一 导论
1 概念
用于传输电力、传递信息和实现电磁能量转换的电工线材产品，称为电线电缆。
通常把只有金属导体的产品和在导体上敷有绝缘层外加轻型保护层外加轻型保护层(如棉纱编织层、玻璃丝编织层、塑料、橡皮等)、 结构比较简单、外径比较细小、使用电压和电流比较小的绝缘线，叫做电线；把既有导体和绝缘层，有时还有防止水分侵入的严密内护层， 或还加机械强度较大的外护层，结构较为复杂，截面较大的产品，叫做电缆。
2 分类
根据电线电缆的应用领域、及生产工艺门类、专用设备的公用性等因素，电线电缆分为5大类。
1) 裸电线与裸导体制品；
2) 电力电缆；
3) 电气装备用电线电缆；
4) 通信电缆与光缆；
5) 电磁线（绕组线）。
公司目前生产的产品主要有：35kV及以下挤包塑料绝缘电力电缆、电气装备用电线电缆、架空绞线、柔性矿物绝缘防火电缆、高性能电线电缆、控制电缆、架空绝缘电缆、充电桩电缆等。
二 拉丝与退火
1 概念
拉丝工艺是一种金属加工工艺。在金属压力加工中。在外力作用下使金属强行通过模具，金属横截面积被压缩，并获得所要求的横截面积形状和尺寸的技术加工方法称为金属拉丝工艺。使其改变形状、尺寸的工具称为拉丝模。
2 特点
1) 拉制的线材尺寸精确，表面光洁，断面形状可以多样；
2) 能拉丝大长度和各种直径的的线材，在整个长度上断面形状一致；
3) 以冷加工为主，能提高产品的机械性能；
4) 拉伸用设备与工件都比较简单，产量较高；
5) 缺点：每道加工率小，拉制道次多，能耗大。产生加工硬化，使线材塑性、导电性变差。
3 常用材料
3.1 铜
电工铜线坯应符合GB/T 3952-2016《电缆用铜线坯》。
铜的导电率仅次于银，价格比银低，而且具有良好的塑性，易于进行热压和冷压力加工，容易焊接，有中等的抗拉强度，良好的耐腐蚀性以及熔炼不太困难等优点。
性能： 熔点 1083℃；沸点约2500℃；体积电阻率不大于0.017241Ω·mm2/m（20℃时）；密度 8.89 kg/cm3（20℃时）；抗拉强度 216～235 N/mm2（软）、363～412N/mm2（硬）；伸长率40～45%（软）、4～6%（硬）；铸造温度 1150～1200℃；最低再结晶温度200～270℃；再结晶退火温度500～700℃。
3.2 铝及铝合金
铝杆应符合GB/T 3954-2014 《电工圆铝杆》
铝具有密度小（约为铜的1/3.3）、导电导热性能好（仅次于银、铜、金居第四位），在空气中有良好的耐腐蚀性，塑性好，可进行各种形式的压力加工等优点。
性能：熔点 658.7℃；沸点约1800℃；比重2.703 kg/cm³（20℃时）；电阻率（20℃） 0.028264Ω·mm2/m（硬）、0.0280Ω·mm2/m（软）；抗拉强度 78.4N/mm2（软）、147N/mm2（硬）；铸造温度 710～730℃；最低再结晶温度150～240℃；再结晶温度 350～400℃。
4.1 拉伸过程
拉伸是以一定的拉伸力把金属工件通过圆形或异形拉伸模孔、并使工件横断面积发生变化的过程。当拉伸工件通过模孔时，其横断面获得相当于模孔最小横断面的形状与尺寸，而其长度随横断面积的减小成比例地增加。
拉伸为无屑加工；在拉伸前、后金属的体积是相等的，其关系为。
4.2 拉线的实现过程
线材在一定拉力下通过一定的模具发生塑性变形，是截面减小、长度增加的一种冷加工变形，主要是通过数道模具孔径由大到小的模具来实现的。
5 参数
5.1 基本参数
a）相对延伸系数简称延伸系数u：拉伸后与拉伸前长度的比值
b）压缩率δ：线材拉伸前后断面面积之差与拉伸前断面面积之比
c）伸长率λ：拉伸前后长度之差与拉伸前长度之比
d）减缩系数ε ：线材拉伸后与线材拉伸前断面面积之比
各个参数之间的关系如下表所示：
