一种耐弯曲疲劳的电线的制作方法
【专利摘要】为解决现有电线电缆的线芯和绝缘层耐弯曲疲劳性能不佳的问题，本实用新型提供了一种耐弯曲疲劳的电线。该电线，包括：导电线芯，导电线芯表面缠绕包覆有纤维增强复合材料丝线，纤维增强复合材料丝线的捻回间设有粘合剂。本实用新型从对导电线芯施加表面残余压应力和塑性表面强化来明显提高导电线芯的疲劳强度，并通过在导电线芯螺旋缠绕包覆带有较大拉应力的纤维增强复合材料丝线，使线芯表面包覆的丝线对导电线芯产生持久的压应力以长期维持线芯表面的残余压应力和表面强化。本实用新型可以大幅度提高导线线芯的耐弯曲疲劳性能，同时也具有较高的绝缘层耐弯曲疲劳性能。
【专利说明】一种耐弯曲疲劳的电线
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种具备较高耐弯曲疲劳性能的电线，具体得说，涉及一种通过对电线线芯表面施加残余压应力和一定的塑性变形形成表面硬化,并通过纤维加强复合材料丝线对线芯进行缠绕加压以维持线芯表面的残余压应力和表面硬化以提高电线耐弯曲疲劳强度的电线。
【背景技术】
[0002]各种电线在经过一定次数的弯曲后，其导电线芯和绝缘层不可避免会发生疲劳损坏。在如龙门吊机、矿用机械、柔性显示器等许多机械和电子产品中，电线电缆的弯曲疲劳损坏是决定设备使用寿命的主要瓶颈之一。以吊车电缆为例，主要起到传输电能和信号监控的作用，是决定起重运输机械和设备使用寿命的关键配套部件。在该电缆使用过程中，因受到频繁往复移动、连续弯曲、扭转及具有惯性拖拽的拉伸等机械应力作用，尤其是因为空间限制，吊车的电缆中间换向轮弯曲直径较小时，由于弯曲和拉伸应力的叠加与集中，电缆的使用寿命很难得到保证。
[0003]对于现有电线电缆来说，常规橡套电缆的柔软性、耐弯曲疲劳性欠佳，缺乏足够的抗拉、抗压强度，不适应频繁往复移动和连续弯曲。电缆绝缘线芯之间和各接触件之间缺乏足够的弯曲自由度。当电缆线芯弯曲时，位于弯曲中心线(即中性层)上部导电线芯会发生拉伸变形，而下部导电线芯则发生压缩变形。此时，受到拉伸的上部导电线芯可能会因材料疲劳而被撕裂，下部导电线芯可能因材料疲劳而产生突出和皱褶。这样往复弯曲最终会导致导线线芯断裂，并戳穿和损坏绝缘层。
[0004]对于受到弯曲的材料来说，对其施加适当的表面压力可通过表面塑性变形形成一个表面硬化层，能够阻碍表面层疲劳裂纹的出现，从而使零件疲劳强度明显提高。
[0005]对于受到弯曲的材料来说，如果其表面留有残余压应力时，也能延缓疲劳裂纹的扩展，提高零件的疲劳强度；但当其表面留有残余拉应力时，却容易使零件表面产生裂纹而降低其疲劳强度。
[0006]相对于导电铜线和铝线来说，纤维增强复合材料丝线的抗拉强度更高，如50%玻璃纤维加强的尼龙-66线抗拉强度约400MPa，抗弯强度约为590MPa，高于3mm直径以上常规铜线的机械性能(按照国标其抗拉强度约为389MPa)。而以PEEK为基体，61% S-玻璃纤维进行增强的复合材料，其抗拉强度可达1158MPa，弯曲强度可达1246MPa，远远高于铜线，且自身在交变应力下的疲劳强度极佳。
[0007]电线线芯的加工是将铜或铝线坯通过拉线设备在拉线模具中经过一次或多次拉线工艺，生产大长度和各种所需线径的线材。在生产过程中，绞轮粗糙、线模尺寸超差、线模模孔粗糙变形、润滑不良或润滑液温度过高、设备抖动、收线张力不当等等各种因素都可能使线材表面发生损伤，导致线芯疲劳强度大大降低。
实用新型内容[0008]为解决现有电线电缆的线芯和绝缘层耐弯曲疲劳性能不佳的问题，本实用新型提供了一种耐弯曲疲劳的电线。
[0009]为实现上述目的，本实用新型的技术方案为:
[0010]一种耐弯曲疲劳的电线，其特征在于，包括:导电线芯，所述导电线芯表面缠绕包覆有纤维增强复合材料丝线，所述纤维增强复合材料丝线的捻回间设有粘合剂。
[0011]本实用新型中，所述纤维增强复合材料丝线为碳纤维复合材料丝线或玻璃纤维加强复合材料丝线。
[0012]本实用新型中，所述纤维增强复合材料丝线压紧缠绕包裹在导电线芯表面。
[0013]本实用新型中，所述粘合剂在所述纤维增强复合材料丝线的捻回间间隔设置。
[0014]所述粘合剂在所述纤维增强复合材料丝线的捻回间间隔设置的间距为5cm至IOcm0
[0015]本实用新型中，所述粘合剂延伸至导线线芯表面，所述粘合剂为环氧胶。
[0016]本实用新型中，所述纤维增强复合材料丝线外再套有绝缘保护管，所述绝缘保护管为橡胶保护管。
