光纤与电缆及其应用技术Op tical F iber &E lectric Cab le 1997年第4期N o.4 1997
夜光路面3男,1949年出生，工程师，杭州塑料电线厂，杭州大浒路18号(310015)
收稿日期:1997205206
陈宝盛3
摘 要 本文介绍了铝合金导线的应用概况，用基础工艺理论的观点介绍铝合金导线的技术特性和经济性。阐述了CA TV 电缆用铝合金导线的生产工序，拉制过程对拉丝设备、模具、润滑剂及导线杆材存放时的工艺要求。
关键词 铝合金导线 拉制工艺
D raw i ng Technology of A lu m i n iu m A lloy W ire
Chen B ao sheng
Abstract T h is article in troduces the app licati on situati on of alum in ium alloy w ire in several ar 2eas ,the techn ical featu res and econom ic benefits of alum in ium alloy w ire .W e also describe in detail the p rocessing techno logy ,equ i pm en ts ,dies and lub rican t fo r draw ing alunm iium alloy w ire u sed in CA TV cab le .
自动化洗碗机
Keywords A lum in ium alloy w ire D raw ing techno logy
1 前 言
铝合金导线应用于电力架空传输线已有近六十年的历史。这种铝合金主要基于铝-镁-硅，由于具有额定载流量大，损耗小、安装及维修简单等优点，使铝合金架空导线得到了广泛的应用。本文将详细介绍应用于CA TV 电缆外导体编织的铝合金导线的拉制工艺。
随着人类社会不断信息化的发展,CA TV 电缆得到了迅猛发展。我国幅员辽阔，人口众多，在今后的几年中，将成为世界上CA TV 规模最大的国家。据光电线缆行业协会对“九五”规划的预测，到2000年，全国年需CA TV 电缆将达到70万km ，用铜量很大，如何把用铜量减下来，又不降低电缆的性
能，已成为各方面关注的问题。采用铝镁合金丝、铜包铝丝和铜包钢丝取代纯铜丝，将是CA TV 电缆的一场导体革命。
传统的CA TV 电缆的外导体通常采用铝塑复合带纵包加镀锡铜丝编织的结构。电缆在运行过程中，铝塑复合膜和镀锡铜线这两种金属组成的外导体，在高频磁场和侵入的潮气作用下，存在着不同电位造成电化腐蚀的问题，导致作为外导体的铝箔失去屏蔽作用，使电视图像受到严重干扰，影响电缆的使用寿命。采用铝镁合金丝代替镀锡铜线，不仅能解决CA TV 电缆外导体间的电化腐蚀问题，保持电缆的优良传输性能，还能有效地降低原材料的消耗，可使成本下降40%左右。
2 铝合金导线的工艺理论
从对铝、铝合金和铜的导电率、强度及重量等的比较可知：铝的导电率只有铜的
爬墙式61%，强度是铜的39%，但是铝的比重小，相同体积下的重量只有铜的30%。因此，从铝的导电率与重量之比及强度与重量之比与相等重量的铜相比较可知，铝比铜具有更高的强度及更好的导电性能。
从经济角度讲，铝的比重较小，与铜相比为1∶3.3。铜和铝作为商品金属材料，在一般情况下，铝的价格要比铜低得多。
但铝也有缺点，即强度比较小，用铝合金代替纯铝可提高强度，铝合金的某些性能优于铜。铝合金工艺分为非热处理合金和热处理合金两类。非热处理合金的最大强度由冷却情况而定，如铝锰合金、铝镁合金。热处理合金的最大强度由处理情况及冷却情况而定，如铝-镁-硅合金、铝-铜-镁-硅合金、铝-锌-镁合金。
