一種耐彎曲疲勞的電線的制作方法
【專利摘要】為解決現(xiàn)有電線電纜的線芯和絕緣層耐彎曲疲勞性能不佳的問題，本實用新型提供了一種耐彎曲疲勞的電線。該電線，包括：導(dǎo)電線芯，導(dǎo)電線芯表面纏繞包覆有纖維增強復(fù)合材料絲線，纖維增強復(fù)合材料絲線的捻回間設(shè)有粘合劑。本實用新型從對導(dǎo)電線芯施加表面殘余壓應(yīng)力和塑性表面強化來明顯提高導(dǎo)電線芯的疲勞強度，并通過在導(dǎo)電線芯螺旋纏繞包覆帶有較大拉應(yīng)力的纖維增強復(fù)合材料絲線，使線芯表面包覆的絲線對導(dǎo)電線芯產(chǎn)生持久的壓應(yīng)力以長期維持線芯表面的殘余壓應(yīng)力和表面強化。本實用新型可以大幅度提高導(dǎo)線線芯的耐彎曲疲勞性能，同時也具有較高的絕緣層耐彎曲疲勞性能。
【專利說明】一種耐彎曲疲勞的電線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種具備較高耐彎曲疲勞性能的電線，具體得說，涉及一種通過對電線線芯表面施加殘余壓應(yīng)力和一定的塑性變形形成表面硬化,并通過纖維加強復(fù)合材料絲線對線芯進(jìn)行纏繞加壓以維持線芯表面的殘余壓應(yīng)力和表面硬化以提高電線耐彎曲疲勞強度的電線。
【背景技術(shù)】
[0002]各種電線在經(jīng)過一定次數(shù)的彎曲后，其導(dǎo)電線芯和絕緣層不可避免會發(fā)生疲勞損壞。在如龍門吊機(jī)、礦用機(jī)械、柔性顯示器等許多機(jī)械和電子產(chǎn)品中，電線電纜的彎曲疲勞損壞是決定設(shè)備使用壽命的主要瓶頸之一。以吊車電纜為例，主要起到傳輸電能和信號監(jiān)控的作用，是決定起重運輸機(jī)械和設(shè)備使用壽命的關(guān)鍵配套部件。在該電纜使用過程中，因受到頻繁往復(fù)移動、連續(xù)彎曲、扭轉(zhuǎn)及具有慣性拖拽的拉伸等機(jī)械應(yīng)力作用，尤其是因為空間限制，吊車的電纜中間換向輪彎曲直徑較小時，由于彎曲和拉伸應(yīng)力的疊加與集中，電纜的使用壽命很難得到保證。
[0003]對于現(xiàn)有電線電纜來說，常規(guī)橡套電纜的柔軟性、耐彎曲疲勞性欠佳，缺乏足夠的抗拉、抗壓強度，不適應(yīng)頻繁往復(fù)移動和連續(xù)彎曲。電纜絕緣線芯之間和各接觸件之間缺乏足夠的彎曲自由度。當(dāng)電纜線芯彎曲時，位于彎曲中心線(即中性層)上部導(dǎo)電線芯會發(fā)生拉伸變形，而下部導(dǎo)電線芯則發(fā)生壓縮變形。此時，受到拉伸的上部導(dǎo)電線芯可能會因材料疲勞而被撕裂，下部導(dǎo)電線芯可能因材料疲勞而產(chǎn)生突出和皺褶。這樣往復(fù)彎曲最終會導(dǎo)致導(dǎo)線線芯斷裂，并戳穿和損壞絕緣層。
[0004]對于受到彎曲的材料來說，對其施加適當(dāng)?shù)谋砻鎵毫赏ㄟ^表面塑性變形形成一個表面硬化層，能夠阻礙表面層疲勞裂紋的出現(xiàn)，從而使零件疲勞強度明顯提高。
[0005]對于受到彎曲的材料來說，如果其表面留有殘余壓應(yīng)力時，也能延緩疲勞裂紋的擴(kuò)展，提高零件的疲勞強度；但當(dāng)其表面留有殘余拉應(yīng)力時，卻容易使零件表面產(chǎn)生裂紋而降低其疲勞強度。
[0006]相對于導(dǎo)電銅線和鋁線來說，纖維增強復(fù)合材料絲線的抗拉強度更高，如50%玻璃纖維加強的尼龍-66線抗拉強度約400MPa，抗彎強度約為590MPa，高于3mm直徑以上常規(guī)銅線的機(jī)械性能(按照國標(biāo)其抗拉強度約為389MPa)。而以PEEK為基體，61% S-玻璃纖維進(jìn)行增強的復(fù)合材料，其抗拉強度可達(dá)1158MPa，彎曲強度可達(dá)1246MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于銅線，且自身在交變應(yīng)力下的疲勞強度極佳。
