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嘉峪檢測網(wǎng) 2017-03-22 19:45
隨著電機(jī)制造業(yè)的工藝技術(shù)不斷進(jìn)步和自動(dòng)化生產(chǎn)線的推廣應(yīng)用,高速機(jī)械繞線裝置、自動(dòng)繞線裝置、數(shù)控漲型機(jī)等線圈制造設(shè)備在電機(jī)線圈制造方面得到越來越廣泛的應(yīng)用。為確保線圈成型時(shí)的尺寸穩(wěn)定性,對(duì)繞包銅扁線的柔軟度提出了更高的要求,即要求繞包銅扁線伸長率高、剛度低、回彈角小,同時(shí)需確保繞包銅扁線上述性能分散性小。
一般而言,繞包銅扁線柔軟度主要受銅材材質(zhì)、退火溫度、繞包燒結(jié)等因素影響。本文將對(duì)銅材材質(zhì)、退火溫度、繞包燒結(jié)對(duì)繞包銅扁線柔軟性的影響進(jìn)行工藝試驗(yàn)研究。
1.銅材材質(zhì)對(duì)繞包銅扁線柔軟性的影響
分別采用T1和T2銅桿拉制3×10銅扁線,并在同等條件下進(jìn)行退火,退火后各項(xiàng)機(jī)械性能如表1所示。
表1 T1、T2銅桿拉制3×10銅扁線退火后機(jī)械性能
|
伸長率(%) |
剛度(%) |
回彈角(°) |
|||||||
|
T1 |
43 |
43 |
44 |
73 |
73 |
73 |
2 |
2 |
2 |
|
T2 |
41 |
40 |
39 |
78 |
78 |
83 |
2.2 |
2.4 |
2.2 |
從兩種銅桿退火后的機(jī)械性能看,使用T1銅桿拉制銅扁線性能要明顯優(yōu)于T2銅桿拉制銅扁線。
以固溶形式及彌散相形式存在與銅中的雜質(zhì)元素在銅扁線再結(jié)晶退火過程中與晶界、位錯(cuò)發(fā)生交互作用,偏聚在位錯(cuò)及晶界處,從而阻礙再結(jié)晶形核與長大。因此,在同等退火條件下T2銅桿拉制的銅扁線機(jī)械性能低于T1銅桿拉制的銅扁線。
2.退火溫度對(duì)繞包銅扁線柔軟性的影響
采用T2銅桿拉制3×10銅扁線,分別在360℃、380℃、400℃、420℃、440℃、460℃下保溫3小時(shí),退火后各項(xiàng)機(jī)械性能如圖1~3所示。

銅扁線退火過程就是銅晶粒再結(jié)晶過程。隨著退火溫度升高,當(dāng)達(dá)到再結(jié)晶溫度時(shí),銅晶粒開始結(jié)晶,隨著溫度繼續(xù)升高銅晶粒再結(jié)晶完成積聚再結(jié)晶開始,當(dāng)達(dá)到積聚再結(jié)晶溫度時(shí),銅晶??焖僭龃螅e聚再結(jié)晶。銅的機(jī)械性能迅速下降(也就是常說的“過燒”)。
拉拔后的銅扁線由于冷加工硬化,剛度及回彈很高,而伸長率很小,隨著退火溫度的升高,伸長率開始增大,剛度及回彈角開始下降,到積聚再結(jié)晶溫度,由于晶粒急劇增大,機(jī)械性能迅速下降,伸率開始下降,在積聚再結(jié)晶溫度附近有一個(gè)最高值,回彈角下降趨于平緩。
3.繞包燒結(jié)對(duì)繞包銅扁線柔軟性的影響
采用經(jīng)退火的3×10銅扁線進(jìn)行繞包和燒結(jié),具體工藝流程如下:銅扁線→較直→拋光→絕緣帶繞包燒結(jié)→收卷。在每各動(dòng)作后對(duì)繞包銅扁線機(jī)械性能進(jìn)行檢測,結(jié)果如表2所示。
表2 各工序后繞包銅扁線的機(jī)械性能
|
初始 |
校直 |
拋光 |
繞包燒結(jié) |
收卷 |
|
|
剛度/MPa |
83 |
94 |
113 |
96 |
110 |
|
伸長率(%) |
41 |
40.5 |
40.5 |
40.5 |
40.5 |
|
回彈角(°) |
2.2 |
2.4 |
2.6 |
2.4 |
2.8 |
從表2可以看出:后工序所有動(dòng)作對(duì)繞包銅扁線的剛度和回彈角均有較為明顯的影響,而伸長率在后工序加工過程中變化不明顯。
在后工序使用過程中為確保繞包燒結(jié)的質(zhì)量,需對(duì)退火后放卷的銅扁線進(jìn)行校直和拋光,校直和拋光過程中銅扁線受外力作用產(chǎn)生加工應(yīng)力而造成加工硬化,從而導(dǎo)致銅扁線的剛度和回彈角均有明顯的增加。
繞包燒結(jié)過程,銅扁線受高溫(300℃左右)軟化作業(yè),部分加工應(yīng)力得到消除,因而剛度和回彈角減小。
收卷過程中銅扁線由直到彎,發(fā)生彎曲變形,再次造成硬化而使剛度和回彈角升高。
4. 結(jié)語
研究結(jié)果表明繞包銅扁線的柔軟度不僅受銅扁線材質(zhì),退火溫度的影響,后工序的使用對(duì)繞包銅扁線柔軟度的控制也非常關(guān)鍵。
(1)采用純度更高的T1銅桿生產(chǎn)繞包銅扁線對(duì)于柔軟度的控制有著積極的影響。
(2)合理設(shè)定退火溫度,控制銅扁線退火程度能顯著的提高銅扁線的柔軟度。
(3)提高銅扁線表面質(zhì)量和排線質(zhì)量,減少后工序使用中的校直量和拋光量能,使用芯筒更大的線盤進(jìn)行收線,有效的改善繞包銅扁線的柔軟度。
文/彭光華,中國南車株洲南車電機(jī)公司

來源:熱處理生態(tài)圈