隨著電機制造業的工藝技術不斷進步和自動化生產線的推廣應用，高速機械繞線裝置、自動繞線裝置、數控漲型機等線圈制造設備在電機線圈制造方面得到越來越廣泛的應用。為確保線圈成型時的尺寸穩定性，對繞包銅扁線的柔軟度提出了更高的要求，即要求繞包銅扁線伸長率高、剛度低、回彈角小，同時需確保繞包銅扁線上述性能分散性小。

一般而言，繞包銅扁線柔軟度主要受銅材材質、退火溫度、繞包燒結等因素影響。本文將對銅材材質、退火溫度、繞包燒結對繞包銅扁線柔軟性的影響進行工藝試驗研究。

1.銅材材質對繞包銅扁線柔軟性的影響

分別采用T1和T2銅桿拉制3×10銅扁線，并在同等條件下進行退火，退火后各項機械性能如表1所示。

表1  T1、T2銅桿拉制3×10銅扁線退火后機械性能

從兩種銅桿退火后的機械性能看，使用T1銅桿拉制銅扁線性能要明顯優于T2銅桿拉制銅扁線。

以固溶形式及彌散相形式存在與銅中的雜質元素在銅扁線再結晶退火過程中與晶界、位錯發生交互作用，偏聚在位錯及晶界處，從而阻礙再結晶形核與長大。因此，在同等退火條件下T2銅桿拉制的銅扁線機械性能低于T1銅桿拉制的銅扁線。

2.退火溫度對繞包銅扁線柔軟性的影響

采用T2銅桿拉制3×10銅扁線，分別在360℃、380℃、400℃、420℃、440℃、460℃下保溫3小時，退火后各項機械性能如圖1~3所示。

銅扁線退火過程就是銅晶粒再結晶過程。隨著退火溫度升高，當達到再結晶溫度時，銅晶粒開始結晶，隨著溫度繼續升高銅晶粒再結晶完成積聚再結晶開始，當達到積聚再結晶溫度時，銅晶粒快速增大，積聚再結晶。銅的機械性能迅速下降（也就是常說的“過燒”）。

拉拔后的銅扁線由于冷加工硬化，剛度及回彈很高，而伸長率很小，隨著退火溫度的升高，伸長率開始增大，剛度及回彈角開始下降，到積聚再結晶溫度，由于晶粒急劇增大，機械性能迅速下降，伸率開始下降，在積聚再結晶溫度附近有一個最高值，回彈角下降趨于平緩。

3.繞包燒結對繞包銅扁線柔軟性的影響

采用經退火的3×10銅扁線進行繞包和燒結，具體工藝流程如下：銅扁線→較直→拋光→絕緣帶繞包燒結→收卷。在每各動作后對繞包銅扁線機械性能進行檢測，結果如表2所示。

表2  各工序后繞包銅扁線的機械性能

從表2可以看出：后工序所有動作對繞包銅扁線的剛度和回彈角均有較為明顯的影響，而伸長率在后工序加工過程中變化不明顯。

在后工序使用過程中為確保繞包燒結的質量，需對退火后放卷的銅扁線進行校直和拋光，校直和拋光過程中銅扁線受外力作用產生加工應力而造成加工硬化，從而導致銅扁線的剛度和回彈角均有明顯的增加。

繞包燒結過程，銅扁線受高溫（300℃左右）軟化作業，部分加工應力得到消除，因而剛度和回彈角減小。

收卷過程中銅扁線由直到彎，發生彎曲變形，再次造成硬化而使剛度和回彈角升高。

4. 結語

研究結果表明繞包銅扁線的柔軟度不僅受銅扁線材質，退火溫度的影響，后工序的使用對繞包銅扁線柔軟度的控制也非常關鍵。

（1）采用純度更高的T1銅桿生產繞包銅扁線對于柔軟度的控制有著積極的影響。

（2）合理設定退火溫度，控制銅扁線退火程度能顯著的提高銅扁線的柔軟度。

（3）提高銅扁線表面質量和排線質量，減少后工序使用中的校直量和拋光量能，使用芯筒更大的線盤進行收線，有效的改善繞包銅扁線的柔軟度。

文/彭光華，中國南車株洲南車電機公司