铜包铝棒低压充芯工艺分析

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1、万方数据第一章绪论1．1选题背景铜具有良好的导电性能，是传统的导电材料，目前我国每年的用铜量均超过800万吨，其中约360万吨是于电线电缆行业。但铜的市场价格不断提高，且我国属于铜资源稀缺国，这促使电线电缆行业积极寻求替代材料。铝电导率是铜导电率的0．6倍，是铜较好的代用材料；铝也是地壳中含量最高的金属元素，其价格相对较低，约为铜的0．29倍；而且铝的密度较小，约为铜的0．3倍。但铝的强度较低；暴露在空气中时，表面极易形成坚固的氧化膜，接触电阻很大；接头难以形成可靠的连接【-】。由于交流电流具有集肤效应，集中于导体表面传输【2】。

2、交流电流在导体表面的趋肤深度6与电流频率P有关【3】，当电流频率p增大时，趋肤深度6减小；当电流频率P减小时，趋肤深度6增大。所以只要所制备的铜包铝线的铜层厚度大于交流电流的趋肤深度6，就不会影响导体的传输特性。如用纯铜作导体时，其截面中心部分的铜较少或没有起到传导电流的作用，在造成生产成本增加的同时也使得导体重量增大，使其运输较为困难；用铜管作导体是最节省的，但这样不仅强度较低，而且弯曲时易将铜管压瘪，会大大降低电流传输质量。随着双金属复合技术的发展，人们利用铜的优良导电性和耐腐蚀性与铝密度小、价格低的特点，采用不同的工艺方法，

3、将铜层均匀而同心地包覆在铝芯上，并使两者界面上的铜和铝原子实现冶金结合，制成铜包铝双金属复合导电体，用作高频电缆的导体【钔。芯部的铝一方面可以减轻相同直径条件下导体的重量，并传输部分电流；另一方面可以避免出现仅使用纯铜管的压瘪现象和提高作为接头时的可靠性。铜包铝导电体是将铜的高质量稳定导电性能与铝的较为稳定低成本、低密度相结合的新型材料，接触电阻低。研究表明【5l，相同尺寸的铜包铝排的载流量是纯铜排的85％以上。铜包铝排中，铜占比重的40％，铝占60％，在截面积、质量相等的情况下是纯铜排的2．5倍长，载流量接近纯铜排，选择稍微大一

4、点的规格可完全达到相同载流量，符合需要的尺寸、力学和电学性能技术要求。随着信息产业的蓬勃发展，为射频同轴电缆的应用和发展展示了美好的前景。当今网站和系统中的馈线广泛采用具有铜包铝内导体的同轴电缆，为此铜包铝线进一步获得广泛的应用。铜包铝线不仅大量应用在同轴电缆中，而且还将在通信电缆、布电线、电磁线和其它电线电缆等领域获得推广使用。国外从70年代开始生产铜包铝线，现己形成大规模生产，并逐步代替相同尺寸的铜线作为有线电视网(CommunityAntennaTelevision，CATV)电缆的内导体。国内在早期也已对铜包铝线进行开发研

5、究，近几年业已形成批量生产铜包铝线的能力，并已大量用作同轴电缆的内导体【6】。我国是CATV用户最多的国家。随着信息产业的迅速发展，有线电视网络将不断兴建或更新，并将发展有线电视、电话和计算机三网合一的网络，因此采用优质的铜包铝线来代替纯铜线制造同轴电缆将具有广阔的应用前景【，】。1万方数据查堕奎兰堡主堂堡丝茎铜包铝导电体具有导电性好，密度小，柔软，耐腐蚀，易焊接，价格较低等特点。在铜的价格不断攀升，居高不下的今天，铜包铝导电体更能显示性能上、经济上的种种优点，在自动化、冶金、高低压电器、建筑及冶金等行业里很多企业都积极使用铜包铝

6、导电体，以减少用铜量，降低原材料成本。如使用1吨铜包铝线将为国家节约65％以上的铜材，按一年360万吨的需求量计算，一年可以为国家节约铜资源234万吨【81。目前，根据复合前两种金属的不同状态，铜包铝复合材料的生产工艺主要可以分为三类：固．固相复合法、液．液相复合法及固．液相复合法。其中，液．液相复合法可以得到包覆层厚度均匀，心部形状规整的复合金属材料棒材，而且易于实现生产的连续化和自动化，但是该方法的工艺参数(如金属熔化温度、拉坯速度以及引锭杆、结晶器和导流管三者的位置关系等)控制难度较大，现阶段这一工艺方法还没有投入到实际生产

7、中。固．固相复合法是较早开始研究的工艺，且工艺发展也较快，目前该种工艺方法比较成熟，在实际生产中也应用的较多。固．固相复合法的工艺设备简单，但是对复合前铜、铝的结合面的清洁度要求很高，这就导致了其生产工艺的复杂化，同时也降低了生产效率。相比于液．液相复合法，固．液相复合法工艺简单，工艺参数控制相对容易，且在复合过程中只需要熔化一种金属，从降低生产成本，节约资源等方面考虑，固．液相复合法更加符合经济及社会的需求；相对于固．固相复合法，固一液相复合法因为对要复合的界面清洁度没有固．固相复合法那么高，可以省去部分界面清洁这一繁琐流程，所

8、以生产工艺相对简单。除此之外，如爆炸焊接这种固．固相复合方法的产品质量难以保证，且存在一定的安全隐患；静液挤压法在生产过程中需要提供很大的挤压力，所以对设备要求很高，导致生产成本急剧增加。虽然固．液相复合法现阶段也有很多的生产方法，但是同样存在着很