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电线电缆工艺学电线电缆工艺学电线电缆工艺学概述电线电缆工艺学概述电线电缆制造工艺的组成电线电缆制造工艺的组成导体、绝缘体的制造、外护套的制造。导体、绝缘体的制造、外护套的制造。导体工艺包括：铜、铝杆的生产加工、铜、铝线的拉制、导线的韧炼、导线的绞合等绝缘工艺包括：绝缘纸的绕包，浸渍，橡胶的塑炼，混炼，挤橡，硫化。塑料的挤出，对于可交联的聚乙烯而言，还需要在高温下进行交联。外护套工艺包括：铠装，挤铅，塑料挤出等。工艺学是解决如何把电线电缆制造出来的学问，使产品具有较高的使用价值，较好的使用质量。第一部分第一部分导体及裸电线制造工艺导体及裸电线制造工艺第一章第一章裸电线产品的分类裸电线产品的分类第一节第一节概概述述裸电线是电线电缆产品中没有绝缘层的产品。裸电线有一部分产品是作为带绝缘层的电线电缆的导体线芯用的，即其为半成品。裸电线的用途很广，不论在电力输配、电信、电机、仪表工业以及其它工农业生产中，都使用着大量的裸电线。电线电缆导体是电线电缆的基本组成部分，任何电线电缆都不能缺少。因此，电线电缆导体的生产，是电线电缆生产中的基本环节。在具体论述裸电线及导体的制造工艺以前，我们先把裸电线的产品、用途及型号作一些简单介绍，以便读者在学习工艺之前，对裸电线的产品、用途及型号有全面的了解，。第二节第二节裸电线产品的分类、用途及型号裸电线产品的分类、用途及型号一、圆铜杆一、圆铜杆用途：作为拉制圆铜线、扁线及铜电车线等的材料。型号举例；T-8.0表示直径为8.0mm的圆铜杆。二、扁铜坯料二、扁铜坯料用途：作为拉制铜扁线的材料。型号举例：TB4.014.5表示厚度为4.0mm，宽度为14.5mm的扁铜坯料。三、圆铝杆三、圆铝杆用途：适用于拉制各种铝导线。型号举例：L9.0表示直径为9.0mm的圆铝杆。四、扁铝坯料四、扁铝坯料用途：作为拉用铝扁线的材料。型号举例：LB4.0 x14.5表示厚度为4.0mm，宽度为14.5mm的扁铝坯料。五、铜、铝圆线五、铜、铝圆线用途：圆铜线在传输电力或通讯的场合中使用，或由有关厂再加工后作为电机、电器的元件。圆铝线的用途与圆铜线一样。型号举例TY-2.50表示直径为2.50mm的硬圆铜线LY-2.50表示直径为2.50mm的硬圆铝线六、异形线材六、异形线材1扁铜线用途:适用于电机、电器的绕组以及配电设备中的元件等。型号举例:TBR-2.44X5.10表示厚度为2.44mm、宽度为5.10mm的软扁铜线。2铜电车线用途:适用于电气运输系统中的架空输电线。型号举例:TCG-100表示标称截面为100mm2的双沟形铜电车线3弓形及Z形铜线用途:适用于制造高压充油电缆线芯。七，其他异形线材七，其他异形线材1铝扇形线用途:用于制造绝缘电缆的线芯。2HH型线材用途:用于高压输配电的扩径架空导线3矩形空芯线材用途:用于制造大容量电机或电器的绕组线。4扁铝线用途:用于制造电机、电器的绕组及配电设备中的元件等.5铜铝母线用途:适用于电机、电器及配电设备中的元件等。6铜带用途:适用于电机，电器及配电设备的绕组。7多边形铜材用途:适用于电器的触头等。八、镀层及复合金属线材八、镀层及复合金属线材1镀锡软圆铜线用途:适用于电线电缆的导电线芯及电器制品的元件。型号举例:TRX-0.50表示直径为0.50mm的镀锡软圆铜线。2钢铝电车线用途:适用于电力牵引车辆、架空输电接触导线及在其他运输起重设备等场合。型号举例：GLCA00215型，GLCB80173型。表示意义见表11 表11 GLCA-1OO215型、型GLCB80173型规格 尺 寸 名 称GLCA-10025 GLCB-80173 标称总截面(mm2)215 173 标称铝截面(mm2)108 119 标称钢截面(mm2)67 54 单位重量(kg)925 7443银包铜线用途。适用于以氟塑料为绝缘的安装线导电线芯。4镀镍铜线用途。适用于耐高温电线电缆的导电线芯。5其他双金属线材(1)铝包钢线用途：适用于架空通讯及输电线路。(2)铜包钢线用途；用于通讯、广播的架空线或天线，也可制成输电用的绞合线。(3)镍包铜线用途。适用于以石棉、玻璃及石英等无机绝缘豺料作绝缘的电线也缆的导电线芯。(4)铝包铜线用途：适用于耐温在100300的电磁线的导电线芯。(5)铜包铝线(铜包铝排)用途：用于射频同轴电缆、电话线、电视馈电线及电磁线等的导电线芯，它具有铜与铝的双重优点。