[0007]電線線芯的加工是將銅或鋁線坯通過拉線設(shè)備在拉線模具中經(jīng)過一次或多次拉線工藝，生產(chǎn)大長度和各種所需線徑的線材。在生產(chǎn)過程中，絞輪粗糙、線模尺寸超差、線模?？状植谧冃?、潤滑不良或潤滑液溫度過高、設(shè)備抖動、收線張力不當(dāng)?shù)鹊雀鞣N因素都可能使線材表面發(fā)生損傷，導(dǎo)致線芯疲勞強度大大降低。
實用新型內(nèi)容[0008]為解決現(xiàn)有電線電纜的線芯和絕緣層耐彎曲疲勞性能不佳的問題，本實用新型提供了一種耐彎曲疲勞的電線。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案為:
[0010]一種耐彎曲疲勞的電線，其特征在于，包括:導(dǎo)電線芯，所述導(dǎo)電線芯表面纏繞包覆有纖維增強復(fù)合材料絲線，所述纖維增強復(fù)合材料絲線的捻回間設(shè)有粘合劑。
[0011]本實用新型中，所述纖維增強復(fù)合材料絲線為碳纖維復(fù)合材料絲線或玻璃纖維加強復(fù)合材料絲線。
[0012]本實用新型中，所述纖維增強復(fù)合材料絲線壓緊纏繞包裹在導(dǎo)電線芯表面。
[0013]本實用新型中，所述粘合劑在所述纖維增強復(fù)合材料絲線的捻回間間隔設(shè)置。
[0014]所述粘合劑在所述纖維增強復(fù)合材料絲線的捻回間間隔設(shè)置的間距為5cm至IOcm0
[0015]本實用新型中，所述粘合劑延伸至導(dǎo)線線芯表面，所述粘合劑為環(huán)氧膠。
[0016]本實用新型中，所述纖維增強復(fù)合材料絲線外再套有絕緣保護(hù)管，所述絕緣保護(hù)管為橡膠保護(hù)管。
[0017]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，從對導(dǎo)電線芯施加表面殘余壓應(yīng)力和塑性表面強化來明顯提高導(dǎo)電線芯的疲勞強度，并通過在導(dǎo)電線芯螺旋纏繞包覆帶有較大拉應(yīng)力的纖維增強復(fù)合材料絲線，使線芯表面包覆的絲線對導(dǎo)電線芯產(chǎn)生持久的壓應(yīng)力以長期維持線芯表面的殘余壓應(yīng)力和表面強化。本實用新型可以大幅度提高導(dǎo)線線芯的耐彎曲疲勞性能，同時也具有較高的絕緣層耐彎曲疲勞性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I導(dǎo)電線芯；2纖維增強復(fù)合材料絲線；3粘合劑。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。本實用新型耐彎曲疲勞的電線包括，導(dǎo)電線芯1，導(dǎo)電線芯I表面纏繞包覆有纖維增強復(fù)合材料絲線2，纖維增強復(fù)合材料絲線2的捻回間設(shè)有粘合劑3。所述導(dǎo)電線芯I用于傳輸電能或者電信號，其在拉線生產(chǎn)工藝后可通過多道滾壓工藝消除了主要的表面缺陷，獲得了合理的表面殘余應(yīng)力和表面強化以提高自身的耐彎曲疲勞性能。所述的纖維增強復(fù)合材料絲線2螺旋纏繞包覆在導(dǎo)電線芯I表面，并在繞制加捻時保持有較高的拉應(yīng)力，則纖維增強復(fù)合材料絲線2自身的拉應(yīng)力能夠轉(zhuǎn)化為長期作用在導(dǎo)電線芯I表面的壓應(yīng)力，使得纖維增強復(fù)合材料絲線2壓緊纏繞包裹在導(dǎo)電線芯I表面。該外加的壓應(yīng)力可以確保導(dǎo)電線芯I在彎曲過程中拉伸變形產(chǎn)生的表面拉應(yīng)力不至于抵消固有的殘余壓應(yīng)力以降低表面產(chǎn)生疲勞裂紋的可能性，也可以使中性層下方的導(dǎo)電線芯I在受到壓縮時表面不易產(chǎn)生凸起和皺褶缺陷，進(jìn)一步提高導(dǎo)電線芯I的耐彎曲疲勞壽命。因為纖維增強復(fù)合材料絲線2的抗拉強度明顯強于導(dǎo)電線芯1，所以只要確保螺旋繞制在導(dǎo)電線芯I表面的纖維增強復(fù)合材料絲線2因加捻產(chǎn)生的拉應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其材料本身的抗拉強度，且無論導(dǎo)線如何彎曲纖維增強復(fù)合材料絲線2總處在單向拉伸狀態(tài)下，則作為內(nèi)絕緣層的纖維增強復(fù)合材料絲線2的疲勞強度能夠高于導(dǎo)電線芯1，起到可靠的絕緣和保護(hù)效果。所述纖維增強復(fù)合材料絲線2較好的是為碳纖維復(fù)合材料絲線或玻璃纖維加強復(fù)合材料絲線。
