陸延靜

(中色科技股份有限公司，河南 洛陽(yáng) 471039)

當(dāng)前，我國(guó)雖然已躍居世界第一大電線電纜制造國(guó)［1］，但還不是制造強(qiáng)國(guó)，產(chǎn)品多以中等及以下技術(shù)含量和附加值為主，缺少高附加值產(chǎn)品，如高端汽車線以及軍工、核電、軌道交通、航空航天等特種電纜。開(kāi)發(fā)高效、低耗、高品質(zhì)和高附加值產(chǎn)品是電線電纜生產(chǎn)企業(yè)追求的目標(biāo)。

汽車線有“汽車神經(jīng)”之稱，是對(duì)汽車進(jìn)行電信號(hào)控制的載體，通常被認(rèn)為是一輛車的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。汽車線在車內(nèi)電子技術(shù)含量和數(shù)量，逐漸成為評(píng)價(jià)汽車性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。近年來(lái)我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展迅猛，2014年我國(guó)汽車產(chǎn)量達(dá)到近2400萬(wàn)輛，以一輛汽車需用銅線束約15kg計(jì)算，汽車線用銅達(dá)360萬(wàn)t，汽車線產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。

1 汽車線用軟銅導(dǎo)體的生產(chǎn)工藝

汽車線的導(dǎo)體為銅質(zhì)多芯軟線，由多根軟銅線通過(guò)束絞或單向/單節(jié)距絞合而成，銅線的直徑為0.1～0.4mm。汽車線對(duì)導(dǎo)線的要求比較嚴(yán)格，要求每盤定長(zhǎng)，絞合的導(dǎo)線要具有良好的彎折性和柔韌性，每股線束中任一根線的張力可調(diào)。汽車線正在向細(xì)線徑、輕量化和高耐熱方向發(fā)展，對(duì)生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備提出了更高的要求。目前汽車線用軟銅導(dǎo)體的生產(chǎn)工藝主要有以下兩類［2－3］:

(1)采用單頭拉絲機(jī)生產(chǎn)單芯銅線，后經(jīng)在線退火或多頭管式退火機(jī)退火得到軟線，再經(jīng)束線機(jī)進(jìn)行束線。該類工藝中單頭拉絲機(jī)拉制銅線是在不同時(shí)間、不同設(shè)備上進(jìn)行的，其工藝參數(shù)如模具、潤(rùn)滑、拉拔力、韌煉溫度等很難保持一致，生產(chǎn)的銅線其尺寸、材質(zhì)、金相結(jié)構(gòu)、力學(xué)彈性模量、伸長(zhǎng)率等均差別很大。同時(shí)，單頭銅線絞合成束時(shí)需要擺放幾十個(gè)放線架，費(fèi)工費(fèi)力，特別是放線張力難以控制，所以絞合的導(dǎo)體容易斷絲少股。該類工藝生產(chǎn)效率低、能耗高，其對(duì)設(shè)備穩(wěn)定性、工藝的一致性要求非常嚴(yán)格;

(2)采用多頭拉絲機(jī)拉伸并經(jīng)在線退火得到軟銅線，再經(jīng)束線機(jī)進(jìn)行束線。該工藝是在多頭拉絲機(jī)上同時(shí)進(jìn)行多根(最多可達(dá)42根)導(dǎo)線的拉制、連續(xù)退火和收線。單線可分別收繞在各自的收線盤內(nèi)，也可將若干根單線收繞在同一收線盤內(nèi)。由于是在同一時(shí)間、同一工藝條件下拉制而成的，經(jīng)受了相同條件的模具、潤(rùn)滑、拉拔力和韌煉溫度，每根銅線具有相似的尺寸、材質(zhì)和金相結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品質(zhì)量均一，力學(xué)性能和抗彎抗拉性能非常接近。利用這樣的銅線絞合成的束線導(dǎo)體質(zhì)量穩(wěn)定，加工方便，可保證后續(xù)生產(chǎn)電線電纜的高質(zhì)量和高可靠性，特別適合于批量生產(chǎn)軟線、汽車線、電子線、電氣安裝線、控制電纜等產(chǎn)品。

