钢芯铝绞线环氧树脂浇铸方法研究及环境影响分析摘要：钢芯铝绞线是一种应用于电力和输电行业使用的加强型导线， 为了克服其整体拉断力试验中合金浇铸方法的不足，我们发展了一种环氧 树脂浇铸接头的方法，获得了满意的结果并探讨了其配方在不同环境温度 下的调整思路关键词：钢芯铝绞线 拉力试验 环氧树脂一、简介钢芯铝绞线，英文名称：aluminium conductor steel reinforced, ACSRo是单层或多层铝股线绞合在镀锌钢芯线外的加强型导线主要应用 于电力和输配电行业它内部是钢“芯”，外部是用铝线通过绞合方式缠绕在钢芯周围；钢 芯主要起增加强度的作用，铝绞线主要起传送电能的作用钢芯铝绞线具有结构简单、架设与维护方便、线路造价低、传输容量 大、又利于跨越江河和山谷等特殊地理条件的敷设、具有良好的导电性能 和足够的机械强度、抗拉强度大、塔杆距离可放大等特点因此广泛应用 于各种电压等级的架空输配电线路中由于钢芯铝绞线需要大距离进行敷设，所以对于其自身的抗张及强度 的要求较高根据最新的圆线同心绞架空导线标准GB/T 1179-2008规定， 钢芯铝绞线的型式试验中包含导体的拉断力试验，其具体描述如下：1）当要求进行导线的拉断力试验室，应能承受不小于条款4.7规定 的计算的额定拉断力的95%,并且任一单线均不应断裂。
2）导线的拉断力应通过拉伸固定在合适的精确度至少为1%的拉力试 验机上的导线的方法进行测量，负荷的增加速度推荐按照附录B. 6. 7的规 定，为便于试验，导线试样的两端应制作合适的端头试验期间，导线的 拉断力按当绞线的一根或多根单线发生断裂时的负荷来确定如果单线的 断裂发生在距离端头1cm以内，并且规定的拉断力要求时，则可重新试验, 最多可试验3次根据GB/T 1179-2008标准的要求，我们在日常的检验中均采取了对 钢芯铝绞线的导体拉断力试验进行接头制作的流程我们最初使用的材质 是熔点较低的铅锡合金进行浇铸，但在实际试验中我们发现利用铅锡合金 进行导体拉断力浇铸的试验中，大多数情况下断裂都会发生在钳口部位， 需要进行多次试验才能得到符合标准要求的数据在本文中我们将讨论一 种新型的端头浇铸材料-环氧树脂，并重点研究其配方与浇铸效果之间的 关系并讨论其在不同季节下配方调整的思路二、材料与试验2. 1使用材料铅锡合金：熔点70C,主要成分：铅、锡、秘，购于广东省东莞市沃 昌金属材料厂环氧树脂：牌号6101,环氧当量g/eq : 210-244,环氧值eq/mg： 0.41-0.47,购于江苏三木集团。
交联剂：腰果酚改性低温固化剂，牌号2015,胺值：250 + 20 mg KOH/g,购于江苏三木集团固化促进剂：三-（二甲胺基甲基）苯酚，牌号：DMP-30,购于江苏 三木集团氧化错颗粒：尺寸范围购于江苏格莱德特种陶瓷有限公司丙酮：纯99.5%, AR,购于国药集团化学试剂有限公司2.2使用设备伺服系统卧式材料试验机，规格型号：GT-7001AS,供应商：台湾高 铁科技股份有限公司，测量范围：0〜WOOkN,精度：1%2. 3浇铸试验2. 3. 1合金浇铸2. 3. 1. 1端头处理将待测样品前端50〜60cm处的铝线部分拆开，视样品截面不同选取 2〜3根铝线为一组编织成股，将所有铝线编织完后把每一股反折，形成特 定的端头样式，留待下一步浇铸使用图1端头处理示意图2. 