铝母线加工（共3篇）
铝母线加工 篇1
0前言
随着社会经济与工业技术的不断发展,我国铝电解行业的相关技术也得到了发展,正因如此,致使我国铝电解市场面临着巨大的竞争压力,与铝电解相关的各类企业对铝电解的质量要求也水涨船高,直接促使了铝电解工业技术的更新与发展。铝母线装置作为铝电解工作车间的重要组成部分,对这个铝电解作业的顺利完成有着重要的影响,因此与铝电解行业相关的各类企业,在努力提高市场占有份额的过程中,还应该关注铝母线的加工工艺,保证企业的经济指数能够无压力处于不断提升状态。但是应该注意的是,由于铝母线的加工工艺复杂,并且对于加工质量、加工时间和加工数额要求较高,因而在铝母线的加工制作中不仅需要严把质量关,还应该对加工工艺有严格要求,免得造成铝母线加工成品变废品的恶劣情状。
1 电解铝厂铝母线加工工艺
1.1 铝母线加工工艺步骤
根据我国现今使用的铝母线加工工艺,粗略来说可勾画为以下步骤 :验尺及外观审查→母线矫直→画线→铣端面→画线切锯→画线→打孔→平面加工→质量检测→措施保护→进入仓库→输出厂区→现场安装
1.2 铝母线对于加工原材料的严格要求
1.2.1用来制作铝母线的原材料,其化学性质必须相对稳定,并且符合GBl 196—88所提出的标准,并且其电阻率在不同状态下必须保持相应标准。
1.2.2铝母线原材料必须平整完好,不得出现气泡、残渣以及严重缩孔等缺陷,铝母线的内外质量必须严保密封。
1.2.3制造铝母线的横截面尺寸公差,必须严格控制,力求达到电解铝行业要求的最小尺寸公差标准。
总的来说,用以制造铝母线的原材料必须经过相关质量机构质检合格,并且在加工过程中符合相应的设计要求、验收规范,具备原材料出产厂家的材料合格书与质检报告等等,方才符合铝母线对于加工原材料的严格要求。
1.3 铝母线加工完成的存储
关于铝母线加工完成之后的存储,应具备以下几点要求 :
1.3.1进行铝母线的装卸与吊装时,必须采用专业的吊装工具,不得利用以钢丝为主要材质的链条进行铝母线的捆裹,实在受条件限制的话,也需要采用质地较柔和的木板、橡胶板等物件进行底衬保护。同时,吊装点和卸载点的选择应该比较科学,装卸过程尽量保持轻拿轻放,避免人为的刮伤与碰撞而造成不必要的损耗。
1.3.2在铝母线的运输中,必须时刻保持警惕意识,切勿因个人松懈而导致运输车辆的翻覆,或者在运输过程中造成母线的变形。
1.3.3在母线存储地段的选择上,应尽量选择平坦、厚实的地面,最好可以在地面上放置一定厚度的木板。保证母线的存储位置安全并具有足够地耐力 ;最好按照规格、尺寸、型号进行分类摆放,保证铝母线在后期的存取中避免受到影响 ;对于形状比较特殊的铝母线,应该特殊情况特殊对待,采用妥善的手段进行存储。
1.3.4铝母线即将入库时,应进行详细情况的登记录入,并且将此次录入结果与原材料录入结果一并保存,做好铝母线质量的严格把关。
1.4 铝母线加工工艺详细步骤介绍
1.4.1铝母线的外观审查
关于铝母线的外观,必须保证铝母线材料表面平整,无气泡、夹渣等缺陷,且还应该符合以下具体标准 :
1) 垂直于母线电流方向铸造冷隔≤1.5mm,其长度 <300mm
2) 平行电流方向裂纹 :
裂纹深度 < 3mm,宽度 < 1mm。且当母线长度≤5000mm时,裂纹长度应该 <300mm ; 当母线长 度 >5000mm时,裂纹长度 小于母线 长度10%,且不能>1200mm。
1.4.2验尺
进行铝母线的验尺时,应严格执行以下标准 :
1) 制作铝母 线的长度 许可偏差+3 ~ +10mm,大平面对角线差≤5mm。
2)用于制造铝母线的材料不得扭曲,并且其平面许可极小偏差
3)进出于端头、中间的母线长度许可偏差±5mm,大平面对角线差≤7mm。
4) 铝母线的合格品,其高与宽均许可偏差 -4 ~ +2mm
