湯浩

摘 要：在電磁線中使用到的主要原材料為銅導(dǎo)線，不同的熱處理對(duì)銅導(dǎo)線半硬值影響規(guī)律有所區(qū)別。本文通過對(duì)高頻感應(yīng)退火中的感應(yīng)溫度和感應(yīng)電流大小對(duì)銅導(dǎo)線半硬值的影響進(jìn)行了研究，希望能對(duì)電磁線線芯的生產(chǎn)工藝提高能有所幫助。

關(guān)鍵詞：電磁線線芯;高頻感應(yīng)退火;退火工藝;技術(shù)研究

1引言

電磁線廣泛應(yīng)用于變壓器等電力設(shè)備中的線圈以及繞組等零部件，根據(jù)用途的不同，可以分為漆包線、無極絕緣電磁線、繞包線和特種漆包線等。無論是作為何種用途，電磁線中線芯都是由銅線組成的，根據(jù)制造工藝的不同，其力學(xué)性能和電氣性能也會(huì)有所不同。本論文所要闡述的是高頻感應(yīng)退火。其原理為高頻感應(yīng)線圈在通電時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，而銅線在通過磁場(chǎng)時(shí)由于和磁感線形成切割，會(huì)在銅線中產(chǎn)生感應(yīng)電流，使得銅導(dǎo)線中不斷產(chǎn)生熱量，最終達(dá)到退火的溫度，形成高頻感應(yīng)退火工藝。

2現(xiàn)狀分析

銅線是電磁線中重要的組成部分，對(duì)電磁線圈的電氣性能和機(jī)械性能起到了主導(dǎo)地位。因此，銅線質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到使用了電磁線圈設(shè)備的工作穩(wěn)定性。目前，由于受到銅線架構(gòu)工藝的限制，在銅線的表面會(huì)形成凹坑、毛刺等異常問題，不僅影響到銅線的外觀，更為重要的是在后續(xù)銅線加工工藝以及受儲(chǔ)存環(huán)境的影響，容易造成銅線的表面氧化，從而直接影響到電磁線的機(jī)械性能和電氣性能。另外，銅線在傳統(tǒng)的退火工藝中，半硬線的烘烤時(shí)間若被延長，就會(huì)變成軟線，也會(huì)直接影響到銅線的機(jī)械性能和電氣性能。根據(jù)不同的使用需求，通過退火工藝的調(diào)整來改變銅線半硬值，從而實(shí)現(xiàn)良好的性能，是很多電纜企業(yè)研究和探討的方向。

3研究方向及驗(yàn)證思路

通過對(duì)工藝中各項(xiàng)參數(shù)的改變，比如高頻感應(yīng)線圈中電流的大小、磁場(chǎng)的強(qiáng)度、銅導(dǎo)線中感應(yīng)電流的大小等各項(xiàng)因素來實(shí)現(xiàn)退火工藝中溫度的調(diào)節(jié)。并進(jìn)一步對(duì)高頻感應(yīng)溫度、高頻感應(yīng)電流和高頻線線芯的規(guī)格對(duì)銅導(dǎo)線半硬值的影響規(guī)律進(jìn)行探究，找到不同場(chǎng)合下使用的電磁線所適合的退火工藝。

4實(shí)驗(yàn)儀器與實(shí)驗(yàn)過程

4.1實(shí)驗(yàn)儀器

如下圖所示，（a）圖是銅導(dǎo)線的控制裝置結(jié)構(gòu)說明圖，銅導(dǎo)線的運(yùn)行的方向?yàn)閺那暗胶螅▓D中箭頭示意）;（b）圖是高頻燒結(jié)頭的結(jié)構(gòu)說明圖，高頻燒結(jié)頭的作用是為了增加導(dǎo)磁體的螺旋狀感應(yīng)線圈，它的作用是將磁感應(yīng)線聚集，使得磁場(chǎng)的強(qiáng)度加大，從而提高了磁能的利用率。

在上圖中，各數(shù)字所表示的零部件如下：

4.2實(shí)驗(yàn)過程

為了更好地對(duì)高頻退火工藝進(jìn)行研究，本實(shí)驗(yàn)所設(shè)定的牽引速度為6m/min。研究的對(duì)象為在不同的高頻供應(yīng)溫度和高頻感應(yīng)電流下，銅導(dǎo)線的半硬值變化規(guī)律。設(shè)定的樣件為3組，在實(shí)驗(yàn)過程中均需要多次進(jìn)行測(cè)量，每組數(shù)據(jù)以及每次測(cè)量的值誤差要控制在5%以內(nèi)。

