CN110600196A - 一种碳纤维导线加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于碳纤维复合芯导线技术领域，尤其是一种碳纤维导线加工方法，包括以下步骤：S1：取10‑15份碳颗粒、5‑10份玻璃纤维和3‑6份陶瓷进行高温融化，S2：取出融化的各个材料进行冷却，且冷却的时间为3‑6h，S3：将冷却完毕的材料放置到搅拌设备中进行拌和，先进行快速搅拌10‑15min，然后静置30‑45min，静置完毕之后，再利用搅拌设备对混合材料进行慢速搅拌1‑3h。本发明的碳纤维复合芯导线主要靠铝单线部分完成电能传输，导线木身重力、风力、导线应力等机械力主要由碳纤维复合芯承受，经过各种型式试验，碳纤维复合芯导线表现出了良好的机械性能和电气性能，同时在线路架设施工时间较短，大大提高了电网的供电可靠性和设备可用系数。
Description
技术领域
本发明涉及碳纤维复合芯导线技术领域，尤其涉及一种碳纤维导线加工方法。
背景技术
碳纤维复合芯导线(ACCC)是一种新型架空输电线路用导线，重量轻、耐拉伸、热稳定性好、弛度小、单位面积通流能力强和抗腐蚀是其突出特点。特别适合于公司驻地滨海、矿山地区腐蚀强度大、污秽强度高、导线易舞动的使用环境。能够满足建设资源节约型、环境友好型电网的要求，在县级电网中输电线路中具有良好的应用前景。ACCC碳纤维复合导线是目前全世界电力输变电系统理想的取代传统的钢芯铝铰导线、铝包钢导线、铝合金导线及进口殷钢导线的新产品。
拆除旧有线路、改造杆塔再架设新导线的传统方法成本高，工期长，一旦线路架设不及时，原有线路通道将被政府规划部门收回，新架线路将无法使用原有线路通道，给电网规划和建设带来极大困难，一定程度的提高了工程造价并延长了建设周期；线路架设过程中的长时间停电，也极大影响了电网的供电可靠性和设备可用系数，所以我们提出了一种碳纤维导线加工方法，用以解决上述所提出的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在现有技术的缺点，而提出的一种碳纤维导线加工方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种碳纤维导线加工方法，包括以下步骤：
S1：取10-15份碳颗粒、5-10份玻璃纤维和3-6份陶瓷进行高温融化；
S2：取出融化的各个材料进行冷却，且冷却的时间为3-6h；
S3：将冷却完毕的材料放置到搅拌设备中进行拌和，先进行快速搅拌10-15min，然后静置30-45min，静置完毕之后，再利用搅拌设备对混合材料进行慢速搅拌1-3h；
S4：将搅拌完毕之后的材料放入到挤出机内，挤出机可以将混合材料进行挤出成型为碳纤维主芯；
S5：将碳纤维主芯放置炉火温度在400～500°C进行高温固化；
S6：用拉丝机将导电率≥61%IACS的铝杆拉成截面为梯形或者Z形的软铝导线，保证软铝导线的横截面积比绞后的标称面积大4%～8%，拉丝速度控制在≤4m/s；
S7：将截面为梯形或者Ｚ型的软铝导线放入退火炉中退火，其退火温度在450～500°C，保温时间4～6小时；
S8：通过绞线机在碳纤维主芯的外侧呈螺旋状紧密地绞合12只或25只碳纤维主芯，以获得线芯；
S9：将截面为梯形或者Ｚ形的软铝导线盘装在绞线机上，依次将15、20和22只所述软铝导线分三层由内至外呈螺旋状紧密地绞合在所述线芯外侧，紧贴所述线芯的第一层软铝导线层的软铝导线绞合方向与碳纤维主芯绞合方向相反，且相邻两层软铝导线层中的软铝导线的绞合方向相反；
S10：将绞合好的导线通过计器装入线盘芯径大于2000mm的交货盘上，保证导线的弯曲半径≥导线截面外径的30倍。
优选的，所述S1中，使用高温炉对碳颗粒、玻璃纤维和陶瓷进行高温融融化，且高温炉内的温度为500～650°C之间。