目前，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，多頭拉絲工藝已基本取代單頭拉絲工藝廣泛應(yīng)用于成品線束的生產(chǎn)，在我國(guó)一些具有相當(dāng)規(guī)模的汽車線制造企業(yè)也在采用多頭拉絲工藝。

2 多頭拉絲機(jī)設(shè)備組成及其工藝特點(diǎn)

2.1 設(shè)備組成

目前世界上技術(shù)比較先進(jìn)、產(chǎn)品質(zhì)量較好、用戶較多的多頭拉絲機(jī)供應(yīng)商主要有德國(guó)尼霍夫公司、意大利菲杰科公司、桑普公司等;我國(guó)多頭拉絲機(jī)供應(yīng)商主要有永雄、宏泰等。這些設(shè)備組成基本相同，均由放線裝置、拉絲機(jī)、連續(xù)退火裝置、張力補(bǔ)償裝置和 收線裝置等組成，如圖1所示。

圖1 多頭拉絲機(jī)示意圖Fig.1 Layout of a multiwire drawing line

(1)放線裝置。用來(lái)將銅線從線盤上或線框中引入多頭拉絲機(jī)，這類裝置與單頭放線裝置相似;

(2)拉絲機(jī)。多頭拉絲機(jī)是串列式鼓輪結(jié)構(gòu)，以拉制8根線為一個(gè)基本單元可依次組成8頭、16頭、24頭、32頭等拉絲機(jī)，根據(jù)拉制線徑要求，拉制道數(shù)可在5～35之間任意選擇。同時(shí)根據(jù)線纜結(jié)構(gòu)的不同要求，也可將多頭拉絲機(jī)設(shè)計(jì)為拉制7根線為一個(gè)基本單元，可依次組成7頭、14頭、21頭和28頭等拉絲機(jī)，一次性拉制7、14、21、28等頭數(shù)的銅線;

當(dāng)上述兩種翻譯方法都不能滿足翻譯的要求時(shí)，就需要使用意譯翻譯法。這與我國(guó)傳統(tǒng)教學(xué)中只可意會(huì)，不可言傳的方法類似，將句子中潛藏的意思挖掘出來(lái)并加以翻譯，例如“a wet blanket”是指一個(gè)人沒(méi)有情調(diào)，而不是英文詞匯表示的原本的濕毛毯的意思。因此在我們學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到翻譯不通的句子時(shí)，可嘗試使用意譯法。

(3)連續(xù)退火裝置。多數(shù)連續(xù)退火裝置是由預(yù)熱區(qū)、主加熱退火區(qū)、冷卻區(qū)和熱吹干區(qū)組成。連續(xù)退火裝置可以同時(shí)退火多根銅線，這些銅線都有獨(dú)立的干燥器，在退火時(shí)相互分開(kāi)，壓縮空氣切向進(jìn)入并在干燥腔內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍流，干燥效果較好。

根據(jù)所處理銅線的線徑不同，部分先進(jìn)的連續(xù)退火裝置設(shè)計(jì)了可切換退火段數(shù)的退火裝置。當(dāng)線徑小于0.2mm時(shí)，采用三段式退火，其中的再加熱段保證了銅線的徹底干燥，避免了小線徑銅線由于過(guò)度冷卻而產(chǎn)生冷凝水，防止在收線后由于受潮而造成表面變色。當(dāng)線徑大于0.2mm時(shí)，采用兩段式退火，能夠節(jié)能且提高生產(chǎn)效率;

(4)張力補(bǔ)償裝置。用于控制退火裝置中銅線的張力，并對(duì)收線裝置的速度和多頭拉絲機(jī)的其他部分進(jìn)行協(xié)調(diào);

(5)收線裝置。收線裝置可分為動(dòng)盤收線裝置和靜盤收線裝置。采用動(dòng)盤收線時(shí)，線盤是連軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，而多根銅線平行收繞在線盤上，其軸一般為水平形式。靜盤收線時(shí)，線盤垂直放置且不旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)臂將多根銅線繞在線盤上，而線盤則上下移動(dòng)進(jìn)行排線，旋轉(zhuǎn)臂每旋轉(zhuǎn)一周，這一組多根銅線自身即隨之扭轉(zhuǎn)一次(360°)。選用動(dòng)盤收線還是靜盤收線要根據(jù)后道束線工序的結(jié)構(gòu)類型要求來(lái)決定。

