冷压焊接技术的发展及应用

ElectricWire&Cable1999年6月Jun.,1999

冷压焊接技术的发展及应用

周奕美1,王娴娴1,李世泽1,叶　路2

(1.上海电缆研究所,上海200093;2.大庆油田电线电缆股份有限公司,黑龙江大庆163415)摘要:本文介绍了冷压焊接技术原理及工艺,以及在电线电缆行业中应用。关键词:电线电缆;导电线芯;冷压焊接;原理;工艺;应用中图分类号:TM205　　　文献标识码:A

　　冷压焊接是连接有色金属及其合金无需加热、填充剂或焊剂的一种连接方法。

单线焊接分三大类:压力焊、熔融焊和钎焊,冷压焊属压力焊中的一种。它的主要焊接基础是在没有加热的情况下,借助于压力,使金属产生塑性变形,把接头间的氧化膜和其他杂质挤出来,使纯净的金属压接到一定的原子间距(约4×10-8～6×10-8cm)形成晶格面,从而产生原子之间的结合。

因其接头没有热影响区和软化区,因此接头的机械强度、电气性能和耐腐蚀性都很好,其优越性是其他几种焊接方法无法与之比拟的。目前,冷压焊接适用于铝、铜、铜镍合金、金、银等有色金属。

动描绘成“云雾状”。这种“云雾状”的自由离子包围在原子核周围做有规律的移动,从而

产生原子间的吸引力。实践证明,自由电子与原子核的距离在一定的范围内它们之间就存在相互吸引力。因此,如果两个金属表面碰在一起,并且距离压到几个埃(󰀁)的间隙,这将消除潜在的阻力,并产生“电子云雾”,从而产生结合,实现焊接。

1.2　“多次顶镦”技术的运用

早期的冷压焊接工艺是由单次顶镦来实现,这技术有许多落后之处:首先在焊接前要弄清焊接线的端头,并保护好表面,避免污染及其他化学物的腐蚀;其次要设计模子的间隙防止线弯曲,且又要保证有足够的金属流量。因此,要获得成功的焊接是较困难的。直到英国Babcock公司(BWE公司的原公司)制造的冷压焊设备,采用了“多次顶镦”技术,才完成冷压焊接工艺。它只要把两根(金属)线插入模子中,压一下手柄,模子就夹紧线并向前送线,当两根线碰在一起后,就相互挤压,使内表面部分被扩大,被氧化的表面和其他不纯净的表面就从中心向外排出。通常只需4次这样的动作,就能把内表面的杂质完全挤出,并使纯净的金属结合在一起,从而实现焊接。因此,这工艺有如下优点:

(1)在焊接前不需对线的头部作任何预处理;

1　冷压焊接的原理及工艺

冷压焊的焊接工艺是根据冷压焊接的原理来实现的,因此,在了解冷压焊的工艺之前,必须先搞清冷压焊接的原理。

1.1　冷压焊接原理

对于如何获得冷压焊接的解释有多种,如再结晶原理或能量永恒定理等来解释,但更多的却被实验否定或从理论上排除,但至今,最能让人接受,最具有说服力的是从“原子论”的角度来解释,其主要观点如下:

金属原子间的结合是靠“金属键”结合在一起,我们可以把由带负电的自由电子的移

收稿日期:1998-01-06

作者简介:周奕美(19-),女,浙江省杭州市人,工程师

No.3　1999ElectricWire&CableJun.,1999

(2)当线放入模子后,两端能自动对中;(3)不需加热;

(4)不需设定送线量的大小;

(5)不需调整弹簧。

英国BWE公司生产的冷焊机能焊接󰀁0.08～󰀁13mm的铜线,铝线能达到󰀁20mm,冷压焊不但能焊接相同尺寸或不同尺寸的相同材料的线材,还能焊接相同尺寸或不同尺寸的各种有色金属线材。

焊接两种不同材质的线,例如,铜与铝焊接,不需做任何预处理、加热或其他添加剂。如果采用电阻焊、摩擦焊或火焰钎焊等方法来焊接两种不同材质的线,它们的接头都很容易断裂,其主要原因是用这几种方法焊接的接头面之间仍然留着氧化膜等杂质和空气间隙。如果用冷压焊焊接,在焊接过程中,把氧化膜和空气间隙都挤出去了,且不要加热,只是在常温下,金属发生晶格改变。因此,实践证明这种冷焊机焊接铜铝线非常成功。

IEC61-91《圆线同心绞架空导线》的新的国家标准(将要颁布)提出接头强度≥130MPa。因此采用电阻焊接是无法达到,而采用冷压焊是较易达到。由于冷压焊机能自动对中及方便操作,无需对操作工过高的要求,因此,将其比喻为焊机中“傻瓜机”并不过分。

