電工用銅線坯在拔絲過程中的斷線分析

當(dāng)今隨著拔絲設(shè)備越來越先進(jìn)，速度越來越快，精度越來越高，成品線徑越來越小，需要的原材料電工用銅線坯的質(zhì)量也越來越高，越發(fā)重要。在生產(chǎn)過程中發(fā)生斷線情況會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量降低、人力及物料成本的增加，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)耽誤銷售訂單。那么斷線分析變得尤為重要，準(zhǔn)確分析出是由于銅材的原因還是設(shè)備原因?qū)е碌臄嗑€，就可以更好的進(jìn)行后續(xù)工作。如果是設(shè)備的原因，就可以及時(shí)調(diào)整設(shè)備的參數(shù)，模具，拉絲液，塔輪等。如果是原料銅材的原因，則可以找供應(yīng)商一起來解決問題。這樣可以避免盲目的工作產(chǎn)生，有針對(duì)性的尋找解決的目標(biāo)，可以縮短解決問題的時(shí)間，提高工作效率，同時(shí)也能節(jié)省成本。

1 電工用銅線坯連鑄連軋生產(chǎn)線概況

目前電工用銅線坯的生產(chǎn)線分為進(jìn)口和國產(chǎn)兩大類，其中進(jìn)口線多為美國南線SCR和德國西馬克，國產(chǎn)線以成都蜀虹為首。但國產(chǎn)生產(chǎn)線還屬于起步階段，相對(duì)于國產(chǎn)生產(chǎn)線，進(jìn)口生產(chǎn)線性能更優(yōu)異、穩(wěn)定。進(jìn)口生產(chǎn)線中美國南線SCR連鑄連軋生產(chǎn)線尤勝矚目。從20世紀(jì)60年代開始，美國南線公司就一直致力于設(shè)計(jì)、經(jīng)營和銷售連鑄連軋銅桿的設(shè)備。在過去60多年的時(shí)間里給30多個(gè)國家提供了銅桿的生產(chǎn)設(shè)備及制造技術(shù)?，F(xiàn)今其生產(chǎn)系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)生產(chǎn)了超過50%的ETP銅桿產(chǎn)品。此生產(chǎn)線產(chǎn)出產(chǎn)品的各項(xiàng)數(shù)據(jù)及后續(xù)加工的使用效果受到業(yè)內(nèi)各類用戶的一致好評(píng)。

2 SCR4500生產(chǎn)線的簡介及其生產(chǎn)過程

美國南線SCR4500連鑄連軋生產(chǎn)線，其是一種集熔煉、鑄造、軋制于一體的高產(chǎn)能、低能耗精密設(shè)備。采用最先進(jìn)的德國西門子軋機(jī)設(shè)備及美國羅克韋爾電氣控制系統(tǒng)。并擁有多種美國、德國品牌的監(jiān)測及檢測設(shè)備。

此生產(chǎn)線的操作系統(tǒng)為全自動(dòng)化控制系統(tǒng)。以電解銅板為原材料，采用天然氣為燃料進(jìn)行熔化后經(jīng)由鑄造及軋制過程，生產(chǎn)出Φ8.0mm電工用銅線坯。產(chǎn)品外觀光潔、圓整，電阻率性能及拉拔性能優(yōu)異。作為原材料已經(jīng)被廣泛用于漆包線、電磁線、汽車線、通訊電纜、電力電纜、軌道電纜等領(lǐng)域。

整體生產(chǎn)過程：

如圖1所示，通過上料機(jī)將陰極銅板和廢料運(yùn)送至加料口，并由翻斗小車帶入豎爐內(nèi)，豎爐采用天然氣和空氣混合燃燒將原料迅速熔化。經(jīng)由上流槽帶入到保溫爐內(nèi)，再經(jīng)由下流槽流入到澆包內(nèi)進(jìn)行澆注過程。鑄機(jī)處由鑄輪和鋼帶形成一個(gè)梯形模腔，銅液流入到模腔后由冷卻水冷卻成型。經(jīng)由預(yù)整機(jī)削邊兒矯直后進(jìn)入粗軋機(jī)，經(jīng)過連續(xù)軋制工藝加工后，再通過清洗線進(jìn)行清洗，由卷曲機(jī)做最后收線成盤工作。