(6)金、铂，铑贵金属线材用途：适用于宇宙航行等空间运载工具的导线线芯。九、合金线材九、合金线材1铜合金线材用途：按性能的要求、选择合适的铜合金，制造铜合金的圆线，电车线，梯排。母线及其它异形线材制品等。2铝合金线材用途-按性能要求选择合适的铝合金，制造铝合金圆线，扁线以及其它异形线材或制品等十、绞合线十、绞合线1铝绞线及钢芯铝绞线用途：适用于架空电力线路。型号举例:LGJ-50表示标称截面为50mm2的钢芯铝绞线。2铜电刷线用途:适用于电机及电气线路上连接电刷的导线。型号举例:TSR-2.5表示截面为2.5mm2的软裸铜电刷线。3裸铜天线用途:适用于通信及广播事业方面的架空天线。型号举例：TT-2.5表示截面为2.5mm2的硬铜天线。4硬铜绞线用途：适用于架空电力线路。型号举例：TYJ-25表示截面为25mm2的硬铜绞线。5裸铜软绞线用途，适用于电气装置和各种电器设备中传输电能。型号举例：TRJ-10表示截面为10mm2锞铜软绞线。6特种绞线用途：多为电力工程的特殊需要而设计的产品，如(1)330kv电站用扩径空心导线;(2)500kv电站用扩径导线;(3)220kv大跨越架空输电线;(4)铝包铜绞线；(5)钢铝混绞线;(6)铝合金绞线及钢芯铝合金绞线;(7)自消振导线；第二章第二章导体及裸电线用金属材料导体及裸电线用金属材料第一节第一节导体用金属材料导体用金属材料电线电缆导电线芯主要是采用金属材料制成的。在全部化学元素中，约有四分之三是金属元素。用于电线电缆产品的有十几种。目前世界上把金属材料分为二大类，第一类是黑色金属(又称铁金属);第二类是有色金属(又称非铁金属)。第一类金属就是最普遍的钢铁，其中包括了以铁为基体的各种合金钢。第二类金属就是除了钢铁以外的其他各种金属材料，如金、银、铜、铝、铅、锡、锌、镍、铬等等。金属在物理性能方面最主要的特点是具有良好的导电性和导热性，这两种特性使金属成为电线电缆产品最为适用的宝贵材料。一、导体用金属材料的要求一、导体用金属材料的要求用作电线电缆的导体对金属材料提出了如下要求:1具有较高的电导;2有良好的机械强度;3有一定的防止大气腐蚀的能力;4在冷热状态下能压力加工成型;5在资源上有保证供应的可能性。目前常用的导体材料有铜、铝、铜合金，铝合金、钢铁等金属。其中以铜的导电性能最好。铝的导电性能和机械、物理性能虽然不如铜好，但因其具有资源丰富，重量轻等特点，也已成为应用较为广泛的导体材料。铜合金和铝合金的种类很多，性能也很优越各具特色正在不断发展之中。二、铜及其铜合金铜有良好的导电性、导热性，并有一定的机械强度以及抗大气腐蚀的性能在冷态和热态下有良好的压力加工的工艺性，所以铜被广泛地应用于电线电缆工业中。(1)铜的主要特点1)导电性好，仅次于银而居第二位，如以铜的电导率为100，银的电导率则为108.5。2)导热性好，仅次于银和金而居第三位，导热系数为银的73。3)塑性好，热加工时，首次压力加工量可达3040。4)耐腐蚀性较好，它与盐酸或稀硫酸作用甚微，铜在干燥的空气中具有较好的耐腐蚀性，但在潮湿空气中表面易生成有毒的铜绿。5)机械性能较好，有较高的抗拉强度和伸长率。6)易焊接。电线电缆用铜线锭必须符合国家标准要求。其化学成份必须符合GB46883中关于二号铜的规定(表2-2)。表2-2 Cu-2的化学成份 铜 杂 质 不 大 于 ()不小于()铋 锑 砷 铁 镍 铅 锡 硫 氧 锌 磷总和99.900.002 0.002 0.0020.005 0.002 0.005 0.0020.005 0.006 0.0050.001 0.10 表23铜的一般性能和工艺参数 项 目数 量 密度20(gcm3)8.89 熔点()1083 比热20(cg)0.0935 导热系数ccmSec 0.923 熔解热(cg)50.0 标准电极电位(V)+0.334 铸锭温度()1120l170 热轧温度()820860 最低再结晶温度()200270 再结晶退火温度()500700(2)电线电缆用铜线锭的性能1)铜的主要技术性能和工艺参数表24铜线材的主耍物理机械性能 项目 (状态)数值 线膨胀系数20-l00(1)1.67x10-6 电阻率20(.mm2m)0.017480.01790 电阻温度系数20 (1)硬:0.00385;软:0.00395 弹性系数20(kgfmm2)硬:12000 屈服极限(kgfmm2)硬:3035;软:7 抗拉强度(kgfmm2)硬:3742;软;2021 疲劳极限(kgfmm2)712 幅变极限(kgfmm2)20、7;200、5、400、1.42各种因素对铜导线的性能影响(1)杂质的影响1)杂质对铜导电性能的影响在电线电缆制造工艺中，铜是作为导体，起着传输电力的作用。