1.4.3铝母线的矫直及切面铣削加工
铝母线的正式加工,应该是在图纸的确定和会审之后,并且准备好用于加工和计量的工具。
1)铝母线的矫直
铝母线的矫直,一般意义上均利用液压传动技术对母线进行压力矫正,与机械压力法相比,其压力的动力与速度均可以在要求范围内进行调整,操作起来较为灵活,与其它操作装置进行配合时也能迅速接配。同时,母线矫直工作进行之时应避免与矫直工具上的金属物件相碰撞,以免出现擦上或者损耗,哪怕有小范围的刮伤,其表面划痕许可深度 <1.5mm,校直后母线表面局部被压限深度应 <2mm,面积<100mm×100mm,矫直后的铝母线直线度与平面度应符合以下标准,如下图示 :
附 :矫直后的铝母线应合理存储,避免损耗
2) 铝母线切面铣削加工
经矫直后的铝母线,需要再利用自制母线平头机铣削母线端头平面,并其垂直度许可偏差高、宽为±2mm。利用自制的专用母线平头机进行铝母线的端头进行切面铣削加工后,不仅质量好,而且效率高,具体加工步骤为 :第一遍为粗铣,第二遍为半精铣,第三遍为精铣。
1.4.4立体母线、短路母线等异性母线加工
1) 由于铝母线的加工程序复杂,并且对于尺寸、接触面的平整度、眼孔相对尺寸要求偏高,所以在加工工艺上,应该严格控制制作质量,使得加工而成的铝母线合格品绝对符合要求标准,在没有明确具体要求的情况之下,也应该严格遵守施工要求及规范,保证铝母线制作的合格率。
2)切锯后的钻孔,应该要和标准孔径、孔径垂直度和孔中心距离等相关尺寸相契合,即使有误差也应该保持在误差许可范围内,然后在母线接触面的整平加工中,进行第一遍为粗铣、第二遍为半精铣、第三遍为精铣的加工步骤,使得铣削后铝母线表面粗糙度接近3.2mm,平面度为0.05mm, 应该不厌其烦的进行刮铣直到达到设计要求为止 , 对于所有经加工后的铝母线应加以保护 , 不能有碰伤或划有伤痕。
2 研讨铝母线加工工艺结论
电解铝母线加工工艺,从加工步骤的外观质量检查开始,经过验尺、母线的校直及端面铣削加工等等多层步骤的加工,才能制造出合格的铝母线产品,同时由于电解铝母线加工工艺复杂的特点,对于质量、尺寸、材质要求还偏高,所以在母线加工制作时要认真读图,严格控制电解铝母线加工工艺的每一道工序,做到真正的铝母线加工有效控制流程,满足铝电解行业的铝母线加工工艺的细致与适用。
摘要：电解铝厂基本均利用铝母线输送电流或者低电压直流电,因此铝母线的加工工艺就显得尤为重要,关乎电解铝厂的正常运作。本文偏重研讨电解铝厂铝母线加工工艺,保证了铝母线在加工过程中的制造质量,确保所有投入使用的铝母线均为工作流程之中的合格零件,以促进我国铝电解工业的发展为最终目的。
关键词：电解铝,铝母线加工,工艺研讨
铜铝复合母线短时耐受能力研究 篇2
1 短耐计算的数学模型
当电流流过导体时,导体之间会产生电动力。电动力包括电动斥力和电动补偿力。电动斥力决定了导体承受的机械应力,三相系统导体短路时中间B相受到最大电动力
其中,i为短路电流峰值,单位A; L为两固定导体绝缘夹之间距离,单位m; a为导体之间中心距,单位m; 导体间作用力引起的弯曲应力
单位N·mm- 2,其中W = 1 /( 6 hb2) 为导体立放时的截面系数,b为导体厚度,h为导体宽度,单位m; β 为动态应力系数,与导体固有震动频率有关,取决于固定支架,简单支架取1,对开关柜水平母线,中间有垂直引出母线取0. 73,中间没有垂直引出母线取0. 5。
导体能承受短路时的弯曲应力 σ ≤ qσxu,σxu是导体材料允许的最大弯曲应力。工程上取永久变形值达0. 2% 时所对应的应力值作为该材料的屈服极限[4]。文中按铝母线的参数作为铜铝复合母线的参数计算,由于铜铝复合母线的抗拉强度大于铝母线抗拉强度,所以铜铝复合母线的屈服极限也大于铝母线的屈服极限。q为可塑性系数,对矩形截面取q = 1. 5。铜铝复合母线的qσxu= 1. 5 × 170 = 225 N·mm- 2。