2.2 多頭拉絲工藝的特點(diǎn)

作為已經(jīng)成熟且在國(guó)際上廣泛應(yīng)用的技術(shù)，多頭拉絲工藝的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本上。

2.2.1 提高產(chǎn)品質(zhì)量

導(dǎo)線的品質(zhì)因素由延伸率、柔軟度和外徑的一致性等來(lái)評(píng)定。采用多頭拉絲工藝，由于所有線均是在同一時(shí)間內(nèi)由同一臺(tái)機(jī)器拉出，因此各單線成品外徑一致;同一盤內(nèi)和各線之間，退火后延伸率的波動(dòng)范圍小于±2%，甚至更低。單線質(zhì)量的提高為后續(xù)各道工序的生產(chǎn)奠定了良好基礎(chǔ)。束線質(zhì)量由單線延伸率和張力的穩(wěn)定性決定。采用多頭拉絲工藝后，由于多根銅線收繞在一個(gè)或兩個(gè)線盤上，在束線機(jī)前采用帶驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)式放線裝置，并通過(guò)張力擺桿自動(dòng)控制放線速度，因此放線張力穩(wěn)定。加之各單線的延伸率十分穩(wěn)定，束出的線束圓整度高、延伸率大、節(jié)距穩(wěn)定且結(jié)構(gòu)緊湊。束線質(zhì)量的提高使絕緣電纜的質(zhì)量得以提高，由于束線線芯更為緊湊、柔軟、穩(wěn)定及圓整，線芯與絕緣層之間的同心度得到改善，缺陷減少。

2.2.2 提高生產(chǎn)效率

多頭拉絲機(jī)對(duì)生產(chǎn)效率的提高主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1)可在同一臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行中拉和小拉，或者小拉和超細(xì)拉，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序，提高了生產(chǎn)效率;2)可在一臺(tái)設(shè)備上同時(shí)生產(chǎn)多根導(dǎo)線，產(chǎn)量高，占地小，大大提高了單位面積的產(chǎn)能。多根銅線同時(shí)收在一個(gè)線盤上，可大大降低處理線盤所需的時(shí)間和人力;3)先進(jìn)的控制系統(tǒng)和人機(jī)對(duì)話系統(tǒng)，可顯示操作指示和故障顯示，減少了停機(jī)時(shí)間。

2.2.3 降低生產(chǎn)成本

主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1)由于生產(chǎn)效率的提高，加快了物流的流轉(zhuǎn)速度，從而降低了生產(chǎn)成本;2)工藝流程短，綜合成品率高，可節(jié)省原材料;3)相對(duì)單線拉絲工藝，各種介質(zhì)的消耗量大大降低，從而大幅降低了運(yùn)行成本;4)減少了周轉(zhuǎn)線盤的用量及人員配備，降低了備件的用量;5)對(duì)后道工序產(chǎn)生有利影響，可減少絕緣材料的消耗、減少?gòu)U品等;6)對(duì)于相同的生產(chǎn)規(guī)模，采用多頭拉絲機(jī)比單頭拉絲機(jī)設(shè)備投資少。

但是，多頭拉絲工藝對(duì)銅桿的要求很高，必須是99.99%以上的精煉銅，且不能有氣孔、疤痕等缺陷，否則拉制時(shí)一旦斷線，浪費(fèi)巨大，嚴(yán)重影響效率。同時(shí)，必須要確保多頭拉絲設(shè)備工作的連續(xù)性，否則如經(jīng)常出現(xiàn)斷線或停機(jī)的話，效果將會(huì)適得其反。因此，在使用多頭拉絲設(shè)備時(shí)，不僅對(duì)模具、乳液等工藝條件要求較高，對(duì)操作人員的要求也很高。

總之，多頭拉絲機(jī)以其高效、節(jié)能、高品質(zhì)的特點(diǎn)，已成為拉絲機(jī)的發(fā)展方向，越來(lái)越受到線纜企業(yè)的青睞。