公式(7)、(8)、(9)中：f(x)是城市化系統(tǒng)綜合指數(shù)，g(y)是生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)綜合指數(shù)，C值為城市化與生態(tài)環(huán)境之間的系統(tǒng)耦合度，D值是耦合協(xié)調(diào)度；T值是城市化與生態(tài)環(huán)境綜合調(diào)和指數(shù)，α與β分別為城市化與生態(tài)環(huán)境在綜合調(diào)和指數(shù)中所占比重，為了使經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境重要性程度一致，本文取α=β=0.5。同時(shí)借鑒物理學(xué)關(guān)于協(xié)調(diào)類型的劃分及其他各類研究文獻(xiàn)，可以將城市化與生態(tài)環(huán)境的耦合類型分為4大類，12個(gè)亞類(表2)。

3 電工用銅線坯在拔絲過程中的類型

圖2顯示了銅桿拔絲斷線類型及頻率，中心爆裂式斷線、表面夾雜物斷線、張力斷線、物理損傷斷線占比超過80%。

金秋十月，碩果飄香。10月10日，截至2018年9月底，我省共治理水土流失面積6.67萬平方公里，水土流失治理度達(dá)到61.8%，全省水土流失面積大為減少，水土流失強(qiáng)度大為減輕。

圖3顯示了與銅材有關(guān)的拔絲斷線占比約40%，與拉絲設(shè)備有關(guān)的斷線情況占比約50%。

4 列舉幾類斷線類型

隨著下游客戶采用集中整合、更換新型設(shè)備的途徑來擴(kuò)大生產(chǎn)、提高效率，向著高精度、高質(zhì)量、高穩(wěn)定性方向發(fā)展。對(duì)原材料電工用銅線坯的質(zhì)量要求也越來越高。同時(shí)伴隨著在拔絲過程中的斷線情況也隨之增加。本文對(duì)以下幾種斷線類型做簡要分析：

4.1 中心爆裂式斷線

產(chǎn)生的原因：

英語和政治類課程是碩士研究生階段的必修課程，作為公共課程，內(nèi)容和課時(shí)的設(shè)置對(duì)研究生的培養(yǎng)起著“打基礎(chǔ)”的作用。想要了解國外研究動(dòng)態(tài)，看懂英文文獻(xiàn)，研究生應(yīng)具備一定的英語水平。雖然目前本校研究生英語課時(shí)相對(duì)其他課程來說較多，但是許多學(xué)生為了應(yīng)考四、六級(jí)以及各種英語考試而忽視了英語課上知識(shí)的學(xué)習(xí)和課后鞏固。采訪了解到，大部分學(xué)生認(rèn)為英語課內(nèi)容與本科階段重復(fù)性較大，并且課程內(nèi)容比較隨意，沒能使自己的英語水平得到實(shí)質(zhì)性的提升。

（1）銅材內(nèi)部夾雜物：Fe

O

—塞棒脫落物為主、耐火材料、冷銅柱等在鑄造時(shí)被帶入到銅材中。其斷線特征：斷線銅絲外觀良好，中心孔不規(guī)則。如圖4-a所示。

外部夾雜可能來自于生產(chǎn)電工用銅線坯軋制過程所用的軋輥、大拉機(jī)的塔輪、導(dǎo)輪或拔絲液中的顆粒等。有時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生多達(dá)幾十個(gè)不同規(guī)格但同一形式的斷線。

（2）外部夾雜即二次夾雜，通常會(huì)形成三角口式斷線。沿?cái)嗑€樣品斜口的延長線上可能會(huì)發(fā)現(xiàn)其他夾雜物，而在斷線樣品的另一面通常無異常狀況。如圖6所示。