从式中可知，拉伸前、后截面积之比等于其拉伸前、后直径平方之比，也等于其拉伸前、后长度的反比。
在拉伸过程中，由此产生的几个几何参数分述如下：
5.2 拉丝参数
5.2.1 面积减缩率
是金属在拉伸前、后截面积的差值与拉伸前截面积的比值，用符号δ表示， 即如由3.0铜丝拉制2.54的铜丝，则减面率计算如下（3*3-2.54*2.54）/(3*3）=28％。
此数为小于1的数字，通常用它的％表示，在压力加工学中即为加工率或变形程度。
5.2.2 减缩系数
它是拉伸后、前截面积的比数，用符号ε表示，即。
与减缩率δ的关系为 δ=1-ε。
5.2.3 延伸率
它是拉伸后、前金属线材长度增长与原有长度Lo之比，用符号λ表示，即如1吨铜杆拉丝前为1000m，拉丝后为2000，则延伸系数计算如下2000/1000*100=200％。
5.2.4 延伸系数
它是金属在拉伸后、前长度之比，用符号μ表示。
6 退火工艺
6.1 铜丝退火原理
金属经过冷加工塑性变形后，内部晶粒碎化，晶格畸变和存在残余内应力因而是不稳定的，它有向稳定状态下变化的自发趋向。但在室温下，原子的扩散能力很弱，变化很难进行。所以我们通过将变形的金属进行加热，使原子的动能增加，促使其发生变化用最短时间将金属恢复到冷加工前的水平。
连续退火设备都装在拉线机上最后一个拉线轮与收线器之间,构成拉线-退火-收线的连续生产机组,从最后一个拉线轮出来的线连续通过几个金属滚轮,滚轮与直接加热电源相连,当退火线在这些滚轮上接触通过时,导线就有电流通过,导线接触于本身的电阻将电能转变为热能加热,实现了退火.
6.2 退火的基本过程
1) 回复阶段
2) 再结晶
3) 再结晶后的晶粒长大阶段
6.3 金属退火方式
6.3.1 退火炉退火
退火炉退火设备主要由退火罐、加热丝、等组成（参见图1）。它通过把单丝放置在一个加热的容器内，达到退火的目的。该设备的主要优点：设备简单、易维护。
缺点：耗电量大，退火后单丝性能不稳定，不能在线连续退火，而且退火周期较长。
6.2.2 热管式退火
热管式退火设备主要由不锈钢管、加热丝、冷却液、收放线装置等组成（参见图2）。它通过电热丝加热一根空心管，单丝通过加热的空心管，达到退火的目的。该设备的主要优点：设备较简单，能够实现在线连续退火，而且退火周期相对较短。
缺点：耗电量大，无法实现退火速度自动跟踪(退火温度不能跟随线速作及时调整)。
6.3.3 接触式电刷传输大电流退火（现有退火方式）
接触式电刷传输大电流退火设备主要由可调变压器、电刷、电极轮、冷却液、收放线装置等组成。它是利用单丝通电流时会发热这一原理来实现退火的。
该设备的主要优点：比较节能，能够实现在线连续退火，而且退火周期较短，能够实现退火速度自动跟踪（能自动根据单丝速度调整退火电压或电流，使单丝退火程度保持一致）。
缺点：由于靠电刷传输电流，电极轮转动使的阻力较大（费能），单丝和电极轮间有时会产生火花，影响单丝的表面质量。（参见图3）。
图3中，电极轮1和电极轮3的电位相等（假设都是正极），电极轮2是负极，则电极轮1和电极轮2及电极轮2和电极轮3之间的单丝都有电流通过，并产生热量。从图中可以看出，电极轮1和电极轮2间的单丝发热比电极轮2和电极轮3的要少，单丝的相对温度较低（因为电极轮1和电极轮2间的单丝较长，通过的电流相对较小），该段称为预热段，电极轮2和电极轮3之间称为退火段。因铜丝在较高的温度下易氧化，为了避免氧化的产生，通常采用水蒸汽保护（2＃铜中拉采用冷却液保护）。经过退火的单丝通过冷却液的冷却后，就可以上收线盘了。
接触式电刷传输大电流退火设备，控制退火程度的方式一般有二种：控制退火电流及控制退火电压。退火电流与退火线径的平方成正比，并与退火的速度有关（速度越快，退火电流需要越大）；退火电压仅取决于退火的速度和单丝的电阻率，与线径无关。基于上述原因，所以以控制退火电压来控制单丝退火程度（单丝的断裂伸长率）的方式比较常用。