我们对导线接头的抗拉强度做了一系列的试验,大量的数据表明,冷压焊接后接头的抗拉强度都超过母线的强度,见表1。

表1　圆铝单线接头的抗拉强度比较

试验种类圆铝单线母线电阻对焊接头电阻对焊退火接头冷压焊接头

抗拉强度/MPa

172.59688.2>172.5

断在接头处断在接头处断在接头外

备注

　　从表中可知,冷压焊接头强度完全能满足新标准的要求。

2.2　冷压焊在通信电缆生产中的运用众所周知,邮电部要求所有市话电缆生产厂获得入网证书才允许生产,在入网标准中,对裸线生产过程的接头有明确的规定。

市话电缆的导线的线径通常为0.20～0.80mm,电阻焊很难实现。传统的焊接方法是用银合金焊料和无酸性溶剂钎焊,但是,自从冷压焊机推向市场后,越来越多的用户都倾向用冷焊机来接线,这是因为BWE公司的手提式冷焊机非常适合这种线径的焊接,而且冷压焊接比银焊具有更大的优越性:

(1)冷压焊接线操作方便、简单;

(2)冷压焊能自动对中;而银焊即很难对中,线受力时容易断;

(3)银焊接头有氧化皮,不牢固,而且存在假焊,焊接成功率低;

(4)冷压焊不影响导线的电气性能;而银焊会降低电导率;

(5)冷压焊后飞边小,容易去除,表面光洁;而银焊接头较粗,不易修平;

(6)冷压焊只需一次投资,使用寿命长,大大降低生产成本。

2　冷压焊接的应用及其发展前景

　　冷压焊接在国外已普遍推广使用,尤其是在欧洲、美国和其他发达国家。冷压焊接是电线电缆行业中最常用的焊接方法,它具有广泛的发展前景。

2.1　冷压焊在架空线生产行业的运用

我国自改革开放以来,各个领域都在追赶世界先进水平,导线焊接接头也列入电缆行业要解决的重要项目之一。以往国家标准,如GB1178-83《铝绞线及钢芯铝绞线》和铝合金绞线及钢芯铝合金绞GB9329-88《线》等标准中,对导线的接头强度要求不高,其中后者提出电阻对焊接头(退火)强度应≥75MPa,冷压焊及电阻冷镦焊的接头强度≥130MPa。由于有经验的工人精细操作后尚能达到,因此大部分的厂家仍采用电阻焊。

但是,为了使国产品与国际接轨,我国线缆标准将逐渐向IEC标准靠拢,采用等效于IEC8-1987《架空绞线用硬铝线》及

・46・1999年第3期No.3　1999电线电缆

ElectricWire&Cable1999年6月Jun.,1999

铝拉丝机润滑系统的改造

徐立新,朱舜贵,罗继华

(芜湖纪元特种电缆厂,安徽芜湖241009)

摘要:介绍了铝拉丝机润滑系统的改造。采用循环式润滑系统,合理选择模具及润滑油,提高了产品质量,降低了生产成本。

关键词:铝导线;拉丝;润滑系统;模具;改进中图分类号:TM205　　　文献标识码:B

1　引　言

众所周知,在电缆生产过程中,拉丝是电缆生产的第一道工序,也是关键工序。成品丝质量的好坏直接影响到电缆性能的优劣,甚至影响到企业的信誉和效益。拉丝过程中,直接影响到丝质的几个因素有:原材料的好坏,拉制过程中的配模,模具的润滑方式选择,特别是目前国产铝拉机,大多仍采用固定式润滑方式,润滑剂是牛油与机油渗和,调制而成。这种传统润滑方式有几个明显的缺陷:(1)牛油润滑是固定式的,非流动,拉制过程中热量不易散发,模具积温很快,不仅严重影响模具寿命,而且丝质发毛。

(2)这种润滑剂要求经常更换,油脂散

收稿日期:1999-01-25

作者简介:徐立新(1967-),男,安徽安庆人,工程师

发很快,操作稍有不当,就会造成毛刺。

(3)牛油在温度升高后,易液化飞溅,日积月累,牛油遍地,环境难清理,而且极易造成另一个毛病:丝表面油污严重,光洁度差。在上述情形之下,我厂结合当前实际,结合已在进行的ISO9002质量认证工作的需要,大胆提出改造目前正在使用的铝拉机润滑系统。经过反复摸索、比较,我们最终在以下两方面作了改进。

2　润滑系统改造

彻底摒弃原先的固定式润滑系统,大胆采用循环方式(见图1),整个过程中全封闭,包括油池(贮油槽),油泵,循环管道,热交换器,封闭式油盒,高位沉降槽。这套系统很好地解决了拉丝过程中积温、漏油,毛丝等一系列问题,这里就几个关键问题作一点阐述:

(1)热交换器的采用非常关键。拉丝机头强度降低,在拉拔过程中容易缩径,产生应力集中,极易拉断。因此,冷压焊又非常适合拉制前铜杆的焊接。

2.3　冷压焊接在铜杆生产中的运用

用电阻焊来焊接铜杆是非常困难,尤其是在拉制过程中,接头处很容易断裂,这不但严重影响了产量,而且影响产品的质量。

BWE上海公司生产的AW813型冷焊机焊已广泛应用于进大拉机前的8mm铜杆的焊接,此焊接只需半分钟就能完成。晶格加密后的接头在拉制过程中,晶格又会被恢复至母线一样,这样,经拉拔后,接头就消除。而电阻焊却不同,其接头是无法消除的,而且接

3　结　论

冷压焊接是一种非常符合时代发展需求的焊接方法,它不但节省焊接时间,提高生产

效率,而且提高了产品质量。可以推测,冷压焊接的优势将在线缆制造行业中发挥更大作用,并且得到广泛的普及、推广。