电缆生产工艺
§1 拉线
一、 基础知识 1. 线材拉伸
线材拉伸是指线坯通过模孔在一定拉力作用下,发生塑性变形,使截面减小、长度增加的一种压力加工方法。 2. 拉伸的特点
①拉伸的线材有较精确的尺寸,表面光洁,断面形状可以多样; ②能拉伸大长度和各种直径的线材;
③以冷压力加工为主,拉伸工艺、工具、设备简单,生产效率高。 ④拉伸耗能较大,变形率受到一定的限制。
3. 拉伸的条件
为实现拉伸过程,拉伸应力(ζL)应大于变形区中金属的变形抗力 (ζk),同时小于模孔出口端的屈服极限(ζs k)或抗拉强度(ζb),即:
ζk<ζL<ζ
通常以ζL与ζ
s k 或 ζk<ζL<ζb
s k(或ζb)的比值大小表示能否正常拉伸,即安全系数:
即: Ks =
σs kσ
=b
σLσL
随着线径的减小,线材内部存在的缺陷,变形程度的加大,拉伸模角、
拉伸速度、金属温度等因素的变化,对正常的拉伸过程都有一定的影响。一般安全系数与线径的关系如下:
4. 拉伸原理
拉伸属于压力加工范围。拉伸过程生产极少的粉屑,体积变化甚微,即可认为拉伸前后金属体积不变:
V0=VK 或 S0L0=SKLK
压缩率δ:拉伸前后断面面积之差与拉伸前断面面积比值的百分数。 延伸率λ:拉伸后与拉伸前的长度之差与拉伸前长度比值的百分数。 减缩系数ε:拉伸后断面面积与拉伸前断面面积的比值。
5. 拉线模
拉线模是拉线过程最重要的工具。线模的主要部分是模孔,一般由互相
相对延伸系数μ:拉伸后与拉伸前线材长度比。μ=LK /L0 。
圆滑连接的润滑区、工作区、定径区、出口区四个区域组成。 润滑区:润滑剂在这里停留并被带入工作区。
工作区:金属在这个区域内实现变形(变细、变长),实际与金属接触的
部分叫做变形段。
定径区:使拉线尺寸准确,形状符合要求,模孔直径即定径区直径。 出口区:不刮伤从定径区出来的线材,同时防止停机线材回弹引起断线。 6. 拉伸过程
线材的一次拉伸:从放线到收线只经过一道线模拉伸。一次拉伸用于拉粗线。特点是加工率较大生产线坯较短,生产效率低。
线材的多次拉伸:从放线到收线经过数道(2~25道)线模拉伸。多次拉
伸的特点是总加工率大,速度快,自动化程度高。
滑动连续式多次拉伸:拉线时如果各拉线轮上(K道除外)积线的圈数
不变(每秒钟通过各道线模的线材体积相同),通常称为滑动式拉线机。其特点是:线材在各道(最后一道除外)拉线轮上都有滑动;各道(第一道除外)都存在反拉力。
无滑动多次拉伸:无滑动拉伸的主要特点是线材与绞轮间没有滑动,各
中间绞轮上的线材圈数可以增减。在拉线过程中:储存系数等于1时,K道绞轮上线材圈数不变,线材不发生扭转,但不能保持长期不变;储存系数小于1时,K道绞轮上线材圈数逐渐减少,线材发生扭转;储存系数大于1时,K道绞轮上线材圈数逐渐增加,线材同样发生扭转。 为保证线材与绞轮无滑动,每个中间绞轮应绕15圈以上线材。
二、 影响线材拉伸的因素
金属线材在拉伸时受到四个外力,
之一,影响拉伸力的因素如下:
1. 铜、铝杆(线)材料。
在相同情况下,拉铜线比拉铝线的拉伸力大,拉铝线容易断,所以拉铝线应有较大的安全系数。 2. 材料的抗拉强度。
抗拉强度受化学成分、压延工艺等多种因素影响,抗拉强度高拉伸力大。
3. 变形程度。
变形程度越大,在模孔中的变形长度越长,正压力、摩擦力增加,拉伸力也增大。
4. 线材与模孔间的摩擦系数。
摩擦系数越大,拉伸力也越大。摩擦系数由线材、模芯材料和光洁度、润滑剂成分与数量决定。铜杆表面酸洗不净,残留氧化亚铜也使拉伸力增大。 5. 线模模孔工作区和定径区的尺寸和形状。
线模工作区圆锥角增加时,摩擦力减小、金属变形抗力增大,使拉伸力变大。定径区越长,拉伸力越大。考虑模孔的寿命,定径区不能过小。
6. 线模位置。
线模安放不正或模座歪斜会增加拉伸力,使线径表面质量不好。
7. 各种外来因素。
进线(杆)不直、放线打结、拉线抖动等都会使拉伸力增加,造成断线。
8. 反拉力增大的因素。
放线张力过大,上一道离开绞轮的张力增大等会增加下一道的反拉力。反拉力增加时,拉伸力也随之增加。
四、 拉线润滑
五、 拉线模具 六、 拉线工艺
§2 绞线
一、 绞合线材的特点
1. 柔软性好;可减轻因弯曲、振动、摆动而引起的损坏,有利于安装。
2. 可靠性好:组成绞线的单线,其缺陷不可能集中在同一处,故单线缺陷对
绞线的性能影响较对单根导体的性能影响微弱得多。
3. 强度高:在使用同样杆材拉线时,拉制细线比粗线变形程度大,因此细线
强度高。绞线强度高于同截面单根导体的强度。
二、 绞线的分类与用途
普通绞线
1. 铝绞线:导体重量轻、导电性好,用于受力较小的架空电力线路。 2. 硬铜绞线:电气性能优越,用于架空输电线路。
3. 铝合金绞线:抗拉强度大,是铝绞线的两倍,电导率比铝绞线低10%,
用于冰川、山区、丘陵等地带一般线路及大跨越输电线路。 4. 铝包钢绞线:机械性能优越,用于大跨越线路。 组合绞线
1. 钢芯铝绞线:抗拉强度大。用于架空输电线路、配电线路、重冰区及
大跨越输电线路。
2. 防腐钢芯铝绞线:性能同钢芯铝绞线,钢芯防腐,延长导线使用寿命,
用于咸水湖、沿海、工业区及腐蚀气氛较重的地区。
3. 钢芯铝包钢绞线:提高钢芯防腐,延长导体使用寿命,用于大跨越线
路或避雷线。
4. 压缩型钢芯铝绞线:抗拉强度大,导线表面光滑,用于输电线路,可
加大杆塔跨度。
特种绞线
1. 扩径钢芯铝绞线:增大外径,节约金属,减少电晕,用于高压输电线
路及高海拔地区。
2. 扩径空心导线:外径较大,节约金属,减少电晕,用于高压变电站。 3. 消振及间隙型导线:各绞层分离,能自身消振,用于多风暴地区。 4. 防冰雪绞线:抗冰雪能力强,用于重冰区。
5. 铜电刷线:结构稳定,柔软性好,束绞及复绞而成,用于电机引接线。 6. 裸铜软绞线:采用股线正规绞合,束绞,无复绞或束绞后再按正规绞
合复绞等形式,用于连接电机、电器设备部件。
7. 铜编织线:导线柔软,用于移动电器装备的连线,也用于汽车、拖拉
机蓄电池的连线。
8. 镀铝钢芯铝绞线:基本与钢芯铝绞线相同。可减小锌铝电位差,避免
电场畸变。
9. 耐候绝缘架空线:具有聚乙烯护套的架空线。用于穿过树林或城市。 10. 导电线芯:大多用于电力电缆。可分为硬、软、特软三种。
①硬线芯:用于船用电缆,电力电缆等; ②软线芯:用于矿用电缆,橡套电缆等;
③特软线芯:用于经常移动的电线电缆及有特殊要求的导电线芯。
三、 绞合方法
导电线芯有两种绞合方法:无退扭绞合和有退扭绞合。
采用有退扭方法绞成的线芯没有扭转内应力,故多用于不紧压的绞线,以避免因有内应力在单线断裂时散开。
没有退扭的绞合多用于紧压型线芯,因为自扭产生的残余应力是弹性变形,压型为塑性变形,因此经过紧压内应力即可消失。
四、 绞合方向
裸绞线的扭绞方向不论是同心绞合还是复绞,其最外层都规定为右向(Z形);绝缘导线的绞合最外层为左向(S形)。无论是右向还是左向,其相邻两层绞向必须相反。这是为了产品统一,便于连接,并防止单线松散。
五、 并线模
并线模是绞线的重要控制点:绞线的直径均匀性,有无蛇形、缺根、跳蹦现象均在此表现出来。
并线模一般由两个半圆组成。钢模内孔镀铬,也可硬木制模。实践证明,木模较为实用,钢模不但成本高,更主要是划线,容易使线芯产生毛刺。
并线模的作用是使绞合线芯定径成型。经验表明:并线模的孔径比计算外径略小0.1~0.3mm为合适。
六、 紧压
紧压工序主要用于绝缘导体的绞合,裸电线一般不紧压。
紧压的目的:⑴ 增大填充系数,缩小导体几何尺寸,节约绝缘和护层材料;
⑵ 提高导体表面光滑度,均匀导体表面电场; ⑶ 减少电缆中形成空隙的机会。
紧压工艺:圆形绞合导体的紧压过程是一、三道为垂直紧压,二、四道为水平紧压;一、二道紧压量为80%,三、四道压轮起圆整作用,紧压量20%;圆形紧压导体与非紧压导体相比,外径可缩小7.2~9.17%,填充系数(正规绞合)可由75%提高到90~93%。扇形绞合导体25~50mm2可只进行一次垂直紧压;70 mm2及以上的导体最外层绞合后进行三道紧压,即垂直、水平、垂直紧压,第一道紧压量为85%,第二道起整形(两侧)作用,第三道起定型作用;紧压扇形导体的填充系数可达90~93%。
紧压导体与非紧压导体的比较:
(1)工艺特性:提高效率、降低消耗、结构稳定; (2)电场强度:能够起到均匀电场的作用; (3)柔软性:有所下降;
(4)结构材料的用量:减少。塑力缆节约材料用量约1.8%。 五、结构尺寸、工艺参数及外观质量控制 1. 几何尺寸
控制几何尺寸,是为了保证导体截面积,即导体直流电阻值不超过规定数值。因为电阻值超过规定值时,势必降低电缆载流量,这是不允许的。尺寸小于规定值或截面积偏小时,需要测量导体直流电阻来仲裁,如果电阻合格,即使导体截面积偏小仍可作为合格品。
2. 绞合节距及扇形截面形状不对称
扇形截面形状不对称偏差,会使电场分布畸形,并使成缆直径不圆整。 3. 焊接
绞合导体中的单线允许焊接。但同一层内,相邻两个焊接点之间的距离不应小于300mm。
两根相同直径的单线焊接时,焊接电流应适当,防止焊接处的线段烧得过热而降低单线的机械性能和电气性能。
焊接过程要短,须迅速进行,焊接处应妥善修整,不应有突起、毛刺,其直径应在单线的允许公差之内。
各种绞合导体线芯均不允许整芯焊接;实芯25mm2及以上截面积的焊接点应分头。 4. 外观
导体表面应光洁、无毛刺、划伤、跳线、边翅等有损绝缘层的缺陷,(手摸无感觉)。表面应无油污和灰尘,否则将在该处引起游离放电。
存放中应注意导电线芯的氧化变色及机械损伤。
六、 绞合废品产生的原因和处理方法
§3 成缆
一、 成缆材料和半成品
1. 绝缘线芯:圆形绝缘线芯、扇形绝缘线芯。
2. 常用材料:成缆常用材料应与绝缘具有相同的耐热等级,不吸潮、不促使与其接触的材料性能发生变化。
① 绕包带:聚氯乙烯塑料带、聚酯薄膜带、无纺布带等。 其作用是:隔离、扎紧、衬垫。
② 填充绳:聚丙烯撕裂膜绳、塑料条(管)、纸捻、石棉绳等。 其作用是:填充绝缘间缝隙,使电缆圆整。
二、 成缆工艺装备(笼式、盘式)
1. 绞笼:绞笼上有线盘架(摇篮),大型成缆机一般具有3~6个线盘架。小型成缆机可有18~24个或更多线盘架。线盘架具有制动功能以调节张力。绞笼前具有一些固定支杆用以安放填充绳盘。
2. 模架:在绞笼前,用来安放并线模。使绝缘线芯并合,绞成圆形。 3. 绕包头:具有3~6个带夹。用来在电缆芯的外面包扎各种绕包带。
4. 牵引轮:有一个大直径的可转轮盘和拨线环组成,给线芯以直线运动,并可调速。绞合节距主要通过牵引轮的转速来控制。
5. 收线装置:用来收绕绞合后的电缆。收线速度应与牵引速度相匹配。
6. 模具:成缆采用的模具分为压模和包带模,它们都是由两个半圆模加定位销组成。塑料绝缘线芯成缆模孔径与电缆成缆直径相等为宜。 7. 盘具:盘芯直径应不小于电缆外径的15倍。 三、 成缆工艺