电力架空铝合金导线必须具备一定的导电率和强度，这是两个基本要求。一般来说，降低导电率可以提高强度，反之亦然。目前，架空导线常用铝镁硅系合金，合金中镁和硅的含量约占0.5%，它可以进行热处理。作为CA TV电缆的外导体，其内层在设计时考虑到电缆的经济性和导电性采用铝皮，而外层的镀锡铜丝编织网主要起到扎紧，使电气性能可靠和加固的作用。因此，外编织层的镀锡铜丝完全可以用在纯铝中加入镁等金属元素而获得较高强度的铝镁合金丝来代替。目前国内生产的铝镁合金丝，合金中镁约占3.5%，其它金属成份约占1.5%。在一定的条件下，镁和其它金属会形成精细的颗粒状散射开去，对合金起到提高强度的作用。严格地控制合金的含量及工艺条件，可以取得强度与导电率的最佳组合。为了得到理想的冶金状态，必须先将镁等金属溶解于铝的固溶体中。合金元素溶入铝液中后即将金属温度升至熔点，保温至合金元素熔解，然后迅速淬火，使金属迅速冷却，再以较低温度(140～200°C)进行热处理，使溶液中的杂质析出，获得最佳组合的强度与导电率合金。
铝合金导线的制造工艺为：铸合金-浇铸及轧制成杆-固溶热处理-淬火-拉制-人工时效处理等。每道工序对成品的性能都很重要，但这些工序在秩序上有一定的灵活性，可以把几个工序放在一起进行，如人工时效可以在拉制前或拉制后进行。
飞佛线材制品公司(Ph iFer W ire P rod2 ucts Inc)是美国同轴电缆屏蔽用铝导线的最大制造商。现将该公司生产的CA TV电缆屏蔽编织用0.16mm铝合金丝和铜线的有关性能进行比较，如表1所示。 表1 5154A0.16mm铝合金丝与铜线之比较
5154A铝铜
成份分析
95%铝
3.5%镁
烷基叔丁基醚
1.5%其它
99.9%铜
0.1%其它抗张强度T N・mm-2>345>220
伸长率%310
电导率(I A CS)>32%>100%
电阻率Θ 8・m53.9×10-617.2×10-6降低系数3.31.0
偏织用量m kg
(758电缆300m之用量)
1.24.0
3 铝合金导线的拉制
金属导线的拉制过程，就是将金属线材经过模具，使其截面积减小，长度增大的拉伸加工过程。导线截面积减缩率的计算公式为：截面积减缩率=D
2-d2
D2
%
式中,D为进线直径,d为出线直径。从上述公式知，如果将导线的截面积缩小20%的话，它的长度将增加25%；如果导线的截面积缩小25%的话，它的长度将增加33.3%。
铝合金导线的拉制可在一般的拉丝机上
65光纤与电缆及其应用技术1997年第4期
进行，拉制的范围在10～0.12mm。金属拉丝机基本上分成两类：滑动式拉丝机和非滑动式拉丝机。一般来说，拉制10.00～2.00mm 线径的导线多采用非滑动式拉丝机，拉制2.00mm以下线径的导线采用滑动式拉丝机。目前国内制造的拉丝机的拉丝速度一般在10～30m s，即600～1800m m in。
由于铝镁合金线材比纯铝硬，在拉制过程中除对拉丝机有较高的要求外，对拉丝模具和润滑剂也提出了更高的要求。线材拉制时的模具选择，大拉机上可选用硬质合金模，在中、小拉丝机上多采用聚晶金刚石模。聚晶金刚石是一种新型超硬材料，它的硬度和自然金刚石相似，耐磨性比天然金刚石还好。由于聚晶模的抛光光洁度没有天然金刚石模好，在拉制小线径和微细线径时，可选用天然金刚石模，以保证线材的表面质量。
复合柴油表2是美国通用电气公司康派克斯拉丝模用于各种金属线材拉伸时，聚晶金刚石拉丝模的几何结构参数。
表2 用于各种金属材料的康派克斯聚晶金刚石拉丝模几何结构
拉制材料模孔尺寸s mm压缩区角度< °定径区长度
百分比
截面减缩率%
拉丝速率
Μ m・m in-1
铝0.16～7.5016～2210～30181200铜0.05～7.5016～2210～30211800镀锡铜0.50～1.8016～1830～40211200铝镁合金2.00～4.7016～1820～4022600钨0.12～0.6212～1440～602060钼0.12～1.0012～1430～502170镀锌高碳钢0.25～1.0010～1230～5017760低碳钢0.80～2.0012～1430～4018760
表3为使用硬质合金模拉制铝合金导线时，拉丝生产企业在选择拉丝线径与拉伸角关系时的参数。
表3 拉丝线径与拉伸角的关系
线径范围< mm角度2Α