6.3.4 感应式退火
感应式退火设备主要由感应电源、感应线圈、等组成（参见图4），它是利用电磁感应原理达到给单丝退火的目的。
该设备的主要优点有：不需要电刷等传输电流到单丝上，工作时所受的阻力较小，退火效率较高（耗电不足退火炉退火或热管式退火的一半），能够实现退火速度自动跟踪，对环境几乎没有污染。
缺点：设备价格较高。
交联机组上的导体预热器，往往是采用了先进的感应加热原理，导体通过感应线圈后，能使导体温度升为所需的温度（一般设定为90℃，交联设备上不需对导体退火，只是提高导体的温度，这样能使电缆的交联度均匀，大幅提升电缆的质量，而且也提高了生产效率）。
6.4 退火的目的：
1) 使经过冷加工硬化的塑性恢复到冷加工前的水平，以便继续加工。
2) 为了使拉线的成品恢复到拉线前的机械和电性能，进行成品退火。
3) 为了得到高强度的线材，对于铝镁硅合金线要进行淬火和时效。
4) 对于成品铝线，采用适当的工艺，可以得到性能介于硬线和软线之间的半硬线。
5) 对于铜电刷线，在束绞和绞制完成后进行退火，以消除由于束绞和绞制单线的内应力，使成品柔软适用。
6) 对于在温度较高的场所或使用时导体本身发热的合金产品，为了避免使用过程中发生电性能的变化，而预先进行退火。这种退火的温度略高于使用温度，且退火时间较短。
7 工装
7.1 设备
拉丝设备为拉丝机，按照不同的方式可分为：
1) 按照模具的数量分：单模拉丝机和多模拉丝机；
2) 按照工作特性分：滑动式拉丝机和非滑动式拉丝机；
3) 按照拉丝鼓轮的形状分：塔形鼓轮拉丝机、锥形和圆柱形鼓轮拉丝机；
4) 按照润滑情况分：喷淋式拉丝机和浸入式拉丝机；
5) 按照拉制线径分：大、中、小、细和微拉丝机。
生产中主要以单模和多模拉丝机来区分，多模拉丝机分为滑动式和非滑动式拉丝机。
7.2 模具
7.2.1 拉丝模具种类
1) 硬质合金模：粘附性小；抛光性好；摩擦系数小；抗腐蚀性高；
2) 钻石模，由于天然钻石模价格昂贵，非常脆弱，主要用于细微线的拉制；
3) 聚晶模（人造钻石），与天然钻石一样的高硬度和高耐磨性。 目前已广泛应用于拉丝行业。
模具的主要部分是模孔，一般由互相圆滑地连接的润滑区、工作区、定径区、出口区四个区域组成。
7.2.2 模具的寿命
模具在使用过程中，模孔会受到不可避免的磨损，收线是在变形区与线材接触的地方形成凹环，并逐渐向定径区扩展和加深，凹环边缘被磨损的比较尖薄，当经不起拉线压力和拉力的时候模具会崩裂。
其影响因素为模具材料的质量、形状和尺寸、抛光质量（特别是工作区和定径区的抛光质量）、润滑剂的质量、润滑方式及拉线速度等。
一般我们说的模具寿命指的是一个模具能拉制多重的成品单丝。
7.3 拉丝油（拉丝液）
7.3.1 主要作用
1) 润滑。在变形的金属和模空之间，保持一层润滑膜，避免模具和线材直接接触和粘结，降低摩擦系数，从而减少能量消耗和加工道次，延长模具的使用寿命。
2) 冷却。使用冷却的润滑液，可以降低线材和模孔的温度，防止线材温度过高而发生氧化变色，提高线速。
3) 清洗。在拉制过程中，不断产生微细的金属粉尘，润滑液不断冲洗模孔，消除金属粉尘在模孔的作用。
7.3.2 拉丝液对拉丝的影响因素
1) 浓度。润滑剂的浓度大，提高了它的润滑作用，金属线材与模孔壁的摩擦系数小，相应的摩擦力也减小，拉伸力随之下降。但是，浓度太大，润滑剂的粘度也随之上升，它的冲洗作用也减小，模孔的金属屑不易带走，造成线材表面质量差。浓度太大，金属屑不会沉淀，悬浮在润滑剂中，反而影响润滑效果。