2 母线槽动稳定与产品结构关系
母线槽能否承受短路电流的冲击,主要取决于固定导体两绝缘夹之间的距离L,L值可由式 σ ≤ qσxu求出,动态应力系数 β 取1。
空气母线槽中绝缘夹和侧板紧固一起后固定导体,因此导体短路时产生的弯曲应力要比计算的小,计算出的L值保险系数较大。在密集型母线槽中导体由两侧板全长紧固,L值趋于0,因此,短路时导体产生的弯曲应力较小,一般参照空气母线槽的L值紧固侧板[5]。
3 150 ~ 7 200 A为双层或3 层结构立式并联,每相导体短路电流也分配到每层,双层结构每层短路电流是总短路电流的1 /2 除以分流系数,3 层结构每层短路电流是总短路电流的1 /3 除以分流系数。比如双层结构,短耐80 k A,每层短路电流为40 /0. 85 =47 k A,3 层结构100 k A,每层短路电流33. 3 /0. 75 =44. 4 k A。在空气母线槽中导体之间中心距a为0. 019 m或0. 023 m,以a = 0. 023 m为例计算
其中,L为两固体导体绝缘夹之间的距离; W为导体的截面系数; σxu为导体材料允许的最大弯曲应力; i为短路峰值电流。铜铝复合母线 σxu取170[6,7]。
实际最大短路电流各额定电流等级是不同的,因各额定电流下,回路变压器的电阻、电抗、配电线路的电阻、电抗均不同,总的短路阻抗也不同,在高压侧短路容量无限大时,短路电流最大,各额定电流下考核的短路电流是不同的,具体如表1 所示。固定导体的绝缘夹间距也是不同的,表2 中分别求出了应考核的短路电流和最大L值。
3 低压开关柜动稳定与产品结构关系
标准型低压开关柜其结构一般不能改变,导体材料采用铜铝复合母线,必须满足原结构对短耐的要求[8]。以GCK2 为例进行计算GCK2 参数如表3 所示。
1 600 A每相是单根导体,只需计算相间导体产生的弯曲应力,2 500 A以上主母线是由两根以上导体构成。因此,不但要考虑主母线的电动力还要考虑分支导体之间的电动力,总弯曲引力是这两部分弯曲应力之和。验证方式按GCK2 柜体结构分别计算主导体的弯曲应力和分支导体的弯曲应力,两者之和是否<255 N·mm- 2。主导体的电动力和弯曲应力由式( 2)可得计算结果,如表4 所示。
分支导体( 同相间导体) 产生的电动力计算
其中,n为并联导体数; as为分支导体间有效距离; Ls为相邻支持件或衬垫间的距离; Ws为分支导体截面系数。由此计算出分支导体产生的弯曲应力和总弯曲应力,如表5 所示。
由计算可知,分支导体( 同相) 产生的弯曲应力比相间主母线产生的弯曲应力大得多,1 600 A每相是单根导体,总的弯曲应力远< 255 N·mm- 2,2 500 A和3 200 A总的弯曲应力也< 255 N · mm- 2,4 000 A和5 000 A同相导体间产生的弯曲应力都超过了铜排的允许应力340,因此铜排的GCK2 = 4 000 和GCK2 -5 000开关柜中在水平母线中间加一个绝缘支撑件,以保证Ls的最大值不超过0. 45 m,这样在相导体上增加一个绝缘支撑件后,4 000 A: σs= 141,σz+ σ =203. 45; 5 000 A: σs= 148,σz+ σ = 245. 5,小于铜铝复合母线的允许应力[9]。
4 铜铝复合母线和铜母线短耐试验