因此导电性能是铜的主要性能。但是由于在某些外来因素的干扰下，铜的导电性能将受到影响尤其是杂质对铜的导电性能影响更大。外来元素进入铜中。均会降低铜的导电性能。从图2-1可见，铋、铁、砷、磷等是对铜导电性能影响最大的杂质元素。例如：当砷含量达到0.35时，铜的电导率便降低了50。铁和磷的含量即使甚微，也将影响铜的电导率。杂质含量()图2.1杂质对铜的导电性能影响2)杂质对铜机械性能及工艺性能的影响一般情况下，外来元素进入铜中，会增加铜的抗拉强度。但是某些元素在增加铜的抗拉强度的同时也增加了铜的硬度，甚至使铜产生了脆性而恶化了铜的工艺性能，并导致导电性能的下降。现将一些较有害的杂质元素对铜性能的影响叙述如下：（1）氧(O2)氧进入铜是来自熔炼过程中，氧在固态铜中熔解得很少，并以氧化亚铜与铜的共晶体的形式分布于铜的晶界上。氧是极有害的杂质，在含氧量较高的情况下，铜的塑性显著降低，即恶化了铜的压力加工性能，亦增加了铜焊接的困难。在拉伸线材时，使铜线材表面发毛，易断裂，同时也降低了铜的耐腐蚀性。（2）氢(H2)氢在铜中与氧并存时，若在还原性气体中退火时氢与铜中的氧形成高压力的水蒸汽，而使铜产生孔隙及裂缝等疵病（3）铋(Bi)、硫(S)这两种元素存在于铜中，无论在热态压力加工或冷态压力加工时，均使铜产生脆性、使铜遭受到破坏，所以是极有害的杂质。（4）铁(Fe)铁使铜的强度升高，但降低了铜的塑性，恶化铜的加工性能，降低铜的导电性及耐腐蚀性，并推迟铜的再结晶温度。（5）砷(As)砷元素的存在严重地影响铜的电导率，并使铜的再结晶温度升高。（6）锑(Sb)锑元素杂质的存在，使铜的塑性和电导率显著恶化。(2)冷变形对铜性能的影响铜经过冷变形后，会使抗拉强度提高到3545kgfmm2，冷变形程度过大时，会使铜的电导率下降约2。同时伸长率剧降。弯曲性能变坏。冷变形程度对铜的电导率、抗拉强度和伸长率的影响见图2-2。(3)温度对铜性能的影响铜在加热时，随着温度升高，电阻逐渐增大，在溶点以下，铜的电阻是线性增加；从固态过渡到液态时，电阻系数出现突增。图2-2冷变形程度对铜电导率、抗拉强度及伸长率的影响b-抗拉强度(kgf/mm2)-延伸率()IACS-电导率从图23可见，铜的抗拉强度随温度升高而降低，当温度高于200时，抗拉强度急剧下降，铜的塑性在500600时陡然降低。“出现低塑性区”，铜在热加工时必须避开这个温度范围。经冷变形的铜材在退火时，抗拉强度剧烈降低。伸长率显著提高，电导率得到恢复：不同温度退火时，对硬铜线的电导率的影响见图24。4)环境因素对铜性能的影响。在常温干燥空气中，铜几乎不氧化，当温度达100时，铜表面生成黑色氧化铜膜。在300以下，氧化很缓慢，氧化膜几乎完全由氧化铜组成,温度再高，铜氧化速度增加，表面生成红色的氧化亚铜膜；在温度很高(600700)下，铜才会急剧氧化。图2-3温度对铜物理性能的影响图2-4不同温度退火对铜电导率的影响3铜合金性能目前由于高温技术的发展，因而一些电机、电器中的导电材料，也要求在高温下具有良好的强度和耐磨性。同时还要延长铜制品的使用期，而达到节约用铜的目的。不论在高温或常温下，要求导电材料均有良好的导电性能。所以，铜合金在提高强度和耐磨性的同时，应保持良好的导电性能。目前铜合金在电线电缆生产中用于裸电线产品。铜合金品种较多，且在不断发展，现简介如下：(1)在常温下具有较高强度及耐磨性的铜合金有:1)铜镉合金(CuCd)当含镉量为0.1左右时，制成的电车线与铜电车线作耐磨耗性能比较，试验结果表明，其耐磨性为铜的3.5倍左右，电导率为铜的90左右2)铜硅(Cu-Si)电导率45左右。抗拉强度5468kgfmm23)铜-锡-磷合金(CuSnP)电导率1320。抗拉强度80100kgfmm2(2)在高温下使用的耐磨铜合金有:1)铜银(CuAg)表25应用较广的耐热铜合金的性能指标 铜 铜-银 铜-铅 铜-锆 合金属元素含量 100 0.2 0.60.17 电导率 9810098100 75859095 软化温度 250350 650 600 室温下抗拉强度(kgfmm2)28332833 47553844 300抗拉强度(kgfmm2)/28 34.5 硬度(HB10)100110100110 120150 100130三、铝及铝合金由于铜在工业生产中用途极为广泛，而铜的资源在世界上并不丰富，因而造成单靠铜作为导电材料已不能满足日益发展的生产需要。