铝合金导体制造工艺技术
首先要保证铝合金的纯度。AA-8000系列铝合金导体的制造工艺与普通电工铝杆基本相同,不过要严格控制铝的化学成分和含量,并经过良好的时效处理和中间退火处理。这需要有专门的人才和专门的设备。
ASTM标准规定的AA-8000系列铝合金和AA-1350铝的化学成分如表4 。 AA-8176的纯度比AA-8030高,但二者性能指标相差不大,都能符合ASTM B 800-05(2011)和UL 44-2010标准要求。美国南方电线公司主要使用AA-8176铝合金,而通用电缆公司和加拿大加铝公司主要使用AA-8030铝合金。
中国铝合金导体制造厂已做过铝合金导体化学成分测试。测试数据显示,中国铝合金导体的化学成分已经比纯电工铝有很大改善。中国标准报批稿《电缆导体用铝合金线》 中规定的铝合金成分见下表。此标准正式颁布以后,中国的铝合金电缆制造将有章可循,消除当前企业标准混乱的局面。
AA-8000系列铝合金中铁的含量最高达0.8-0.9wt%,国产铝合金导体中,铁的含量偏低,其他成分含量较大。电工铝导体的杂质含量很大,不适合制造各项性能要求很高的、安全可靠的建筑电缆。如何调整铁/硅比、提高铁的含量以适应AA-8000系列铝合金的要求,是需要认真解决的问题。
常用的AA-8000系列铝合金和EC-1350铝的化学成分
成分 |
含量(wt%) |
||
AA-8176 |
AA-8030 |
AA-1350 |
|
硅 Si |
0.03-0.15 |
0.10 |
0.10 |
铁Fe |
0.40-1.0 |
0.30-0.8 |
0.40 |
锌Zn |
0.10 |
0.05 |
0.05 |
铜Cu |
--- |
0.15-0.30 |
0.05 |
镁Mg |
--- |
0.05 |
0.01 |
硼B |
--- |
0.001-0.04 |
0.05 |
镓 |
--- |
--- |
0.03 |
钛钒 |
--- |
--- |
0.02 |
其他杂质总量 |
0.15 |
0.10 |
0.10 |
铝 |
余量 |
余量 |
99.50 |
中国标准《电缆导体用铝合金线》规定的铝合金导体化学成分
合金类别 |
合金成分及含量 (wt%) |
|||||||
硅Si |
铁Fe |
铜Cu |
镁Mg |
锌Zn |
硼B |
其他(总量) |
铝 |
|
1 |
0.0628 |
0.4630 |
0.2145 |
0.0016 |
0.0058 |
0.0150 |
0.0177 |
余量 |
2 |
0.0585 |
0.6243 |
0.0104 |
0.0014 |
0.0168 |
0.0041 |
0.0398 |
余量 |
3 |
0.0522 |
0.4123 |
0.2115 |
0.0064 |
0.0098 |
0.0072 |
0.0104 |
余量 |
4 |
0.0510 |
0.6013 |
0.0013 |
0.0014 |
0.0098 |
0.0048 |
0.0160 |
余量 |
5 |
0.0331 |
0.6589 |
0.1964 |
0.0023 |
0.0104 |
0.0088 |
0.0096 |
余量 |
另外,铝合金导体的绞合紧压,也是关键工艺之一。为了尽量减小电缆外径,以适应电缆敷设安装条件和节省护层材料,必须尽可能的减小导体外径。有些电缆厂已积累了很好的经验可供参考借鉴。经充分时效处理和退火的铝合金导体,用特殊设计的紧压或拉拔工艺,可以使紧压系数达到0.92以上。
铝合金导体电缆连接技术
在推广应用AA-8000系列铝合金电缆的今天,要向用户澄清铝合金导体与普通铝和电工铝导体的不同,以及在化学成分、抗蠕变性、耐腐蚀性、连接稳定性等方面所做的改进,以消除用户对铝芯电缆安全性的恐惧感。同时,也要呼吁连接器制造行业和用户,共同改进铝导体处理、连接器件和连接工艺,已确保连接安全可靠。
美国Leviton公司专门研制成功了铜铝线连接用的墙壁插座CO/ALR,获得UL认可,被大量用于住宅内部电气线路。在安装铝芯电缆时,剥除绝缘层后,铝导体暴露于空气中立刻会形成一层绝缘性的氧化膜,导致接触不良而发生过热。CO/ALR插座是专门设计用于铜铝电缆过渡连接的。其主要技术措施是增大导线接触面和使用铜铝性能兼容的材料。美国连接器制造厂商正在用AA-1350铝导体电缆进行实验研究,以期研制成既适用于AA1350铝芯电缆也适用于AA8000系列铝合金电缆的连接器。
根据国外成功的经验,连接铝合金电缆时,可采取以下措施:
1) 铜接线端子和铜或钢螺丝都要镀锡,以解决铜-铝过渡问题;
2) 采用特制的垫片置于铝线和铜端子之间,以防发生电解腐蚀;
3) 使用未镀锡端子时,在连接点涂抗氧化剂以防发生化学腐蚀,如图;
4) 使用专门的铜铝过渡端子CO/ALR。
作为电缆制造行业,要接受以往电气火灾的教训,不能一听说是电气短路引起火灾,就主动把责任扛起来而给自己抹黑。事实证明,绝大多数电气火灾,是由于违规乱拉线和连接不良引起的,并非电缆自身发生短路。随着铝合金建筑电缆在中国推广普及,安全问题不会一朝绝迹,电缆安装连接技术和器材研发必然提上日程。
建筑设计部门已发布铝合金电缆安装规程
中国建筑标准设计研究院已发布了《铝合金电缆敷设与安装-国家建筑标准设计参考图》 ,以期规范铝合金电缆的敷设和安装工艺。如果建筑规程中没有规定,要推广新型电线电缆产品是很困难的。例如:数年前中国电线电缆行业试图推行的尼龙护套线和交联聚乙烯绝缘布电线至今推广不开,分支电缆和矿物绝缘电缆都是建筑部门发布了规范之后才逐步推开的。
新产品开发和能否推广应用是两个概念,不能不顾市场需求而一厢情愿。现在,建筑部门发布了这个规范,为推广铝合金建筑电缆铝合金电缆扫除了障碍。电缆制造企业要熟悉这个规范,对于了解使用要求和产品售后服务都是有益的。