方形导线加工工艺的探讨

２００８年第３期　Ｎｏ．３　２００８　电线电缆　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｗｉｒｅ＆Ｃａｂｌｅ　２００８年６月　Ｊｕｎ．，２００８　

方形导线加工工艺的探讨　

庞玉春，　生长飞，　张金成　

（宝胜科技创新股份有限公司，江苏宝应２２５８００）　

摘要：低温超导电缆、核电站用磁铁线圈的绕组线、电子辐照加速器等产品中的核心部件绕组线圈所用的导　

线，考虑到槽满率和各种损耗因素的影响，不少设计部门已采用方形导线取代普通圆彤导线。本文主要论述　

如何选用合理的加工工艺．以便生产出满足要求的各种类型的方形导线。　

关键词：方形导线；方形拉拔模；方型压辊；加工工艺　中图分类号：ＴＭ２４４，９　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２￣９０１（２００８）０３—００２３￣３　

Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ　Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ　Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　

ＰＡＮＧ　Ｙｕ—ｃｈｕｎ．ｅｔ　ａｌ　

（Ｂａｏｓｈｅｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂａｏｙｉｎｇ　２２５８００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ　ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｉｓ　ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｔｏｎａｌ　ｒｏｕｎｄ　ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｂｙ　ｍａｎｙ　ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｃａｂｌｅｓ，ｔｈｅ　ｗｉｎｄｉｎｇ　ｗｉｒｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｃｏｉｌ　ｉｎ　ｎｕｃｌｅａｒ　ｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗｉｎｄ—　

ｉｎｇ　ｗｉｒｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ　ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｂｙ　ｔａｎｋ　ｏｃｃｕｐａｎｃｙ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　

ｌｏｓｓ　ｆａｃｔｏｒｓ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｓｅｌｅｃｔ　ａ　ｒａｔｉｏｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｔｏ　ｐｒｏｄｕｃｅ　ｑｕａｌｉｆｉｅｄ　ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ　ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ　ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ　ｄｒａｗｉｎｇ　ｄｉｅ；ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ　ｐｒｅｓｓ　ｒｏｌｌｅｒ；ｐｒｏｃｅｓｓ　