此次短耐试验所用铜母线硬度为HV90 以上,铜铝复合母线硬度为HV65 以上,每相采用单根导体的短耐等级为30 k A和50 k A,在对比试验中分别进行30 k A和50 k A两个等级的试验[10]。短耐等级50 k A,i = 105 k A,时间为1 s,对应规格和固定间距为: 铜母线10 × 100 规格,L = 286 mm,复合母线10 × 120 规格,L = 186 mm。短耐等级65 k A,i = 143 k A,时间为1 s,对应规格和固定间距为186 mm。铜母线6 × 200,L =178 mm,铜铝复合母线6 × 200,L = 106 mm,铜铝复合母线8 × 200 规格,L = 141 mm和178 mm。具体数据如表6 所示。
试验依据GB7251 在交流大容量断流能力试验设备上进行,试验结果全部满足GB7251 的相关要求。
5 结束语
铜铝复合母线在低压成套设备中应用需短时耐受试验,通过计算可知铜铝复合母线1 600 A、2 500 A和3 200 A导体间总的弯曲应力< 255 N·mm- 2,满足要求,4 000 A和5 000 A导体间产生的弯曲应力大于铜母线允许应力,在水平母线中间加一个绝缘支撑架可满足短耐要求。由计算理论值和实验验证可知,在母线槽中通过减小绝缘夹距离L值,可满足铜铝复合母线在母线槽中短耐要求。
参考文献
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铝母线加工 篇3
1 安装前准备
1)阳极母线表面应平整，不得有气孔、夹渣、横向裂纹等缺陷，内部应密实，质体均匀。
2)经初加工的阳极母线须按图纸要求检验合格，特别是与铝导杆接合的表面，其表面粗糙度不大于6.5，每组孔的孔距误差为L±1 m m，相邻两组孔间孔距误差不大于a±2m m;母线侧弯校正时采用50吨液压千斤顶，受力点避开与阳极导杆接触部位。
3)加工后的阳极母线须经检验合格，必要时对与铝导杆安装的结合部位进行研磨，研磨后二者接触面积不小于90%。
4)为防止阳极母线在吊装翻转过程中划伤加工面，需自制2个翻转圆盘，套于母线两端。
2 安装步骤
1)将导轨滚轮组用螺栓M20×80连接在大梁腹板上, 环氧层压玻璃布绝缘板和绝缘套管一并安装就位。
2)将导轨套于导轨滚轮组上。
3)用2根Φ25×300的圆钢穿于Φ31吊装孔中，待母线平稳吊起后，将导轨与母线用M24×320双头螺栓连为一体，每根母线用两根阳极导轨定位。
4)将两根阳极母线分别吊装固定在阳极提升机构的母线吊挂上，找准水平后用螺栓固定，然后将母线徐徐降至母线窗口水平中点位置。
3 母线焊接
1)在阳极平衡母线(铝焊片)焊接中，铝焊片分为平行铝焊片和垂直铝焊片两种，焊接施工中应先焊平行铝焊片，后焊垂直铝焊片。
2)先进行组装定位焊，定位尺寸以各阳极度母线窗口中心为基准，检查合格后再进行正式焊接;焊接方法采用熔化极度氩弧焊，在焊接过程中不断检查焊接质量，调整焊接参数以满足施工要求。
3)先焊水平焊口，待焊完后两端封头，经检查合格无误后再焊接垂直焊口。
4)铝焊片在焊接中应严格检查把关，发现焊口不合格，应及时铲除，重新焊接，决不可在焊缝不合格时焊接下一铝焊片。
5)焊接专检人员及质量检查员应现场跟踪检查每个焊口，坚持旁站监理，发现不合格品，及时责令其停止施焊，并进行返修处理。
6)每一处焊口的铝焊片焊接完毕后，经甲方监理验收合格无误并确认后，方可进行下道工序的焊接。
4 阳极下垂母线束安装
1)将予制好的阳极下垂母线束运至安装地点。
2)在阳极母线相应焊位按图示位置划出上下定位线。
3)根据软带弧度制作成型胎具，用型钢支架固定在拟安装位置，以保证软带弧度。
4)清理阳极母线焊位及单肩立柱母线端部，必要时进行打磨抛光至露出金属光泽。
5)以阳极母线焊位最低点为基础，将铝贴条定位，然后按尺寸逐个焊接各束软铝带。
6)四组阳极下垂母线束由四名焊工同时施焊, 焊接检验及质量要求同阳极母线。
7)焊接完毕拆除临时固定胎具，将钢板、圆钢制作的软带夹用M12螺母固定于软带束上，以防止局部掉落。
5 焊接质量要求及检验标准
5.1 焊接前要求
