包覆拉拔工藝的數(shù)值模擬及對銅包鋁線性能的影響.pdf

1、銅包鋁線(Copper Clad Aluminum,CCA)是將銅層均勻而同心的包覆在鋁芯上,并使兩者結(jié)合界面形成原子間冶金結(jié)合而形成的一種金屬線材。它利用了銅鋁兩種金屬的優(yōu)點(diǎn),在電線電纜方面的應(yīng)用有著其他單金屬線無法比擬的優(yōu)勢,而我國銅資源貧乏,鋁資源豐富,銅包鋁線的大量運(yùn)用可以降低我國對銅資源進(jìn)口的依賴。生產(chǎn)銅包鋁線目前最主要的問題是工藝問題,因此,本文將工藝問題作為研究重點(diǎn)。
　　 本課題以DEFORM有限元模擬分析軟件為

2、基礎(chǔ),以解決銅包鋁線斷線問題為出發(fā)點(diǎn),通過等效應(yīng)力和損傷系數(shù),對銅包鋁線線材拉拔過程中工藝因素參數(shù)(主要包括凹模錐角、拉拔速度、形變量及摩擦系數(shù))進(jìn)行模擬分析。從數(shù)值模擬的結(jié)果來看,各工藝因素都存在著一個合理的參數(shù)取值范圍:凹模工作錐角度取在23-25°；形變量取在1.09以內(nèi)；拉拔速度取70-90mm／s;銅包鋁線實(shí)際拉拔生產(chǎn)中摩擦系數(shù)不會超過0.08,而模擬時摩擦系數(shù)取0.08以下對拉拔應(yīng)力沒有多大影響。最后與現(xiàn)有的工藝資料和實(shí)驗(yàn)結(jié)

3、果進(jìn)行比較,證實(shí)了數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性。
　　 影響銅包鋁線質(zhì)量因素有很多,為彌補(bǔ)模擬的不足之處,對室溫拉拔后銅包鋁線進(jìn)行了顯微組織觀察織、力學(xué)性能及電學(xué)性能的分析,得出了銅包鋁線的力學(xué)規(guī)律、電學(xué)性能規(guī)律及銅鋁比率規(guī)律,主要包括①銅包鋁線隨著形變量的增加,其抗拉強(qiáng)度不斷提高,電阻率增大,結(jié)合理論計(jì)算的電阻率,發(fā)現(xiàn)理論電阻率要小于實(shí)際電阻率,這主要是由銅包鋁線內(nèi)部缺陷所引起,而銅層與鋁芯之間夾雜是影響銅鋁結(jié)合的主要因素；②在形變過

4、程中,橫截面銅層鋁芯比率基本保持不變。同時,提出了相關(guān)工藝因素的改進(jìn)方案,主要包括:①鋁桿在進(jìn)行刷洗之后應(yīng)當(dāng)始終保持在氬氣保護(hù)中且要進(jìn)行除塵處理,以消除銅鋁結(jié)合層夾雜問題；②拉拔過程中對拉絲表面要刷洗抗氧化劑,防止表面氧化,并對拉絲進(jìn)行冷卻處理,消除線材發(fā)熱問題。
　　 綜上所述,本文主要通過模擬和實(shí)驗(yàn)研究了銅包鋁線的包覆拉拔工藝和性能,并對各影響因素進(jìn)行了分析,對這方面的資料進(jìn)行了擴(kuò)展,為雙金屬復(fù)合線材拉拔的實(shí)際加工過程提供了