电力金具生产中的难点与应对建议分析

前言：电力金具是用来连接以及固定电力线路的重要金属部件，其性能直接关系电网运行的稳定性与安全性。近年来，随着国内特高压输电以及智能电网等一系列新型电力系统的迅猛发展，金具生产开始面临一些新的要求。但是，传统生产模式存在一定难点，制约行业健康发展。因此，有必要对电力金具生产中的难点与应对建议做出深入研究，从而为电力金具实现高质量健康发展进行助力。

1 电力金具生产中的难点分析

1.1 材料性能问题与质量波动

传统电力金具生产中一般均为铸铁金具，尽管机械强度高，但同样存在铁磁性造成的磁滞以及涡流损耗问题，同时需要热镀锌进行防腐，比较容易引发环境污染。对于普通铝合金材料尽管无磁同时耐腐蚀性强，但整体抗拉强度偏弱（大约在 140MPa 左右），难以满足高强度应用场景。除此之外，材料供应端同样存在成分波动或者是杂质超标等有关问题，使得成品性能离散度相对较大。

1.2 复杂结构加工精度控制难点

电力金具结构具备多样化特征（比如球头挂环、U 型挂环等），这便对加工精度有着较为严苛的要求。但是传统机加工工艺存在效率低、材料损耗大等问题，并且无法保证批量生产的一致性。比如，电力金具压制成型期间钢板两端比较容易发生偏移，从而造成圆心偏差，这对产品合格率将会产生不利影响。

1.3 金具表面处理的技术局限

目前来看在电力金具生产期间，表面处理环节存在一定的技术局限，虽然现阶段主流的热镀锌防腐技术可以提供一定防护，但仍然存在一定短板。比如生产期间形成的镀液废液通常含有锌、铅等一系列重金属，如果处理不当可能会渗入土壤形成持久性污染，而通常情况下达标处理又必须投入高额设备以及运营成本。此外，技术层面还无法完全规避镀锌层厚度不均或者是局部漏镀等问题，同时镀层往往与基体之间存在附着力不足问题，可能会在后期使用时陆续剥落，从而造成金具耐蚀寿命显著缩短，这样在高湿、盐雾等一些比较复杂环境中必须频繁进行维护，不但会增加运维成本，也能够为电网运行埋下一定的安全隐患[1]。

2 电力金具生产难点的应对建议

2.1 材料创新及构建质量管控体系

（1）材料创新。应该加大对碳纳米管弥散强化铝合金技术的应用力度，对于碳纳米管来讲，其具备着优异的力学性能是非常理想的增强体，但存在比较容易团聚以及铝基体浸润性差等问题。借助物理化学包覆处理技术，可以在碳纳米管表面构建出改性层，不但有效阻止团聚还可以提升其与铝液之间的相容性。此外，在熔炼阶段可以对电磁搅拌技术进行运用，借助高频磁场形成的涡流来促使铝液剧烈翻动，这样能够让碳纳米管更为均匀地分散于基体内部，防止局部富集造成性能波动。通过此项技术处理完毕的铝合金，整体抗拉强度能够提高至少 30% ，可以很好地高强度场景方面的相关需求，且由于自身构建出致密氧化层，并且表面不需要进行镀锌，这样可以从源头减少污染问题，实际能耗相较于传统材料可以降低大约 24%。（2）质量管控。打造供应商全流程管理机制，比如可以开发材料成分溯源系统，详细准确地记录原材料从开采、冶炼一直到交付的全链条数据信息。此外，可以对光谱分析设备进行运用，以此对每批次原材料开展化学成分快速检测活动，从而精准识别碳、镁等各种重要元素含量是否达标；同时配合使用金相检测技术，借助显微镜观察材料内部实际结构情况，从而有效排查气孔以及夹杂等各类缺陷问题，以此保证进入生产环节的所有原材料性能均达标、可靠。