5實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論

5.1高頻感應(yīng)溫度對(duì)銅導(dǎo)線的半硬值影響分析

該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在高頻溫度210°C-230°C之間，由于半硬值的下降很快，若想要將銅導(dǎo)線的半硬值控制在這個(gè)區(qū)間，即100-360N/mm2內(nèi)的難度非常大.例如，按照上圖表，當(dāng)溫度從210°C上升到220°C，雖然高頻溫度只上升了10°C，但是半硬值卻從360N/mm2迅速下降到了178N/mm2左右，平均每升高1°C，半硬值就幾乎下降了18N/mm2左右，說明在該溫度區(qū)間，半硬值對(duì)溫度的影響非常敏感。究其原因，是因?yàn)樵趯?dǎo)磁體的螺旋狀高頻燒結(jié)頭部磁場(chǎng)的強(qiáng)度得到了增加，直接影響了溫度得到了較為迅速的變化。

5.2高頻感應(yīng)電流對(duì)銅導(dǎo)線半硬值的影響分析

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著高頻電流值的升高，銅導(dǎo)線的半硬值也呈現(xiàn)出了下降的趨勢(shì)。在高頻電流值為60-70A之間，半硬值的下降趨勢(shì)并不明顯;當(dāng)高頻電流在70-95A之間時(shí)，半硬值的下降非常明顯;當(dāng)高頻電流在95A以上時(shí)，銅導(dǎo)線的半硬值下降趨勢(shì)就趨于穩(wěn)定的狀態(tài)。為了進(jìn)一步研究半硬值和高頻電流之間的關(guān)系，又采用了窄范圍高頻感應(yīng)電流對(duì)銅導(dǎo)線進(jìn)行了退火處理。窄范圍高頻感應(yīng)電流的范圍區(qū)間為75-82A，窄范圍的高頻感應(yīng)電流在76A、77A、78A這三個(gè)值時(shí)對(duì)應(yīng)的銅導(dǎo)線半硬值分別為362、321、和272N/mm2，與寬范圍的高頻感應(yīng)電流所對(duì)應(yīng)的銅導(dǎo)線半硬值相比，明顯窄范圍的高頻感應(yīng)電流值要大很多。究其原因，是因?yàn)樵谶@兩次實(shí)驗(yàn)中，由于銅導(dǎo)線在高頻燒結(jié)頭中放置的位置不一致，造成了磁場(chǎng)的強(qiáng)度也相應(yīng)地發(fā)生了改變，這就使得銅導(dǎo)線從感應(yīng)頭穿過時(shí)所產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小不一，最終產(chǎn)生的熱量有所差異，退火的溫度也發(fā)生了相應(yīng)的變化，造成退火后銅線的機(jī)械性能和電氣性能發(fā)生改變。

本實(shí)驗(yàn)的樣件分為3組，通過對(duì)不同組的樣件在不同時(shí)間斷進(jìn)行半硬值測(cè)量法相，即時(shí)在同一電流值下，不同的時(shí)間段半硬值的變化也很大。因此，在高頻退火工藝中，不僅要保證牽引速度的穩(wěn)定性，還要確保銅導(dǎo)線在燒結(jié)頭中位置明確，既不能隨意變更位置，也不能產(chǎn)生晃動(dòng)，這樣當(dāng)燒結(jié)頭對(duì)磁感線就會(huì)均勻地切割，所產(chǎn)生的感應(yīng)電流和產(chǎn)生的熱量也是均勻的，退火的溫度才能滿足工藝的需求。

6結(jié)語

本文對(duì)電磁線線芯的高頻感應(yīng)退火工藝進(jìn)行了探究，通過實(shí)驗(yàn)了解到高頻感應(yīng)溫度在210-230°C范圍內(nèi)時(shí)，銅導(dǎo)線的半硬值隨著感應(yīng)溫度產(chǎn)生急劇的下降，在其它范圍內(nèi)下降的趨勢(shì)比較緩慢;當(dāng)高頻感應(yīng)電流在70-95A時(shí)，銅導(dǎo)線的半硬值也下降的比較塊，而在這以外的感應(yīng)電流時(shí)，銅導(dǎo)線的半硬值無明顯變化。

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