2) 温度。润滑液的温度过高，失去了它的冷却作用，使金属线材及模具的温度升高，线材氧化变色、模具寿命减低，也影响油脂润滑膜的强度，润滑效果下降。温度过高，润滑剂粘度上升，不利于拉伸。
3) 清洁度。润滑剂中混入酸类物质，会造成润滑剂分层，失去润滑效果。润滑剂中含碱量增加，对拉伸后的金属线材产生腐蚀的危害。润滑剂中有固体杂质，影响设备的润滑系统，造成润滑液供应不足，减小了润滑剂起到的作用。
7.3.3 拉丝油的作用及温度(浓度)控制
1) 拉丝油的主要作用是：对拉制过程中金属线材和模具进行润滑冷却；同时将金属线材在压缩变形过程中产生的金属粉末带走。起到提高金属线材表面质量和延长模具使用寿命的作用。
2) 拉丝油温度控制：铝拉最佳工作温度40~50℃最高不超过60℃；铜拉＜40℃
3) 铜拉皂液浓度：3~8% PH值7.5~8.5。
4) 铜拉冷却水浓度：0.5~1%，出水温度不大于55℃，入水温度不大于33℃。
8 检验
8.1 直径
直径使用精度为0.01的千分尺来在垂直与试样轴线的同一截面上，并且相互垂直的方向上测量。至少在试样的两端和中部共测量三处，各测量点之间的距离应不小于200mm，直径要求应符合标准或工艺规定。
8.2 抗张强度
用拉力试验机测出线的拉断力,根据线的截面计算出该线的抗张强度，测量抗张强度时要取样三段，以平均值作为测量结果。
8.3 伸长率
用拉力试验机将标距好的试样拉断，拉断长度和标距长度的差与标称长度的比值即为生产率，测量生产率时要取样三段，以平均值作为测量结果。
注：未退火的线材只测量抗张强度，退过火的线材测量生产率
8.4 电阻率
用电桥法将线在20℃时的直流电阻测出,然后根据线的截面计算出线在20℃时的电阻率。
8.5 表面质量
目测检查线的表面是否有毛刺,裂纹,擦伤和氧化等现象。
序号
项目
标准要求
频次
1
原材料
原材料必须经质量部检验合格；原材料状态卡与实物必须相符；所用原材料状态型号应符合所生产产品的工艺要求。
每换铜（铝）杆必检
2
成品单丝
单丝外径、f值应符合工艺要求；单丝表面应光亮、圆整无过量油污、氧化、刮伤、麻点、竹节等对产品性能有影响的缺陷；单丝应排线平整无压线现象。
每盘必检
3
工装配模
模具选用应符合工艺要求；模孔内应光滑、圆整不得粘有铜（铝）粉。
接班或换规格时检查
4
工艺设定
铜拉退火设定、线径输入设定应符合工艺要求；铝拉牵引档位、牵引速度设定应符合工艺要求。
接班或换规格时检查
5
设备情况
拉丝油油温（铜拉不大于40℃铝拉不大于60℃）；铜拉拉丝油浓度、冷却水浓度、冷却水温度应符合工艺要求；各导轮、导辊应完好并表面光滑无过量铜（铝）粉；储线器张力稳定无上下窜动现象。
接班检查
9 拉丝过程中异常原因分析与处理
异常
产 生 原 因
处 理 方 法
断线
接头不牢
调整电焊机的电流、顶端压力、通电时间，提高焊接质量
线材有夹杂
加强投产坯料的验收。
配模不合理
通过工艺验证，对配模进行调整，消除变形程度过大和过小的现象。
反拉力太大
放线张力不可过大，调整鼓轮上绕线圈数
鼓轮上压线
调整鼓轮上绕线圈数；调换修正沟槽较深的鼓轮；将表面毛糙的鼓轮进行抛光
酸洗不净
调整酸液温度、浓度；加强冲洗和中和
线坯质量不好（折边、飞边等）
不合格线坯不流入下工序，加强中间检查
铝杆潮湿
防止铝杆受潮，潮湿铝杆暂不投产。
润滑不良
定期化验润滑剂的含脂量并及时补充；定期测试润滑液的温度并保证不过热；保证管路畅通，使拉伸有足够的润滑剂。
尺寸形状不正确
线模磨损
经常测量线径，接近公差极限时及时换模。
安全系数过小，线材拉细
降低拉伸应力，改善润滑效果，改进线模质量，调整配模，调节线张力等。
用错线模
穿模时要测量线材线径。
线材受到刮伤或擦伤等
穿线要正确，工作时勤检查，发现有伤害线材的地方，要及时进行检修。
线模偏斜，即模孔中心线与拉线中心线不正