Ｏ　引　言　

作为核电站用磁铁线圈、电子辐照加速器、电抗　

器、变压器等产品中的核心部件——绕组线圈以及　

低温超导电缆，其导线考虑到槽满率和各种损耗等　

因素的影响，不少设计部门已采用方形导线替代普　

通的圆形导线。我公司在电缆制造过程中，也越来　

越多地接触到这种方形导线的加工和制造。方形导　

线加工工艺有别于普通圆形导线，尤其是方形导线　

的结构尺寸有非常严格的要求，在这种情况下，必须　

对方形导线的加工工艺进行探讨。　

由于方形导线的加工与圆形导线加工模式上存　

在差异，因此在加工时必须考虑到方形导线在加工　

之前如何成型、拉拔、紧压等加工方式，以及如何收　

盘成囤等问题。　

１方形导线的种类　

首先要说明本文所述方形导线实际上包含正方　

形和矩形导线，为了便于论述，统称为方形导线。方　

形导线由于使用场合不同，对其结构和尺寸的要求　

收稿日期：２００７—１０—２９　

作者简介：庞玉春（１９６６一），女，高级工程师．　作者地址：江苏宝应县宝胜中路１号［２２５８００］　也各有差异，我公司在通常生产中主要遇到以下三　

种类型的方形导线：　

（１）中心为实心、要求分层绞合并紧压的方形　

导线。它的结构是由单线分层绞合并紧压成型，如　

图１所示。聚酯绝缘扁平绕组线的导体就采用这种　

结构。　

ａ）分层绞合　ｂ）紧压成型　图１　中心为实心、紧压成型的导线　

（２）中心为空心、分层绞合并紧压的方形导线。　

它的结构由单线分层绞合并紧压成型，但中心为圆　

空形的不锈钢管，如图２ａ所示。由该结构的导线可　

组成不锈钢管水冷电缆，但实际应用中，往往将多根　

这种类型的导线组成线圈的绕组线，如图２ｂ所示。　

（３）无内层、一层紧压的方形导线。它的结构　

由单线绞合紧压成型，如卢瑟福超导电缆的导线，结　

构见图３。　

除了以上三种结构的方形导线之外，有时还会　

遇到其他类型的方形导线，具体的要求则视使用场　

合及条件而定。

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ａ）不锈钢管水冷电缆的　线　

ｂ）由４根方形导线组成的绕组线　图２　中心为空心、紧　成型的导线　

图３无内层、一层紧压的方形导线　

２方形导线绞合成型　

第一种方形导线生产时，在没有紧压变形之前　

的加工工艺与圆形导线相同，能顺利实现绞合成型。　

第二种方形导线生产时，在没有紧压变形之前，　

其加工工艺和圆形导线相似，但需在方形导线的内　

芯圆管之外均匀平行放置４根单线，并很好地固定，　

固定的方式视具体绞线设备而定，必要时须增加单　

线引入固定装置，以便导线绞合时能顺利成型。　

第三种方形导线生产时，在没有紧压变形之前，　

其加工工艺和圆形缆线略有不同。由于卢瑟福电缆　

导体仅为一层绞合，并无任何芯线作填充，这样会给　

线芯绞合成型带来一定难度，因此单线绞合时在并　

线模前需增加方形导人装置，并采用方形并线摸，方　

形并线模工作区前加工成喇叭形状，使绞合的导电　

线芯能顺利成型。　

当然，方形导线的成型还需结合方形导线的具　

体结构而定，应以保证方形导线成型后稳定为目的，　

因此，在设计方形导线的绞合成型工艺时需增加定　型辅助装置。同时要对影响方形导线绞合成型的其　

它因素进行控制，如单线的放线张力、单线的受损情　

况、设备连续生产的均匀性、并线模等，以确保方形　

导线良好的绞合成型。　

３　方形导线的紧压加工方式　

方形导线的紧压加工方式的选择，会影响到方　

形导线结构尺寸的精确与否，因此显得尤为重要，而　

方形导线的紧压加工方式不同于普通圆形导线，因　

此其紧压加工方式需进行重新设计，设计方案主要　

有以下几种：　

（１）用方形拉拔模进行紧压成型加工。方形拉　

拔模的形状可参照普通圆形拉拔模，模具工作区设　

计成方形，方形导线可以通过方形拉拔模进行紧压　

加工，由模具结构尺寸来定型，无需增添其它工装模　

具，结构也简单紧凑，加工后的导线形状较稳定，尺　

寸比较精确。但是方形拉拔模也存在一定缺陷，首　

先导线表面承受的轴向变形应力太大，在加工时导　

线表面受到拉拔模轴回摩擦阻力太大，使导线表面　

塑性变形较大，而导线内芯变形却较小，当导线使用　

的材料抗变形能力和抗拉强度较小时，导线表面极　

易断股。如原材料分别为铜和铝的方形导线，在用　

方形拉拔模加工时，以铜单线为股线的方形导线能　

