铜包钢技术培训资料

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,铜包钢技术培训,西安杰邦科技,主讲人：平 帅,起 源：,铜包钢起源于美国公司COPPERWELD科普威，网上也能GOOGLE到COPPERPLUS，COPPERHEAD等类似的公司有铜包钢产品，但COPPERWELD移师中国，以及从TFC AMPHENOL所听到的传言，美国的COPPERWELD已生存艰难，卖给FUSHI倒也是个好事情。老牌企业韩国ILJIN把铜包钢工程卖给了老客户SAMATRON，开始专心做光缆方面的产品，而ILKWANG还在高抗拉的艰难中前行。巴西的COPPERSTEEL实在不能满足当地的需要，随着世界兴旺国家的污染工业向中国这个生产工厂的转移，在浙江德清、江苏张家港两地萌发了大批的铜包钢生产厂家。连同包覆工艺在内，现在在我国，铜包钢的生产基地集中在长三角地区。,根据资料显示，湘潭电缆厂是我国机械部系统当时唯一生产铜包钢导线工厂，生产能力500吨。哈尔滨电缆厂1992 年初利用热浸涂法生产无氧铜杆的工艺装备开发铜包钢线产品初步获得成功，拟今后开发生产铜包钢电车线。原电子部主要有三个无线电材料工厂采用电镀法工艺生产镀锡铜包钢线。汕头电线厂“七五期间引进西德镀法生产工艺和主要装备，镀锡铜包钢线年生产能力300 吨；中原无线电材料厂“七五期间引进美国电镀法生产工艺和装备，镀锡铜包钢线年生产能力为100 吨，马鞍山无线电材料厂引进国外关键设备，采用电镀法生产，镀锡铜包钢线年生产能力为150吨。从专利网上的信息来看，江阴金属制品研究所早在1994年就研发铜包钢的生产工艺，相信这是与法尔胜后来上这个工程多少有关系，张家港友谊和满城宝山集团成立于1995年，而浙江百川是1997年成立，韶洋成立于1998年，张家港金鑫和浙北通讯成立于1999年，这些都是领头的企业。,西安杰邦科技,Xian Jsbound Technology Co.,Ltd.,工艺进化：,从采用的工艺来看，这些企业都有差异，高能作为后来人，是在模仿中寻求提高。在粗拉方面，老企业都采用老的工艺手段，没有在线清洗的高效率粗拉设备，在电镀方面很多是采用传统工艺，也即氰化预镀及硫酸铜/硫酸主镀，也有公司使用硫酸镍/硫酸预镀如常州金利，主镀也有公司使用氟硼酸铜/氟硼酸工艺如张家港友谊，百川尝试开发了无氰碱性预镀工艺以摆脱氰化污染及政策控制的问题。但无论怎样，要将铜离子镀到铁上去，是一定要阻止铁与铜离子直接发生的氧化复原反响。,铁与铜离子直接发生的氧化复原反响，是铁基电镀铜要解决的最根本问题，我们把这个过程表示为：铁+铜离子=铁离子+铜，表达式为Fe+Cu2+=Fe2+Cu；Fe2+的生成，铁丝本身提供电子并转化为亚铁离子意味着铁丝的溶解，也就是我们所说的烂丝，这个过程形成的置换铜层，不涉及电沉积，结合非常薄弱。,除了电镀，前后环节都是围绕拉丝在进行，在拉丝的过程可能会需要热处理。拉丝的控制，简单来讲是围绕外表质量和连续性两点在做文章，也就是线要光，线不能断。而电镀的控制，重点是环节与环节间的清洗质量，不管它是在线的还是独立的工艺环节。铜包钢工厂的工艺和技术，都在这些根本理论上开展着，追求着更高的效率和利润率，这是每个企业的使命。,西安杰邦科技,Xian Jsbound Technology Co.,Ltd.,定义分类：,铜包钢顾名思义，是铜包着钢丝，因此是钢丝外围包裹铜层的复合线材，它利用低压高频信号的趋肤效应，在高频区沿外表行走，所以只要铜层厚度到达一定范围，某个频率段的信号就能被确保传递。铜起到传导弱电信号的作用，钢丝那么起到支撑作用。依据铜包裹到钢丝的不同方法，主要分为电镀、包覆、热铸/浸以及电铸。我公司采用的是电镀工艺，即用电解电池工作原理的电镀工艺将块状铜板“溶解然后经电流引导到覆盖在钢丝上。包覆是将铜带包裹钢丝，在包裹的接口处用氩弧焊焊接；热铸/浸是将铜加热熔化为液体，钢丝穿过后带出铜液然后冷却凝固；电铸是电镀的特殊应用，在阴模内实现铜的复原聚集，此类工艺尚不多见。