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铜母线

 
铜母线是铜加工材中的一个主要品种。铜母线具有较高的机械性能,良好的导电性、导热性,优良的抗腐蚀性、电镀性、钎焊性,美观漂亮的金属光泽及良好的成形加工性能等,因此用它制作的各种输变电、电器装备等在电力领域得到了广泛的应用。近年来随着国民经济的持续高速发展,我国铜母线产量和消费量也大幅度提高,同时对铜母线的质量要求也在不断提高。 
生产环境密不可分。
1、铜母线表面光洁的影响因素
相对于其它金属而言,铜具有良好的耐腐蚀性,但在高温、潮湿、酸雾等环境中仍会发生化学变化,导致表面变色。在铜母线生产和储运过程中,不同程度地存在这些不利环境条件,会对表面质量产生一定影响。
2、温度
在大气环境中,铜在室温下便会发生缓慢氧化;温度升高到一百摄氏度时,开始生成黑色氧化铜,氧化速度与时间的对数呈正比;当温度升高到185摄氏度时,氧化速度显着提高,温度升高到400摄氏度以上时,氧化速度更快,呈抛物线状升高。
3、湿度
在潮湿环境中,由于有水汽存在,导致铜母线表面腐蚀或氧化。在温度一定时,氧化膜生长速度随湿度增高而加大。
4、拉伸加工工艺润滑剂因素
工艺润滑剂的作用一是减少摩擦,二是确保和改善加工材的表面质量,三是防止金属粘焊在模具上,四是冷却降温作用。铜母线拉伸加工过程中残存在铜母线表面上的润滑剂、残酸、残水等也会直接或间接地影响铜母线表面质量。较好的润滑剂,其润滑性好,容量残留在铜母线表面上是铜母线表面产生变色或腐蚀斑痕的根源。
传统铜母线生产一般采用“压扁一拉拔一退火"工艺。该方法主要有以下缺点:
1.产品表面易产生毛刺、翘皮、麻坑,容易造成变压器绕组的绝缘击穿。
2.产品的电阻率和机械性能不均匀,较难满足变压器、电机等阻抗匹配的要求。
3.宽厚比大于10和断面积大的铜母线生产十分困难。
4.生产的裸线如果表面处理不得当,扁线表面的润滑剂残留影响漆膜的附着质量。
5.根据不同的产品需要配备不同规格的坯料,原材料准备复杂。
6.必须有退火工序,耗电量大,生产周期长,设备占地面积大。
7.生产工序多,周期长,劳动强度大,设备陈旧很难作到文明生产。
8.扁线拉拔过程中润滑液受热挥发产生刺激气味,影响操作工人的身体健康,而且润滑液需要处理才能排放,否则造成环境污染。 [
由连续挤压变形原理和工艺可以看出,连续挤压与传统工艺相比,具有如下优点:
1.成形过程为热挤压塑性成型,可消除原材料表面缺陷及机械损伤对产品质量的影响,产品表面不会产生传统工艺方法极易出现的翘皮、毛刺等缺陷,使得铜母线具有良好的表面质量。
2铜母线连续挤压时,铜坯料在挤压模口前处于高温、高压的三向压应力条件下,铜杆的原始内部铸造缺陷如气孔、缩松等可以在连续挤压过程中被消除,而不会像拉拔工序那样,由于其轴向拉应力的作用,会使横向缺陷发牛扩展。所生产的铜母线可获得优良的性能.
3由于连续挤压的特殊的热变形过程,使得所生产的铜母线具有很细的晶粒度,内部组织致密。
4.省去了退火工序,不仅可以节省电能而且彻底避免了退火过程中因炉温不均匀而导致的产品性能变化,可保证产品的性能沿整个长度均匀一致,容易满足变压器、电机等的阻抗匹配的要求。
5.优化的模具材料和结构可保证产品具有较高的尺寸精度,不仅可以达到国家标准和IEC标准的要求,而且保证了同批产品具有相同的尺寸和性能。
6.由于取消了退火工序,明显缩短了生产周期。
7.生产过程中不会产生任何环境污染。
8.整条生产线采用了先进的计算机控制系统,使得生产过程中实现了设备的自动化,提高了生产线运行的稳定性和可靠性,极大降低了操作工人的劳动强度。 
一、确保炉料干燥,加强熔体覆盖,改进铸造工艺
确保炉料干燥可以防止炉料中的水分与铜反应形成氧化物夹杂和吸入氢气;加强熔体覆盖可以防止熔体吸气
和氧化,从而杜绝铜母线在热处理过程中产生“氢病”或“氧病”,引起铜母线表面起皮、气泡、夹杂、等表面缺陷;铸造工艺合理不仅可以最大限度地提高生产效率,而且可以减少疏松、裂纹、晶粒粗大和组织偏析等缺陷,从而可以减少铜母线表面裂纹、空洞、表面粗糙等,改善铜母线表面质量。
二、加强生产工艺过程控制和生产管理
为了减少铜母线表面缺陷,加强工艺过程控制和生产管理很重要。
三、铜母线坯酸洗
铜锭经加热挤压变形成铜母线坯后,因为加热使铜母线坯表面存在许多氧化铜,要通过酸洗工序才能去除。
四、热挤压模、拉伸模的优化选择及合理使用
铜热挤压模是在恶劣的高温条件下工作,一般使用兼具陶瓷特性(硬度大、耐磨性、耐高温、抗氧化、抗腐蚀)和金属特性(高韧性、可塑性)的金属陶瓷模。
拉伸模要使用含有碳化钨和钴元素的硬质合金材料制作。拉伸模润滑锥、工作带、定径带、出口锥的优化设计,拉伸模内孔光亮抛光,拉伸工艺的合理按排,使拉伸后的铜母线表面呈良好的光洁、平整状态。
四、模具拉伸用工艺润滑剂
工艺润滑剂按聚合状态可分为三类:一是全油和混合油;二是水基型乳化液;三是固体润滑剂。国内铜加工行业的铜母线生产企业,使用比较成功的是采用水基型乳化液作工艺润滑剂。它既具有油的润滑性和稳定性,又具有水的冷却性和清洗性,且价格低,使用方便。在实际生产中,最好要购买专业厂家配置生产的润滑剂;由于润滑剂中含有大量的水,时间长易变质,在使用过程中要注意维护和监测,按规定要定期更换。
五、拉伸、矫直、剪切过程的表面保护
经酸洗后的铜挤压坯用模具拉伸,为了保护拉伸后光亮的表面不在矫直、剪切生产过程或吊装搬运过程划伤、碰伤、摩伤,将拉伸后的铜母线平摆在干净的麻袋上,每层都在头、中、尾三部份隔开。 [
 
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