斷口處頸縮明顯，斷線截面形狀與拉伸實(shí)驗(yàn)后的截面基本一致。如圖7所示：

拉伸模具角度偏差、極差的潤滑狀況，其斷線特征：斷口呈杯錐狀。如圖5所示。

由于模具、潤滑導(dǎo)致的中心爆裂式斷線，通常一端是杯狀空心,一端是錐形突出。這與電工用銅線坯拔絲時(shí)的受力狀況有關(guān)。收線輪或塔輪對(duì)銅絲產(chǎn)生向前的拉力,在銅絲截面上產(chǎn)生均勻分布的向前的拉應(yīng)力。拉絲?？妆砻鎸?duì)銅絲表面產(chǎn)生擠壓和摩擦,使銅絲的表面受到向后的摩擦力。由于這兩種力共同作用,導(dǎo)致在銅絲截面上中心位置向前的拉力大于表面向前的拉力,這樣導(dǎo)致中心比表面更容易向前伸展,表面落后于中心位置，是在與中心的塑性協(xié)調(diào)中變形向前伸展的。如果某種因素破壞了表面和中心之間的協(xié)調(diào)變形,斷裂時(shí),表現(xiàn)出的形貌就是前面的斷頭是杯狀的（如圖5-b）,后面的斷頭是中心有錐形突出（如圖5-a）

。在錐形突出上可以看到一層一層的斷層。從圖5-c杯狀斷口縱截面可以看出，由于內(nèi)外部拉力的作用，不僅斷口處呈現(xiàn)杯狀，在斷口后方依然存在三角狀的斷裂。

此類斷線，可在斷線樣品的其他位置輕易折斷，折斷后的形狀與斷線樣品的斷口的形式一致，呈現(xiàn)杯錐狀。

4.2 夾雜物斷線

夾雜物斷線可分為外部夾雜和內(nèi)部夾雜。

根據(jù)防洪法，安徽、江蘇兩省宣布進(jìn)入緊急防汛期，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)、各行各業(yè)全力投入防汛抗洪搶險(xiǎn)救災(zāi)工作。各省防汛部門密切配合，堅(jiān)決執(zhí)行國家防總、淮河防總調(diào)度命令，認(rèn)真落實(shí)洪水調(diào)度方案和防洪預(yù)案。水利、氣象、民政、衛(wèi)生、公安、交通等部門密切配合，各司其職，確保各項(xiàng)防洪工作依法實(shí)施?！缎顪閰^(qū)運(yùn)用補(bǔ)償暫行辦法》的實(shí)施，讓行蓄洪區(qū)干部和群眾心中有底，行蓄洪區(qū)運(yùn)用變得安全、及時(shí)、有效。

（1）銅材內(nèi)部夾雜物通常會(huì)形成中心爆裂式斷線。內(nèi)部夾雜通常是發(fā)生在生產(chǎn)電工用銅線坯的鑄造過程。

（3）氣孔：為連鑄連軋生產(chǎn)線在鑄造時(shí)銅液結(jié)晶過程中出現(xiàn)的氣孔、縮孔等，在后續(xù)拉拔過程中造成斷線。如圖4-c所示。

1.2.1 藥液制備 將多西環(huán)素、阿莫西林、恩諾沙星、氟苯尼考配成濃度為1 280 μg/mL儲(chǔ)備液。配制時(shí)用萬分之一電子分析天平精密稱定藥物，多西環(huán)素用注射用水溶解，阿莫西林用1 mol/L NaOH調(diào)節(jié)注射用水pH為8后溶解，恩諾沙星與氟苯尼考均先加1/2體積的注射用水，恩諾沙星溶液逐滴加1 mol/L NaOH溶解至最終濃度，氟苯尼考溶液逐滴加入N’N-二甲基甲酰胺、乙酸、乙醇混合物(體積比為6︰1︰1)至最終溶解。藥液配成后經(jīng)0.22 μm微孔濾膜過濾分裝在1.5 mL EP管內(nèi)，置于4℃冰箱待用。阿莫西林需現(xiàn)配現(xiàn)用，其他藥物存放時(shí)間不得超過1周。