0.12～0.6012°～14°
0.61～1.5014°～16°
1.51～
2.5016°～17°
2.51～
3.7018°～20°
3.71～5.0021°～23°线棒涂布
5.00及以上24°～26°
铝合金导线在拉制过程中，线材与模具之间，线材与塔轮之间的摩擦力和拉伸力较大，使线材、模具、塔轮的温度升高。线材在拉丝过程中由于线材温度过高而发生局部热处理，这种局部热处理直接影响了线材的质量；同时，线材温度的升高，使润滑剂的作用变坏，影响导线的产品质量甚至不能连续拉丝。因此，铝合金导线拉制过程中的温度控制是很重要的，还应注意拉丝的速度和温度间的关系。
良好的铝拉润滑剂是控制铝合金线材拉丝过程温度，保证线材质量，提高拉丝速度的关键。拉制铝合金线材的润滑剂应具有如下性能:
1)应与模具和导线表面有较强的吸附性能，要求其油溶性好，稳定性高;
2)有一定粘度的基础油，它的粘度要保证在负荷条件下有足够厚的油膜。润滑剂中表面活性剂以它极性能键的一端与金属线材
75
陈宝盛：铝合金导线的拉制工艺
或模具形成化学吸附膜，紧密地吸附在金属线材与模具的表面，而另一非极性端吸附着油构成一个可以流动的油膜层，如此一个润滑膜就具有一定的厚度和强度，大大减小了模子与金属线材的直接接触，减小了摩擦系数。随着摩擦力的减小，动力损耗大大减小，发热量也随之降低，这时接触点的温度下降，克服了接点的粘着熔化，防止铝合金线材拉丝过程中发生的局部热处理，线材表面起槽(或称道沟)的现象。同时减小了模具的磨损和延长了拉丝模具的使用寿命，为提高拉丝速度提供了有利条件;
3)铝拉润滑剂应适应磨屑的自沉降，以保持铝拉润滑剂的清洁度。清洁的润滑剂是线材拉制质量的重要因素。铝拉润滑剂还要闪点高，耐高温、氧化性佳、具有一定的乳化性。具有适当的极压添加剂，因为铝的氧化过程极快，约为19-9s，所生成的氧化膜较微密，其硬度比线材本身要大得多。因此，铝线材的极压剂应具有一定的颗粒结构，适当的硬度，较强的极性，高稳定的性能，与铝和模具无化学反应的材料。
目前，国内已有多家润滑剂生产企业可提供铝拉高速润滑剂，但是很多厂家使用后反映效果不十分理想。不少厂家仍在原先使用的铝拉润滑剂的基础上进行改进和提高，即采取循环式润滑，润滑剂以粘
度较大的汽缸油为基础油，按比例适量加入机油和工业猪油，增加润滑剂的流动性和保持铝合金导线表面的光亮，同时加入必需的添加剂进行混合，使用效果反应不错。
拉制后的铝镁合金线材通常用循环电加热炉进行人工时效处理。热处理的时间与温度对产品的性能具有决定的作用，需要按工艺要求严格控制，以获得符合标准要求的产品。
铝镁合金在浇铸或轧制成线材后，以及拉制过程中的坯制品，应存放在干燥通风的环境中，这在南方地区的梅雨季节应特别注意。线材受潮后，在拉丝时使润滑剂不能很好粘附在线材表面，给拉丝造成困难或根本不能进行拉丝。拉丝过程中还应防止线材沾染脏物、杂质，及时进行必要的处理，以免拉丝时造成设备的损坏或模具的堵塞。
4 结束语
铝镁合金丝由于其特有的技术特性和经济性，已引起CA TV电缆生产企业的关注。采用铝镁合金丝代替镀锡铜线，用双金属线代替纯铜线，是CA TV电缆导体的一次重大技术进步。为了使这一新技术新材料能够得到广泛的应用，更有效地促进这一更新换代产品的工作，希望行业的有关部门抓紧做好以下几方面的工作:
1)加速新的CA TV电缆行业标准的制定工作，并在标准中明确规定：推广应用这些新材料，以在技术上进行立法。
2)加速制订铝镁合金导线和铜包铝丝、铜包钢丝等三个新材料行业标准。加强行业管理，提高新材料的产品质量，完善新材料的质量管理。
3)铝镁合金丝和铜包铝丝、铜包钢丝在国内已形成一定规模的生产能力，可以取代进口。有关部门应及早做好行业的宏观调控，防止有些生产厂家一哄而上，盲目上马，造成不必要的浪费。
欢迎广大读者为本刊撰写稿件
欢迎各生产厂家在本刊登载广告
85光纤与电缆及其应用技术1997年第4期
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议