浅谈碳纤维复合导线绞合工艺

1、C-30浅谈碳纤维复合导线绞合工艺【摘要】 本文主要介绍了碳纤维复合导线的制造工艺，对软铝型线绞合的作了重点的阐述。【关键词】 碳纤维导线 绞合1、前言为了更安全、更大容量地输送电能，世界各国的科技人员不断地努力，致力于研发更为理想的架空输电线路导线。各类特种导线应运而生，如为提高防腐性能而开发了涂油脂的钢芯铝绞线（上世纪50年代）和铝包钢芯铝绞线（上世纪80年代）；为提高导线拉重比而开发了钢芯高强度铝合金绞线（上世纪50年代）、全铝合金绞线（上世纪50年代）；为降低电晕而开发了扩径导线（上世纪60年代）；为降低风偏载荷及冰载荷而开发了型线绞导线（上世纪90年代）；为提高输送容量而开发了耐热铝

2、合金（上世纪60年代）、超耐热铝合金导线（上世纪70年代）、高强耐热铝合金导线（上世纪90年代）；为降低导线弛度并增加输送容量而开发了殷钢芯导线（上世纪80年代）、间隙型导线（上世纪70年代）和高强钢芯软铝导线（近年）。这些新型导线具有一定的革新意义，但都未能同时全面的解决钢芯铝绞线存在的上述技术瓶颈。碳纤维复合材料的比重为钢的1/4、强度为钢的2倍、线膨胀系数为钢的1/10，由于其优异力学特性和热稳定性，首先被应用于军事领域的航天、航空器和武器减重；随后被用于民用飞机、竞技体育的器材。随着碳纤维大规模生产技术的解决，碳纤维复合材料开始进入工业和生活领域。上世纪90年代后期，技术先进国家开始尝

3、试采用纤维增强复合材料代替金属材料来制作导线的承力元件，1997年日本首先开发出碳纤维复合材料芯铝绞线和耐热型的碳纤维复合材料芯耐热铝合金绞线，进行了短距离的应用试验，由于施工和耐张接续存在困难，并且碳纤维复合芯的生产效率及成本太高，而没有实现商品化；英国开发的导线用碳纤维复合芯模量太高、缺乏必要的韧性，且没有解决碳纤维复合芯与导线铝之间的电化学腐蚀问题，最终没有也没有商品化；2005年美国3M公司开发的铝基陶瓷纤维芯导线投入商业运行，2007年在中国上海增容改造了一条线路，由于施工的不适应和导线价格问题，在中国和其它地区的推广应用出现了障碍；2004年美国复合技术公司完成开发的碳纤维/玻璃纤

4、维复合材料芯铝导线及配套金具投入商业运行，远东复合技术公司2006年开始引进该产品和制造技术，在中国已有超过100条线路（电站）在运行，中国目前在开展碳纤维复合芯导线开发研究的单位超过10家。碳纤维复合材料芯软铝导线的力学、热学、电学特性均优于传统导线，它综合解决了架空输电领域存在的各项技术瓶颈，代表了未来架空导线的技术发展趋势。2、碳纤维复合导线的绞合 碳纤维复合导线的最后一道工序就是绞合，这也是最重要的一道工序，直接影响到产品的性能指标。由于碳纤维复合导线外层绞合的是软铝瓦型线，不能采用传统的钢芯铝绞线绞合方式我们专门研究了型线的绞合工艺。在这之前先简要的介绍下碳纤维复合导线其它的技术要点

5、1）高导电铝杆生产工艺好的原材料是制造出好产品的基本要求，由于我们生产的复合导线是达到63%IACS的软铝导线，所以我们通过特殊连铸连轧工艺，控制的20时电阻率在0.027367mm2/m以下，强度为100MPa，伸长率12%。2）软铝型线生产工艺传统的软铝型线制造时通过铝杆拉拔成型线，然后经过退火工序得到的。但这种工序不光拉丝费油，并且退火也耗能。和国家的节能节排的大方向不符合。于是我们公司采用康仿式连续挤铝机连续多头挤出工艺，用该生产工艺挤出铝型线的工艺流程为： 铝杆放线在线清洗校直多根共挤冷却吹干记米成盘。 用该种方法生产软铝型线可以得到组织致密、全软退火状态、机械性能均匀一致、外表光洁

6、、高导电率的高品质软铝型线。3）碳纤维复合导线的绞合 为了实现复合芯软铝绞线的连续大长度生产，我们与国内著名电工设备厂共同开发了710型框式绞线机，试制就在710型框式绞线机上进行，为了保证产品的质量，我们也采取了相应的措施： 为了保证复合导线绞合均匀紧密，首先是导线在结构设计时要充分考虑型线绞合前后的尺寸空间变换，第二是保证复合芯及型线尺寸的加工精度，第三是绞合过程调节放线张力以及选择最佳的并线模与分线板之间的距离。距离过小，型线容易变形，达不到技术要求，距离过大，导线的绞合节距控制不好控制。为了提高导线的表面质量，我们采取相应的措施，加大过线嘴、导线轮的尺寸，并且材料换成不一磨损材料，并在

7、软铝型线上均匀涂上一层油膜、牵引等与铝线直接接触的部件和部位，采用棉布包扎，为保证铝线表面在绞线过程中不受损伤，并保证外径的一致性，在开机前对过线嘴和预成型导轮进行检查，更换所有已坏的过嘴线和预成型导轮，压线模内层使用硬质木模，外层使用金刚涂层的硬质合金模，既保证了不损伤铝线，表面质量，又不易磨损。线机采用的是710型线盘，在张力过大时易产生型线拉伸变形，解决的方法是将绞合张力集中到分线盘上产生。防止软铝型线在高速绞合过程中翻身是最大的工艺难题，为此，我们设计了型线提前定向装如图，配合专用的并线模具，实现了高速绞合。型线定位装置3、结论 碳纤维复合导线作为一种替代传统导线的颠覆性产品，最早来源于美国CTC公司，2004年由远东复合技术有限公司引入国内。在中国国内土地日益紧张，用电供需紧迫的前提下，作为一