优选的，所述S2中，将高温融化的材质放置在托盘中，然后设置多个散热风扇在托盘周围，通过启动散热风扇，可以加快融化材质的冷却时间。
优选的，所述S3中，当使用快速搅拌方式对其搅拌设备中的混合溶液进行搅拌时，其快速搅拌需达到每分钟100-220圈，而其慢速搅拌需达到每分钟60-90圈。
优选的，所述S4中，挤出机中设置有冷却通道，且冷却通道中设置有循环用水，通过利用冷却通道可以降低混合材质的温度，有助于挤出机将其材质挤出成型。
优选的，所述S5中，对碳纤维主芯高温固化的时间为30-55min。
优选的，所述S6中，用拉丝机将导电率≥55%IACS的铝杆拉成截面为梯形或者Z形的软铝导线，保证软铝导线的横截面积比绞后的标称面积大5%～6%，拉丝速度控制在≤3m/s。
优选的，保证退火后截面为梯形或者Z形软铝导线的抗拉强度在65～80MPa，伸长率≥28%，电阻率≤0.026369Ω·mm2/m。
优选的，所述S9中，第一层软铝导线层的直径为：24.1±0.1mm，第二层软铝导线层的直径为：242.8±0.1mm，第三层软铝导线层的直径为：39.8±0.1mm，同时保证梯形或者Ｚ形软铝导线的抗拉强度在80～90MPa，伸长率≥20%，电阻率≤0.0274Ω·mm2/m，电阻≤0.015Ω/km。
优选的，所述S10中，将绞合好的导线通过计器装入线盘芯径大于2200mm的交货盘上，保证导线的弯曲半径≥导线截面外径的28倍。
本发明的碳纤维复合芯导线主要靠铝单线部分完成电能传输，导线木身重力、风力、导线应力等机械力主要由碳纤维复合芯承受，经过各种型式试验，碳纤维复合芯导线表现出了良好的机械性能和电气性能，同时在线路架设施工时间较短，大大提高了电网的供电可靠性和设备可用系数。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的方法，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
一种碳纤维导线加工方法，包括以下步骤：
S1：取10份碳颗粒、5份玻璃纤维和3份陶瓷进行高温融化；
S2：取出融化的各个材料进行冷却，且冷却的时间为3h；
S3：将冷却完毕的材料放置到搅拌设备中进行拌和，先进行快速搅拌10min，然后静置30min，静置完毕之后，再利用搅拌设备对混合材料进行慢速搅拌1h；
S4：将搅拌完毕之后的材料放入到挤出机内，挤出机可以将混合材料进行挤出成型为碳纤维主芯；
S5：将碳纤维主芯放置炉火温度在400°C进行高温固化；
S6：用拉丝机将导电率≥61%IACS的铝杆拉成截面为梯形或者Z形的软铝导线，保证软铝导线的横截面积比绞后的标称面积大5%～8%，拉丝速度控制在≤4m/s；
S7：将截面为梯形或者Ｚ型的软铝导线放入退火炉中退火，其退火温度在450°C，保温时间4小时；
S8：通过绞线机在碳纤维主芯的外侧呈螺旋状紧密地绞合12只或25只碳纤维主芯，以获得线芯；
S9：将截面为梯形或者Ｚ形的软铝导线盘装在绞线机上，依次将15、20和22只软铝导线分三层由内至外呈螺旋状紧密地绞合在线芯外侧，紧贴线芯的第一层软铝导线层的软铝导线绞合方向与碳纤维主芯绞合方向相反，且相邻两层软铝导线层中的软铝导线的绞合方向相反；
S10：将绞合好的导线通过计器装入线盘芯径大于2000mm的交货盘上，保证导线的弯曲半径≥导线截面外径的30倍。
本实施例中，S1中，使用高温炉对碳颗粒、玻璃纤维和陶瓷进行高温融融化，且高温炉内的温度为500°C之间。
本实施例中，S2中，将高温融化的材质放置在托盘中，然后设置多个散热风扇在托盘周围，通过启动散热风扇，可以加快融化材质的冷却时间。
本实施例中，S3中，当使用快速搅拌方式对其搅拌设备中的混合溶液进行搅拌时，其快速搅拌需达到每分钟100圈，而其慢速搅拌需达到每分钟60圈。
