余 琪，王松伟，乐顺聪，胡延波，罗至勇，蔡 凯，郭振兴

（1.江西铜业加工事业部，江西 南昌 330096；2.中国科学院 金属研究所，辽宁 沈阳 110016）

1 引言

铜是一种塑性加工非常好的金属，并且具有良好的导电性、导热性和塑性加工性能，因此在铜线、铜管材等领域应用广泛［1-5］。铜线在生活中应用广泛，常用于电线、电缆、电磁线、通讯电线等［6］。铜线的生产方法主要有挤压、拉拔法，随着技术的发展，连续多模多道次拉拔是当前的主要生产方式［7］。拉拔变形会使组织发生显著的变化，同时性能也会受到影响，从而影响后续的使用，而拉拔是连拉连包漆包线生产的关键工序，对漆包线的影响至关重要。近年来，许多学者对加工变形对金属的组织、性能及其后续连续生产的影响进行了大量的研究，王余强［7］等对铜线冷拉拔组织及性能进行了研究。余琪［8］等分析不同的行星轧制变形程度对TP2 铜管轧制和拉拔态的组织及性能，探索了影响规律。张永刚［9］等研究了锆板在相同变形量下冷轧道次加工率对最终成品板材组织、性能、尺寸精度的影响。

本文以JTTY 连拉连包漆包拉伸工艺为研究对象，选取Ф2.6mm 和Ф2.0mm 两种铜原料生产Ф1.0mm 铜线，通过金相组织观察分析和拉伸、硬度等力学性能测试、漆包线在线检测、回弹测试等手段，研究加工率对拉拔态铜线晶粒组织、力学性能、漆包线性能、生产能耗的影响规律。

2 实验方法

实验原料为某连铸连轧铜杆线公司生产的连续在线退火大拉软态铜线，线径为Ф2.6mm 和Ф2.0mm 两种规格，经过JTTY 连拉连包漆包机的拉拔机多模拉伸得到Φ1.0mm 的拉拔硬态铜线，拉伸加工率分别为85.2%和75%，加工工艺如表1。

表1 拉伸加工工艺

采用金相镶嵌机对原料、成品制备显微组织实验样品，配置3.5gFeCl3+25mLHCl+75mLH2O 的腐蚀溶液，并采用擦拭法对样品进行腐蚀，观察金相，铜线腐蚀后采用上海光学仪器YH3001 金相显微镜进行金相显微组织观察。

采用UTM6104 电子万能实验机进行室温下拉伸实验，测试样品的延伸率和抗拉强度，采用FYHVS-1DX 高级显微维氏硬度测量仪测试样品的维氏硬度。

采用Lear 漆包线在线检测仪进行漆包线在线生产的漆瘤、针孔检测，小粒子标准为0.6，大粒子标准为1.0，针孔测试电压为1000V。采用湘鸿ZHT-1 自动回弹角试验仪进行漆包线柔软度（回弹角）的检测，使用15N 配重砝码，卷绕棒的直径为50mm。

3 结果与分析

3.1 拉拔态显微组织

图1 为加工率85.2%的铜线坯和加工后的铜线金相组织图片，依次为φ2.6mm 软态、φ1.0mm硬态铜线金相组织。图2 为加工率75%的铜线坯和加工后的铜线金相组织图片，依次为φ2.0mm软态、φ1.0mm 硬态铜线金相组织。从图1a 和图2a 可以看出，φ8.0mm 铜杆经过多道次连续冷态拉伸分别至φ2.6mm 和φ2.0mm 铜线，通过在线退火消除加工硬化至软态铜线，组织均匀，沿拉拔方向呈纤维流线。从图1b 和图2b 可以看出,经过不同加工率拉拔变形后，加工率越大，拉拔纤维流线越长，晶粒显著拉长。

图1 85.2%加工率铜线显微组织

图2 75%加工率铜线显微组织

3.2 拉拔态力学性能

表2 为两种不同加工率的铜线坯和成品的力学性能。从表2 可以看出，加工率为85.2%的铜线的抗拉强度、伸长率、硬度分别为455MPa、2.2%、106.8HV，加工率为85.2%的铜线的抗拉强度、硬度分别上升了76.77%、45.7%，伸长率降低了93.27%。加工率为75%的铜线的抗拉强度、伸长率、硬度分别为445.5MPa、2.5%、105.5HV，加工率为75%的铜线的抗拉强度、硬度分别上升了74.9%、56.29%，伸长率降低了92.83%。

表2 不同加工率铜线力学性能

图3 硬度

3.3 漆包线力学性能

表3 为仅加工率不同的生产工艺的漆包线的力学性能，生产速度为113m/min，退火温度为550℃，固化温度为610℃。从表3 可以看出，加工率为85.2%的漆包线的回弹角、伸长率分别为40 度、42%，加工率为75%的漆包线的回弹角、伸长率分别为42 度、38%。随着拉伸加工率的增加，回弹角降低，伸长率增加。

表3 不同加工率漆包线力学性能

3.4 在线检测及能耗

图4 为仅加工率不同的生产工艺的漆包线的在线检测图像，表4 为在线检测小粒子数、大粒子数、针孔数、粒子数/30m、针孔数/30m 检测值。可以看出，加工率为85.2%在线监测小粒子数、大粒子数、针孔数、粒子数/30m、针孔数/30m 分别为102 个、2 个、33 个、0.07 个、0.02 个，加工率为75%在线监测小粒子数、大粒子数、针孔数、粒子数/30m、针孔数/30m 分别为39 个、1 个、1 个、0.03 个、0.00 个，随着加工率增加，粒子数、针孔数都增加，并且在线检测仪显示更密。

表4 不同加工率漆包线力学性能

表5 为仅加工率不同的生产工艺的漆包线的吨能耗，加工率为85.2%吨能耗为219.88 kW·h/t，加工率为75%吨能耗为192.08 kW·h/t，加工率为85.2%吨能耗比75%吨能耗多27.80 kW·h/t。

3.5 分析讨论

连拉连包漆包线生产过程中，铜线坯晶粒发生滑移，随着变形量的不断增加，出现位错缠结，使位错阻力增加，即加工硬化，使铜线坯的硬度大幅度上升，此外，增大拉拔加工率，沿轴向晶界显著拉长，纤维组织明显，拉拔纤维流线越长，晶粒显著拉长。进一步分析可以发现，增大拉拔加工率，在拉拔过程中的拉拔道次增加，增加了铜线坯拉拔后的铜粉以及表面缺陷，致使漆包线粒子数增多。增加拉拔加工率，拉拔机的拉拔机增加，驱动电机负荷增加，增加了漆包线生产能耗。

图4 在线检测仪图像

4 结 论

（1）铜线坯经过不同加工率拉拔变形后，加工率越大，拉拔纤维流线越长，晶粒显著拉长。

（2）加工率为85.2%的铜线的抗拉强度、硬度分别上升了76.77%、45.7%，伸长率降低了93.27%，加工率为75%的铜线的抗拉强度、硬度分别上升了74.9%、56.29%，伸长率降低了92.83%。

（3）随着拉伸加工率的增加，回弹角降低，伸长率增加。粒子数、针孔数都增加，并且在线检测仪显示更密。加工率为85.2%吨能耗比75%吨能耗多27.80 kW·h/t。