上模时注意摆正，如有妨碍因素应检修。
线模尺寸形状超差
换新模，并将不合格模回修。
线坯含氧量过高
报废线坯
擦伤
碰伤
刮伤
鼓轮上有跳线现象
将鼓轮表面修光，角度检修正确
鼓轮上有沟槽拆卸，加工修理。
鼓轮上有沟槽拆卸，加工修理。
收排线时线材擦收线盘边
调整排线宽度，校平线盘边缘。
设备上有伤线部位
鼓轮接口不平、鼓轮窗口有锐边、排线导轮传动不灵等，应及时检修。
线盘互相碰伤
线盘应“T”字形存放；运输时线盘间应用衬垫隔开。
地面不平
整修地坪，铺胶垫、钢板等。
收线过满
坚守岗位，精力集中，防止收线过满。
起皮
麻坑
毛刺
三角口
杆材有飞边、夹杂、缩孔、折边等
加强检验，不合格品不流入拉线工序。
酸洗质量差
按工艺操作，中和完全，冲洗干净。
模孔不光滑、变形，定径区有裂纹、砂眼等缺陷，交接处连接不圆滑
认真修模，抛光；严格检查，不合格线模不上机使用。
润滑不良
提高润滑效果。
鼓轮不光滑，滑动率过大
磨光鼓轮表面，调整配模。
波纹
蛇形
配模不当
调整配模，成品模变形程度不可过小。
拉线机严重振动
检修设备，排除振动。
线抖动厉害
调节收线张力，使收线速度稳定均匀。
模孔形状不合适
定径区长度应符合要求，不可过短或没有。
润滑供应不均匀
保持润滑剂供应均匀，将润滑剂进行过滤。
线材
有道子
线材有刮伤
检查与线材轴向摩擦部位，如：导轮、排线杆等是否光滑。
润滑液温度过高
加强冷却，必要时采用强制冷却手段
润滑剂含碱量过高，含脂量低，不清洁
保持润滑剂的清洁，定期化验，保持成分稳定。
模孔不光滑，有裂纹、砂眼
加强线模修理和管理工作，不合格线模不上机使用。
模孔润滑区被堵塞
对润滑剂进行过滤，清除润滑剂中的悬浮物、金属屑等。
氧化
水渍
油污
润滑不足，润滑剂温度过高
供给足够的润滑剂，加强冷却。
润滑剂飞溅
堵塞飞溅处，出线处用棉纱条或毛毡擦线。
堆线场地不清洁，手套油污沾线材
坚持文明生产，保持工作场地清洁。
收排线：
满、偏、
乱、紧、松
排线调整不当
调整收线张力和收线速度。
收线张力不当
细心观察：桃形轮固定不牢，滑块磨损松动，杠杆轴销磨损晃动等应及时排除故障。
排线机构有故障
细心观察：桃形轮固定不牢，滑块磨损松动，杠杆轴销磨损晃动等应及时排除故障
收线盘不规整
平整线盘，无法修理时应报废。
收线过满
加强质量意识教育。
性能不合格
拉线强度、伸长率、弯曲等机械性能不合格
总变形程度小，原材料不合格，变形不均匀等均会引起机械性能不合格；应选用合格的原材料，增加总变形程度，控制拉制过程中的温升等条件。
电阻率不合格
主要是原材料不合格，其次是韧炼工艺不当造成。
10 焊接
10.1 电阻对焊
焊接前应剪去线材的两个端头,将两段分别夹紧焊机的两个夹头里,并使两线端接触.然后接通焊接电流,使焊件加热到足够的温度,并给于顶锻挤压力.切断电流后,焊接冷却,两端线材即被焊接.焊接电流的大小,应按线材直径的大小进行调整,保证焊接区域有足够的温度.电流过大,焊接区域温度过高,线材容易引起”过烧”.”过热”现象，降低了焊区的机械性能;电流过小温度不足,焊接不上。时间过长,线材容易引起”过烧”.”过热”现象,时间过短,焊接温度不够,挤压量小,影响焊接质量.顶锻力大小,可调节弹簧或手工推力.焊接后残留在线材表面上的金属熔渣,用钳子剪去,并用锉刀打光,使焊接平整。
焊接过程中可以使用银焊片和银焊粉，作用：助焊剂，可以排除空气填满缝隙增强抗张强度。
10.2 冷焊焊接
采用冷焊焊接方法注意一下几点
1) 模具的尺寸与线材直径的偏差为-1%-+3%；
2) 模具的工作面上不能有金属碎屑和油灰；
3) 冷焊机在待焊接状态下,模具的间隙应调至线径的1/3左右；
4) 线材的末端要求有大约20mm左右直段,以便线材端容易进入模具。