因此，在二十世纪初，开始用铝作为电气材料。这是因为铝的电导率仅次于金、银、铜，而铝矿资源极为丰富，所以在第二次世界大战以后，铝作为电气材料更加广泛了。铝、铝合金在电线电缆工业中主要应用于：架空线用的钢芯铝绞线；绝缘电线电缆的铝导电线芯；铝型线以及电缆的铝屏蔽层、铝保护层，铝-塑综合护层等，1 1工工业业用用纯铝纯铝的物理性能的物理性能 工工业业用用纯铝纯铝的物理性能的物理性能见见表表2727。表表2727工工业业用用纯铝纯铝的物理性能的物理性能 项 目 极 值 熔点()658 沸点()1800 比重(密度)(20(gcm3)2.7 线膨胀系数(1)(0100)2310-6 抗拉强度(kgfmm2)8.08.5(软)伸长率()3240(软)弹性模数（kgfmm2)6300 电阻率。mm2/m(20)0.028264 电导率（%IACS）61(硬)(1)纯铝的主要特性纯铝的主要特性1)导电性好。仅次于银、铜、金。而居第四位，铝导电性能按体积计算，约为铜的6065；而按重量计算，约为铜的200。2)导热性良好。3)比重小，约为铜的13。4)耐腐蚀性良好。铝在空气中与氧反应，很快生成一层致密的氧化铝膜，它能防止内层铝进一步氧化。5)塑性好。可用压力加工方法制成各种形状的产品。6)来源可靠，价格便宜。但铝的缺点是机械性能较差。(2)(2)电线电缆电线电缆用用铝铝的性能。的性能。表表2-92-9铝线铝线材的主要物理性能材的主要物理性能 项 目状 态 数 值 电阻率mm2m (20 )0.0283 0.0290(0.0280 0.028264)软 态 0.00403 电阻温度系数20 (1)硬 态 0.00410 (0.00407)弹性系数(kgfmm2)20 60007000 屈服极限(kgfmm2)软 态 34 硬 态 1518 抗拉强度(kgfmm2)半硬态 9.514 软 态 79.5 硬 态 0.52 伸长率()软 态 8202各种因素对铝导线性能的影响(1)杂质的影响1)杂质对铝导电性能的影响杂质进入铝中，使电导率下降，具体情况见图2-5。2)杂质对铝机械性能及工艺性能的影响。铝中所存在的杂质含量较多的有铁、硅，铜，含量较少的有铬、锰、钒、钛等。这些杂质都影响铝的机械性能及工艺性能。一般杂质进入铝中，使铝的抗拉强度增加。具体情况见图26。铁与铝形成化合物A13Fe，又硬、又脆，因而降低了铝的塑性、导电性能以及耐腐蚀性。硅在常温下不溶于铝中，以游离状态存在铝中，降低了铝的塑性和导电性能。铜：少量溶于铝中，它增加了铝的强度，但显著降低了铝的导电性能，危害较大。铁与硅：在铝中铁与硅应有一定的比例，一般铁与硅之比应大于1，否则，会影响铝的加工性能。铬、锰、钛、钒这些杂质在导电用铝中，易影响铝的电导率及工艺性能，因此，必须采取适当的添加剂来消除它的影响。(2)冷变形的影响铝经过冷变形后，它的抗拉强度增加，塑性降低，同时引起电阻系数增大。控制冷变形程度，可获得不同软、硬状态的铝的半制品：图25杂质对铝电导率的影响图2-6杂质对铝机械性能、工艺性能的影响3)温度的影响铝在加热时，随着温度的升高、其抗拉强度下降，电阻增加。铝加热后，抗拉强度变化见图2-7所示经强烈变形后的硬态铝，它的正常退火温度为300350，温度过高,会引起晶粒粗大,机械性能变坏，半硬铝线的退火温度一般在240260,图2-8所示是铝经不同温度退火后的机械性能，此外，硬态铝经退火后，其电阻得到恢复，但过高的退火温度又可使电阻系数略为升高。退火温度图2-7铝加热后抗拉强度的变化图2-8退火温度与抗拉强度的关系(4)环境因素对铝性能的影响铝的腐蚀程度，主要取决于周围的空气中的腐蚀性气体、尘埃的性质与含量的多少，还与铝的纯度有关，铝在无腐蚀性气体的大气中，具有足够的抗大气腐蚀能力。在常温下，铝与空气中的氧结合，在铝的表面生成致密而坚固稳定的氧化铝薄层,氧化铝薄层具有极好的保护作用，故铝的退火和熔炼可在空气中直接进行。3.铝合金的性能铝合金的性能铝合金主要用作电线电缆的导体，与纯铝相比，一般具有较高的机械性能，耐热性也有一定的提高，但电导率略有下降，目前正在研究发展高电导率的铝合金,因此，导体用铝合金在电线电缆生产中的应用已日益广泛，今后并将继续向高强度、高电导率和耐热方面发展。