線兩面不斷地受到拉伸和壓縮的交遞變形，造成晶格的歪扭，在伸長(zhǎng)時(shí)容易拉斷。放線和收線導(dǎo)輪不靈活，張力較大將使線材拉細(xì)。使晶格上原子或離子因滑動(dòng)而產(chǎn)生位移，形成了殘余內(nèi)部應(yīng)力而使線材脆性提高，伸長(zhǎng)率下降、回彈角上升。

對(duì)策：在銅線漆包過(guò)程中加強(qiáng)注意導(dǎo)輪的充分滑潤(rùn)的靈活運(yùn)轉(zhuǎn)，減少線材的彎曲，從而提高線材的伸長(zhǎng)率和柔軟度。另外，漆包線在走線過(guò)程中應(yīng)減少在導(dǎo)輪上的彎曲次數(shù)，避免漆包線晶格變動(dòng)或疲勞，造成漆包線變硬。

2.3 退火工藝對(duì)柔軟度的影響

金屬經(jīng)過(guò)拉伸冷變形后，因其內(nèi)部晶粒碎化，晶格畸變和存在殘余內(nèi)應(yīng)力，因而使金屬組織處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)。因此，凡是經(jīng)過(guò)冷加工的金屬，都具自發(fā)的居處到原來(lái)狀態(tài)的趨勢(shì)，但是在室溫下，由于金屬中原子擴(kuò)散能力不足，這種不穩(wěn)定狀態(tài)還能維持相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間而不致發(fā)生變化。

但金屬一旦受熱，原子的動(dòng)能增加時(shí)，隨著溫度的升高，金屬的組織和性能將發(fā)生如下三個(gè)階段的變化：（1）恢復(fù)階段：當(dāng)加熱溫度不高時(shí)，歪扭的晶格復(fù)位，性能部分恢復(fù)，晶粒的外形無(wú)變化。（2）再結(jié)晶階段：繼續(xù)翻熱到一定時(shí)間，原子活動(dòng)能力增強(qiáng)，晶格重新結(jié)晶并形成新的晶粒。此時(shí)金屬的性能隨之提高。（3）晶粒長(zhǎng)大階段：當(dāng)加熱溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，再結(jié)晶后的晶粒會(huì)繼續(xù)長(zhǎng)大，變粗，成為粗晶粒，這種現(xiàn)象稱之為“過(guò)燒”。

漆包機(jī)通過(guò)電熱式退火的加熱方式將變硬的銅導(dǎo)線經(jīng)過(guò)高溫消除內(nèi)應(yīng)力，使銅導(dǎo)線的晶格重新排列，從而提高銅導(dǎo)線的柔軟度、改善伸長(zhǎng)率、回彈角和導(dǎo)電率，使其滿足漆包線生產(chǎn)的工藝要求。為避免銅導(dǎo)線在退火過(guò)程中被氧化，我們采取通入蒸汽的辦法，并在退火爐的出口端用水封閉爐管口，從而首先可以保護(hù)銅導(dǎo)線表面被氧化；其次可以防止水進(jìn)入退火管和清洗銅導(dǎo)線的作用。銅導(dǎo)線經(jīng)退火工序后表面的潔凈度大大提高，有利于涂漆的順利進(jìn)行，從而提高了漆包線的質(zhì)量。因此充分退火的導(dǎo)線，晶粒大小均勻、內(nèi)部沒(méi)有殘余內(nèi)應(yīng)力。在做伸長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)，一部份外力消耗在使品格上的原子或離子的移動(dòng)和晶粒變形方面．漆包線不易拉斷。伸長(zhǎng)率較好。反之，導(dǎo)線晶粒產(chǎn)生畸形，形成纖維組織，處于不平穩(wěn)狀態(tài)，產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力，易拉斷，伸長(zhǎng)率較低。對(duì)策：為既保證裸銅線退火均勻又降低漆包線的硬度，選擇合適的裸線退火溫度。

2.4 拉絲縮減率對(duì)線硬的影響

當(dāng)銅線以較低的導(dǎo)體截面縮減拉絲,即冷加工度較低時(shí),退火后能獲得取向各異的再結(jié)晶結(jié)構(gòu),從而達(dá)到軟化目的。所以連拉連包漆包機(jī)比普通漆包機(jī)生產(chǎn)出的成品線回彈角、伸長(zhǎng)率好。通常,當(dāng)冷加工度過(guò)大時(shí),雖然持續(xù)增大退火溫度,但銅線的伸長(zhǎng)率變化不大,同樣,銅線回彈角指標(biāo)卻增大。

對(duì)策：控制好銅導(dǎo)體拉絲的冷加工度,優(yōu)化拉絲模具排列，通過(guò)對(duì)拉絲模具排列工藝重新優(yōu)化，使延伸系數(shù)控制在20%-25%，可有效改善漆包線的軟硬度。

2.5 表面潤(rùn)滑對(duì)線硬的影響

漆包線表面潤(rùn)滑效果提高,漆包線線硬也可得到改善，這樣在高速繞線和嵌線時(shí)，由于摩擦力較小，降低了漆包線導(dǎo)徑的拉伸量，避免了使用過(guò)程中的加工硬化。

對(duì)策：在漆包表面外涂一層自潤(rùn)滑漆,形成自潤(rùn)滑涂層,其次根據(jù)壓縮機(jī)使用冷媒的類型，改進(jìn)表面潤(rùn)滑油的配方和涂油工藝,從而提高潤(rùn)滑效果。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)漆包線線硬不良原因的分析，找出了影響漆包線線硬的相關(guān)因素，總結(jié)了降低漆包線線硬不良的對(duì)策，有效的解決了漆包線線硬的品質(zhì)難題，滿足了客戶的使用需求，提升了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，增加了產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。