繞線機卷繞漆包線過程中,漆包低應力對成型性的影響

        小型電機和線圈的制造商面臨著提高產能和提高產品可靠性的需要，他們需要不斷減少由于線圈繞制和裝配產生對漆包線絕緣性能的破壞。由于在線圈繞制和裝配過程會產 生較大的拉伸，漆包線的絕緣層一定要有良好的柔韌性,同 時漆包線還應擁有良好的可成型性（導線的柔軟度）。

        1  漆包線的可成型性 漆包線的機械性能分為導體的和漆膜的機械性能。漆包線在繞線機繞制線圈的過程中，在嵌線工藝過程中，以及用漆包線線圈作為元件的電氣產品，在運行過程中，都有機械應力作用于漆包線上，因此可能產生漆包線伸長，漆膜損傷等現象。 所以漆包線有伸長率、回彈角、柔軟度、抗拉強度、漆膜彈性、漆膜的附著力和耐刮等性能的要求。

        1.1  導體的機械性能項目：有柔軟度、伸長率、回彈角、 抗拉強度。

伸長率反映著材料的塑性變形，用其來考核漆包線的延展性?；貜椊呛腿彳浂葎t反映著材料的彈性變形，用其來考 核漆包線的柔軟度?？估瓘姸扰c導體的回復再結晶程度及回復后組織的晶粒大小有關，抗拉強度、柔軟度和伸長率的好壞反映了銅材質量和漆包退火的程度，它們對于繞線質量有 很大的關系。

        在漆包線涂制過程中，如果涂漆道數和回線的次數過多，在導輪的直徑不夠大的條件下，導線不斷受到拉伸和壓 縮的交替變形，造成晶格的歪扭，在拉伸時容易拉斷。漆包線在繞線機繞制運行時，線上承受過大的張力，將使線材拉細，此時由于晶格上原子或離子因滑動而產生的位移，已形成了殘余內 部應力，因此線材脆性提高，而伸長率和柔軟率下降。

        導體的退火程度和漆包線的抗拉強度、伸長率的大小和柔軟度的好壞有很大的關系。在充分退火的線里，晶粒大小完整，內部沒有或是很少有殘余內應力，在進行伸長率試驗時，一部分外力耗用在使晶格上的原子或離子的移動和晶粒變形方面，漆包線就比較不容易拉斷，得到較大的伸長率數據；反之，變形程度越大的冷拉銅絲，晶粒已產生畸變形成了纖維組織，金屬內部存在殘余內應力，在力學上來說是處于不平衡狀態(tài)，受到拉力就容易拉斷，其伸長率變低。

        在充分退火的銅線里，內部沒有或很少有殘余內應力， 在進行回彈（柔軟度）試驗時，材料只是依靠本身所引起的 應變勢能（柔軟度）進行回彈，所以回彈的角度較小（柔軟度好）。反之沒有退火充分的銅線內部存在殘余的內應力再加上變形勢能的作用就呈現出較大的回彈的角度（柔軟度差）。

        2  低應力伸長儀預測電磁線的卷繞性 電磁線的一系列測試要求為的是保障電磁線的高品質絕緣性能。 為了電機行業(yè)生產高品質、柔韌電磁線并得到合格的測試數據，高精度的測試裝備、細心的試樣準備、先進的測試 方法缺一不可。一些新的測試方法與測試裝備，盡管未列入行業(yè)標準，依然可以用來幫助測定電磁線的品質。特別是對 電機行業(yè)，有許多測試儀器可以幫助預測電磁線的卷繞性性能。低應力伸長儀（LSE）對電磁線的導體的柔軟度進行測 定。電磁線良好的卷繞性能與其導體的柔軟度緊密相關。電 磁線的柔軟度決定了線圈卷繞和線圈裝配過程中的可成型性。低應力拉伸（LSE）測試可以對導體的柔軟度做出更加精確的區(qū)分。

        3  低應力拉伸測試 電磁線導體的柔軟度受到退火工藝、制造過程中的拉伸、導體直徑大小、張力系統(tǒng)、及其他可能的因素影響。電 磁線行業(yè)中通常使用的 NEMA，IEC 和 JIS 的回彈角測試測定了導體的柔軟度，但回彈角測試有其一定的局限性。我們經常會遇到這樣一種情形，有經驗的技術人員或在線的繞線工人會感到這組線比另外一組線要硬一些，但它們的回彈角參 數卻很類似。這種情況，LSE 測試就可以將回彈測試不能測到的導體的柔軟度予以區(qū)分開來。LSE 測試還可在你改變生產工藝后幫助你判斷導體柔軟度的差異。

        在 LSE 測試中（ASTM 1676 標準），樣線的每一個截面都在指定的拉力下被拉伸。這種拉伸產生的永久無應力伸長 作為電磁線的可成型性的一種尺度。LSE 測試的意義在于，在這些低應力下所測試的永久變形性成為導體柔軟度的一種尺度，用來表示導體在卷繞過程中吸收彎曲和經度扭絞的能力。LSE 值越大，導線的可成型性和卷繞性越好。這個測試適用于對導線的可成型性和卷繞性要求很高的電機繞組行業(yè)用電磁線。