1. 成缆方向
考虑到电缆安装、敷设、中间接头的方便,统一规定成缆的方向为右向。 2. 成缆节距
节距:绝缘线芯旋转一周时,沿轴向前进的距离为节距。
节距比:节距长度与电缆直径之比。节距比越大,电缆柔软性越差。
~80,因为大截面电缆成缆机械应力很大,若节距过大将使柔软性降低,不易稳定。
为保证成缆结构的稳定性和成缆后无蛇形,应选择较小的成缆节距。 塑料绝缘电力电缆成缆节距比应为:圆形25~35,扇形40~60。 控制电缆节距比较小,外层选18~20倍,内层较大。 3. 绞入率
在一个节距内,缆芯实际长度与节距的差值再与节距之比。 4. 成缆外径
⑴ 圆形线芯:D=Kd
式中:D——成缆外径;
K——成缆绞合外径系数; d——绝缘线芯直径。
圆形绝缘线芯成缆外径系数表
⑵ 扇形线芯:D=Mh
式中:D——成缆外径;
M——外径比,见下表; h——扇形绝缘线芯高度。
5. 填充扇形绝缘线芯成缆可以不加填充。具有圆形附加线芯时,圆形线芯处应加填充,填充量以填充后圆整为准。
圆形绝缘线芯成缆时必须加填充。填充面积见下表。
注:d为绝缘线芯外径。
6. 绕包带
在成缆机上绕包的各种带材有:PVC带、聚酯带、无纺布带、钢带、铜带等。 绕包形式:重叠式、间隙式、衔接式三种。 钢带采用间隙式,其余均采用重叠式。
7. 预扭
圆形线芯采用退扭成缆。扇形线芯可采用不退扭成缆(固定式)和退扭成缆(浮动式)两种方式。
固定式成缆是为了防止扇形线芯在成缆过程中变形,使扇形顶角始终对正电缆的几何中心,确保成缆圆整。为此固定式成缆必须采取弹性预扭。
预扭:在线芯绞合压型时,线芯按成缆节距进行扭转,且方向相反。即放线盘逆成缆方向转过某一角度,使绝缘线芯有一个相反方向的弹性变形,扇形顶角对正电缆的几何中心。
预扭角度:是一个经验数据,不能计算求知。一般地放线盘与并线模距离越长,预扭角度越大;绝缘线芯越软,预扭角度越大;截面越小,预扭角度越大。总之,预扭角度在半圈到三圈之间。 四、 成缆质量控制
1. 供成缆使用的绝缘线芯必须经检验合格,表面清洁、无损伤。 2. 绝缘线芯排序应正确(0、1、2、3或红、黄、绿、蓝)。 3. 如有金属屏蔽,其宽度、厚度、节距必须符合工艺规定。 4. 成缆方向为右向,包带为左向。
5. 填充饱满,不应跳蹦。填充物必须与绝缘具有相同的耐热等级,不吸潮、
不促使与其接触的材料性能发生变化。
6. 缆绕包带必须按工艺规定的层数、厚度、重叠率、节距进行绕包,包带应
平整、紧实、无折迭、打绺、起兜等现象。绕包带必须与绝缘具有相同的耐热等级,不吸潮、不促使与其接触的材料性能发生变化。 7. 按规定配模,不得擦伤绝缘线芯,扇形线芯不得有翻身现象。 8. 绕包带材料厚度应均匀,不得有孔洞、凸起、皱折等。
9. 铜带屏蔽表面应光滑、清洁,无裂纹、起皮、起刺,边缘整齐。
10. 塑料绝缘电力电缆的不圆度(同一截面上的最大直径与最小直径的差除以
标称直径)应不超过15%(等芯)或20%(不等芯)。正根电缆成缆外径应均匀一致,无明显蛇形。
11. 收线盘不得有损伤缆芯的缺陷,盘芯直径应不小于成缆直径的15倍。 12. 排线应整齐、紧实,不得有起落、、交叉现象。 五、 成缆机的操作要点
1. 绝缘线芯排列顺序:按绞笼旋转方向依次为1、2、3、0或红、黄、绿、蓝。 2. 成缆方法:圆形线芯采用浮动式成缆,扇形线芯采用固定式成缆。
固定式成缆预扭角度:放线盘到压模的距离愈长预扭角愈大;
绝缘线芯的柔软度愈大预扭角愈大。(180°~3³360°)
3. 根据工艺卡片要求,选配绞笼、绕包头、牵引轮等部分的变换齿轮。
4. 线芯接头:塑料绝缘电缆成缆时的接头不得大于正常尺寸,以防挤塑工艺过模困难。
5. 合理配模:绝缘线芯在成缆时受到很大的扭力(将产生内应力),为避免过度变形而造成绝缘损伤,成缆一般采用多模来完成。
1) 第一道压模孔径比成缆直径大1.0~2.5mm,只起合拢作用。注意不要使扇形翻身。
2) 第二道压模孔径比成缆直径小 0~0.6mm,起第一次紧压作用。
3) 第三道压模孔径比成缆直径小0~0.4mm,起定型作用。包带与包带模的距离愈短成缆愈紧密。
配模松紧的检查:① 电缆在模内不摆动,用手转线芯无松感;
② 压模与绝缘线芯摩擦产生热量,用手摸压模应不烫手; ③ 绝缘线芯出压模的表面质量应无拉焦、挤、压、划伤痕迹。
6. 包带层的修复:包带层断带、打绺、填充跳蹦等造成起包或缺层时,需手工修复。修复后直径不得大于正常直径的0.2mm。铜带屏蔽层接头必须焊接,绕包后应平整。
7. 牵引:成缆包带后应在牵引轮上绕4~5圈防止打滑、退车。橡皮压轮松紧应适度,严防过紧压扁电缆。
8. 收线盘芯直径不得小于:单芯塑料电缆直径的25倍;
多芯塑料电缆直径的15倍。
9. 排线:排线应平整、紧实、无交叉、压落现象。下盘后电缆头应固定牢。 六、 成缆废品产生的原因和处理方法
§4 装铠
一、 钢带绕包质量要求:
两层钢带均为间隙绕包,绕包方向为右向,绕包应紧而平服,上下两层钢带的叠盖应不少于钢带宽度的20%。
绕包间隙应为:带宽在25mm以下时,最大绕包间隙为带宽的27%;
带宽在25mm及以上时,最大绕包间隙为带宽的42%(出口电缆为37%)。
钢带接头处应剪城45°的斜口,斜口经绕包应与电缆轴向平行,接头处重叠3~10mm,接头要平整、牢固,接头边缘不得有毛刺、尖角翘起等现象。另外,钢带复绕应紧密,并剔除有夹杂、毛刺、砂眼、锈蚀缺陷的钢带。
钢带绕包张力控制:满盘时张力最大,否则钢带易飞出;半盘时应调松,否则会拉坏电缆或造成钢带卷边以致压伤电缆。
二、装铠废品特征及原因
钢带质量不好:有毛刺、卷边,或钢带接头不良、尖角翘起,焊接后不修光等。 钢带重合:绕包节距过大,搭盖未调整好,过大张力不均钢带头摇动。
§5 挤塑
一、 挤塑机工作原理
利用特定形状的螺杆,在加热的机筒中旋转,将由料斗中送来的塑料向前挤压,使塑料均匀地塑化(即熔融),通过机头和不同形状的模具,使塑料挤压成连续性的所需要的各种形状的材料。
1. 挤出过程中塑料经过的三个阶段:
(1) 塑化阶段:又称压缩阶段。在机筒内完成。经过螺杆的旋转,使塑料由固体
的颗粒状变为可塑性的粘流体。
(2) 成型阶段:在机头内进行。由螺杆旋转和压力的作用,把粘流体推向机头,
经过机头内的模具,使粘流体成型为所需要的各种尺寸及形状的挤包材料。机头的模具起成型作用,而不是起定型作用。
(3) 定型阶段:在冷却水槽中进行。塑料经过冷却后,将塑性状态变为定型的固
体状态。
2. 挤出过程中塑料的流动状态:
(1) 正流——沿螺旋线向前流动。正流由螺杆旋转的推挤力产生,正流影响挤出
量。
(2) 逆流——与正流相反。它是机头、模具、过滤网的反作用力产生的。
(3) 横流——即环流。沿轴向向前流动,方向与螺纹垂直。也是由螺杆旋转的推
挤力产生。塑料之所以能在螺杆中混合、塑化成熔融状态,是和环流的作用分不开的。
(4) 漏流——它也是由机头、模具、过滤网的阻力产生的。不在落槽中流动,而
是在螺杆和机筒的间隙中流动。通常比正流和逆流小很多。漏流影响挤出量。
3. 挤塑机螺杆的压缩比和长径比
(1) 压缩比——压缩段开始处的一个螺槽和终止处的一个螺槽容积之比。 (2) 长径比——螺杆有效工作长度和螺杆直径之比。 (3) 压缩比和长径比的大小对挤塑质量的影响
螺杆是挤塑机的重要组成部分,它的形状、直径的大小和长短对塑化的好坏起着决定性的作用。
螺杆较长——料在螺杆中受热时间长——塑化均匀——挤出量大——塑化效果好。 长径比一般为:15∶1~20∶1,近来有向大的方向发展可达20∶1~25∶1。 聚乙烯和聚氯乙烯塑料的压缩比为1∶2~1∶3。 4. 挤塑机螺杆的维护保养 ⑴ 不允许螺杆空转。
⑵ 清理螺杆时,要垫平垫稳,不要滚动或转动,防止损伤螺杆。 ⑶ 严禁将金属物品投入机筒内,以免损伤螺杆。 ⑷ 温度过低时严禁启动螺杆。
⑸ 使用螺杆冷却水时,要做到停机必须停水。 ⑹ 定期清理螺杆。 5. 挤塑机的操作要点
⑴ 开机前操作者应检查设备个部位的润滑、传动、电气控制等情况,发现问题立即找有关人员解决。
⑵ 按产品要求选配模具,并把模芯和模套间的距离调好,防止塑料层厚度偏差太大。 ⑶ 提前2~3小时启动加温系统,按工艺规定调好各段温度,防止温度控制过高或过低。
⑷ 生产前要按工艺规定检查半成品的质量,确认合格后方可投产。 ⑸ 按产品长度准备好合适的收线盘,排线要紧实整齐。
⑹ 准备和牵引绳,并试车观察螺杆的转动、牵引转速、放线和收线的转动、加温控制系统、各电气开关、上下水流通等情况,确认无问题后开车生产。
⑺ 开车
① 将合格的塑料加入料斗,打开插板,启动螺杆。操作者应注意进料情况,观察电压、电流表指示。此时,操作者不许离开岗位,防止发生问题。
② 塑料从摸口挤出后,要观察塑料的塑化情况,待塑化将要好时,开始校正模具,把塑料厚度调匀,防止厚度偏差太大。
③ 按工艺规定取样检查厚度和表面质量,如:气孔、疙瘩、塑化状态等。
④ 一切正常并能满足工艺要求后,立即组织人员开车,开车时要分工操作、密切配合。
⑤ 穿头引线,启动牵引,按工艺规定的厚度,控制好螺杆与牵引的速度,电缆通过牵引后,在带排线架的线盘上整齐排好。 ⑥ 在正常开车生产过程中,要注意以下几点: i. 产品的质量。
ii. 设备各部位机械运转情况。 iii. 加温系统的控制情况。
iv. 螺杆和牵引的速度变化情况。 v. 做到三勤:勤测外径(厚度);勤检查质量;勤观察设备。 ⑻ 记好标签、跟踪卡、记录表等记录。
⑼ 停车:首先切断牵引电源,然后停主机。要及时地拆除模芯和模套,把机头与机身的接触螺栓扭开,关闭料斗插板,顶出机头,跑净机筒内的塑料,组织人员清理机头和模具。
① 遇到下列情况时应停车:
i. 生产任务完成后要及时停车清理机头。
ii. 温度控制超高时,会造成塑料焦烧,要停车清理机头和螺杆。 iii. 停车1小时以上需清理机头。
iv. 有其它原因停车,如停电、停水、等线、缺盘、发生设备或人身事故等,
需要停车清理机头。
② 机头和螺杆清理要干净,清理完以后要及时装好。
③ 记号交接班记录,并给下一班做好生产准备工作,如模具、盘具、半成品等。 ④ 按岗位责任要求,清洁机台卫生。
⑤ 停车后,要检查电源、水源、设备各部分,确认无问题以后,关掉电源和水源再离开机台。 二、 挤塑模具类型及工艺特性
电线电缆生产中使用的模具(包括模芯和模套)主要形式有三种:挤压式、挤管式、半挤压式(或半挤管式)。
1. 挤压式模具:是靠压力实现产品成型的,所以挤压式成型的产品密实。模芯与模套配合角度差决定最后压力的大小,影响胶层质量和挤出量;模芯与模套的尺寸决定挤出产品的几何形状和表面质量。
挤压式模具选配尺寸要求很严,成本高、挤出量低,所以除要求绝缘结构密实和挤出拉伸比小的以外,大都采用挤管式代替挤压式。
2. 挤管式模具:在胶料包覆于线芯之前,由于模具的作用形成管状,然后经拉伸