(1)高强度的铝合金高强度的铝合金1)铝铝镁镁硅（硅（AlMg-Si)合金合金这是一种热处理型的铝合金，各国均已广泛使用，但其化学成份都不完全相同，下面介绍国际电工会议统一的标准；化学成份硅(0.5)，镁(0.5)。物理性能抗拉强度:不小于30kgfmm2；延伸率:不小于4，电阻率(+20)：不大于0.0328mm2m。2)铝铝镁镁(A1一一Mg)合金合金：这是一种非热处理的铝合金，其工艺与一般铝线相同。化学成份镁(05)。物理性能抗拉强度：2125kgfmm2；伸长率:1.52.0；电阻率:(20)0.033mm2m3)其它高强度导电铝合金其它高强度导电铝合金：在国外作为提高机械强度的导电铝合金品种很多，例如铝-铁-钴(AlFeCo)，铝铁(AIFe)，铝镁铜铁(AlMg-CuFe)，铝-铜-镁-硅铬(Al一CuMgSiCr)等,使用于布电线,电磁线,通信线等的导体以及母线等。(2)耐热铝合金耐热铝合金这类铝合金近年来发展较多、例如:1)铝-锆(Al-Zr)合金:电导率为58,耐热180。2)特高耐热合金(国外型号为UTAL):电导率为58，耐热239.第三章第三章铜、铝单线生产工艺铜、铝单线生产工艺第一节第一节、拉线基本原理、拉线基本原理一、拉线变形参数一、拉线变形参数把铜铝杆用一定的力拉过模孔，使其截面积减小长度增加，制成长而细的线的方法叫拉线，也叫线材拉制。目前生产导电线芯及裸电线几乎都使用拉线方法，这种方法中金属每经过一个模子受到一次变形。习惯上常叫做过一个模或经过一次变形。每过一个模金属受到的变形程度或变形数量常常用延伸系数和断面减缩率这两个参数表示延伸系数：延伸系数：是拉线后的长度与拉线前长度之比。常用代表。它表示线在拉线后长度是拉线前长度的多少倍。例如某道延伸系数是1.3，这就表示拉线后长度是拉线前长度的1.3倍，如果原来1米长的线，拉过线模后变为1.3米。由于线长度测量不方便，我们实际上是利用拉线前直径与拉线后直径的平方比计算延伸系数的。即这个关系是由拉线过程中金属体积不变，而导出的。面积减缩率面积减缩率：是金属在拉伸前、后截面积的差值与拉伸前截面积的比值，用符号表示，即拉伸制造金属线材的优点拉伸制造金属线材的优点利用拉伸方法制造金属线材有以下一些优点。(1)一般是在常温下加工的，工作较为方便，加工材料不需要预热，工艺方法简单。(也有热加工的)。(2)能生产大长度的金属线，目前可将金属线拉细到直径为0.020.03mm，这是用其它方法不易实现的。(3)生产出来的产品具有较精确的尺寸，线径偏差较小，而且金属表面光滑平整，(4)金属线在冷拉时有硬化现象，因此可以得到抗张强度较大与硬度较大的金属线，以适合某些产品的要求。(5)拉伸用设备与工件都比较简单，产量较高。二拉伸基本原理二拉伸基本原理二拉伸基本原理二拉伸基本原理(1)拉伸过程拉伸过程拉伸是以一定的拉伸力把金属工件通过圆形或异形拉伸模孔、并使工件横断面积发生变化的过程。当拉伸工件通过模孔时，其横断面获得相当于模孔最小横断面的形状与尺寸，而其长度随横断面积的减小成比例地增加。拉伸为无屑加工；在拉伸前、后金属的体积是相等的，其关系为。SoLo=S1L1，式中So拉伸前线材截面积，S1-拉伸后线材截面积，L0-拉伸前线材长度，L1-拉伸后线材长度，do拉伸前线材直径，d1拉伸后线材直径。从式中可知，拉伸前、后截面积之比等于其拉伸前、后直径平方之比，也等于其拉伸前、后长度的反比。在拉伸过程中，由此产生的几个几何参数分述如下：拉线参数拉线参数面积减缩率面积减缩率：是金属在拉伸前、后截面积的差值与拉伸前截面积的比值，用符号表示，即此数为小于1的数字，通常用它的表示，在压力加工学中即为加工率或变形程度。拉线参数拉线参数2)减缩系数减缩系数：它是拉伸后、前截面积的比数，用符号表示，即。与减缩率的关系为。=1-=1-拉线参数拉线参数3)延伸率延伸率，它是拉伸后、前金属线材长度增长与原有长度Lo之比，用符号表示，即它与减缩率及减缩系数的关系为。拉线参数拉线参数4)延伸系数延伸系数。它是金属在拉伸后、前长度之比，用符号表示，即。=L1/L0它与、及入的关系为。=1/1-=+1=1/，在以上这四个因素中，减缩系数与延伸率在计算中一般不常用，主要用减缩率和延伸系数，因素 用下列各项表示因素数值因素符号 dodl SoSI LoLl 减缩率 缩减系数 延伸率 延伸系数 延伸系数延伸系数配模中有时要计算总延伸系数。