,按照强度的不同，同时参照延伸情况，我们将铜包钢分为：,软态A，半硬态M，硬态HS，超硬态EHS,按照功能不同，我们又将铜包钢分为：,深拉母线，成品线，绞线胚线,在铜包钢的根底上，仍可以进行不同类别的深加工，包括镀锡，镀银，上漆，以及束丝，成缆，制钉，或者光亮退火编织等。,西安杰邦科技,Xian Jsbound Technology Co.,Ltd.,根本物理性能：,铜包钢线作为一种线材，其根本物理性能是我们用眼睛或手或简单测量能观察到的性能，包括线径，外表质量，应力表现，连续性和密集排线效果。,1线径按照线材类普遍的国际国内标准，都是控制1%的公差，比方1mm的线，标准公差是0.01mm；,2外表质量主要涉及氧化，擦伤，线径的均匀度，圆度。,3氧化是指铜外表的氧化变质，铜氧化为氧化铜表现为黑色；,4擦伤是生产及运输过程对外表的碰撞所造成的伤害，通常直接导致线材发毛，变形，污染，交叉甚至断 裂；,5线径均匀度是指一卷线材从头到尾的直径的稳定性通常是拉丝过程模具、排线及设备本身影响的，如果规律性出现直径的波动，我们称为小波浪，或者竹节，这在通讯线缆生产中会直接影响成品线的通讯电学性能。,6圆度是指一段线材在各个方向测量得到的直径数据的稳定性通过由模具直接影响，这在通讯线缆生产中也会影响成品线缆的性能，而且线缆圆度在发泡后被放大，很不美观。,7应力表现是指一段线材在松弛状态表现出的应力趋势，我们称为弹翘，国外称为CAST EFFECT或者PIGTAIL EFFECT。横向应力表现为成圈的收缩趋势，纵向应力表现为螺旋升高的趋势；,8连续性是指一卷线材从头到尾在放线过程的连续程度，如果生产过程接头多，那么放线过程断裂的几率就高，这在通讯线缆生产中会导致客户生产线停顿，废品增多，材料消耗增多,9密集排线效果主要涉及排线是否均匀有序，是否压线，是否在盘边陷落，这在通讯线缆生产中由于放线阻力增大造成线材断裂，同样会导致客户生产线停顿及废品增多。,西安杰邦科技,Xian Jsbound Technology Co.,Ltd.,根底知识A-1：,1欧姆定律和功率公式,欧姆定律是电路的根本公式，表示为：,电压 U,电流=-公式为 I=-；这在后面将用于推测电镀设备异常，,电阻 R,以上公式可以变为：电压=电流*电阻 或者 电阻=电压/电流,功率=电流*电压 公式为 P=I*U,以上公式结合欧姆定律可以变为：,功率=电流*电流*电阻 或者 功率=电压*电压/电阻；,这在后面将用于推测电镀设备的用电消耗情况。,电压标准单位是V伏特，电流标准单位是A安培，功率标准单位是W瓦特，电阻标准单位是欧姆,2电阻仪的作用,电子直流电阻仪的工作就是应用欧姆定律，对1米长的导体施加一个电压通电，内部有个电流表，可以测出电流的大小，然后换算成电阻用数字方式显示出来。这个值我们称为米电阻，当然客户一般提出的是公里电阻要求，这是1000倍的关系，实际操作有时候忽略对误差的矫正。,西安杰邦科技,Xian Jsbound Technology Co.,Ltd.,根底知识A-2：,3电阻及电阻率,中学物理提到，一根导体的电阻是导体本身的性质决定，另外与导体的长度成正比，与导体的截面积成反比。电阻顾名思义，是对电流阻挡的能力，这与水渠的道理一样，水渠越长，水流到最后越难；水渠越宽越大，水流得越容易。,公式为：,长度 L,电阻=电阻率*-或表示为 R=-,截面积 S,圆面的截面积=圆周率*半径*半径 或表示为 S=*r*r 或者 S=1/4*D*D,D=2r，表示直径其中=3.14159，所以S=0.7854*直径*直径；,如上所讲的，导体的电阻首先是其本身的性质决定的，这个“本身的性质，我们称为电阻率，符号是；每个导体都有它的电阻率，我们所熟悉的铜的标准电阻率是17.241*mm2/Km，国际上称为IACS国际退火软铜标准电阻率。,另外，电阻受到温度的影响，下面会提到。