后包覆于线芯表面。挤管式模具比挤压式模具具有以下优点:
(1) 可充分利用塑料的可拉伸特性,挤出厚度远大于所需厚度,所以出线速度可依拉伸比的不同而有所提高。
(2) 包覆厚度的均匀性只与模套的同心度有关,不会因线芯形状的改变或弯曲变形而致包覆偏芯。
(3) 塑料经拉伸而取向,从而提高了机械强度、结晶度及耐龟裂性。 (4) 模具与线芯间隙较大,可减少模具磨损和划伤线芯。 (5) 模具通用性较大。
挤管式产品与挤压式相比的不足是:挤塑密度小,胶层与线芯结合紧密性差。增加拉伸比可提高密度,抽空挤出可提高胶层与线芯结合的紧密程度。
3. 半挤管式模具:通常用于大规格绝缘挤包和内护套或外护套的挤包。 三、 模具的选配
挤压式:依线芯选模芯,依成品外径选模套,根据塑料工艺特性决定模芯、模套角度及角度差、定径区长度等。
挤管式:根据拉伸比(模口截面积与实际截面积之比)配模。 1. 绝缘线芯的配模原则
(1) 圆形:模具不易过大,要适可而止,即导电线芯穿过时不易过松或过紧。模芯——线径+放大值;模套——模芯直径+2标称厚度+放大值。
(2) 扇形:模芯——扇形宽度+放大值;模套——模芯直径+2标称厚度+放大值。
2. 配模的理论公式 (1) 模芯:D1=d+e1
(2) 模套:D2= D1+2f+2△+ e2
式中:D1——模芯直径(mm);
D2——模套直径(mm); d——挤塑前最大直径(mm); f——模芯嘴壁厚(mm); △——绝缘标称厚度(mm);
⎧绝缘线芯:e1=0.5~3mm
⎪
e1——模芯放大值⎨外护套:e1=2~6mm(铠装)
⎪e1=2~4mm(非铠装)⎩
⎧绝缘线芯:e2=1~3mm
e2——模套放大值⎨
⎩外护套:e2=2~5mm
3. 检查模具的质量
检查承线径表面是否光滑,有无裂口或缺口、划痕、碰伤、凸凹等现象。 配好模具后,应用细砂布把承线径圆周式的擦抹光滑。 4. 选配模具的经验
(1) 16mm2及以下的线芯绝缘配模,应用导线试模芯,以导线能通过模芯为宜,
不要过大,以免产生倒胶现象。
(2) 真空挤塑时,选配模具要合适,不宜过大,以免产生耳朵棱或松套等现象。 (3) 实际挤塑过程中,塑料存在拉伸现象,一般的拉伸量为2.0mm。 (4) 安装时,要调整好模芯与模套的距离,防止堵塞,造成设备事故。 5. 模具设计要求
(1) 增加模具压力,使塑料由机筒进入模具后压力增大,从而提高塑料的塑化程度和致密性。
(2) 延长模腔内的塑料流动通道,使流道中的塑料进一步塑化。 (3) 消除流道中的死角,使流道中形成流线型。
(4) 真空挤塑的模具,其模芯承线径一般在20~40mm,模套承线径一般在15~30mm。
6. 模具的调整
(1) 调整模具的原则:
a. 面对机头,先松后紧;
b. 经常检查对模螺钉是否松动或损坏;
c. 调模时,模套压盖不要压得太紧,调好模后再压紧,以防进胶,造成偏芯或焦烧。
(2) 调整模具的方法:
a. 空对模:生产前将模具调整好,用肉眼观察把模芯与模套的距离或间隙调整均匀,然后把对模螺钉拧紧;
b. 跑胶对模:塑料塑化好后,边跑胶,边调整对模螺钉,同时取样检查挤塑厚度与是否偏芯,直至调整满意,然后把对模螺钉拧紧;
c. 走线对模:把导线穿过模芯,与牵引线接好,然后跑胶。胶跑好后,调整好螺杆与牵引速度,起车跑线取样,然后停车,观察样品的绝缘层厚度。反复几次,直至满意,然后把对模螺钉拧紧。该方法适用于小截面的电线电缆调模; d. 灯光对模:利用灯光照射绝缘层和护套层,观察四周的厚度调整对模,直至满意,然后把对模螺钉拧紧。该方法适用于PE塑料绝缘电线电缆的调模; e. 感觉对模:是经验对模法。利用手摸,感觉挤塑层厚度来调整模具。该方法适用于大截面电线电缆的外护层。 f. 其它:① 利用游标卡尺的深度;
② 利用对模螺钉的螺纹深度; ③ 利用取样。
值得一提的是:选配好模芯与模套的孔径后,还必须选定模套内锥角与模芯外锥角的角度差,一般为3°~10°。这个角度差能使挤出压力逐渐增大,实现挤塑层密实、与线芯结合紧密的目的。
四、 挤塑原理
1. 挤塑过程及其特点
挤塑过程是一个连续、复杂的物理过程。塑料的挤出特性主要表现在塑化阶段。
⎧→破碎⎧加料段(破碎段)
⎪⎪
塑化阶化→熔融→塑化⎨熔融段(塑化段)⎪
⎪均⎪→排气→压实⎪⎩压压段(均化段挤塑过程⎨
⎪
⎪成型阶型→成型⎪⎪阶型→定型⎩定型
● 加料段:提供软化温度;产生剪切应力,破碎软化了的塑料;形成连续而稳定
的推力;进而实现搅拌与均匀混合,并进行初步热交换。加料段所产生的推力是否连续均匀稳定、剪切应变率的高低、破碎与搅拌是否均匀都直接影响挤出质量和产量。
● 熔融段:热源有外热和螺杆摩擦热;回流进一步均匀混合,并充分热交换。塑料从固态转变为粘流态(可塑态),实现初步塑化、排气与压实。
● 均压段:螺纹深度最浅,螺槽容积最小,轴向和径向压力最大,温度最高。所以塑料在此段充分排气与塑化。
2. 影响挤出量的因素
(1) 挤出压力愈大,挤出量就愈小; (2) 螺槽愈浅,挤出量愈稳定; (3) 螺槽宽度愈大,挤出量愈大;
⏹ 螺纹深度要适当控制,螺纹太浅会使螺槽容积减小,从而使挤出量减小;螺纹太深,挤出量不稳,并且影响塑化的均匀性。
3. 挤出质量
挤出质量主要指塑化情况是否良好,几何尺寸是否均匀。
塑化良好是指既无塑化不足,又无塑料分解。塑化情况主要取决于温度、剪切应变率及其作用的时间等因素。挤出温度过高会造成挤出压力波动、塑料分解及设备事故。改善塑化状况的方法主要是延长热交换和挤出时间。
螺槽的深度愈浅,转速愈高,剪切应变率愈大。
几何尺寸的均匀性是指外径均匀、径向厚度一致。即消除“竹节形”和“偏芯”。 五、 挤塑工艺制度 (一)温度
由于不同品种或配方的塑料其分子结构不同,所需的挤塑温度也不同。例如:
1. 加料段:采用低温。加料段主要是产生足够的推力、机械剪切并搅拌混合。如果温度过高,将使塑料早期熔融,不仅导致挤出过程中的分解,还将引起“打滑”,造成挤出压力的波动;过早熔融还将导致混合不充分、塑化不均匀。所以这段温度一般较低。
2. 熔融段:温度大幅度提高。塑料要在该段实现塑化,必须达到一定的温度才能确保塑料大部分组成得以塑化。
3. 均压段:为使塑料充分塑化,温度有稍许升高的必要。也可温度不变,延长塑化时间。
4. 机脖:应保持均压段的温度或稍有降低。塑料出筛板变旋转运动为直线运动,并已分散成条状,必须在其熔融态压实。所以温度降低太多是不行的。
5. 机头:温度需下降。机头起继续挤压使之密实的作用,塑料在此有固定的表层与机头内壁长期接触,若温度过高,将造成塑料分解,甚至焦烧。
6. 模口:温度升高、下降均可。一般地,温度升高可使表明光亮;但模口温度过高会使表层分解,造成冷却困难,使产品难于定型,易于下垂成自行形或压扁变形。
(二)冷却
1. 螺杆冷却作用:消除摩擦过热,稳定挤出压力,促使物料搅拌均匀,提高塑化质量。必须注意:冷却要适当;挤出前绝对禁止冷却。否则都会酿成严重的设备事故。
2. 机身冷却作用:增加机身散热,克服摩擦过热形成的温升,维持挤出热平衡。 3. 产品冷却作用:为确保产品几何形状和内部结构。应合理选择急冷或缓冷。一般地,以无定形区分为主的高聚物(如聚乙烯,聚丙烯等)急冷会产生内应力,这是产品
日后产生龟裂的内部结构原因之一。缓冷的方法是采取热水降温,可由70~80℃开始,逐段下降,直至室温,各段水温差越小越合理。
六、 挤塑废品的种类及其原因和解决办法
七、 塑料层的修补
㈠ 适用范围
塑料绝缘电力电缆的聚氯乙烯绝缘层或护套的局部缺陷修补。如:断胶、漏眼、塌坑、脱节、顿节、皱褶、凸凹、耳朵、包棱、和接头等。
㈡ 材料与工具
材料:使用与修补部位相同的塑料条、皮、块、管,要求平整光华、无缺陷。 工具:细木锉、刀、剪、钳子、铜片,塑料焊枪(500W,220V),。 ㈢ 修补方法
1. 击穿点、漏眼、小孔、塌坑等的修补
用刀修整缺陷点,并削成45°角的坡面,把颜色或形状大小一致的塑料块放在修补处,用钳子夹住,然后用塑料焊枪连续焊好。用铜片压实、压紧、压平,修好后经火花试验不击穿为合格。
2. 断胶、裂纹、凹陷、口子等的修补
用刀修整缺陷点,并削成45°角的坡面,取形状、颜色、厚度一致的塑料条或块,用钳子夹住,然后用塑料焊枪连续焊好。用铜片压实、压紧、压平,修好后经火花试验不击穿为合格。
3. 耳朵、凸起、皱褶、包棱等的修补
用刀把缺陷处刮平,凹陷部分削成45°角的坡面,用相同的塑料条在塑料焊枪的作用下填平凹陷部位。然后用铜片压实、压紧、压平,修好后经火花试验不击穿为合格。
4. 大接头的修补 ① 一般大接头
把断胶的两边用刀削成45°角的坡面,取清洁、颜色和厚度一致,长度和外径一致
的塑料管(剖开),用细铜线等距离的扎紧,然后取相同的塑料条用塑料焊枪连续焊好。再用铜片压实、压紧、压平,修好后经火花试验不击穿为合格。
② 生产中大接头
在生产过程中,护套断胶后,可连续接头。方法如下:
把断胶的边缘用刀削成45°角的坡面,退到机头,伸入模芯嘴内30mm长,然后跑胶,把胶跑好后,重新启车。开车时用手把塑料层连接好,然后再整形修补。修好后经火花试验不击穿为合格。
㈣ 技术要求
1. 修好后的修补处应经过火花试验,电压:6kV/mm,时间不少于0.2s,不击穿为合格。
2. 修补时要有质检人员在场,经检查合格后送交试验。
3. 修补处应基本光滑平整,无虚焊、漏焊、焦烧、气孔等现象,并保持表面清洁。 4. 修补后的绝缘层和护套允许凸起,但不准超过规定的正公差。 5. 修理工应经过专门的技术学习与训练。
§6 交联
一、 交联电缆用的原材料和半成品 1. 导体
交联电缆的导体绝大多数为圆形铜、铝绞线。也有实芯导体,1kV以下可采用扇形导体。
圆单线质量要求:表面光滑、无油污、无变黑、无碰伤、无划伤等。
交联电缆导体必须采用紧压线芯。这是为避免在交联管道中的高温、高压下将屏蔽料和绝缘料压入绞线间隙而造成废品;同时还可以阻止水分沿导体方向渗入,从而防止水树枝的产生与发展。可见,紧压工艺是保证电缆运行可靠性的一项关键措施。
2. 绝缘料
交联电缆用的绝缘料是:交联聚乙烯。
交联聚乙烯的大致组成为:聚乙烯:抗氧剂:交联剂=100:0.3~0.5:1.5~2.5。 为保证绝缘料的清洁(生产的产品合格),包装物必须保证完整无损,凡有包装损坏的绝缘料不得使用。
35kV及以上的交联电缆,要求使用超净料。 3. 内半导电料
内屏蔽料用于交联电缆的导体屏蔽,长期工作温度为90℃,20℃时体积电阻系数不大于1³103(Ω²cm)。
内屏蔽料有交联型和非交联型两种,交联型可避免过载或短路时内屏蔽料变形或向导体间隙流动,非交联型材料加工和挤出都十分方便。
4. 外半导电料
外屏蔽料用于绝缘屏蔽,耐温等级与绝缘料相一致。
外屏蔽料分为易剥离型(剥离强度为8~20牛顿/10毫米)、可剥离型(剥离强度为