        LSE 低應力拉伸測試方法： 下面是 LSE 測試方法的描述：

（1）從成品線盤或線圈上取下樣線，小心操作盡可能 減小彎曲（注意：采用不正確的方法獲取的樣線往往得不到 正確的測試結果）。

（2）LSE 測試的樣線長度應該是測試量程的長度加上測試把手要求的長度。

（3）用固定線夾夾住樣線一端，樣線另一端由活動線夾夾住。線夾間距離應該是 10+/-0.1 英寸（254+/-2.5mm）。

（4）加上一個自然拉力將擬測樣線校直，清除導線的 彎曲。將拉伸測量裝置置零。對應導體截面施加的初始拉力 為：銅導體為 7500psi（51.7Mpa)，鋁導體為 4000pis

（27.6Mpa）。

（5）對銅導體，將拉力增加到 15000 pis（103.4Mpa） 并夾持 30+/-1 秒。對鋁導體，將拉力增加到 8000 pis

（55.2Mpa）并夾持 30+/-1 秒。

（6）然后將這個力恢復到初始拉力，即對銅導體為

7500 pis（51.7Mpa）或對鋁導體為 4000 pis（27.6Mpa）。

（7）永久性拉伸便通過拉伸測量裝置測得。

（8）再根據導線的原始標準長度 10 英寸（254mm）以 百分數算出并記錄下 LSE 值。

        4  低應力測試在生產中的實際應用

        4.1 嵌線狀態(tài)不同的樣品低應力對比 意大利 SICME 公司設備 SV-1000 漆包機生產汽車電機漆

包線，客戶反饋漆包線線硬，嵌線困難，須查找造成漆包線線硬的原因。

針對客戶投訴，對客戶反饋的嵌線狀態(tài)不同的樣品進行分析，主要針對伸長率、回彈角、動摩擦、靜摩擦、低應力、

抗拉強度等。

表 1 嵌線狀態(tài)不同的樣品性能對比

嵌線狀   規(guī)格   伸長率  GB回彈   NEMA 回彈  動摩擦  靜摩擦  低應力   柔軟度   抗拉強度

                                           ％                                                                                        （mm）    (N/mm2)     

困難     1.41    41      28       42       0.100   0.046    0.121%    355     256

容易     1.41    41      28       41       0.102   0.040    0.174%    358     255

        通過數據對比可以看出，不同嵌線狀態(tài)的漆包線，伸長率、回彈角、摩擦系數、柔軟度、抗拉強度沒有明顯區(qū)別， 嵌線困難線在低應力指標上差距較大，低應力決定漆包線柔 軟性，低應力越高，線越軟。

        4.2 漆包線復繞對低應力的影響 漆包線生產過程中的復繞工序，主要將大容量線盤中的成品線繞制成小容量線盤，滿足不同客戶需求，復繞后存在 成品線手感變硬的問題，對復繞前后的成品線測試低應力，發(fā)現低應力急劇下降。

        據此我們初步判斷收線對低應力有極大影響，需對此判斷進行驗證。

        4.3 低應力下降的根源分析 對漆包烘爐出來的漆包線在連續(xù)的不同位置取樣，檢測低應力，以判斷低應力下降的趨勢.

        從圖 1 可以看出，烘爐出口至涂覆表面潤滑劑區(qū)間漆包 線的低應力沒有明顯下降，經過壓緊輪至成品收線低應力出 現明顯下降，烘爐出口至涂覆表面潤滑劑區(qū)間行線轉向導輪 直徑較大，而壓緊輪至成品收線區(qū)間行線轉向導輪直徑較 小，在導輪的直徑不夠大的條件下，導線不斷受到拉伸和壓 縮的交替變形，造成晶格的歪扭，降低低應力值，在拉伸時 容易拉斷。須對壓緊輪至成品收線區(qū)間行線轉向導輪部分進行改造。

                  表 2  復繞線性能對比

型號     規(guī)格    狀態(tài)    低應力

QZ(G)-2  1.12    復繞前  0.182％

QZ(G)-2  1.12    復繞后  0.125％

        4.4  改進方案

        改進小組對問題點進行討論，判斷收線導輪直徑太小， 導致線過度彎曲，產生內應力，降低低應力數據。據此對收 線導輪進行改造，前后對如下四組導輪進行改造：過渡導輪（200mm 改為 330mm）、張力桿導輪（200mm 改為 330mm）、排 線上方導輪（200mm 改為 330mm）、排線導輪（200mm 改為250mm），導輪尺寸原則為在考慮實際位置，操作安全性，漆 包線包角等因素下導輪盡量大。

        通過對比數據可以看出，改造后低應力明顯提升，達到 目標樣品的實際水平，客戶實際使用滿足要求，嵌線手感， 繞線成型整齊度，槽滿率，繞線線傷等各項繞線性能得到較大提高。

表 3設備改造前后各項指標對比

狀態(tài)對比  規(guī)格  　伸長率%  GB回彈   NEMA回彈   動摩擦   靜摩擦  低應力  柔軟度   抗拉強度

                                                          %                                                                                                        (mm)     (N/mm2)                

改造前    1.41    41       28        42        0.100     0.046   0.121%   355    266.1

改造后    1.41    42       28        40        0.102     0.036   0.182%   363    254.1

嵌線容易  1.41    41       28        41        0.102     0.040   0.174%   358    25

5  結  語

新的測試技術幫助改善電磁線的性能和質量，從而滿足 電機和繞組行業(yè)的需求。低應力拉伸（LSE）測試通過低應 力永久變形的測量來幫助測定導線的柔軟度。LSE 值給出導 線柔軟度一個指標，也就是導線在繞線過程中對彎曲和徑向 扭絞的吸收能力。LSE 值越大，導線的可成型性和卷繞性越好。通過低應力數值的分析，查找漆包線生產過程造成線材變硬的原因。