Lần đầu tiên trong nước, nhóm nghiên cứu của Trường Đại học Bách khoa TPHCM chế tạo thành công hợp kim nhôm (HKN) 6201, mở ra khả năng thay thế vật liệu nhập khẩu cho ngành sản xuất cáp điện nội địa.

Hiện nay, các đường dây truyền tài điện trên không của nước ta chủ yếu sử dụng cáp nhôm trần lõi thép. Tuy nhiên, loại cáp này có những nhược điểm như dễ bị ăn mòn điện hóa trong không khí ẩm do sự khác nhau về thế điện cực của thép và nhôm. Ở nhiệt độ cao hơn 150ºC, lực bám dính của lớp kẽm che phủ lên sợi thép giảm nên khả năng bảo vệ chống ăn mòn của kẽm đối với thép không còn tác dụng. Nhiệt độ làm việc của cáp nhôm lõi thép thường không được vượt quá 100°C, vì khi đó sẽ xảy ra quá trình kết tinh, làm giảm độ bền của các sợi dây nhôm được kéo nguội.
Với đặc điểm địa hình và khí hậu của mình, Việt Nam cần các đường cáp điện treo trên không có độ bền cao, độ võng nhỏ, tăng được khoảng cách giữa các trụ điện khi đi qua những vùng có thung lũng, sông ngòi...; đồng thời phải chịu được rung động do gió gây ra, có tính chống ăn mòn cao khi đường dây đi dọc theo bờ biển, dễ xảy ra ăn mòn điện hóa.
TS Huỳnh Công Khanh, Chủ nhiệm đề tài nghiên cứu “Chế tạo HKN 6201 dùng để sản xuất cáp điện” cho biết, cáp HKN 6201 có thể đáp ứng được các điều kiện trên. Ngoài ra, sau khi nhiệt luyện, HKN 6201 có độ cứng cao hơn độ cứng của nhôm, nên cáp HKN 6201 có khả năng chống mài mòn tốt hơn cáp nhôm lõi thép trong quá trình kéo cáp, giảm được lượng cáp bị hư hỏng. Cáp HKN 6201 cũng có khả năng chịu được dòng điện quá tải trong thời gian ngắn tốt hơn nhiều so với cáp nhôm lõi thép.
Tuy nhiên, hiện nay chưa có cơ sở nào trong nướcsản xuất được dây HKN 6201 dùng cho cáp điện. Các nhà sản xuất phải nhập dây HKN Ø9,5mm về và kéo ra các dây thành phẩm rồi hóa già và xoắn cáp. Các công trình nghiên cứu chế tạo dây HKN 6201 dùng cho cáp điện ở trong nước cũng rất ít.
Những điểm mới của công nghệ
Để thực hiện đề tài chế tạo HKN 6201, đầu tiên, nhóm nghiên cứu tiến hành nấu luyện HKN trong lò điện trở dạng nồi tại Phòng thí nghiệm Vật liệu kim loại và hợp kim của Trường ĐH Bách khoa TPHCM. Sau đó, nhóm tiếp tục nấu luyện các mẻ HKN 6021 lớn hơn để phục vụ việc chế tạo dây HKN 6201 bán thành phẩm bằng phương pháp nấu – đúc – cán liên tục tại Công ty Cổ phần Dây cáp điện Việt Thái.
Ở phương pháp này, chất lượng thỏi đúc HKN 6201 tốt, nhẵn bóng, không có khiếm khuyết bề mặt, không bị nứt gãy trong quá trình đúc liên tục. Tuy nhiên, độ cứng của bề mặt HKN quá cao nên không thể đưa vào máy cán liên tục. Theo TS Huỳnh Công Khanh, hiện nay các doanh nghiệp của Việt Nam mới chỉ trang bị hệ thống đúc – cán liên tục dành cho nhôm sạch, không đủ điều kiện về nhiệt, các trục cán không đủ độ bền để cán dây HKN có độ bền cao như 6201.
Do vậy, nhóm chuyển sang nghiên cứu và thử nghiệm phương pháp ép bán liên tục tại Công ty TNHH Sản xuất thương mại dịch vụ Việt Khiêm, sau đó kéo dây bán thành phẩm thành dây thành phẩm. Với phương pháp này, nhóm đã ép thành công dây HKN 6201 bán thành phẩm Ø4.5 – 5mm. Với đường kính nhỏ, dây được tôi khi ra khỏi máy ép, trong môi trường không khí làm nguội, do vậy, có thể bỏ qua công đoạn tôi dây trong quá trình sản xuất dây HKN 6201. Ngoài ra, do dây HKN 6201 bán thành phẩm có bán kính nhỏ hơn dây HKN 6201 trên thị trường thế giới hiện nay là Ø9,5mm nên giảm được bước kéo dây ra thành phẩm. Đây là ưu điểm của phương pháp ép và cũng là điểm mới của đề tài nghiên cứu so với các phương pháp sản xuất dây HKN 6021 bán thành phẩm khác.
Sau khi chế tạo thành công dây HKN 6201 Ø2.7mm, nhóm nghiên cứu đã cho sản xuất thử cáp hợp kim nhôm AAAC 7x2.7mm trên máy xoắn cáp tại Công ty Cổ phần dây cáp điện Việt Nam CADIVI. Sản phẩm có kết cấu và cơ lý tính đạt yêu cầu của Tiêu chuẩn ASTM B399.
TS Khanh cho biết thêm, phương pháp ép bán liên tục dây HKN cho năng suất không cao bằng phương pháp đúc – cán liên tục nhưng có vốn đầu tư nhỏ, ít chiếm diện tích mặt bằng, thiết bị đơn giản, dễ kiểm tra và điều khiển các thông số kỹ thuật; đồng thời có thể dùng để sản xuất nhiều loại dây HKN có độ bền cao khác. Bên cạnh đó, hiện nhu cầu về sản lượng cáp HKN 6021 trong nước chưa cao nên đây là phương pháp thích hợp để triển khai sản xuất.
Nguồn: Báo Khoa học và Phát triển