[0020]但如果纖維增強復(fù)合材料絲線2因外力剪切或穿刺等原因斷裂，則原本螺旋繞制在導(dǎo)電線芯I外的纖維增強復(fù)合材料絲線2很可能會整根瞬間崩散。所述粘合劑3在所述纖維增強復(fù)合材料絲線2的捻回間間隔設(shè)置，所述粘合劑3在所述纖維增強復(fù)合材料絲線2的捻回間間隔設(shè)置的間距為5cm至10cm，即在導(dǎo)線長度方向上每隔一定間距(如5?IOcm左右)對纖維增強復(fù)合材料絲線2在一個或若干個捻回間以及與導(dǎo)電線芯表面I用粘合劑3進(jìn)行膠合固定，以確保偶然出現(xiàn)的纖維增強復(fù)合材料絲線斷裂2，或是對導(dǎo)線進(jìn)行剪斷對接操作不會影響整根導(dǎo)線的絕緣絲線自緊效果，同時消除了纖維增強復(fù)合材料絲線2因制造缺陷等原因可能產(chǎn)生的局部蠕變對導(dǎo)線整體抗疲勞性能的潛在影響。所述粘合劑2較好的是延伸至導(dǎo)線線芯I表面，所述粘合劑3較好的是采用環(huán)氧膠。
[0021]較佳者，為防止纖維增強復(fù)合材料絲線2因外力損傷導(dǎo)致意外斷裂以及因過強紫外線等原因發(fā)生過早老化，可在纖維增強復(fù)合材料絲線2外再套一層橡膠或類似材料的保護(hù)管作為外絕緣層。
【權(quán)利要求】
1.一種耐彎曲疲勞的電線，其特征在于，包括:導(dǎo)電線芯，所述導(dǎo)電線芯表面纏繞包覆有纖維增強復(fù)合材料絲線，所述纖維增強復(fù)合材料絲線的捻回間設(shè)有粘合劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐彎曲疲勞的電線，其特征在于:所述纖維增強復(fù)合材料絲線為碳纖維復(fù)合材料絲線或玻璃纖維加強復(fù)合材料絲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐彎曲疲勞的電線，其特征在于:所述纖維增強復(fù)合材料絲線壓緊纏繞包裹在導(dǎo)電線芯表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐彎曲疲勞的電線，其特征在于:所述粘合劑在所述纖維增強復(fù)合材料絲線的捻回間間隔設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種耐彎曲疲勞的電線，其特征在于:所述粘合劑在所述纖維增強復(fù)合材料絲線的捻回間間隔設(shè)置的間距為5cm至10cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4或5任一所述的一種耐彎曲疲勞的電線，其特征在于:所述粘合劑延伸至導(dǎo)線線芯表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐彎曲疲勞的電線，其特征在于:所述粘合劑為環(huán)氧膠。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐彎曲疲勞的電線，其特征在于:所述纖維增強復(fù)合材料絲線外套有絕緣保護(hù)管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種耐彎曲疲勞的電線，其特征在于:所述絕緣保護(hù)管為橡膠保護(hù)管。
【文檔編號】H01B7/18GK203706697SQ201420049864
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】趙文揚, 董林萍, 丁銀燕, 董煬鋆 申請人:杭州偉峰電子有限公司