20~40牛顿/10毫米)和不可剥离型三种。26/35kV及以下的交联电缆,为施工方便而要求采用易剥离型或可剥离型外屏蔽料,26/35kV以上的交联电缆,应采用不可剥离型外屏蔽料。
5. 护套料
交联电缆的外护套一般应采用耐温90℃的聚氯乙烯电缆护套料,与电缆的工作温度相一致。
6. 屏蔽铜带
额定电压大于0.6/1kV的电缆应有金属屏蔽层。金属屏蔽层一般采用铜带(多见)或铜丝(少见)。金属屏蔽层除了可保证绝缘屏蔽为地电位(中性点)外,还可使接地故障电流通过。
7. 铠装钢带/钢丝
交联电缆的铠装层一般采用钢带或钢丝。钢带铠装层可承受径向压力,钢丝铠装层可承受轴向拉力。
交联电缆的铠装钢带有涂漆钢带和镀锌钢带两种。 8. 内衬层
内衬层主要起成缆时的扎紧作用。其材料要求为不易吸湿且与绝缘层具有相匹配的耐温等级。可采用聚氯乙烯带、聚酯带、无纺布带等。
9. 隔离套
隔离层是为了防止金属屏蔽层(铜)和外面的铠装层(钢)形成原电池而加速腐蚀。因此,铠装交联电缆的隔离层必须是不透湿的挤包隔离护套。一般采用与护套相同的聚氯乙烯护套料。
10. 填充
填充是为了使电缆成缆后圆整。其材料要求为不易吸湿且与绝缘层具有相匹配的耐温等级。A级阻燃电缆采用石棉绳,其它电缆采用普通填充绳。
二、 交联机组(简介) 1. 收放线
为保证生产的连续性,最好采用双收、双放,当然储线器(一般可储100米以上)是必不可少的。收放线多采用龙门式的,也有采用地轴式的。
2. 上牵引
上牵引要求摩擦力大、牵引稳定、转速均匀、不“打滑”,以确保悬垂度控制的稳定。 国内大多采用单牵引轮,直径在1500mm以上,调速范围在1.2~20米/分,有的为了增加摩擦力而在牵引轮外附加皮带压紧导线。
3. 挤出机
挤出机由机筒、螺杆、机头、传动部分组成。
机筒采用硬质合金制造,材料硬度要求达到洛氏75~76,机筒加热以油加热为好——温控比电加热稳定,但加热系统复杂,热量损失较多。
螺杆采用不锈钢或氮化钢制造,硬度略低于机筒硬度,一般为洛氏65左右。 机身和螺杆应具有强制冷却能力,机身可风冷,螺杆可水冷。 由于挤出粘度较大(尤其外屏蔽料),所以挤出负荷较大,最好采用压力表监视挤出
压力。
⑴ 内屏蔽挤出机
由于内屏蔽的结构用量小,一般采用Φ65机。
内屏蔽料中的填料成分比较多,挤出过程中的摩擦热较大,因此螺杆不宜过长,一般长径比选20∶1,压缩比选3∶1,转速范围在10~60转/分左右。
另外,最好配套安装自动加料和预先干燥装置。 ⑵ 绝缘挤出机
由于绝缘层的结构用量较大,普遍采用Φ150机。
螺杆长径比一般为25∶1,压缩比为2.5∶1~3∶1,转速范围在9~45转/分左右,出胶量应达到200公斤/小时以上。
另外,最好配套安装自动加料和预先干燥装置。 ⑶ 外屏蔽挤出机
外屏蔽的结构用量比内屏蔽略大,一般采用Φ90机。
一般长径比选20∶1,压缩比选3∶1,转速范围在14~41转/分左右。 ⑷ 机头
1+1+1机头:太落后已被淘汰。1+2机头:现在比较多见。0+3机头:较少,先进。 采用1+2机头或0+3机头,使层间接触紧密,消除了气隙,避免了层间污染,从而提高了电缆的电性能。
4. 交联管
由于交联管承受高温、高压(力),应选用无缝钢管,最好是不锈钢管,管径为200~300mm。
交联管可分为悬链式和垂直式两种。长度分别约为120米和100米,垂直式的偏正芯容易控制,但费用较高。
交联管的加热多为变压器加热(干法),以交联管壁作为变压器的二次回路,其热效率很好。
5. 下牵引
为了确保牵引稳定运行,下牵引最好采用两个牵引。第一个为牵引轮,第二个为履带式牵引。
6. 水气与电气控制部分
水、气控制可分为自动和手动,一般安装在机头附近,由机长负责指挥调控。 电气控制部分分为集中控制(总控台)和分散控制(各控制屏)。 7. 仪表操作维护规程(随设备不同而差异较大)——略 三、 交联工艺 1. 交联基本原理
为了使聚乙烯提高耐温等级,我们可以采用化学或物理的方法使其变成体型分子结构,这就叫交联。
化学法交联就是在聚乙烯中加入一定量的交联剂(常用过氧化二异丙苯——DCP),在加热到一定温度时迅速分解生成游离基,游离基不稳定,它夺取聚乙烯分子中的氢,使聚乙烯分子变成大分子游离基,它们的相互结合就形成了体型分子结构。
2. 交联度与工艺参数
交联度是电缆热性能的一个重要指标。一般采用热延伸法测量(200℃下承载20牛顿/厘米,15分钟时的伸长率)。
⑴ 温度
交联过程是在硫化管的加热段内完成的,硫化管的温度越高,交联度也越高(其它因素不变时)。一般来讲,考虑到各种因素,干法交联的硫化管温度在290~310℃左右为宜。
⑵ 线速度
很显然,线速度越高,生产效率也越高,但交联度会变低(其它因素不变时)。一般来讲,线速度受以下几个因素控制:
① 额定电压:电压越高,绝缘越厚,交联速度越慢,因此线速度越受限制。 ② 电缆规格:截面越大,要求挤出机的出胶量越大,因此线速度不能太快。 ③ 冷却水温和水位:冷却水温低、水位高,对冷却有利,但对交联度不利。 ④ 硫化管:温度越高、管路越长,线速度越可加快。 ⑶ 挤出温度
挤出温度主要取决于原材料的配方。要求挤出的材料既充分塑化又没有先期交联。 3. 屏蔽与绝缘层的挤包 ⑴ 内屏蔽层的挤出 ● 挤出温度
内屏蔽料分为交联型和非交联型两种。前者温度控制要求更高。由于材料、设备的不同,挤出温度也有差异。但挤出温度的选择原则是:
① 总原则:要求挤出的材料既充分塑化又没有先期交联。 ② 加料段:温度不宜过高。以免料粒过早软化或粘连,造成出胶量减少或不均。 ③ 导胶管:温度不宜过低。否则机身压力过大,易损坏设备。
内屏蔽层应均匀,表面光滑、无明显绞线凸纹,不应有尖角、颗粒、烧焦、擦伤痕迹。厚度以工艺性良好,经济合理为准,一般取0.5~0.8mm。
● 模具选择(挤压式)
内屏蔽层模芯孔径D1 = 导体直径d +(0.3~0.6) 孔径过大,易造成偏心;孔径过小,易产生竹节。
内屏蔽层模套孔径D2 = 导体直径d + 2 ³ 内屏蔽层厚度t1 ⑵ 绝缘层的挤出 ● 挤出温度
绝缘料为交联聚乙烯。由于材料、设备的不同,挤出温度也有差异。挤出温度的选
择原则与内屏蔽层相同。
绝缘层要求无气泡、杂质等;厚度六点平均值不小于标称值,最薄点不小于标称值的90%-0.1。
● 模具选择(挤压式)
绝缘层模芯孔径D3 = 内屏蔽后直径D2 +(0.5~0.8) 孔径过大,绝缘易形成“耳朵”;孔径过小,易刮伤内屏蔽层。
绝缘层模套孔径D4 = 内屏蔽后直径D2 + 2³绝缘层厚度t2 + 2³模芯嘴厚度δ 对于三层共挤设备:
绝缘层模芯孔径D3 = 内屏蔽层模套孔径D2
绝缘层模套孔径D4 = 内屏蔽后直径D2 + 2³绝缘层厚度t2 + 2³模芯嘴厚度δ ⑶ 外屏蔽层的挤出 ● 挤出温度
外屏蔽层采用半导电绝缘屏蔽料。由于材料、设备的不同,挤出温度也有差异。挤出温度的选择原则与内屏蔽层相同。
外屏蔽层应均匀,表面光滑、无明显绞线凸纹,不应有尖角、颗粒、烧焦、擦伤痕迹。厚度以工艺性良好,经济合理为准,一般取0.5~0.8mm。
● 模具选择(挤压式)
外屏蔽层模芯孔径D5 = 绝缘后直径D4 +(0.5~0.8) 孔径过大,易造成偏心;孔径过小,易产生竹节。
外屏蔽层模套孔径D6 = 绝缘后直径D4 + 2³外屏蔽层厚度t2 + 2³模芯嘴厚度δ 对于三层共挤设备:
外屏蔽层模芯孔径D5 = 绝缘层模套孔径D4
外屏蔽层模套孔径D6 = 绝缘后直径D4 + 2³外屏蔽层厚度t2 + 2³模芯嘴厚度δ 4. 交联工艺(干法)
干法交联设备与湿法交联设备基本相同,只有交联管路的加热方式不同,干法交联是采用电热辐射加热。
干法交联管道温度与线速度、管道加热段长度、冷却段长度、电缆规格等密切相关。
交联管加热段温度控制范围参考表(±10℃)
氮气由于来源丰富、价格便宜而被广泛采用。
交联型屏蔽料,特别是绝缘料中含有交联剂(过氧化二异丙苯),在高温下的分解产物及交联副产物等小分子会变成气体,如果没有压力的控制,就会形成较大的气泡,所以,交联反应一定要在压力下进行,一般在0.7~1.2MPa。
5. 开停车程序 ⑴ 开车前准备
① 选择封闭垫及配模:按生产的电缆规格准备好上、下封闭垫和模具,并装机。 ② 挤出机加热及保温:为使挤出机温度满足工艺要求,应提前3~4小时升温。 ③ 穿牵引线:将牵引线从上牵引引至下密封,并绕在下牵引轮上,连接在收线盘上。 ④ 导线接头:将导线与引线用接头钢管(最好是铜管)液压连接,放线盘升到位,张力适当,储线器储满导线。
⑤ 牵引与收线:按工艺要求选择上、下牵引,辅助牵引,收线的档位。
⑥ 屏蔽料干燥:屏蔽料应在使用前进行干燥,温度40~60℃,时间为4小时以上。 ⑦ 收线:按计划长度选择收线盘,调好排线节距、限位、排线导轮的角度。 ⑵ 开车
① 走线:调好上、下牵引,并使其同步。
② 张力调节:调节下牵引使导线张力适当,投入悬控器,当悬控器指示为零或摆动不大时,意味着张力调好。调好收放线张力。
③ 挤出机启动:走线后先启动内屏蔽机,调好后分别启动绝缘和外屏蔽机,当各层厚度、偏心度外观质量调好后,(待牵引线出下封后)将下封闭封好。
④ 水气工艺:开启水泵使冷却水进入冷却管道。 ⑤ 封上封闭器:挤出机调整完毕后可封上封闭器。 ⑥ 交联管加热:按给定工艺温度加热管道。 ⑦ 供氮:按操作程序和工艺规定供氮。
⑧ 成品标记:当温度、压力符合工艺要求时,在下封闭处作出标记,X(60)米后为成品。
⑨ 启车完毕:将成品线收在线盘上,调好速度和排线节距,转入正常生产。 ⑶ 停车
① 停止交联管加热电源。 ② 分别将挤出机停止供料。
③ 把水位调到控制范围的最高位置。
④ 停止供氮,降低挤出机转速,减小电缆外径,释放氮气,氮气放完时全线停车。 ⑤ 管道内压力为零时,打开连锁装置和上封闭器。 ⑥ 作出成品标志,将带绝缘的废线走出管路。 ⑦ 停水泵,放掉冷却水。
⑧ 挤出机按规定清理。 ⑨ 关闭所有开关、阀门。 四、 质量缺陷的原因与排除方法
1. 例行试验
例行试验即出厂试验。即每根电缆均需进行的试验。它包括以下几项: ⑴ 导体直流电阻试验 执行标准:GB/T 3956 ⑵ 局部放电试验
执行标准:GB/T 3048.12 。每相在1.73U0下局部放电量应不超过10pC。 ⑶ 交流电压试验
执行标准:GB/T 12706.2 。每相耐受工频电压5分钟不应击穿。
用三相变压器同时对三芯电缆进行电压试验时,电压应为表值的1.73倍。 2. 抽样试验
⑴ 结构尺寸检查
① 导体结构尺寸:应符合GB/T 3956的有关规定。
② 绝缘厚度:平均值不小于标称值,最小值不低于标称值的90%-0.1。
③ 护套厚度:平均值不小于标称值,最小值不低于标称值的85%-0.1 / 80%-0.2。 ⑵ 四小时交流电压试验
本试验适用于3.6/6 kV以上的电缆 。试样长度不少于5米,在每相上施加试验电压4小时。试验电压如下:
电缆生产工艺
§1 拉线
一、 基础知识 1. 线材拉伸
线材拉伸是指线坯通过模孔在一定拉力作用下,发生塑性变形,使截面减小、长度增加的一种压力加工方法。 2. 拉伸的特点
①拉伸的线材有较精确的尺寸,表面光洁,断面形状可以多样; ②能拉伸大长度和各种直径的线材;
③以冷压力加工为主,拉伸工艺、工具、设备简单,生产效率高。 ④拉伸耗能较大,变形率受到一定的限制。
3. 拉伸的条件
为实现拉伸过程,拉伸应力(ζL)应大于变形区中金属的变形抗力 (ζk),同时小于模孔出口端的屈服极限(ζs k)或抗拉强度(ζb),即:
ζk<ζL<ζ
通常以ζL与ζ
s k 或 ζk<ζL<ζb
s k(或ζb)的比值大小表示能否正常拉伸,即安全系数:
即: Ks =
σs kσ
=b
σLσL
随着线径的减小,线材内部存在的缺陷,变形程度的加大,拉伸模角、
拉伸速度、金属温度等因素的变化,对正常的拉伸过程都有一定的影响。一般安全系数与线径的关系如下:
4. 拉伸原理
拉伸属于压力加工范围。拉伸过程生产极少的粉屑,体积变化甚微,即可认为拉伸前后金属体积不变:
V0=VK 或 S0L0=SKLK
压缩率δ:拉伸前后断面面积之差与拉伸前断面面积比值的百分数。 延伸率λ:拉伸后与拉伸前的长度之差与拉伸前长度比值的百分数。 减缩系数ε:拉伸后断面面积与拉伸前断面面积的比值。
5. 拉线模
拉线模是拉线过程最重要的工具。线模的主要部分是模孔,一般由互相
相对延伸系数μ:拉伸后与拉伸前线材长度比。μ=LK /L0 。
圆滑连接的润滑区、工作区、定径区、出口区四个区域组成。 润滑区:润滑剂在这里停留并被带入工作区。
工作区:金属在这个区域内实现变形(变细、变长),实际与金属接触的
部分叫做变形段。
定径区:使拉线尺寸准确,形状符合要求,模孔直径即定径区直径。 出口区:不刮伤从定径区出来的线材,同时防止停机线材回弹引起断线。 6. 拉伸过程
线材的一次拉伸:从放线到收线只经过一道线模拉伸。一次拉伸用于拉粗线。特点是加工率较大生产线坯较短,生产效率低。
线材的多次拉伸:从放线到收线经过数道(2~25道)线模拉伸。多次拉
伸的特点是总加工率大,速度快,自动化程度高。
滑动连续式多次拉伸:拉线时如果各拉线轮上(K道除外)积线的圈数
不变(每秒钟通过各道线模的线材体积相同),通常称为滑动式拉线机。其特点是:线材在各道(最后一道除外)拉线轮上都有滑动;各道(第一道除外)都存在反拉力。
无滑动多次拉伸:无滑动拉伸的主要特点是线材与绞轮间没有滑动,各
中间绞轮上的线材圈数可以增减。在拉线过程中:储存系数等于1时,K道绞轮上线材圈数不变,线材不发生扭转,但不能保持长期不变;储存系数小于1时,K道绞轮上线材圈数逐渐减少,线材发生扭转;储存系数大于1时,K道绞轮上线材圈数逐渐增加,线材同样发生扭转。 为保证线材与绞轮无滑动,每个中间绞轮应绕15圈以上线材。
二、 影响线材拉伸的因素
金属线材在拉伸时受到四个外力,
之一,影响拉伸力的因素如下:
1. 铜、铝杆(线)材料。
在相同情况下,拉铜线比拉铝线的拉伸力大,拉铝线容易断,所以拉铝线应有较大的安全系数。 2. 材料的抗拉强度。
抗拉强度受化学成分、压延工艺等多种因素影响,抗拉强度高拉伸力大。
3. 变形程度。
变形程度越大,在模孔中的变形长度越长,正压力、摩擦力增加,拉伸力也增大。
4. 线材与模孔间的摩擦系数。
摩擦系数越大,拉伸力也越大。摩擦系数由线材、模芯材料和光洁度、润滑剂成分与数量决定。铜杆表面酸洗不净,残留氧化亚铜也使拉伸力增大。 5. 线模模孔工作区和定径区的尺寸和形状。
线模工作区圆锥角增加时,摩擦力减小、金属变形抗力增大,使拉伸力变大。定径区越长,拉伸力越大。考虑模孔的寿命,定径区不能过小。
6. 线模位置。
线模安放不正或模座歪斜会增加拉伸力,使线径表面质量不好。
7. 各种外来因素。
进线(杆)不直、放线打结、拉线抖动等都会使拉伸力增加,造成断线。
8. 反拉力增大的因素。
放线张力过大,上一道离开绞轮的张力增大等会增加下一道的反拉力。反拉力增加时,拉伸力也随之增加。
四、 拉线润滑
五、 拉线模具 六、 拉线工艺
§2 绞线
一、 绞合线材的特点
1. 柔软性好;可减轻因弯曲、振动、摆动而引起的损坏,有利于安装。
2. 可靠性好:组成绞线的单线,其缺陷不可能集中在同一处,故单线缺陷对
绞线的性能影响较对单根导体的性能影响微弱得多。
3. 强度高:在使用同样杆材拉线时,拉制细线比粗线变形程度大,因此细线
强度高。绞线强度高于同截面单根导体的强度。
二、 绞线的分类与用途
普通绞线
1. 铝绞线:导体重量轻、导电性好,用于受力较小的架空电力线路。 2. 硬铜绞线:电气性能优越,用于架空输电线路。
3. 铝合金绞线:抗拉强度大,是铝绞线的两倍,电导率比铝绞线低10%,
用于冰川、山区、丘陵等地带一般线路及大跨越输电线路。 4. 铝包钢绞线:机械性能优越,用于大跨越线路。 组合绞线
1. 钢芯铝绞线:抗拉强度大。用于架空输电线路、配电线路、重冰区及
大跨越输电线路。
2. 防腐钢芯铝绞线:性能同钢芯铝绞线,钢芯防腐,延长导线使用寿命,
用于咸水湖、沿海、工业区及腐蚀气氛较重的地区。
3. 钢芯铝包钢绞线:提高钢芯防腐,延长导体使用寿命,用于大跨越线
路或避雷线。
4. 压缩型钢芯铝绞线:抗拉强度大,导线表面光滑,用于输电线路,可
加大杆塔跨度。
特种绞线
1. 扩径钢芯铝绞线:增大外径,节约金属,减少电晕,用于高压输电线
路及高海拔地区。
2. 扩径空心导线:外径较大,节约金属,减少电晕,用于高压变电站。 3. 消振及间隙型导线:各绞层分离,能自身消振,用于多风暴地区。 4. 防冰雪绞线:抗冰雪能力强,用于重冰区。
5. 铜电刷线:结构稳定,柔软性好,束绞及复绞而成,用于电机引接线。 6. 裸铜软绞线:采用股线正规绞合,束绞,无复绞或束绞后再按正规绞
合复绞等形式,用于连接电机、电器设备部件。
7. 铜编织线:导线柔软,用于移动电器装备的连线,也用于汽车、拖拉
机蓄电池的连线。
8. 镀铝钢芯铝绞线:基本与钢芯铝绞线相同。可减小锌铝电位差,避免
电场畸变。
9. 耐候绝缘架空线:具有聚乙烯护套的架空线。用于穿过树林或城市。 10. 导电线芯:大多用于电力电缆。可分为硬、软、特软三种。
①硬线芯:用于船用电缆,电力电缆等; ②软线芯:用于矿用电缆,橡套电缆等;
③特软线芯:用于经常移动的电线电缆及有特殊要求的导电线芯。
三、 绞合方法
导电线芯有两种绞合方法:无退扭绞合和有退扭绞合。
采用有退扭方法绞成的线芯没有扭转内应力,故多用于不紧压的绞线,以避免因有内应力在单线断裂时散开。
没有退扭的绞合多用于紧压型线芯,因为自扭产生的残余应力是弹性变形,压型为塑性变形,因此经过紧压内应力即可消失。
四、 绞合方向
裸绞线的扭绞方向不论是同心绞合还是复绞,其最外层都规定为右向(Z形);绝缘导线的绞合最外层为左向(S形)。无论是右向还是左向,其相邻两层绞向必须相反。这是为了产品统一,便于连接,并防止单线松散。
五、 并线模
并线模是绞线的重要控制点:绞线的直径均匀性,有无蛇形、缺根、跳蹦现象均在此表现出来。
并线模一般由两个半圆组成。钢模内孔镀铬,也可硬木制模。实践证明,木模较为实用,钢模不但成本高,更主要是划线,容易使线芯产生毛刺。
并线模的作用是使绞合线芯定径成型。经验表明:并线模的孔径比计算外径略小0.1~0.3mm为合适。
六、 紧压
紧压工序主要用于绝缘导体的绞合,裸电线一般不紧压。
紧压的目的:⑴ 增大填充系数,缩小导体几何尺寸,节约绝缘和护层材料;
⑵ 提高导体表面光滑度,均匀导体表面电场; ⑶ 减少电缆中形成空隙的机会。
紧压工艺:圆形绞合导体的紧压过程是一、三道为垂直紧压,二、四道为水平紧压;一、二道紧压量为80%,三、四道压轮起圆整作用,紧压量20%;圆形紧压导体与非紧压导体相比,外径可缩小7.2~9.17%,填充系数(正规绞合)可由75%提高到90~93%。扇形绞合导体25~50mm2可只进行一次垂直紧压;70 mm2及以上的导体最外层绞合后进行三道紧压,即垂直、水平、垂直紧压,第一道紧压量为85%,第二道起整形(两侧)作用,第三道起定型作用;紧压扇形导体的填充系数可达90~93%。
紧压导体与非紧压导体的比较:
(1)工艺特性:提高效率、降低消耗、结构稳定; (2)电场强度:能够起到均匀电场的作用; (3)柔软性:有所下降;
(4)结构材料的用量:减少。塑力缆节约材料用量约1.8%。 五、结构尺寸、工艺参数及外观质量控制 1. 几何尺寸
控制几何尺寸,是为了保证导体截面积,即导体直流电阻值不超过规定数值。因为电阻值超过规定值时,势必降低电缆载流量,这是不允许的。尺寸小于规定值或截面积偏小时,需要测量导体直流电阻来仲裁,如果电阻合格,即使导体截面积偏小仍可作为合格品。
2. 绞合节距及扇形截面形状不对称
扇形截面形状不对称偏差,会使电场分布畸形,并使成缆直径不圆整。 3. 焊接
绞合导体中的单线允许焊接。但同一层内,相邻两个焊接点之间的距离不应小于300mm。
两根相同直径的单线焊接时,焊接电流应适当,防止焊接处的线段烧得过热而降低单线的机械性能和电气性能。
焊接过程要短,须迅速进行,焊接处应妥善修整,不应有突起、毛刺,其直径应在单线的允许公差之内。
各种绞合导体线芯均不允许整芯焊接;实芯25mm2及以上截面积的焊接点应分头。 4. 外观
导体表面应光洁、无毛刺、划伤、跳线、边翅等有损绝缘层的缺陷,(手摸无感觉)。表面应无油污和灰尘,否则将在该处引起游离放电。
存放中应注意导电线芯的氧化变色及机械损伤。
六、 绞合废品产生的原因和处理方法
§3 成缆
一、 成缆材料和半成品
1. 绝缘线芯:圆形绝缘线芯、扇形绝缘线芯。
2. 常用材料:成缆常用材料应与绝缘具有相同的耐热等级,不吸潮、不促使与其接触的材料性能发生变化。
① 绕包带:聚氯乙烯塑料带、聚酯薄膜带、无纺布带等。 其作用是:隔离、扎紧、衬垫。
② 填充绳:聚丙烯撕裂膜绳、塑料条(管)、纸捻、石棉绳等。 其作用是:填充绝缘间缝隙,使电缆圆整。
二、 成缆工艺装备(笼式、盘式)
1. 绞笼:绞笼上有线盘架(摇篮),大型成缆机一般具有3~6个线盘架。小型成缆机可有18~24个或更多线盘架。线盘架具有制动功能以调节张力。绞笼前具有一些固定支杆用以安放填充绳盘。
2. 模架:在绞笼前,用来安放并线模。使绝缘线芯并合,绞成圆形。 3. 绕包头:具有3~6个带夹。用来在电缆芯的外面包扎各种绕包带。
4. 牵引轮:有一个大直径的可转轮盘和拨线环组成,给线芯以直线运动,并可调速。绞合节距主要通过牵引轮的转速来控制。
5. 收线装置:用来收绕绞合后的电缆。收线速度应与牵引速度相匹配。
6. 模具:成缆采用的模具分为压模和包带模,它们都是由两个半圆模加定位销组成。塑料绝缘线芯成缆模孔径与电缆成缆直径相等为宜。 7. 盘具:盘芯直径应不小于电缆外径的15倍。 三、 成缆工艺