（2）過高的含氧量：氧在銅中有三種存在形式。固溶于銅、與銅結(jié)合形成Cu

O、與雜質(zhì)元素形成氧化物夾雜

。其中Cu

O是與Cu形成共晶存在的，含氧量越高其共晶組織越多。因此過高的含氧量會(huì)導(dǎo)致Cu

O的偏聚，在后續(xù)拉拔過程中發(fā)生斷線的情況。如圖4-b所示。

4.3 張力斷線

4.1.2 與拉絲設(shè)備有關(guān)的因素

4.1.1 與銅材有關(guān)的因素

張力引起斷線，即瞬時(shí)作用于銅絲單位面積上的拉力大于銅絲的抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致的斷線。其與模具角度問題、配模不當(dāng)、拉絲設(shè)備的張力不穩(wěn)定、拉絲設(shè)備提速過快有關(guān)。

4.4 焊接不良斷線

焊接過程分為熱焊接和冷焊接。在產(chǎn)生斷線時(shí)，斷口的形式也是不同的，因此在生產(chǎn)過程中發(fā)生斷線時(shí)應(yīng)有區(qū)分。

（1）熱焊斷線：通常為中心爆裂式斷線，在斷口圓孔處明顯大量Cu

O銅聚集，孔內(nèi)顏色偏于磚紅色。其與含氧量過高導(dǎo)致的中心爆裂式斷線有一定的相似之處。因此對(duì)Ф8.0mm電工用銅線坯進(jìn)行熱焊后，在大拉成品下線位置作出標(biāo)記尤為重要，可以提高可追溯性和對(duì)斷線原因的分析的準(zhǔn)確性。如圖8所示：

賈鵬飛的憤怒在積聚。他悄悄找到一個(gè)啤酒瓶子，在工友的摩托車油箱里放出一瓶汽油，然后用蘸上汽油的棉布把瓶子塞好。

（2）冷焊斷線：冷焊斷線的斷口多呈現(xiàn)為“魚嘴”狀，是由于拉拔過程中擠壓焊接截面導(dǎo)致變形所形成的。如圖9所示：

為適應(yīng)改革后的執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試，我國的高等醫(yī)學(xué)院校需進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)改革，例如：藥理學(xué)、病理學(xué)及一些臨床學(xué)科已經(jīng)進(jìn)行了相應(yīng)的教學(xué)改革[4-7]。組織學(xué)是一門重要的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程，與生理學(xué)、病理學(xué)等基礎(chǔ)課程有著千絲萬縷的聯(lián)系，雖然執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試中沒有單列組織學(xué)，但執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試題中卻有諸多與組織學(xué)密切相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，為了適應(yīng)執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試改革的需要，在組織學(xué)教學(xué)中也進(jìn)行了相應(yīng)的探索式改革，具體總結(jié)如下。

4.5 表面裂片斷線

電工用銅線坯在拉絲過程中，壓入到銅線坯表面的裂片，降低了銅材的抗拉強(qiáng)度，銅線坯承受的拉應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致銅絲產(chǎn)生斷線的情況。表面裂片的來源是運(yùn)輸、存儲(chǔ)搬運(yùn)和拉絲等過程中造成的銅線坯表面的機(jī)械損傷。

缸筒材質(zhì)為合金結(jié)構(gòu)鋼35CrMoV，熱處理技術(shù)要求：①外徑φ100.14mm±0.05mm處硬度≥50HRC，淬硬層深度（淬硬層深度定義為從表面以下硬度在35HRC以上的厚度）1～1.5mm。②表面不可有熔化、裂紋、變形等缺陷。③產(chǎn)品表面不可碰劃傷。缸筒外形形狀及尺寸如圖2所示。

5 結(jié)論

在進(jìn)行斷線分析時(shí)，由于銅絲線徑尺寸較小，我們可以借助光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡等儀器。對(duì)于粘有污漬的斷線樣品，可以使用超聲波清洗儀清洗后再進(jìn)行斷線分析，可以提高斷線分析的準(zhǔn)確性。本文僅分析了眾多斷線類型中的幾種類型，還有其他未知的斷線情況有待研究。但學(xué)無止境，只有結(jié)合理論與實(shí)踐才能更好的來幫助我們分析和解決斷線的問題。

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