2.2 加工工艺优化及数字化改进

（1）自动化成型工艺。可以引入集成压边装置以及保压系统的相应专用设备，对于钢板压制期间容易发生偏移的问题，设备可以通过伺服电机精准高效地控制两侧压边机构，达到钢板两端同步压紧的目标，防止单侧受力不均引发圆心偏差问题。压制完成后可以启动保压系统，借助持续施加稳定压力的方式有效抑制材料弹性回弹，这样可以保证成型尺寸具备良好的精准性。这一方案借助机械结构以及电控系统之间高效协同的方式，使得成型工序合格率能够从传统工艺的大约 85% 有效提高至 98% 以上，可以显著减少返工浪费。（2）工艺革新上，还可以利用冷锻工艺针对传统切削加工工艺进行替代，通过 DEFORM-3D 数值模拟软件，提前仿真冷锻期间的金属流动情况，以此为依据针对模具型腔结构以及成型参数做出合理优化，防止出现金属堆积或者是撕裂等有关缺陷问题。冷锻主要借助模具对相应额金属坯料施加一定压力，以此促使材料能够于常温下发生塑性变形，这样可以将金属内部流线分布进行完整保留，相较于切削加工工艺可以减少超过 30% 的材料损耗。除此之外，连续的金属流线还可以提升零件抗疲劳性能，这样能够促使电力金具在振动工况下实际使用寿命有效延长大约 20% ，同时能够省去切削工序，这样可以促使生产效率提升大约 40% ，切实达到精度与效益双提升的目标[2]。

2.3 引入绿色表面处理技术

针对电力金具生产期间传统镀锌工艺存在的环保问题以及性能短板，建议尝试着在电力金具生产活动中尝试着引入纳米改性铝合金等一系列自防腐材料。对于此类材料来讲，其借助在铝合金基体中有效运用纳米级增强相（包括碳纳米管以及纳米陶瓷颗粒等），通过特殊熔炼工艺完成均匀分散，可以促使表面氧化行为发生改变，这样当材料暴露于空气或者是复杂环境中时，能够触发表面氧化反应，从而自然构建出一层比较致密均匀的氧化保护膜。对于该氧化层能够和基体之间实现紧密贴合，进而有效阻隔水分以及盐分等一系列腐蚀性介质侵入，不再需要额外实施镀锌处理，这样能够从源头上彻底消除热镀锌期间重金属废液的形成以及排放，而且相较于传统热镀锌工艺必须人工施镀同时比较容易发生漏镀或者是厚度不均等问题，纳米改性铝合金防腐氧化层的实际生成过程相对而言更加稳定可控，能够保证金具表面防护不存在死角。除此之外，针对电力金具需要长期暴露于户外高湿以及盐雾环境等使用特性，这种氧化层呈现出相对更强的环境适应能力，其实际耐腐蚀寿命能够稳定维持至少 15 年，相较于传统镀锌层 8-10 年的耐腐蚀寿命，有着更长的维护周期。这不但可以显著降低电网运维活动中电力金具的实际更换频率，还可以降低人力以及物料成本的投入[3]。

结语：综上所述，做好电力金具生产中的难点分析以及应对工作，不但能够提高电力进车的生产效率和整体质量，还能够增强电力金具生产期间以及投入使用后的环保性能，也有助于进一步提高电网运行的稳定性、安全性以及可靠性，这对电网实现长远健康发展大有助益。因此，有关单位应进一步加大对电力金具生产中难点的分析力度，并切实结合生产实际，思考和探索具体应对策略，从而进一步提高电力金具生产水平，推动新型电力系统真正地实现高质量健康发展。

参考文献：

[1]李春. 脱冰对输电线路导线和金具的影响研究[D]. 重庆:重庆交通大学,2022.

[2]张珊. 基于深度学习的电力金具图像目标检测研究[D]. 山东:青岛科技大学,2023.

[3]伍昆军,江励,颜才佳,等. 电力金具螺栓紧固机器人研制[J]. 机电工程技术,2024,53(8):92-96.

作者简介：常向东 1972.9.12 男 汉 山东省 专科 副总经理 山东省 电力金具机械。