[0017]本实用新型与现有技术相比，从对导电线芯施加表面残余压应力和塑性表面强化来明显提高导电线芯的疲劳强度，并通过在导电线芯螺旋缠绕包覆带有较大拉应力的纤维增强复合材料丝线，使线芯表面包覆的丝线对导电线芯产生持久的压应力以长期维持线芯表面的残余压应力和表面强化。本实用新型可以大幅度提高导线线芯的耐弯曲疲劳性能，同时也具有较高的绝缘层耐弯曲疲劳性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是实用新型的结构示意图。图中，I导电线芯；2纤维增强复合材料丝线；3粘合剂。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图进行详细说明。本实用新型耐弯曲疲劳的电线包括，导电线芯1，导电线芯I表面缠绕包覆有纤维增强复合材料丝线2，纤维增强复合材料丝线2的捻回间设有粘合剂3。所述导电线芯I用于传输电能或者电信号，其在拉线生产工艺后可通过多道滚压工艺消除了主要的表面缺陷，获得了合理的表面残余应力和表面强化以提高自身的耐弯曲疲劳性能。所述的纤维增强复合材料丝线2螺旋缠绕包覆在导电线芯I表面，并在绕制加捻时保持有较高的拉应力，则纤维增强复合材料丝线2自身的拉应力能够转化为长期作用在导电线芯I表面的压应力，使得纤维增强复合材料丝线2压紧缠绕包裹在导电线芯I表面。该外加的压应力可以确保导电线芯I在弯曲过程中拉伸变形产生的表面拉应力不至于抵消固有的残余压应力以降低表面产生疲劳裂纹的可能性，也可以使中性层下方的导电线芯I在受到压缩时表面不易产生凸起和皱褶缺陷，进一步提高导电线芯I的耐弯曲疲劳寿命。因为纤维增强复合材料丝线2的抗拉强度明显强于导电线芯1，所以只要确保螺旋绕制在导电线芯I表面的纤维增强复合材料丝线2因加捻产生的拉应力远远小于其材料本身的抗拉强度，且无论导线如何弯曲纤维增强复合材料丝线2总处在单向拉伸状态下，则作为内绝缘层的纤维增强复合材料丝线2的疲劳强度能够高于导电线芯1，起到可靠的绝缘和保护效果。所述纤维增强复合材料丝线2较好的是为碳纤维复合材料丝线或玻璃纤维加强复合材料丝线。
[0020]但如果纤维增强复合材料丝线2因外力剪切或穿刺等原因断裂，则原本螺旋绕制在导电线芯I外的纤维增强复合材料丝线2很可能会整根瞬间崩散。所述粘合剂3在所述纤维增强复合材料丝线2的捻回间间隔设置，所述粘合剂3在所述纤维增强复合材料丝线2的捻回间间隔设置的间距为5cm至10cm，即在导线长度方向上每隔一定间距(如5?IOcm左右)对纤维增强复合材料丝线2在一个或若干个捻回间以及与导电线芯表面I用粘合剂3进行胶合固定，以确保偶然出现的纤维增强复合材料丝线断裂2，或是对导线进行剪断对接操作不会影响整根导线的绝缘丝线自紧效果，同时消除了纤维增强复合材料丝线2因制造缺陷等原因可能产生的局部蠕变对导线整体抗疲劳性能的潜在影响。所述粘合剂2较好的是延伸至导线线芯I表面，所述粘合剂3较好的是采用环氧胶。
[0021]较佳者，为防止纤维增强复合材料丝线2因外力损伤导致意外断裂以及因过强紫外线等原因发生过早老化，可在纤维增强复合材料丝线2外再套一层橡胶或类似材料的保护管作为外绝缘层。
【权利要求】
1.一种耐弯曲疲劳的电线，其特征在于，包括:导电线芯，所述导电线芯表面缠绕包覆有纤维增强复合材料丝线，所述纤维增强复合材料丝线的捻回间设有粘合剂。
2.根据权利要求1所述的一种耐弯曲疲劳的电线，其特征在于:所述纤维增强复合材料丝线为碳纤维复合材料丝线或玻璃纤维加强复合材料丝线。
3.根据权利要求1所述的一种耐弯曲疲劳的电线，其特征在于:所述纤维增强复合材料丝线压紧缠绕包裹在导电线芯表面。
4.根据权利要求1所述的一种耐弯曲疲劳的电线，其特征在于:所述粘合剂在所述纤维增强复合材料丝线的捻回间间隔设置。
5.根据权利要求4所述的一种耐弯曲疲劳的电线，其特征在于:所述粘合剂在所述纤维增强复合材料丝线的捻回间间隔设置的间距为5cm至10cm。
6.根据权利要求1或4或5任一所述的一种耐弯曲疲劳的电线，其特征在于:所述粘合剂延伸至导线线芯表面。
7.根据权利要求1所述的一种耐弯曲疲劳的电线，其特征在于:所述粘合剂为环氧胶。
8.根据权利要求1所述的一种耐弯曲疲劳的电线，其特征在于:所述纤维增强复合材料丝线外套有绝缘保护管。
9.根据权利要求8所述的一种耐弯曲疲劳的电线，其特征在于:所述绝缘保护管为橡胶保护管。
【文档编号】H01B7/18GK203706697SQ201420049864
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】赵文扬, 董林萍, 丁银燕, 董炀鋆 申请人:杭州伟峰电子有限公司