它是经过K道模孔后线的长度(Lk)与拉线前长度(L0)之比。显然总延伸系数是各道延伸系数之连乘积。实际算总延伸系数时不按长度比而是按直径平方比计算即：三、拉线模三、拉线模拉线模是拉线过程中最重要的工具。线模的主要部分是模孔，一般由互相圆滑地连接的润滑区、工作区、定经区、出口区四个区域组成。图1一3模孔形状一润滑区一工作区一定经区一出口区拉线模拉线模拉线模的功能金属的拉伸加工，是在模孔中进行塑性变形。所以，对模孔尺寸的精确程度和表面光洁度都提出了很高的要求。拉伸模各部分名称及作用如下。(1)入口区和润滑区入口区和润滑区入口区一般带有圆弧，便于拉制线材进入工作区，不被模孔边缘所损伤，润滑区形成储蓄池，使润滑剂储蓄、并起到润滑拉制线材的作用，在拉伸模孔中靠这部分来加大工作区，润滑区的高一般为模坯总高H的25，角度为600。拉线模的功能（2）工作区）工作区工作区是整个模孔的重要部分，金属拉伸塑性变形是在该区进行的。即金属材料通过此区由大尺寸的截面积缩成小尺寸的截面积。此区的选择主要是高度和锥角，高度的选择原则是：a.拉制软金属线材应较拉制硬金属线材为短。b拉制小直径线材应较拉制较大直径线材为短。c.湿法拉伸应较干式润滑拉伸为短。d一般为定径区直径d的114倍。工作锥角根据下列原则选择：a.压缩率越小，工作锥角越小，b拉制材料越硬，工作锥角越小，c拉制小直径的材料较拉制大直径的材料为小，一般有色金属及其合金拉伸时，=1626，拉制黑色金属及其合金时。=618。拉线模的功能(3)定径区定径区(校准区校准区)定径区也称校准区，它的作用是使制品得到最终尺寸其高度的选择原是：a拉制软金属材料较拉制硬金属材料要短，b拉制大直径材料应较拉制小直径的为短，c.湿式拉伸较之干式润滑拉伸的为短，一般选择h=（0.51.0)d(4)出口区出口区出口区是被拉制材料离并模孔的最后部分，它能保护定径区不致崩裂，出口锥角可避免金属线材被定径区的出口处损伤和停机时线倒退被刮伤。拉线模拉线模拉线模的种类、性能及应用2线模的种类、性能及应用线模的种类、性能及应用线模按模孔形状可分为圆模和型模，按构造可分为整体模和组合模，常用的线模材料有钻石模、硬质合金模、钢模，钻石模、硬质合金模、钢模，聚晶模聚晶模等。(1)钻石模。钻石模。钻石也称金刚石，具有最高的硬度，耐磨，但价格较贵。在拉伸有色金属及合金时，由于硬质合金模的模孔会很快受到磨损。因而不可能拉出获得正确公差的细线，所以，直径小于0.40mm的模孔一般用钻石模，钻石模用的钻石颗粒的质量一般不超过0.12g，同时也受到钻石大小的限制，故制成的模孔很少有大于15mm的，有的工厂使用范围是0.0210mm,也有的是01120mm,拉线模的种类、性能及应用钻石制作的拉丝模钻石制作的拉丝模使用寿命长，拉丝质量好，一个钻石拉丝模相当于250个硬质合金拉丝模的使用寿命，它拉制的产品其精度和表面光洁度较高，是其它拉丝模所无法比拟和代替的。(2)硬质合金模。硬质合金模。在金属拉伸工业生产中，过去使用的钢模已几乎全为硬质合金模所代替，因为硬质合金拉伸模与钢模相比具有。耐磨性较高，抛光性好，对被加工金属的粘附性小，摩擦系数小，导热系数高和具有很高的耐腐蚀性。钢模钢模一般用于拉制大规格型材用。第二节第二节拉伸变形与拉伸应力拉伸变形与拉伸应力(1)拉线时金属受到的力拉线时金属受到的力拉线(这里指单模拉线)时金属(线)受到三个外力：出线端的拉制力，线模模孔变形段对金属的正压力和模孔(变形段与定经区)与线表面之间的摩擦力。拉伸变形与拉伸应力拉伸变形与拉伸应力(2)拉伸变形与拉伸应力拉伸变形与拉伸应力1)拉伸力，加于被拉伸金属前端的正作用力称拉伸力，常用F表示。拉伸力的大小决定于实现金属塑性变形所需能量的大小。拉伸应力，作用在被拉伸金属前端单位面积上的力称拉伸应力，常用P表示，即P=F/S(3)拉伸变形拉伸变形，金属在受到外力作用时，其形状也将改变，随之产生金属在受拉情况下应力与变形的关系。它们的关系如图3-14所示。拉伸变形与拉伸应力曲线拉伸变形与拉伸应力曲线金属在受力变形的过程中，开始时，受力在一定的范围内，如不断加大外力，并在到达E点前除去外力，金属仍能恢复原状，或拉伸不大于原长的0.005时，此时所产生的应力称为弹性极限；如继续加大外力，在到达P点之前一段，应力与变形成比例关系，外力加到此时，所产生的应力称为比例极限。