对焊工和焊接工艺的要求：
1)参加此项工程施焊焊工必须经过培训，经理论知识和操作技能的考试，考试合格者，方许上岗施焊。
2)焊接工艺的确定应进行焊接试验和焊接工艺评定。焊接工艺评定合格后，按评定合格的工艺，编制焊接工艺指导书，焊工按焊接工艺指导书规定的参数和要求进行施焊。
对原材料验收及清理：
1)原材料进厂后，应核对材料出厂质量合格证书，检查外表质量，要求表面无划伤、碰撞损伤和氧化物斑点，无夹渣、气孔粗大、铸瘤等缺陷。
2)材料表面应平整，外形尺寸符合要求，如材料不平整应予以校平，校平时不得锤击。
3)母线的焊接处，坡口两侧50m m内应清除油污和表面氧化膜，清除氧化膜采用机械方法。
焊接材料和焊接设备：
按铝母线材质选用合适的焊丝，焊丝应符合要求，熔焊焊丝材质不应低于母材材质纯度。氩气纯度不得小于99.99%，焊接设备应能满足工程焊接要求，且性能良好。
焊接工艺：
1)焊接铝母线宜采用MIG焊(熔化极氩弧焊)。
2)铝母线材质为L2和含铝量99.6(特二级)的铸造铝母线。焊丝选用SAL-2直径Ф2.4mm。
3)焊接设备NB-500 TIG/MIG两用焊机、直流电源采用直流反接极性。
4)坡口和间隙：硬铝板采用I型坡口，组对间隙为10m m。软母线束与硬母线间隙为10mm，第一软母线焊缝背面加垫10mm×50m m铝衬垫。
5.2 焊接
1)组装点焊，检查合格后方可焊接，焊接尽量一次完成，过长焊缝可分段进行，每段长度200～250mm。
2)运条手法，采用直线形或月牙形摆动，具体应按焊接位置和焊波成形情况确定。所有焊缝均应单面焊双面成形，焊丝与焊缝角度为5o-15o，焊丝干伸长5～15m m。
3)装焊顺序：
铝板与母线焊接先里后外，先下后上，焊完硬铝片两焊接端口后，再覆盖后一硬铝片，应一次连续焊成一个节点，全部焊接完成后，方可停止焊接作业。
带束与母线焊接顺序也是先里后外, 先下后上逐层焊接, 第一软带束焊缝背面加铝衬垫, 全部焊完后端头进行封焊。
4)软母线束封头焊：
软带束由10×1mm铝板组成，两头要求平齐，并用卡具夹紧，两铝板之间间隙<0.5mm，为防止熔化铝金属流失，端头采用碳块在焊缝四周形成模子，并高出端头30～40mm，软带束封焊高度为30～40m m。
5)爆炸铝钢片的焊接：
爆炸片为铝钢异种钢焊接，铝板侧厚度为12mm，钢板侧厚度为40m m，施焊前应检查爆炸片外观不得有开裂现象，并抽样检查成品2～3%，采用超声波探伤检验，熔接面不得小于98%。
铝与铝焊接同前。钢与钢焊接采用结E4303焊条，焊条直径Φ4mm，焊接电流160～180A，逐层装焊。
6)焊接缺陷的防止：
纯铝的熔点为660℃，熔化时不产生颜色变化，铝对氧的亲合力很强，在空气中很容易氧化成致密难熔的氧化膜，熔点为2050℃，铝的导热系数为碳钢的5倍，线膨胀系数为低碳钢的2倍。
金属外表面难熔氧化膜，它阻碍金属之间的良好结合，它的密度3.85g/cm3，比铝合金2.6～2.8g/cm3大，焊接时容易引起夹渣和未熔合，因此必须将氧化膜清除干净，而且清除后最好立即焊接，以防止产生夹渣和未熔合。铝的导热性大，要求焊接时用大功率或能量集中的热源，当厚度>25mm或环境温度低于-10℃时，要求予热110℃，以防止熔合不良现象。
5.3 检验标准
1)焊缝必须焊透、熔合，表面饱满均匀。
2)焊缝不允许有裂纹、夹渣、气孔、咬边等缺陷。
3)焊缝咬边深度不大于0.5m m，长度不超过总长的10%。
4)焊缝检查一般为人工外观检查，必要时进行超声波或钻孔抽查，抽查数量为焊接件的2～3%。
5)阳极母线焊接完毕后，两母线平行误差±2m m，高度误差±5m m，母线大面垂直度为0.5%。
参考文献
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