3. 1. 2浇铸过程利用熔炉将铅锡合金熔化，将处理完毕的钢芯铝绞线装入夹具中，倒 入铅锡合金液，待15-20分钟后打开夹具，取出浇铸完成的试样，装入 卧式材料试验机，开始进行拉力试验2. 3. 2环氧浇铸2. 3. 2. 1端头处理同 2. 3. 1. 12. 3. 2. 2环氧树脂配方与浇铸过程选择的合适容器，将环氧树脂、固化剂、固化促进剂、氧化错颗粒和 溶剂按照适当的配方一起搅拌，待混合均匀后浇入模具中，并用合适的材 料将模具下端进行封堵以防止环氧树脂的渗漏，待24小时后打开模具， 将试样装入卧式材料试验机中进行拉力试验。
三、结果与讨论3. 1合金浇铸与环氧浇铸试验结果对比在日常的检验中，我们发现利用铅锡合金浇铸的样品，在进行整线拉 断力试验时，经常会发生样品断裂在钳口的情况通过分析我们认为，由 于铅锡合金在熔化时有一定的温度，温度大约在70〜80C,当浇铸到模具 中时，与铝线发生接触，由于铅锡合金液与钢芯存在一定的温差，所以在 接触界面上存在以下两个问题：1）接触不良，由于铅锡合金与钢芯接触 时存在时有温差，在界面处易产生气泡，在受到外力时易产生分相，造成 钢丝从浇铸体中滑脱；2）应力集中点，由于铅锡合金与钢芯存在温差， 可能会在钢芯表面形成热胀冷缩的应力集中点，当受到外力时，原先存在 的应力发生传导，最终在钳口处发生应力集中提前破坏的现象尤其是外 径较大的钢芯铝绞线，如400、600、800、1000等截面的钢芯铝绞线，当 端头处理完后体积比较可观，当铅锡合金浇铸时，可能会发生铅锡合金不 能良好地包覆钢丝的情况由于铅锡合金的抗拉强度只有88KPa,当受到 较大的拉力时，铅锡合金将先于钢丝断裂，通过力的传导最终导致钳口处 破坏通过不断的摸索，我们发现可以使用环氧树脂作为接头浇铸的材料， 相对铅锡合金，环氧树脂有以下优势:1） 无需熔融，可以在常温下甚至低温下试验；2） 固化的过程没有强烈的放热或者吸热过程，不会对试样造成潜在 的缺陷；3） 环氧树脂固话后成为体型聚合物，为不熔不溶的聚会物，抗拉强 大非常大，不会造成接头先于试样破坏的现象。
但环氧树脂相比铅锡合金也有一个缺点，就是在固化的过程中会产生 一定的气泡，可能会造成部分区域的抗张强度下降为了克服这一缺陷， 我们采用了尺寸合适的氧化错颗粒作为填充物，氧化错的尺寸为1mm〜 2mm,在环氧树脂固化时加入，最终一起浇铸入模具我们进行了不同配 方的环氧树脂试验，试验数据如下在配方1）试验时，由于未加入丙酮等溶剂，所以环氧体系的粘度非 常大，同时由于固化促进剂DMP-30的配比过小，导致环氧体系的固化时 间相当长，反应过程中产生大量气泡，最终使浇铸接头过脆，在拉力试验 时强度不足，钢芯从浇铸体中破碎滑脱，无法得到满意结果通过不断的 配方调试和选择，我们发现在室温不太低时（室温大于10C）,比较合适 的配比为6101： 2105： DMP-30：丙酮=100： 25： 8： 6,其中丙酮的量可以 随季节的不同适当加以微调，只需要控制环氧树脂：固化剂：固化促进剂 =4： 1： 0.30-0.35的比例即可获得比较满意的结果为了增强浇铸体的 强度，我们在环氧树脂内加入氧化错颗粒以补强树脂的抗拉强度通过拉 力试验的测试，我们看到钢芯铝绞线的破坏确实发生在试样的中部，如图2所示获得了满意的结果。