3 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)多頭拉絲技術(shù)是在通過(guò)引進(jìn)消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，在短時(shí)間內(nèi)取得了可喜的成績(jī)，工藝設(shè)計(jì)日益完善、機(jī)械性能和電氣控制精度日益提高，國(guó)產(chǎn)多頭拉絲機(jī)不僅成功用于國(guó)內(nèi)線纜行業(yè)，同時(shí)還有部分設(shè)備出口到國(guó)外。但是，與國(guó)外先進(jìn)水平相比，我國(guó)多頭拉絲技術(shù)仍存有一定差距，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):

(1)國(guó)內(nèi)多頭拉絲產(chǎn)品的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尚不完善

針對(duì)多頭拉絲產(chǎn)品國(guó)外已有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(如歐標(biāo)EN13602)，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)多頭拉絲產(chǎn)品的分類、性能和測(cè)試方法以及包裝要求進(jìn)行了規(guī)定。而目前我國(guó)尚無(wú)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，多頭拉絲產(chǎn)品主要參照歐標(biāo)和日標(biāo)進(jìn)行生產(chǎn)，市場(chǎng)較為混亂。因此，組織相關(guān)單位制定完善多頭拉絲產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范國(guó)內(nèi)市場(chǎng)是當(dāng)務(wù)之急;

(2)多頭拉絲機(jī)在國(guó)內(nèi)線纜行業(yè)應(yīng)用率較低

多頭拉絲工藝在歐美國(guó)家的銅線生產(chǎn)中占有相當(dāng)大的比例，多頭拉絲機(jī)已經(jīng)是汽車線、建筑用線、工業(yè)機(jī)械用軟電纜生產(chǎn)廠的標(biāo)配式設(shè)備。由于價(jià)格等原因，國(guó)內(nèi)多頭拉絲技術(shù)僅限于一些高端項(xiàng)目，例如銅絞線加工、汽車線以及橡套電纜等，大量企業(yè)仍在使用陳舊的單頭拉絲工藝，甚至不用在線退火裝置。目前我國(guó)正處于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型時(shí)期，解決節(jié)能環(huán)保問(wèn)題，是打造中國(guó)經(jīng)濟(jì)升級(jí)版的一項(xiàng)重要而緊迫的任務(wù)，多頭拉絲機(jī)以其高效、節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)成為中國(guó)電線電纜行業(yè)向高新技術(shù)，環(huán)保節(jié)能轉(zhuǎn)型的最佳選擇。

(3)國(guó)產(chǎn)多頭拉絲機(jī)在技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)等方面與國(guó)外先進(jìn)水平仍存在一定差距

如國(guó)內(nèi)多頭拉絲機(jī)一般多為8頭、16頭，而國(guó)外最多可達(dá)42頭;國(guó)外多頭拉絲機(jī)可拉制35道次，而國(guó)內(nèi)為21道次;國(guó)外多頭拉絲機(jī)拉伸速度越來(lái)越快，出線越來(lái)越細(xì)，最細(xì)的線徑已達(dá)0.012mm，而國(guó)內(nèi)最細(xì)的出線線徑為0.15mm;另外在控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性等方面與國(guó)外先進(jìn)水平仍有差距。

隨著國(guó)產(chǎn)多頭拉絲技術(shù)和設(shè)備的進(jìn)步以及在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的普及，相信不久的將來(lái)國(guó)產(chǎn)多頭拉絲技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)水平的差距會(huì)越來(lái)越小。

［1］呂冰.電線電纜市場(chǎng)分析及預(yù)測(cè)［J］，有色金屬加工，2008(4):1－5.

［2］張杰.再談拉絲機(jī)的新發(fā)展［J］，電線電纜，2003(3):11 －14.

［3］張杰.國(guó)產(chǎn)多頭拉絲退火機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］，光纖與電纜，2013(1).

［4］尼霍夫公司多頭拉絲機(jī)報(bào)價(jià)資料.

［5］菲杰科公司多頭拉絲機(jī)報(bào)價(jià)資料.