随着电机制造业的工艺技术不断进步和自动化生产线的推广应用，高速机械绕线装置、自动绕线装置、数控涨型机等线圈制造设备在电机线圈制造方面得到越来越广泛的应用。为确保线圈成型时的尺寸稳定性，对绕包铜扁线的柔软度提出了更高的要求，即要求绕包铜扁线伸长率高、刚度低、回弹角小，同时需确保绕包铜扁线上述性能分散性小。

一般而言，绕包铜扁线柔软度主要受铜材材质、退火温度、绕包烧结等因素影响。本文将对铜材材质、退火温度、绕包烧结对绕包铜扁线柔软性的影响进行工艺试验研究。

1.铜材材质对绕包铜扁线柔软性的影响

分别采用T1和T2铜杆拉制3×10铜扁线，并在同等条件下进行退火，退火后各项机械性能如表1所示。

表1  T1、T2铜杆拉制3×10铜扁线退火后机械性能

从两种铜杆退火后的机械性能看，使用T1铜杆拉制铜扁线性能要明显优于T2铜杆拉制铜扁线。

以固溶形式及弥散相形式存在与铜中的杂质元素在铜扁线再结晶退火过程中与晶界、位错发生交互作用，偏聚在位错及晶界处，从而阻碍再结晶形核与长大。因此，在同等退火条件下T2铜杆拉制的铜扁线机械性能低于T1铜杆拉制的铜扁线。

2.退火温度对绕包铜扁线柔软性的影响

采用T2铜杆拉制3×10铜扁线，分别在360℃、380℃、400℃、420℃、440℃、460℃下保温3小时，退火后各项机械性能如图1~3所示。

铜扁线退火过程就是铜晶粒再结晶过程。随着退火温度升高，当达到再结晶温度时，铜晶粒开始结晶，随着温度继续升高铜晶粒再结晶完成积聚再结晶开始，当达到积聚再结晶温度时，铜晶粒快速增大，积聚再结晶。铜的机械性能迅速下降（也就是常说的“过烧”）。

拉拔后的铜扁线由于冷加工硬化，刚度及回弹很高，而伸长率很小，随着退火温度的升高，伸长率开始增大，刚度及回弹角开始下降，到积聚再结晶温度，由于晶粒急剧增大，机械性能迅速下降，伸率开始下降，在积聚再结晶温度附近有一个最高值，回弹角下降趋于平缓。

3.绕包烧结对绕包铜扁线柔软性的影响

采用经退火的3×10铜扁线进行绕包和烧结，具体工艺流程如下：铜扁线→较直→抛光→绝缘带绕包烧结→收卷。在每各动作后对绕包铜扁线机械性能进行检测，结果如表2所示。

表2  各工序后绕包铜扁线的机械性能

从表2可以看出：后工序所有动作对绕包铜扁线的刚度和回弹角均有较为明显的影响，而伸长率在后工序加工过程中变化不明显。

在后工序使用过程中为确保绕包烧结的质量，需对退火后放卷的铜扁线进行校直和抛光，校直和抛光过程中铜扁线受外力作用产生加工应力而造成加工硬化，从而导致铜扁线的刚度和回弹角均有明显的增加。

绕包烧结过程，铜扁线受高温（300℃左右）软化作业，部分加工应力得到消除，因而刚度和回弹角减小。

收卷过程中铜扁线由直到弯，发生弯曲变形，再次造成硬化而使刚度和回弹角升高。

4. 结语

研究结果表明绕包铜扁线的柔软度不仅受铜扁线材质，退火温度的影响，后工序的使用对绕包铜扁线柔软度的控制也非常关键。

（1）采用纯度更高的T1铜杆生产绕包铜扁线对于柔软度的控制有着积极的影响。

（2）合理设定退火温度，控制铜扁线退火程度能显著的提高铜扁线的柔软度。

（3）提高铜扁线表面质量和排线质量，减少后工序使用中的校直量和抛光量能，使用芯筒更大的线盘进行收线，有效的改善绕包铜扁线的柔软度。

文/彭光华，中国南车株洲南车电机公司