再加大外力，到达S点时，应力不增加，但金属却发生显著的变形，除去外力后不能恢复到原有的长度，即存在一定的塑性变形，S点称为屈服点，该处应力称为屈服极限，外力加到超过屈服点以上才能得到一定的塑性变形，即得到金属的永久变形。拉伸变形与拉伸应力曲线拉伸变形与拉伸应力曲线外力加到z点，金属尺寸明显变形，到达z点时，金属被拉断，z点的应力为最大，称为拉断应力，亦即强度极限。对于各点应力极限，我们一般都用表示，E表示弹性极限，P表示比例极限，s表示屈服极限，z表示强度极限。金属在受外力引起变形时，起初是可以恢复原状的，是弹性变形，外力超过屈服点后，产生塑性变形，也就是说塑性变形是产生于弹性变形之后，变形部分包括弹性与塑性变形。如图中。y分别表示弹性和塑性变形，其中为总的变形。拉伸变形与拉伸应力的关系图3-1拉伸变形与拉伸应力的关系(4)金属线经过模孔拉成细线并使细线符合要金属线经过模孔拉成细线并使细线符合要求必须满足的两个条件求必须满足的两个条件在通过线模拉伸金属时，金属的分子受拉应力，由于线模限制了金属线的体积，在线与模壁上产生压力，由于压力与拉力的作用，线的表面与模壁间相互发生摩擦阻力，压力与摩擦阻力合成力使金属变形。为了使金属线经过模孔拉成细线并使细线符合要求，必须满足下列两个条件。金属线在线模中受到由拉伸而产生的线模压力必须大于金属线的变形抗力。这一条是金属得到变形的基本条件。金属线经过模孔拉成细线并使细线符合要求金属线经过模孔拉成细线并使细线符合要求必须满足的两个条件必须满足的两个条件金属线从线模拉出时，要求金属线不能被拉断，而且符合尺寸要求，因此，要求金属线在线模出口处所受的张力必须小于金属线的弹性极限，这是一条完成拉伸工作的基本条件。金属的强度极限与拉伸应力之比称为拉伸的安全系数，用K表示，即K=z/P安全系数安全系数对于不同线径应考虑不同的安全系数，安全系数太小，即拉伸应力接近子金属的抗拉强度，则易把金属线拉细或拉断,安全系数过大，则没有充分利用金属的塑性，因而会增加拉伸道次。从实践经验中得出，最合适的安全系数在1.42.0之间。拉伸时，金属线内晶体，由于受到拉力，线模压力与线模的摩擦阻力产生如图2-2所示的一些变化。拉线时受力分析拉线时受力分析图3-2拉线时受力状态金属线内晶体的受力分析金属线内晶体的受力分析金属线内晶体在圆周上受有压力，顺拉伸方向受有拉力，由此使金属线变成细长。在拉伸的过程中，金属线内晶体受力也不相同，各晶体的流向是在不同角度下以不同速度向前进行，在距离中心轴线远的晶体，其弯转的角度较大，这样就产生晶体间弯转变形所需的附加应力。由于模壁与金属线相互摩擦，在外层的晶体向前运动进行较慢，在中心轴附近的晶体受的影响较小，因此各晶体向前运动速度亦不相同，因而也产生晶体内部摩擦，这是变形所产生的另一种附加应力。减小各种附加应力采取的措施减小各种附加应力采取的措施为了使金属线的出线尺寸固定，并且减少和缓慢线模因磨损影响孔径尺寸，以增加线模的使用寿命，在线模中有承线的一段，即所谓定径区，这个承线段也产生一定的摩擦阻力。以上这些在拉伸时所产生的应力都决定着拉伸力的消耗。为了减少主变形所需要的拉伸力，就要对线模的进线角度和线模的光洁度加以进一步的研究，一般在减小各种附加应力方面。可采取下列措施。减小各种附加应力采取的措施减小各种附加应力采取的措施a减低线与模间的摩擦阻力，使金属线各层间前进的速度差减小，b.减小进线角度，使金属内部分子弯曲变形减小，c在各道拉伸过程中改变拉伸方向，相互抵消与减小其内部附加应力。d在金属线表面进行补充的压力加工，以消除与减低金属内部的附加应力，如用滚压方法等，e在拉伸后用热处理法进行处理消除与减少线材的内部应力，实践中，此法被普遍地采用。影响拉伸力的因素影响拉伸力的因素(5)影响拉伸力的因素影响拉伸力的因素1)线的材料线的材料在其它条件相同时，拉铜线比拉铝线的拉伸力要大。2)材料的抗拉强度材料的抗拉强度.影响材料抗拉强度因素很多，如材料的化学成份，压延工艺等，材料的抗拉强度高，则拉伸力大。3)变形程度变形程度.变形程度越大，因而增加了模孔对线的正压力，同时也使摩擦力增加，从而使拉伸力增加。4)线与模孔间的摩擦系数线与模孔间的摩擦系数.摩擦系数越大，拉制力越大，摩擦系数由线的材料、模孔材料、这两者的光洁度、润滑剂的成份及数量等决定。影响拉伸力的因素影响拉伸力的因素5)线模模孔工作区和定径区的尺寸和形状；线模模孔工作区和定径区的尺寸和形状；这是指工作区圆锥角和定径区的长度。如工作区圆锥角的增加，有两个相反的因素影响着拉伸力，一方面摩擦表面减少，使摩擦力减少；另一方面金属的变形程度随圆锥角的增大而增大，从而也使拉伸力增加。