够较好地加工成型，而以铝单线为股线的方形导线　

极易产生表面断股现象，因此必须对铝芯方形导线　

采用其它紧压加工设计。另外如果方形导线的截面　

较大，用多道方形拉拔模进行紧压变形加工时，导线　

的反拉拔力会很大，这对设备的加工能力提出了严　

格的要求，否则就很难完成加工。　

（２）用方形压辊进行紧压成型加工。方形压辊　

紧压成型加工工艺，一般采用二道压辊同时对方形　

导线进行滚压，即第一道为横压辊，第二道为竖压　

辊，必要时可采用一组或多组横、竖压辊对导线进行　

加工，以确保导线的尺寸加工精度，压辊加工示意图　

见图４。用方形压辊进行方形导线的紧压成型加　

工，由于采用滚压方式，方形导线表面轴向受力减　

小，可以对方形导线进行连续加工，不受导线材料的　

限制，也不受导线截面的大小的限制。　

横压辊　

并线模　竖压辊　

图４压辊加工示意图　（下转第３５页）

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图６　发泡剂和发泡前后体积变化倍率的关系　

表２温度对发泡性能的影晌　

温度／。Ｃ　ｌ　３０　ｌ５０　ｌ７０　ｌ９０　２０Ｏ　２２０　２３０　

泡直径　小　小　适中　适中　适中　大　大　

泡分布　均匀　均匀　不均　均匀　均匀　不均　均匀　

发泡量　０　１．２　１．８　２．３　２．６　３　２．８　２．６　

注：①发泡量为发泡前后的体积变化倍率，以下相同。　

３．５　时间对发泡性能的影响　

在选择２００。Ｃ的相同条件下，选择不同的发泡　

时问进行试验，可获得发泡时间和发泡量的关系，见　

表３。从表３可以看出，３　ｍｉｎ的发泡效果最好。　表３发泡时间和发泡量的变化情况　

发泡时间／ｒａｉｎ　ｌ　２　２．５　３　３　５　４　

发泡量　１．８　２．４　２．８　３　３　３　

３．６粘合性的影响　

为使本体系能很好地同基材层①压延复合，本　

配方中加入了两类增加粘性的材料和助剂（见方案　

６和方案７）。通过实验，后者的粘合性好。　

４　结　论　

通过以上实验，得到了一种新型的半导电屏蔽　

阻水带：在纤维布基材上覆盖半导电胶后，再压延半　

导电橡胶，这个半导电橡胶的混合物可以使产品既　

有阻水功能又有缓冲机械应力、均匀电场等作用，而　

按方案７压延这种橡胶混合物是最佳选择。　

参考文献：　

［１　宋长发，张建生．复合型遇水单向膨胀橡胶止水带的研制［Ｊ］．　新型建筑材料，２００５，（７）：３８４０　［２］　肖建斌，王永祥ＮＲ／ＳＢＲ吸水膨胀橡胶的性能研究［Ｊ］．青岛　科技大学学报，２００４，（１２）：５０７－５０９．　

＇ｍ＇ｍｍｍｌ＇＇＇＇＇ｍ＇＇＇ｍｍ＇’ｍ＇’＇＇ｍｍ＇ｌ＇ｍ＇＇＇ｍ＇ｍ＇＇＇ｍ＇＇＇＇ｍ＇＇ｍ’＇＇ｍ＇＇ｍ＇ｍ＇＇　

（上接第２４页）　

但是，横、竖压辊的方形孔尺寸精度、压辊架的　

定位精度、压辊与压辊架的配合精度等都会影响方　

形导线最后的尺寸的加工精度。因此，用方形压辊　

对方形导线进行加工时，必须对压辊及相关工装加　

工制造时，提出严格的精度要求，否则会影响方形导　

线加工后的尺寸精度。　

（３）用方形压辊和方形拉拔模组合加工。在方　

形导线尺寸精度要求很高的情况下，可以考虑选用　

方形压辊从横、竖两个方向对导线进行滚压，然后用　

方形拉拔模进行尺寸校准、定径，这样既可以减小缆　

线的轴向加工应力，也可以避免方形压辊的加工误　

差对缆线的加工精度的影响。　

方形缆线的紧压加工方式的选择，还需视方形　

导线的结构、精度要求而定，如遇到特殊结构的方形　

导线，还需设计与之相匹配的紧压加工方式，从而满　

足方形导线的加工要求。　

４方形缆线的收盘成圈　

通常情况下，在加工方形导线时应尽量选择储　线凹槽较平的牵引轮牵引装置，以及盘径较大且平　

整的收线盘作收盘成圈。但有时用户要求提供柔软　

度较高的方形导线，以便于后道工序缠绕加工。以　

铜单线为原材料的方形导线，可以对铜单线热处理　

后进行加工，但是以铝单线为原材料的方形导线，若　

对铝单线进行热处理后加工，因软态的铝单线抗拉　

强度低，则极易变形、拉细、拉断，无法实现连续有效　

生产。在加工铝单线时可暂不考虑热处理，等加工　

完毕后，再对整盘铝芯方形导线进行热处理，这样既　

便于加工，又可以满足用户要求。　

５　结束语　

随着科技领域的不断发展更新，方形导线的使　

用场合、结构要求也会越来越多，我们电缆制造企业