1. 成缆方向
考虑到电缆安装、敷设、中间接头的方便,统一规定成缆的方向为右向。 2. 成缆节距
节距:绝缘线芯旋转一周时,沿轴向前进的距离为节距。
节距比:节距长度与电缆直径之比。节距比越大,电缆柔软性越差。
~80,因为大截面电缆成缆机械应力很大,若节距过大将使柔软性降低,不易稳定。
为保证成缆结构的稳定性和成缆后无蛇形,应选择较小的成缆节距。 塑料绝缘电力电缆成缆节距比应为:圆形25~35,扇形40~60。 控制电缆节距比较小,外层选18~20倍,内层较大。 3. 绞入率
在一个节距内,缆芯实际长度与节距的差值再与节距之比。 4. 成缆外径
⑴ 圆形线芯:D=Kd
式中:D——成缆外径;
K——成缆绞合外径系数; d——绝缘线芯直径。
圆形绝缘线芯成缆外径系数表
⑵ 扇形线芯:D=Mh
式中:D——成缆外径;
M——外径比,见下表; h——扇形绝缘线芯高度。
5. 填充扇形绝缘线芯成缆可以不加填充。具有圆形附加线芯时,圆形线芯处应加填充,填充量以填充后圆整为准。
圆形绝缘线芯成缆时必须加填充。填充面积见下表。
注:d为绝缘线芯外径。
6. 绕包带
在成缆机上绕包的各种带材有:PVC带、聚酯带、无纺布带、钢带、铜带等。 绕包形式:重叠式、间隙式、衔接式三种。 钢带采用间隙式,其余均采用重叠式。
7. 预扭
圆形线芯采用退扭成缆。扇形线芯可采用不退扭成缆(固定式)和退扭成缆(浮动式)两种方式。
固定式成缆是为了防止扇形线芯在成缆过程中变形,使扇形顶角始终对正电缆的几何中心,确保成缆圆整。为此固定式成缆必须采取弹性预扭。
预扭:在线芯绞合压型时,线芯按成缆节距进行扭转,且方向相反。即放线盘逆成缆方向转过某一角度,使绝缘线芯有一个相反方向的弹性变形,扇形顶角对正电缆的几何中心。
预扭角度:是一个经验数据,不能计算求知。一般地放线盘与并线模距离越长,预扭角度越大;绝缘线芯越软,预扭角度越大;截面越小,预扭角度越大。总之,预扭角度在半圈到三圈之间。 四、 成缆质量控制
1. 供成缆使用的绝缘线芯必须经检验合格,表面清洁、无损伤。 2. 绝缘线芯排序应正确(0、1、2、3或红、黄、绿、蓝)。 3. 如有金属屏蔽,其宽度、厚度、节距必须符合工艺规定。 4. 成缆方向为右向,包带为左向。
5. 填充饱满,不应跳蹦。填充物必须与绝缘具有相同的耐热等级,不吸潮、
不促使与其接触的材料性能发生变化。
6. 缆绕包带必须按工艺规定的层数、厚度、重叠率、节距进行绕包,包带应
平整、紧实、无折迭、打绺、起兜等现象。绕包带必须与绝缘具有相同的耐热等级,不吸潮、不促使与其接触的材料性能发生变化。 7. 按规定配模,不得擦伤绝缘线芯,扇形线芯不得有翻身现象。 8. 绕包带材料厚度应均匀,不得有孔洞、凸起、皱折等。
9. 铜带屏蔽表面应光滑、清洁,无裂纹、起皮、起刺,边缘整齐。
10. 塑料绝缘电力电缆的不圆度(同一截面上的最大直径与最小直径的差除以
标称直径)应不超过15%(等芯)或20%(不等芯)。正根电缆成缆外径应均匀一致,无明显蛇形。
11. 收线盘不得有损伤缆芯的缺陷,盘芯直径应不小于成缆直径的15倍。 12. 排线应整齐、紧实,不得有起落、、交叉现象。 五、 成缆机的操作要点
1. 绝缘线芯排列顺序:按绞笼旋转方向依次为1、2、3、0或红、黄、绿、蓝。 2. 成缆方法:圆形线芯采用浮动式成缆,扇形线芯采用固定式成缆。
固定式成缆预扭角度:放线盘到压模的距离愈长预扭角愈大;
绝缘线芯的柔软度愈大预扭角愈大。(180°~3³360°)
3. 根据工艺卡片要求,选配绞笼、绕包头、牵引轮等部分的变换齿轮。
4. 线芯接头:塑料绝缘电缆成缆时的接头不得大于正常尺寸,以防挤塑工艺过模困难。
5. 合理配模:绝缘线芯在成缆时受到很大的扭力(将产生内应力),为避免过度变形而造成绝缘损伤,成缆一般采用多模来完成。
1) 第一道压模孔径比成缆直径大1.0~2.5mm,只起合拢作用。注意不要使扇形翻身。
2) 第二道压模孔径比成缆直径小 0~0.6mm,起第一次紧压作用。
3) 第三道压模孔径比成缆直径小0~0.4mm,起定型作用。包带与包带模的距离愈短成缆愈紧密。
配模松紧的检查:① 电缆在模内不摆动,用手转线芯无松感;
② 压模与绝缘线芯摩擦产生热量,用手摸压模应不烫手; ③ 绝缘线芯出压模的表面质量应无拉焦、挤、压、划伤痕迹。
6. 包带层的修复:包带层断带、打绺、填充跳蹦等造成起包或缺层时,需手工修复。修复后直径不得大于正常直径的0.2mm。铜带屏蔽层接头必须焊接,绕包后应平整。
7. 牵引:成缆包带后应在牵引轮上绕4~5圈防止打滑、退车。橡皮压轮松紧应适度,严防过紧压扁电缆。
8. 收线盘芯直径不得小于:单芯塑料电缆直径的25倍;
多芯塑料电缆直径的15倍。
9. 排线:排线应平整、紧实、无交叉、压落现象。下盘后电缆头应固定牢。 六、 成缆废品产生的原因和处理方法
§4 装铠
一、 钢带绕包质量要求:
两层钢带均为间隙绕包,绕包方向为右向,绕包应紧而平服,上下两层钢带的叠盖应不少于钢带宽度的20%。
绕包间隙应为:带宽在25mm以下时,最大绕包间隙为带宽的27%;
带宽在25mm及以上时,最大绕包间隙为带宽的42%(出口电缆为37%)。
钢带接头处应剪城45°的斜口,斜口经绕包应与电缆轴向平行,接头处重叠3~10mm,接头要平整、牢固,接头边缘不得有毛刺、尖角翘起等现象。另外,钢带复绕应紧密,并剔除有夹杂、毛刺、砂眼、锈蚀缺陷的钢带。
钢带绕包张力控制:满盘时张力最大,否则钢带易飞出;半盘时应调松,否则会拉坏电缆或造成钢带卷边以致压伤电缆。
二、装铠废品特征及原因
钢带质量不好:有毛刺、卷边,或钢带接头不良、尖角翘起,焊接后不修光等。 钢带重合:绕包节距过大,搭盖未调整好,过大张力不均钢带头摇动。
§5 挤塑
一、 挤塑机工作原理
利用特定形状的螺杆,在加热的机筒中旋转,将由料斗中送来的塑料向前挤压,使塑料均匀地塑化(即熔融),通过机头和不同形状的模具,使塑料挤压成连续性的所需要的各种形状的材料。
1. 挤出过程中塑料经过的三个阶段:
(1) 塑化阶段:又称压缩阶段。在机筒内完成。经过螺杆的旋转,使塑料由固体
的颗粒状变为可塑性的粘流体。
(2) 成型阶段:在机头内进行。由螺杆旋转和压力的作用,把粘流体推向机头,
经过机头内的模具,使粘流体成型为所需要的各种尺寸及形状的挤包材料。机头的模具起成型作用,而不是起定型作用。
(3) 定型阶段:在冷却水槽中进行。塑料经过冷却后,将塑性状态变为定型的固
体状态。
2. 挤出过程中塑料的流动状态:
(1) 正流——沿螺旋线向前流动。正流由螺杆旋转的推挤力产生,正流影响挤出
量。
(2) 逆流——与正流相反。它是机头、模具、过滤网的反作用力产生的。
(3) 横流——即环流。沿轴向向前流动,方向与螺纹垂直。也是由螺杆旋转的推
挤力产生。塑料之所以能在螺杆中混合、塑化成熔融状态,是和环流的作用分不开的。
(4) 漏流——它也是由机头、模具、过滤网的阻力产生的。不在落槽中流动,而
是在螺杆和机筒的间隙中流动。通常比正流和逆流小很多。漏流影响挤出量。
3. 挤塑机螺杆的压缩比和长径比
(1) 压缩比——压缩段开始处的一个螺槽和终止处的一个螺槽容积之比。 (2) 长径比——螺杆有效工作长度和螺杆直径之比。 (3) 压缩比和长径比的大小对挤塑质量的影响
螺杆是挤塑机的重要组成部分,它的形状、直径的大小和长短对塑化的好坏起着决定性的作用。
螺杆较长——料在螺杆中受热时间长——塑化均匀——挤出量大——塑化效果好。 长径比一般为:15∶1~20∶1,近来有向大的方向发展可达20∶1~25∶1。 聚乙烯和聚氯乙烯塑料的压缩比为1∶2~1∶3。 4. 挤塑机螺杆的维护保养 ⑴ 不允许螺杆空转。
⑵ 清理螺杆时,要垫平垫稳,不要滚动或转动,防止损伤螺杆。 ⑶ 严禁将金属物品投入机筒内,以免损伤螺杆。 ⑷ 温度过低时严禁启动螺杆。
⑸ 使用螺杆冷却水时,要做到停机必须停水。 ⑹ 定期清理螺杆。 5. 挤塑机的操作要点
⑴ 开机前操作者应检查设备个部位的润滑、传动、电气控制等情况,发现问题立即找有关人员解决。
⑵ 按产品要求选配模具,并把模芯和模套间的距离调好,防止塑料层厚度偏差太大。 ⑶ 提前2~3小时启动加温系统,按工艺规定调好各段温度,防止温度控制过高或过低。
⑷ 生产前要按工艺规定检查半成品的质量,确认合格后方可投产。 ⑸ 按产品长度准备好合适的收线盘,排线要紧实整齐。
⑹ 准备和牵引绳,并试车观察螺杆的转动、牵引转速、放线和收线的转动、加温控制系统、各电气开关、上下水流通等情况,确认无问题后开车生产。
⑺ 开车
① 将合格的塑料加入料斗,打开插板,启动螺杆。操作者应注意进料情况,观察电压、电流表指示。此时,操作者不许离开岗位,防止发生问题。
② 塑料从摸口挤出后,要观察塑料的塑化情况,待塑化将要好时,开始校正模具,把塑料厚度调匀,防止厚度偏差太大。
③ 按工艺规定取样检查厚度和表面质量,如:气孔、疙瘩、塑化状态等。
④ 一切正常并能满足工艺要求后,立即组织人员开车,开车时要分工操作、密切配合。
⑤ 穿头引线,启动牵引,按工艺规定的厚度,控制好螺杆与牵引的速度,电缆通过牵引后,在带排线架的线盘上整齐排好。 ⑥ 在正常开车生产过程中,要注意以下几点: i. 产品的质量。
ii. 设备各部位机械运转情况。 iii. 加温系统的控制情况。
iv. 螺杆和牵引的速度变化情况。 v. 做到三勤:勤测外径(厚度);勤检查质量;勤观察设备。 ⑻ 记好标签、跟踪卡、记录表等记录。
⑼ 停车:首先切断牵引电源,然后停主机。要及时地拆除模芯和模套,把机头与机身的接触螺栓扭开,关闭料斗插板,顶出机头,跑净机筒内的塑料,组织人员清理机头和模具。
① 遇到下列情况时应停车:
i. 生产任务完成后要及时停车清理机头。
ii. 温度控制超高时,会造成塑料焦烧,要停车清理机头和螺杆。 iii. 停车1小时以上需清理机头。
iv. 有其它原因停车,如停电、停水、等线、缺盘、发生设备或人身事故等,
需要停车清理机头。
② 机头和螺杆清理要干净,清理完以后要及时装好。
③ 记号交接班记录,并给下一班做好生产准备工作,如模具、盘具、半成品等。 ④ 按岗位责任要求,清洁机台卫生。
⑤ 停车后,要检查电源、水源、设备各部分,确认无问题以后,关掉电源和水源再离开机台。 二、 挤塑模具类型及工艺特性
电线电缆生产中使用的模具(包括模芯和模套)主要形式有三种:挤压式、挤管式、半挤压式(或半挤管式)。
1. 挤压式模具:是靠压力实现产品成型的,所以挤压式成型的产品密实。模芯与模套配合角度差决定最后压力的大小,影响胶层质量和挤出量;模芯与模套的尺寸决定挤出产品的几何形状和表面质量。
挤压式模具选配尺寸要求很严,成本高、挤出量低,所以除要求绝缘结构密实和挤出拉伸比小的以外,大都采用挤管式代替挤压式。
2. 挤管式模具:在胶料包覆于线芯之前,由于模具的作用形成管状,然后经拉伸