,西安杰邦科技,Xian Jsbound Technology Co.,Ltd.,根底知识A-3：,4导电率的概念,导电率是一个比值，定义是相对IACS铜标准电阻率的比值，也就是“相当于铜导电的能力的百分之多少的概念。符号是，表示为：,铜的电阻率,导电率=-*100%,某材料的电阻率,所以铜的导电率是100%，如果某材料的导电率是50%，说明这个材料的导电性能相当于铜的一半。,依据电阻，电阻率，截面积，长度的关系，当我们知道一个材料的截面积S，长度L，并能测到电阻R的时候，通过公式我们可以算出这个材料的电阻率，然后通过比值可以得到导电率，下面是推算过程：,长 度,某材料电阻=某材料电阻率*-,截面积,得到：,某材料电阻*截面积,某材料电阻率=-测试的时候长度是1米,长 度,铜的电阻率 铜的电阻率*1米,某材料导电率=-=-,某材料的电阻率 某材料电阻*截面积,其中，截面积是圆形，上面讲到是0.7854*直径*直径，这就是为什么有我们平时使用的计算公式：导电率=0.0172410.7854直径直径米电阻。,西安杰邦科技,Xian Jsbound Technology Co.,Ltd.,根底知识A-4：,5温度如何影响电阻,上面讲到，温度对电阻会有影响，温度越高，电阻越大，反之越小。为了统一评价标准，国际上通行20时的电阻或电阻率或导电率。参照ASTM美国标准，实验结果说明，铜包钢电阻受温度影响的系数为0.0038/，这个系数的使用是为了矫正实验环境下测得的结果。,西安杰邦科技,Xian Jsbound Technology Co.,Ltd.,案 例：,比方现在实验室温度是28，那么测到的电阻，假设是72欧姆，肯定比20时候的大，因为温度高了，所以电阻也高了。那么20时到底多少，我们要让72变小，就是除以一个大于1的数字，28是高出了8度，所以影响系数是0.0038*8=0.0304，原本是1，现在变为1+0.0304=1.0304，这就是转换系数，那么可以算出，28时的72欧姆，相当于20时的72/1.0304=69.88欧姆，所以：假设A温度下，电阻是R，而20度下电阻是r，那么R=r*1+(A-20)*0.0038,我们依据影响系数0.0038/专门列出了常见温度的温度系数表，就是为了方便计算，将温度系数也放入到导电率公式，就得到最终的：,导电率=0.0172410.7854直径直径米电阻温度系数,并联电路的电阻公式为：,分电阻1*分电阻2 R1*R2,并联电阻=-表示为 R=-,分电阻1+分电阻2 R1+R2,分电阻铜管电阻R1=铜电阻率铜*L/S铜，表示为R1=c*L/Sc,分电阻钢芯电阻R2=钢电阻率钢*L/S钢，表示为R2=s*L/Ss,假设铜所占面积比为Ac，铜包钢截面积为Scs，那么Sc=Ac*Scs；Ss=(1-Ac)Scs,西安杰邦科技,Xian Jsbound Technology Co.,Ltd.,案 例：,代入公式得到：,c*L s*L,-*-,Ac*Scs (1-Ac)Scs,R=-,c*L s*L,-+-,Ac*Scs (1-Ac)Scs,简化以上公式得到铜包钢并联导体的总电阻：,c,R=-*L,Ac+(1-Ac)*c/s*Scs,此外根据电阻公式又能有：,R=cs*L/Scs,c,因此,cs=-,Ac+(1-Ac)*c/s,再根据导电率定义，令,cs=c/cs,令,cs=c/s,简化上述公式得到我们最关键的公式之一：,即,cs=Ac+(1-Ac)*s,；或者是,Ac=(cs-s)/(1-s),也就是说，铜包钢的导电率由钢芯导电率s和截面上铜层所占面积比Ac决定，而且不是正比例关系。,西安杰邦科技,Xian Jsbound Technology Co.,Ltd.,重要性能 1：,铜包钢性能中最重要的局部，因为电学性能决定了铜包钢在通讯线缆中的表现。当我们确定了一种钢芯材料后，需要到达客户所要求的导电率要求，首先转化的就是Ac，依据Ac将衍生出更多的