本实施例中，S4中，挤出机中设置有冷却通道，且冷却通道中设置有循环用水，通过利用冷却通道可以降低混合材质的温度，有助于挤出机将其材质挤出成型。
本实施例中，S5中，对碳纤维主芯高温固化的时间为30min。
本实施例中，S6中，用拉丝机将导电率≥55%IACS的铝杆拉成截面为梯形或者Z形的软铝导线，保证软铝导线的横截面积比绞后的标称面积大5%～6%，拉丝速度控制在≤3m/s。
本实施例中，保证退火后截面为梯形或者Z形软铝导线的抗拉强度在65MPa，伸长率≥28%，电阻率≤0.026369Ω·mm2/m。
本实施例中，S9中，第一层软铝导线层的直径为：24.1±0.1mm，第二层软铝导线层的直径为：242.8±0.1mm，第三层软铝导线层的直径为：39.8±0.1mm，同时保证梯形或者Ｚ形软铝导线的抗拉强度在80MPa，伸长率≥20%，电阻率≤0.0274Ω·mm2/m，电阻≤0.015Ω/km。
本实施例中，S10中，将绞合好的导线通过计器装入线盘芯径大于2200mm的交货盘上，保证导线的弯曲半径≥导线截面外径的28倍。
实施例二
一种碳纤维导线加工方法，包括以下步骤：
取12份碳颗粒、8份玻璃纤维和5份陶瓷进行高温融化；
S2：取出融化的各个材料进行冷却，且冷却的时间为4h；
S3：将冷却完毕的材料放置到搅拌设备中进行拌和，先进行快速搅拌12min，然后静置35min，静置完毕之后，再利用搅拌设备对混合材料进行慢速搅拌2h；
S4：将搅拌完毕之后的材料放入到挤出机内，挤出机可以将混合材料进行挤出成型为碳纤维主芯；
S5：将碳纤维主芯放置炉火温度在450°C进行高温固化；
S6：用拉丝机将导电率≥61%IACS的铝杆拉成截面为梯形或者Z形的软铝导线，保证软铝导线的横截面积比绞后的标称面积大6%～8%，拉丝速度控制在≤4m/s；
S7：将截面为梯形或者Ｚ型的软铝导线放入退火炉中退火，其退火温度在480°C，保温时间5小时；
S8：通过绞线机在碳纤维主芯的外侧呈螺旋状紧密地绞合12只或25只碳纤维主芯，以获得线芯；
S9：将截面为梯形或者Ｚ形的软铝导线盘装在绞线机上，依次将15、20和22只软铝导线分三层由内至外呈螺旋状紧密地绞合在线芯外侧，紧贴线芯的第一层软铝导线层的软铝导线绞合方向与碳纤维主芯绞合方向相反，且相邻两层软铝导线层中的软铝导线的绞合方向相反；
S10：将绞合好的导线通过计器装入线盘芯径大于2000mm的交货盘上，保证导线的弯曲半径≥导线截面外径的30倍。
本实施例中，S1中，使用高温炉对碳颗粒、玻璃纤维和陶瓷进行高温融融化，且高温炉内的温度为600°C之间。
本实施例中，S2中，将高温融化的材质放置在托盘中，然后设置多个散热风扇在托盘周围，通过启动散热风扇，可以加快融化材质的冷却时间。
本实施例中，S3中，当使用快速搅拌方式对其搅拌设备中的混合溶液进行搅拌时，其快速搅拌需达到每分钟150圈，而其慢速搅拌需达到每分钟70圈。
本实施例中，S4中，挤出机中设置有冷却通道，且冷却通道中设置有循环用水，通过利用冷却通道可以降低混合材质的温度，有助于挤出机将其材质挤出成型。
本实施例中，S5中，对碳纤维主芯高温固化的时间为45min。
本实施例中，S6中，用拉丝机将导电率≥55%IACS的铝杆拉成截面为梯形或者Z形的软铝导线，保证软铝导线的横截面积比绞后的标称面积大5%～6%，拉丝速度控制在≤3m/s。
本实施例中，保证退火后截面为梯形或者Z形软铝导线的抗拉强度在70MPa，伸长率≥28%，电阻率≤0.026369Ω·mm2/m。
本实施例中，S9中，第一层软铝导线层的直径为：24.1±0.1mm，第二层软铝导线层的直径为：242.8±0.1mm，第三层软铝导线层的直径为：39.8±0.1mm，同时保证梯形或者Ｚ形软铝导线的抗拉强度在85MPa，伸长率≥20%，电阻率≤0.0274Ω·mm2/m，电阻≤0.015Ω/km。
本实施例中，S10中，将绞合好的导线通过计器装入线盘芯径大于2200mm的交货盘上，保证导线的弯曲半径≥导线截面外径的28倍。
实施例三
一种碳纤维导线加工方法，包括以下步骤：
S1：取15份碳颗粒、10份玻璃纤维和6份陶瓷进行高温融化；
S2：取出融化的各个材料进行冷却，且冷却的时间为6h；
S3：将冷却完毕的材料放置到搅拌设备中进行拌和，先进行快速搅拌15min，然后静置45min，静置完毕之后，再利用搅拌设备对混合材料进行慢速搅拌3h；
S4：将搅拌完毕之后的材料放入到挤出机内，挤出机可以将混合材料进行挤出成型为碳纤维主芯；
S5：将碳纤维主芯放置炉火温度在500°C进行高温固化；
S6：用拉丝机将导电率≥61%IACS的铝杆拉成截面为梯形或者Z形的软铝导线，保证软铝导线的横截面积比绞后的标称面积大4%～8%，拉丝速度控制在≤4m/s；
S7：将截面为梯形或者Ｚ型的软铝导线放入退火炉中退火，其退火温度在500°C，保温时间6小时；
S8：通过绞线机在碳纤维主芯的外侧呈螺旋状紧密地绞合12只或25只碳纤维主芯，以获得线芯；
S9：将截面为梯形或者Ｚ形的软铝导线盘装在绞线机上，依次将15、20和22只软铝导线分三层由内至外呈螺旋状紧密地绞合在线芯外侧，紧贴线芯的第一层软铝导线层的软铝导线绞合方向与碳纤维主芯绞合方向相反，且相邻两层软铝导线层中的软铝导线的绞合方向相反；
S10：将绞合好的导线通过计器装入线盘芯径大于2000mm的交货盘上，保证导线的弯曲半径≥导线截面外径的30倍。
本实施例中，S1中，使用高温炉对碳颗粒、玻璃纤维和陶瓷进行高温融融化，且高温炉内的温度为650°C之间。
本实施例中，S2中，将高温融化的材质放置在托盘中，然后设置多个散热风扇在托盘周围，通过启动散热风扇，可以加快融化材质的冷却时间。
本实施例中，S3中，当使用快速搅拌方式对其搅拌设备中的混合溶液进行搅拌时，其快速搅拌需达到每分钟220圈，而其慢速搅拌需达到每分钟90圈。
本实施例中，S4中，挤出机中设置有冷却通道，且冷却通道中设置有循环用水，通过利用冷却通道可以降低混合材质的温度，有助于挤出机将其材质挤出成型。
本实施例中，S5中，对碳纤维主芯高温固化的时间为55min。
本实施例中，S6中，用拉丝机将导电率≥55%IACS的铝杆拉成截面为梯形或者Z形的软铝导线，保证软铝导线的横截面积比绞后的标称面积大5%～6%，拉丝速度控制在≤3m/s。
本实施例中，保证退火后截面为梯形或者Z形软铝导线的抗拉强度在80MPa，伸长率≥28%，电阻率≤0.026369Ω·mm2/m。
本实施例中，S9中，第一层软铝导线层的直径为：24.1±0.1mm，第二层软铝导线层的直径为：242.8±0.1mm，第三层软铝导线层的直径为：39.8±0.1mm，同时保证梯形或者Ｚ形软铝导线的抗拉强度在90MPa，伸长率≥20%，电阻率≤0.0274Ω·mm2/m，电阻≤0.015Ω/km。
本实施例中，S10中，将绞合好的导线通过计器装入线盘芯径大于2200mm的交货盘上，保证导线的弯曲半径≥导线截面外径的28倍。
对实施例1-3进行性能对比实验，对比常规的碳纤维导线，实验数据如下表所示：
| 实施例 | 一 | 二 | 三 |
| 制备速度百分比 | 38% | 41% | 43% |
| 质量稳定性百分比 | 35% | 37% | 42% |
由上述表格可知，本发明能够提高碳纤维导线的制备速度以及提高质量稳定性，且实施例三为最佳实施例。
Claims (10)
1.一种碳纤维导线加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：取10-15份碳颗粒、5-10份玻璃纤维和3-6份陶瓷进行高温融化；
S2：取出融化的各个材料进行冷却，且冷却的时间为3-6h；
S3：将冷却完毕的材料放置到搅拌设备中进行拌和，先进行快速搅拌10-15min，然后静置30-45min，静置完毕之后，再利用搅拌设备对混合材料进行慢速搅拌1-3h；
S4：将搅拌完毕之后的材料放入到挤出机内，挤出机可以将混合材料进行挤出成型为碳纤维主芯；
S5：将碳纤维主芯放置炉火温度在400～500°C进行高温固化；
S6：用拉丝机将导电率≥61%IACS的铝杆拉成截面为梯形或者Z形的软铝导线，保证软铝导线的横截面积比绞后的标称面积大4%～8%，拉丝速度控制在≤4m/s；
S7：将截面为梯形或者Ｚ型的软铝导线放入退火炉中退火，其退火温度在450～500°C，保温时间4～6小时；
S8：通过绞线机在碳纤维主芯的外侧呈螺旋状紧密地绞合12只或25只碳纤维主芯，以获得线芯；
S9：将截面为梯形或者Ｚ形的软铝导线盘装在绞线机上，依次将15、20和22只所述软铝导线分三层由内至外呈螺旋状紧密地绞合在所述线芯外侧，紧贴所述线芯的第一层软铝导线层的软铝导线绞合方向与碳纤维主芯绞合方向相反，且相邻两层软铝导线层中的软铝导线的绞合方向相反；
S10：将绞合好的导线通过计器装入线盘芯径大于2000mm的交货盘上，保证导线的弯曲半径≥导线截面外径的30倍。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维导线加工方法，其特征在于，所述S1中，使用高温炉对碳颗粒、玻璃纤维和陶瓷进行高温融融化，且高温炉内的温度为500～650°C之间。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维导线加工方法，其特征在于，所述S2中，将高温融化的材质放置在托盘中，然后设置多个散热风扇在托盘周围，通过启动散热风扇，可以加快融化材质的冷却时间。
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维导线加工方法，其特征在于，所述S3中，当使用快速搅拌方式对其搅拌设备中的混合溶液进行搅拌时，其快速搅拌需达到每分钟100-220圈，而其慢速搅拌需达到每分钟60-90圈。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维导线加工方法，其特征在于，所述S4中，挤出机中设置有冷却通道，且冷却通道中设置有循环用水，通过利用冷却通道可以降低混合材质的温度，有助于挤出机将其材质挤出成型。
6.根据权利要求1所述的一种碳纤维导线加工方法，其特征在于，所述S5中，对碳纤维主芯高温固化的时间为30-55min。
7.根据权利要求1所述的一种碳纤维导线加工方法，其特征在于，所述S6中，用拉丝机将导电率≥55%IACS的铝杆拉成截面为梯形或者Z形的软铝导线，保证软铝导线的横截面积比绞后的标称面积大5%～6%，拉丝速度控制在≤3m/s。
8.根据权利要求1所述的一种碳纤维导线加工方法，其特征在于，所述S7中，保证退火后截面为梯形或者Z形软铝导线的抗拉强度在65～80MPa，伸长率≥28%，电阻率≤0.026369Ω·mm2/m。
9.根据权利要求1所述的一种碳纤维导线加工方法，其特征在于，所述S9中，第一层软铝导线层的直径为：24.1±0.1mm，第二层软铝导线层的直径为：242.8±0.1mm，第三层软铝导线层的直径为：39.8±0.1mm，同时保证梯形或者Ｚ形软铝导线的抗拉强度在80～90MPa，伸长率≥20%，电阻率≤0.0274Ω·mm2/m，电阻≤0.015Ω/km。
10.根据权利要求1所述的一种碳纤维导线加工方法，其特征在于，所述S10中，将绞合好的导线通过计器装入线盘芯径大于2200mm的交货盘上，保证导线的弯曲半径≥导线截面外径的28倍。
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