后包覆于线芯表面。挤管式模具比挤压式模具具有以下优点:
(1) 可充分利用塑料的可拉伸特性,挤出厚度远大于所需厚度,所以出线速度可依拉伸比的不同而有所提高。
(2) 包覆厚度的均匀性只与模套的同心度有关,不会因线芯形状的改变或弯曲变形而致包覆偏芯。
(3) 塑料经拉伸而取向,从而提高了机械强度、结晶度及耐龟裂性。 (4) 模具与线芯间隙较大,可减少模具磨损和划伤线芯。 (5) 模具通用性较大。
挤管式产品与挤压式相比的不足是:挤塑密度小,胶层与线芯结合紧密性差。增加拉伸比可提高密度,抽空挤出可提高胶层与线芯结合的紧密程度。
3. 半挤管式模具:通常用于大规格绝缘挤包和内护套或外护套的挤包。 三、 模具的选配
挤压式:依线芯选模芯,依成品外径选模套,根据塑料工艺特性决定模芯、模套角度及角度差、定径区长度等。
挤管式:根据拉伸比(模口截面积与实际截面积之比)配模。 1. 绝缘线芯的配模原则
(1) 圆形:模具不易过大,要适可而止,即导电线芯穿过时不易过松或过紧。模芯——线径+放大值;模套——模芯直径+2标称厚度+放大值。
(2) 扇形:模芯——扇形宽度+放大值;模套——模芯直径+2标称厚度+放大值。
2. 配模的理论公式 (1) 模芯:D1=d+e1
(2) 模套:D2= D1+2f+2△+ e2
式中:D1——模芯直径(mm);
D2——模套直径(mm); d——挤塑前最大直径(mm); f——模芯嘴壁厚(mm); △——绝缘标称厚度(mm);
⎧绝缘线芯:e1=0.5~3mm
⎪
e1——模芯放大值⎨外护套:e1=2~6mm(铠装)
⎪e1=2~4mm(非铠装)⎩
⎧绝缘线芯:e2=1~3mm
e2——模套放大值⎨
⎩外护套:e2=2~5mm
3. 检查模具的质量
检查承线径表面是否光滑,有无裂口或缺口、划痕、碰伤、凸凹等现象。 配好模具后,应用细砂布把承线径圆周式的擦抹光滑。 4. 选配模具的经验
(1) 16mm2及以下的线芯绝缘配模,应用导线试模芯,以导线能通过模芯为宜,
不要过大,以免产生倒胶现象。
(2) 真空挤塑时,选配模具要合适,不宜过大,以免产生耳朵棱或松套等现象。 (3) 实际挤塑过程中,塑料存在拉伸现象,一般的拉伸量为2.0mm。 (4) 安装时,要调整好模芯与模套的距离,防止堵塞,造成设备事故。 5. 模具设计要求
(1) 增加模具压力,使塑料由机筒进入模具后压力增大,从而提高塑料的塑化程度和致密性。
(2) 延长模腔内的塑料流动通道,使流道中的塑料进一步塑化。 (3) 消除流道中的死角,使流道中形成流线型。
(4) 真空挤塑的模具,其模芯承线径一般在20~40mm,模套承线径一般在15~30mm。
6. 模具的调整
(1) 调整模具的原则:
a. 面对机头,先松后紧;
b. 经常检查对模螺钉是否松动或损坏;
c. 调模时,模套压盖不要压得太紧,调好模后再压紧,以防进胶,造成偏芯或焦烧。
(2) 调整模具的方法:
a. 空对模:生产前将模具调整好,用肉眼观察把模芯与模套的距离或间隙调整均匀,然后把对模螺钉拧紧;
b. 跑胶对模:塑料塑化好后,边跑胶,边调整对模螺钉,同时取样检查挤塑厚度与是否偏芯,直至调整满意,然后把对模螺钉拧紧;
c. 走线对模:把导线穿过模芯,与牵引线接好,然后跑胶。胶跑好后,调整好螺杆与牵引速度,起车跑线取样,然后停车,观察样品的绝缘层厚度。反复几次,直至满意,然后把对模螺钉拧紧。该方法适用于小截面的电线电缆调模; d. 灯光对模:利用灯光照射绝缘层和护套层,观察四周的厚度调整对模,直至满意,然后把对模螺钉拧紧。该方法适用于PE塑料绝缘电线电缆的调模; e. 感觉对模:是经验对模法。利用手摸,感觉挤塑层厚度来调整模具。该方法适用于大截面电线电缆的外护层。 f. 其它:① 利用游标卡尺的深度;
② 利用对模螺钉的螺纹深度; ③ 利用取样。
值得一提的是:选配好模芯与模套的孔径后,还必须选定模套内锥角与模芯外锥角的角度差,一般为3°~10°。这个角度差能使挤出压力逐渐增大,实现挤塑层密实、与线芯结合紧密的目的。
四、 挤塑原理
1. 挤塑过程及其特点
挤塑过程是一个连续、复杂的物理过程。塑料的挤出特性主要表现在塑化阶段。
⎧→破碎⎧加料段(破碎段)
⎪⎪
塑化阶化→熔融→塑化⎨熔融段(塑化段)⎪
⎪均⎪→排气→压实⎪⎩压压段(均化段挤塑过程⎨
⎪
⎪成型阶型→成型⎪⎪阶型→定型⎩定型
● 加料段:提供软化温度;产生剪切应力,破碎软化了的塑料;形成连续而稳定
的推力;进而实现搅拌与均匀混合,并进行初步热交换。加料段所产生的推力是否连续均匀稳定、剪切应变率的高低、破碎与搅拌是否均匀都直接影响挤出质量和产量。
● 熔融段:热源有外热和螺杆摩擦热;回流进一步均匀混合,并充分热交换。塑料从固态转变为粘流态(可塑态),实现初步塑化、排气与压实。
● 均压段:螺纹深度最浅,螺槽容积最小,轴向和径向压力最大,温度最高。所以塑料在此段充分排气与塑化。
2. 影响挤出量的因素
(1) 挤出压力愈大,挤出量就愈小; (2) 螺槽愈浅,挤出量愈稳定; (3) 螺槽宽度愈大,挤出量愈大;
⏹ 螺纹深度要适当控制,螺纹太浅会使螺槽容积减小,从而使挤出量减小;螺纹太深,挤出量不稳,并且影响塑化的均匀性。
3. 挤出质量
挤出质量主要指塑化情况是否良好,几何尺寸是否均匀。
塑化良好是指既无塑化不足,又无塑料分解。塑化情况主要取决于温度、剪切应变率及其作用的时间等因素。挤出温度过高会造成挤出压力波动、塑料分解及设备事故。改善塑化状况的方法主要是延长热交换和挤出时间。
螺槽的深度愈浅,转速愈高,剪切应变率愈大。
几何尺寸的均匀性是指外径均匀、径向厚度一致。即消除“竹节形”和“偏芯”。 五、 挤塑工艺制度 (一)温度
由于不同品种或配方的塑料其分子结构不同,所需的挤塑温度也不同。例如:
1. 加料段:采用低温。加料段主要是产生足够的推力、机械剪切并搅拌混合。如果温度过高,将使塑料早期熔融,不仅导致挤出过程中的分解,还将引起“打滑”,造成挤出压力的波动;过早熔融还将导致混合不充分、塑化不均匀。所以这段温度一般较低。
2. 熔融段:温度大幅度提高。塑料要在该段实现塑化,必须达到一定的温度才能确保塑料大部分组成得以塑化。
3. 均压段:为使塑料充分塑化,温度有稍许升高的必要。也可温度不变,延长塑化时间。
4. 机脖:应保持均压段的温度或稍有降低。塑料出筛板变旋转运动为直线运动,并已分散成条状,必须在其熔融态压实。所以温度降低太多是不行的。
5. 机头:温度需下降。机头起继续挤压使之密实的作用,塑料在此有固定的表层与机头内壁长期接触,若温度过高,将造成塑料分解,甚至焦烧。
6. 模口:温度升高、下降均可。一般地,温度升高可使表明光亮;但模口温度过高会使表层分解,造成冷却困难,使产品难于定型,易于下垂成自行形或压扁变形。
(二)冷却
1. 螺杆冷却作用:消除摩擦过热,稳定挤出压力,促使物料搅拌均匀,提高塑化质量。必须注意:冷却要适当;挤出前绝对禁止冷却。否则都会酿成严重的设备事故。
2. 机身冷却作用:增加机身散热,克服摩擦过热形成的温升,维持挤出热平衡。 3. 产品冷却作用:为确保产品几何形状和内部结构。应合理选择急冷或缓冷。一般地,以无定形区分为主的高聚物(如聚乙烯,聚丙烯等)急冷会产生内应力,这是产品
日后产生龟裂的内部结构原因之一。缓冷的方法是采取热水降温,可由70~80℃开始,逐段下降,直至室温,各段水温差越小越合理。
六、 挤塑废品的种类及其原因和解决办法
七、 塑料层的修补
㈠ 适用范围
塑料绝缘电力电缆的聚氯乙烯绝缘层或护套的局部缺陷修补。如:断胶、漏眼、塌坑、脱节、顿节、皱褶、凸凹、耳朵、包棱、和接头等。
㈡ 材料与工具
材料:使用与修补部位相同的塑料条、皮、块、管,要求平整光华、无缺陷。 工具:细木锉、刀、剪、钳子、铜片,塑料焊枪(500W,220V),。 ㈢ 修补方法
1. 击穿点、漏眼、小孔、塌坑等的修补
用刀修整缺陷点,并削成45°角的坡面,把颜色或形状大小一致的塑料块放在修补处,用钳子夹住,然后用塑料焊枪连续焊好。用铜片压实、压紧、压平,修好后经火花试验不击穿为合格。
2. 断胶、裂纹、凹陷、口子等的修补
用刀修整缺陷点,并削成45°角的坡面,取形状、颜色、厚度一致的塑料条或块,用钳子夹住,然后用塑料焊枪连续焊好。用铜片压实、压紧、压平,修好后经火花试验不击穿为合格。
3. 耳朵、凸起、皱褶、包棱等的修补
用刀把缺陷处刮平,凹陷部分削成45°角的坡面,用相同的塑料条在塑料焊枪的作用下填平凹陷部位。然后用铜片压实、压紧、压平,修好后经火花试验不击穿为合格。
4. 大接头的修补 ① 一般大接头
把断胶的两边用刀削成45°角的坡面,取清洁、颜色和厚度一致,长度和外径一致
的塑料管(剖开),用细铜线等距离的扎紧,然后取相同的塑料条用塑料焊枪连续焊好。再用铜片压实、压紧、压平,修好后经火花试验不击穿为合格。
② 生产中大接头
在生产过程中,护套断胶后,可连续接头。方法如下:
把断胶的边缘用刀削成45°角的坡面,退到机头,伸入模芯嘴内30mm长,然后跑胶,把胶跑好后,重新启车。开车时用手把塑料层连接好,然后再整形修补。修好后经火花试验不击穿为合格。
㈣ 技术要求
1. 修好后的修补处应经过火花试验,电压:6kV/mm,时间不少于0.2s,不击穿为合格。
2. 修补时要有质检人员在场,经检查合格后送交试验。
3. 修补处应基本光滑平整,无虚焊、漏焊、焦烧、气孔等现象,并保持表面清洁。 4. 修补后的绝缘层和护套允许凸起,但不准超过规定的正公差。 5. 修理工应经过专门的技术学习与训练。
§6 交联
一、 交联电缆用的原材料和半成品 1. 导体
交联电缆的导体绝大多数为圆形铜、铝绞线。也有实芯导体,1kV以下可采用扇形导体。
圆单线质量要求:表面光滑、无油污、无变黑、无碰伤、无划伤等。
交联电缆导体必须采用紧压线芯。这是为避免在交联管道中的高温、高压下将屏蔽料和绝缘料压入绞线间隙而造成废品;同时还可以阻止水分沿导体方向渗入,从而防止水树枝的产生与发展。可见,紧压工艺是保证电缆运行可靠性的一项关键措施。
2. 绝缘料
交联电缆用的绝缘料是:交联聚乙烯。
交联聚乙烯的大致组成为:聚乙烯:抗氧剂:交联剂=100:0.3~0.5:1.5~2.5。 为保证绝缘料的清洁(生产的产品合格),包装物必须保证完整无损,凡有包装损坏的绝缘料不得使用。
35kV及以上的交联电缆,要求使用超净料。 3. 内半导电料
内屏蔽料用于交联电缆的导体屏蔽,长期工作温度为90℃,20℃时体积电阻系数不大于1³103(Ω²cm)。
内屏蔽料有交联型和非交联型两种,交联型可避免过载或短路时内屏蔽料变形或向导体间隙流动,非交联型材料加工和挤出都十分方便。
4. 外半导电料
外屏蔽料用于绝缘屏蔽,耐温等级与绝缘料相一致。
外屏蔽料分为易剥离型(剥离强度为8~20牛顿/10毫米)、可剥离型(剥离强度为