一般拉铜线工作区圆锥角用1618。拉铝线时用2024。而定径区越长，拉伸力也越大，从这个角度看，定径区长度应尽量短，但要考虑到模孔的寿命，一般定径区取出线直径的0.51倍。6)线模安放位置线模安放位置.如果线模的位置安放得不正或模座本身歪斜也会增加拉力。7)其它外界因素其它外界因素.如铜、铝杆不够直，放线时打结，拉线过程中线的抖动，都会使拉伸力增大，严重时会引起断线。拉线时金属受到的力图2-3单模拉线时金属受到的外力拉线时金属的受力拉线时金属的受力金属在模孔中变细变长的原因是有径向压缩应力，它是由模孔对金属的正压力引起的。由于有拉制力的存在才产生这个正压力，同时使线材的金属在变形段内，出口区和离开出口区后存在轴线方向的拉应力，这个拉应力一方面减少了变形所需要的正压力的数值，但同时。也减少了金属的塑性，摩擦力平行于摩擦表面并使外拉力增大正常拉线时应遵从的力学条件正常拉线时应遵从的力学条件四、正常拉线时应遵守的力学条件，安全系数拉线时要经过一系列模子才能拉到规定的尺寸。那么每道究竟应取多大变形程度呢?。这些道的变形程度受到哪些因素限制呢?如果变形程度过小，那么拉线时变形只存在于表面层，并且产生很严重的不均匀变形。这样不但增加了道次数。而且线的质量也受影响，所以一般都尽力取大的变形程度以减少道次数，那么每一道变形程度的最大值受什么限制呢?主要有两个方面限制：一方面是塑性的限制即一次变形程度过大要破坏其完整性，另一方面是力的限制。安全系数安全系数正常拉线时，应使线出模后不变细。要不会把线在线模出口处拉断即出口拉制应力小于线的屈服极限(s)，更应小于抗拉强度(z)，即=拉制应力=F/Ssz或1s/1.O 1.4 d10.4 1.5 d=0.40.1 1.6 d=O.10.05 1.8 d=0.05O.015五、一些因素对拉制力的影响五、一些因素对拉制力的影响(1)杆、线的材料杆、线的材料(铜，铝铜，铝)：在其他条件相同时拉铜线比拉铝线拉制力要大。拉铝线容易断，这是大家熟知的事实，所以拉铝线时应该取更大的安全系数。(2)所有影响线的抗拉强度的各因素：所有影响线的抗拉强度的各因素：例如线锭的化学成分，锭中的含气量，压延前锭的予热温度过程，时间过长，压延结束时温度过低，压延杆材有各种缺陷等等都会增加拉线时的断线次数。拉线直径越小，这些因索的影响越大，这就是细线不容易拉的原因。所以，拉细线需要高质量的线锭和材料(3)变形程度：变形程度：变形程度越大在模孔中变形段长度越大因而增加了模孔对线的正压力的轴向分力，也使摩擦力增加，所以拉制力增加。(4)线与模孔的摩擦系数：线与模孔的摩擦系数：显然，摩擦系数越大，拉制力越大，摩擦系数由线的材料与模孔材料两者的光洁度，润滑剂的成分和数量等决定。生产中模孔光洁度不够或使用时间过长。(5)线模模孔工作区和定径区的尺寸和形线模模孔工作区和定径区的尺寸和形状，状，这是主要指工作区园锥角和定径区的长度。实际测量结果表明，工作区锥角与拉制力之间呈现一个凹形曲线，拉线机种类及分类第三节第三节拉线机的原理及拉线工艺拉线机的原理及拉线工艺多模滑动式等径轮拉线机多模拉线机的原理多模拉线机的原理多模拉线的原理多模拉线的原理在电线电缆厂中常见的多模拉线机有两种：滑动式多模线机和非滑动式多模拉线机。习惯上由于前者常用于拉铜线后者常用于拉铝线，所以也把前者叫做几模铜线拉线机，后者叫做几模拉铝机。图2-11多模拉线机(a)-滑动式多模拉线机(b)-非滑动式(非连续)多模拉线机1-放线装置2-拉线模3-拉线轮4-收线轮(机头)5-导轮先说什么叫滑动。这里说的滑动是指除最后一道外其余中间拉线轮上的线的速度总小于拉线轮的表面圆周速度，结果存在一定的相对滑动，设V代表第n道拉线轮的圆周速度，Bn代表第n道后(线模出口处)的线的速度，那么在nK(最后一道)时，有：VnBn由于拉线过程中每经过一道模孔后线是靠拉线轮牵引的，所以正常拉线中只能是这样(VnBn)而不能是相反我们分析三种情况：k=rk，krk和krk。如果我们在配模时使最后一道的延伸系数(k)恰好等于这一道的拉线轮速比(rk)，那么线经拉线模后的长度为原来长度的倍数恰好等于拉线轮的速比。这时K-1道拉线轮表面没有滑动，所以不能经受任何风吹抖动等意外因素的影响，并且由于两道(K，K-1)模孔磨损不会均匀的按一定规律发展：所以这样情况(k=rk)不能维持很久，第二种情况在配模时形成krk，例如：k=1.3