20~40牛顿/10毫米)和不可剥离型三种。26/35kV及以下的交联电缆,为施工方便而要求采用易剥离型或可剥离型外屏蔽料,26/35kV以上的交联电缆,应采用不可剥离型外屏蔽料。
5. 护套料
交联电缆的外护套一般应采用耐温90℃的聚氯乙烯电缆护套料,与电缆的工作温度相一致。
6. 屏蔽铜带
额定电压大于0.6/1kV的电缆应有金属屏蔽层。金属屏蔽层一般采用铜带(多见)或铜丝(少见)。金属屏蔽层除了可保证绝缘屏蔽为地电位(中性点)外,还可使接地故障电流通过。
7. 铠装钢带/钢丝
交联电缆的铠装层一般采用钢带或钢丝。钢带铠装层可承受径向压力,钢丝铠装层可承受轴向拉力。
交联电缆的铠装钢带有涂漆钢带和镀锌钢带两种。 8. 内衬层
内衬层主要起成缆时的扎紧作用。其材料要求为不易吸湿且与绝缘层具有相匹配的耐温等级。可采用聚氯乙烯带、聚酯带、无纺布带等。
9. 隔离套
隔离层是为了防止金属屏蔽层(铜)和外面的铠装层(钢)形成原电池而加速腐蚀。因此,铠装交联电缆的隔离层必须是不透湿的挤包隔离护套。一般采用与护套相同的聚氯乙烯护套料。
10. 填充
填充是为了使电缆成缆后圆整。其材料要求为不易吸湿且与绝缘层具有相匹配的耐温等级。A级阻燃电缆采用石棉绳,其它电缆采用普通填充绳。
二、 交联机组(简介) 1. 收放线
为保证生产的连续性,最好采用双收、双放,当然储线器(一般可储100米以上)是必不可少的。收放线多采用龙门式的,也有采用地轴式的。
2. 上牵引
上牵引要求摩擦力大、牵引稳定、转速均匀、不“打滑”,以确保悬垂度控制的稳定。 国内大多采用单牵引轮,直径在1500mm以上,调速范围在1.2~20米/分,有的为了增加摩擦力而在牵引轮外附加皮带压紧导线。
3. 挤出机
挤出机由机筒、螺杆、机头、传动部分组成。
机筒采用硬质合金制造,材料硬度要求达到洛氏75~76,机筒加热以油加热为好——温控比电加热稳定,但加热系统复杂,热量损失较多。
螺杆采用不锈钢或氮化钢制造,硬度略低于机筒硬度,一般为洛氏65左右。 机身和螺杆应具有强制冷却能力,机身可风冷,螺杆可水冷。 由于挤出粘度较大(尤其外屏蔽料),所以挤出负荷较大,最好采用压力表监视挤出
压力。
⑴ 内屏蔽挤出机
由于内屏蔽的结构用量小,一般采用Φ65机。
内屏蔽料中的填料成分比较多,挤出过程中的摩擦热较大,因此螺杆不宜过长,一般长径比选20∶1,压缩比选3∶1,转速范围在10~60转/分左右。
另外,最好配套安装自动加料和预先干燥装置。 ⑵ 绝缘挤出机
由于绝缘层的结构用量较大,普遍采用Φ150机。
螺杆长径比一般为25∶1,压缩比为2.5∶1~3∶1,转速范围在9~45转/分左右,出胶量应达到200公斤/小时以上。
另外,最好配套安装自动加料和预先干燥装置。 ⑶ 外屏蔽挤出机
外屏蔽的结构用量比内屏蔽略大,一般采用Φ90机。
一般长径比选20∶1,压缩比选3∶1,转速范围在14~41转/分左右。 ⑷ 机头
1+1+1机头:太落后已被淘汰。1+2机头:现在比较多见。0+3机头:较少,先进。 采用1+2机头或0+3机头,使层间接触紧密,消除了气隙,避免了层间污染,从而提高了电缆的电性能。
4. 交联管
由于交联管承受高温、高压(力),应选用无缝钢管,最好是不锈钢管,管径为200~300mm。
交联管可分为悬链式和垂直式两种。长度分别约为120米和100米,垂直式的偏正芯容易控制,但费用较高。
交联管的加热多为变压器加热(干法),以交联管壁作为变压器的二次回路,其热效率很好。
5. 下牵引
为了确保牵引稳定运行,下牵引最好采用两个牵引。第一个为牵引轮,第二个为履带式牵引。
6. 水气与电气控制部分
水、气控制可分为自动和手动,一般安装在机头附近,由机长负责指挥调控。 电气控制部分分为集中控制(总控台)和分散控制(各控制屏)。 7. 仪表操作维护规程(随设备不同而差异较大)——略 三、 交联工艺 1. 交联基本原理
为了使聚乙烯提高耐温等级,我们可以采用化学或物理的方法使其变成体型分子结构,这就叫交联。
化学法交联就是在聚乙烯中加入一定量的交联剂(常用过氧化二异丙苯——DCP),在加热到一定温度时迅速分解生成游离基,游离基不稳定,它夺取聚乙烯分子中的氢,使聚乙烯分子变成大分子游离基,它们的相互结合就形成了体型分子结构。
2. 交联度与工艺参数
交联度是电缆热性能的一个重要指标。一般采用热延伸法测量(200℃下承载20牛顿/厘米,15分钟时的伸长率)。
⑴ 温度
交联过程是在硫化管的加热段内完成的,硫化管的温度越高,交联度也越高(其它因素不变时)。一般来讲,考虑到各种因素,干法交联的硫化管温度在290~310℃左右为宜。
⑵ 线速度
很显然,线速度越高,生产效率也越高,但交联度会变低(其它因素不变时)。一般来讲,线速度受以下几个因素控制:
① 额定电压:电压越高,绝缘越厚,交联速度越慢,因此线速度越受限制。 ② 电缆规格:截面越大,要求挤出机的出胶量越大,因此线速度不能太快。 ③ 冷却水温和水位:冷却水温低、水位高,对冷却有利,但对交联度不利。 ④ 硫化管:温度越高、管路越长,线速度越可加快。 ⑶ 挤出温度
挤出温度主要取决于原材料的配方。要求挤出的材料既充分塑化又没有先期交联。 3. 屏蔽与绝缘层的挤包 ⑴ 内屏蔽层的挤出 ● 挤出温度
内屏蔽料分为交联型和非交联型两种。前者温度控制要求更高。由于材料、设备的不同,挤出温度也有差异。但挤出温度的选择原则是:
① 总原则:要求挤出的材料既充分塑化又没有先期交联。 ② 加料段:温度不宜过高。以免料粒过早软化或粘连,造成出胶量减少或不均。 ③ 导胶管:温度不宜过低。否则机身压力过大,易损坏设备。
内屏蔽层应均匀,表面光滑、无明显绞线凸纹,不应有尖角、颗粒、烧焦、擦伤痕迹。厚度以工艺性良好,经济合理为准,一般取0.5~0.8mm。
● 模具选择(挤压式)
内屏蔽层模芯孔径D1 = 导体直径d +(0.3~0.6) 孔径过大,易造成偏心;孔径过小,易产生竹节。
内屏蔽层模套孔径D2 = 导体直径d + 2 ³ 内屏蔽层厚度t1 ⑵ 绝缘层的挤出 ● 挤出温度
绝缘料为交联聚乙烯。由于材料、设备的不同,挤出温度也有差异。挤出温度的选
择原则与内屏蔽层相同。
绝缘层要求无气泡、杂质等;厚度六点平均值不小于标称值,最薄点不小于标称值的90%-0.1。
● 模具选择(挤压式)
绝缘层模芯孔径D3 = 内屏蔽后直径D2 +(0.5~0.8) 孔径过大,绝缘易形成“耳朵”;孔径过小,易刮伤内屏蔽层。
绝缘层模套孔径D4 = 内屏蔽后直径D2 + 2³绝缘层厚度t2 + 2³模芯嘴厚度δ 对于三层共挤设备:
绝缘层模芯孔径D3 = 内屏蔽层模套孔径D2
绝缘层模套孔径D4 = 内屏蔽后直径D2 + 2³绝缘层厚度t2 + 2³模芯嘴厚度δ ⑶ 外屏蔽层的挤出 ● 挤出温度
外屏蔽层采用半导电绝缘屏蔽料。由于材料、设备的不同,挤出温度也有差异。挤出温度的选择原则与内屏蔽层相同。
外屏蔽层应均匀,表面光滑、无明显绞线凸纹,不应有尖角、颗粒、烧焦、擦伤痕迹。厚度以工艺性良好,经济合理为准,一般取0.5~0.8mm。
● 模具选择(挤压式)
外屏蔽层模芯孔径D5 = 绝缘后直径D4 +(0.5~0.8) 孔径过大,易造成偏心;孔径过小,易产生竹节。
外屏蔽层模套孔径D6 = 绝缘后直径D4 + 2³外屏蔽层厚度t2 + 2³模芯嘴厚度δ 对于三层共挤设备:
外屏蔽层模芯孔径D5 = 绝缘层模套孔径D4
外屏蔽层模套孔径D6 = 绝缘后直径D4 + 2³外屏蔽层厚度t2 + 2³模芯嘴厚度δ 4. 交联工艺(干法)
干法交联设备与湿法交联设备基本相同,只有交联管路的加热方式不同,干法交联是采用电热辐射加热。
干法交联管道温度与线速度、管道加热段长度、冷却段长度、电缆规格等密切相关。
交联管加热段温度控制范围参考表(±10℃)
氮气由于来源丰富、价格便宜而被广泛采用。
交联型屏蔽料,特别是绝缘料中含有交联剂(过氧化二异丙苯),在高温下的分解产物及交联副产物等小分子会变成气体,如果没有压力的控制,就会形成较大的气泡,所以,交联反应一定要在压力下进行,一般在0.7~1.2MPa。
5. 开停车程序 ⑴ 开车前准备
① 选择封闭垫及配模:按生产的电缆规格准备好上、下封闭垫和模具,并装机。 ② 挤出机加热及保温:为使挤出机温度满足工艺要求,应提前3~4小时升温。 ③ 穿牵引线:将牵引线从上牵引引至下密封,并绕在下牵引轮上,连接在收线盘上。 ④ 导线接头:将导线与引线用接头钢管(最好是铜管)液压连接,放线盘升到位,张力适当,储线器储满导线。
⑤ 牵引与收线:按工艺要求选择上、下牵引,辅助牵引,收线的档位。
⑥ 屏蔽料干燥:屏蔽料应在使用前进行干燥,温度40~60℃,时间为4小时以上。 ⑦ 收线:按计划长度选择收线盘,调好排线节距、限位、排线导轮的角度。 ⑵ 开车
① 走线:调好上、下牵引,并使其同步。
② 张力调节:调节下牵引使导线张力适当,投入悬控器,当悬控器指示为零或摆动不大时,意味着张力调好。调好收放线张力。
③ 挤出机启动:走线后先启动内屏蔽机,调好后分别启动绝缘和外屏蔽机,当各层厚度、偏心度外观质量调好后,(待牵引线出下封后)将下封闭封好。
④ 水气工艺:开启水泵使冷却水进入冷却管道。 ⑤ 封上封闭器:挤出机调整完毕后可封上封闭器。 ⑥ 交联管加热:按给定工艺温度加热管道。 ⑦ 供氮:按操作程序和工艺规定供氮。
⑧ 成品标记:当温度、压力符合工艺要求时,在下封闭处作出标记,X(60)米后为成品。
⑨ 启车完毕:将成品线收在线盘上,调好速度和排线节距,转入正常生产。 ⑶ 停车
① 停止交联管加热电源。 ② 分别将挤出机停止供料。
③ 把水位调到控制范围的最高位置。
④ 停止供氮,降低挤出机转速,减小电缆外径,释放氮气,氮气放完时全线停车。 ⑤ 管道内压力为零时,打开连锁装置和上封闭器。 ⑥ 作出成品标志,将带绝缘的废线走出管路。 ⑦ 停水泵,放掉冷却水。
⑧ 挤出机按规定清理。 ⑨ 关闭所有开关、阀门。 四、 质量缺陷的原因与排除方法
1. 例行试验
例行试验即出厂试验。即每根电缆均需进行的试验。它包括以下几项: ⑴ 导体直流电阻试验 执行标准:GB/T 3956 ⑵ 局部放电试验
执行标准:GB/T 3048.12 。每相在1.73U0下局部放电量应不超过10pC。 ⑶ 交流电压试验
执行标准:GB/T 12706.2 。每相耐受工频电压5分钟不应击穿。
用三相变压器同时对三芯电缆进行电压试验时,电压应为表值的1.73倍。 2. 抽样试验
⑴ 结构尺寸检查
① 导体结构尺寸:应符合GB/T 3956的有关规定。
② 绝缘厚度:平均值不小于标称值,最小值不低于标称值的90%-0.1。
③ 护套厚度:平均值不小于标称值,最小值不低于标称值的85%-0.1 / 80%-0.2。 ⑵ 四小时交流电压试验
本试验适用于3.6/6 kV以上的电缆 。试样长度不少于5米,在每相上施加试验电压4小时。试验电压如下: