電線電纜基礎(chǔ)知識(shí)之電線電纜生產(chǎn)工藝

 

一、電線電纜生產(chǎn)工藝流程

工藝與設(shè)備對(duì)所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)速度均起著決定性的作用。先進(jìn)的專用線纜設(shè)備與最優(yōu)化的工藝條件是制造一流線纜產(chǎn)品的前提條件。

大型電線電纜制造設(shè)備有上千臺(tái),從工藝類型來分析拉、絞、擠、編等工藝制造方法。

所謂的工藝流程是指一處產(chǎn)品從頭至尾要經(jīng)過幾個(gè)加工步驟以其先后程序,在線纜生產(chǎn)中,工藝設(shè)備按工藝流程合理布置可以使半制品流動(dòng)合理(路程短,沒有或減少逆向流動(dòng))。

線纜生產(chǎn)工藝流程一般包括以下幾個(gè)加工部分:

導(dǎo)線的加工工藝,絕緣加工工藝、成纜工藝、護(hù)層加工工藝等不同類型、不同用途的電線電纜有不同的工藝流程,如絕緣電線(BV)的工藝流程:導(dǎo)體加工。(檢)塑料絕緣擠出(印學(xué)檢)包裝(檢)入庫再如中壓電力電纜的工藝流程：導(dǎo)體加工(檢)內(nèi)屏蔽層加工+擠包絕緣層+外屏蔽層加工(檢)成纜(檢)內(nèi)襯層和內(nèi)護(hù)層加工(檢)裝鎧(檢)保護(hù)層加工(檢)包裝(檢)入庫。

金屬原料+熔煉+機(jī)制+拉線

熔煉的目的主要是改變材料進(jìn)行軋制加工和改變材料的組織結(jié)構(gòu)成分,以保證產(chǎn)品對(duì)材料的性能要求。銅桿生產(chǎn)廣普遍采用上引法和連鑄連軋法鋁桿廠普遍采用連鑄連軋工藝方法加料+熔化+保溫+鑄造+軋制+繞桿。

電線電纜生產(chǎn)車間

二、導(dǎo)體桿材和拉線

拉線工藝

對(duì)金屬桿材施加拉力,使之通過模孔,以獲得?？壮叽缧螤钕嗤闹破返乃苄约庸し椒?biāo)拉線或線材拉制。

1裸電線與

控制圓銅線的要點(diǎn)

（1）凡調(diào)換出現(xiàn)模及調(diào)換規(guī)格,應(yīng)仔細(xì)地測(cè)量線徑和觀看線材表面質(zhì)量；

（2）成盤線要排線整齊,張力均勻,排險(xiǎn)開檔是否適當(dāng)；

（3）潤(rùn)滑液含油脂量應(yīng)符合規(guī)定要求；

（4）成盤銅線中間斷頭的處理要求,對(duì)可以焊接的,一定要求平整；

（5）每盤線的裝盤量,其盤邊距離應(yīng)按規(guī)定要求；

（6）經(jīng)常檢查線徑,即時(shí)換模。

2拉制圓鋁線的要點(diǎn)

（1）鋁桿表面不允許有水分；

（2）拉制鋁線要有專用鋁線模；

（3）拉制鋁線的潤(rùn)滑劑為專用的；

（4）鋁線表面不應(yīng)有油污；

（5）拉線配模應(yīng)接配模工藝卡進(jìn)行。

3拉線模的種類

（1）鎢模；

（2）聚晶模；

（3）鉆石模。

4拉線的配模原則與方法

（1）采用最少的拉伸道次,每道拉伸充分利用金屬的塑性；

（2）達(dá)到最少的斷線次數(shù),提高拉伸完全系數(shù)；

（3）得到精確的需要尺寸,使金屬完成塑性變形；

（4）得到所需的機(jī)械及電氣性能。

5拉伸設(shè)備

主要分為滑動(dòng)式拉絲機(jī)或非滑動(dòng)式拉絲機(jī)。

拉絲機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是高速度、高效率、連續(xù)化和多頭化。

連續(xù)化是指拉線同退火、鍍錫擠塑:漆包等工藝實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。多頭化是指多根進(jìn)線,接著進(jìn)行絞制。

6線材的退火

在金屬材料拉伸過程中,材料發(fā)生了變形,其本質(zhì)是金屬的金相結(jié)構(gòu)變緊,因此造成加工硬化,不利于進(jìn)一步加工,電阻也變化需要將金屬材料在一定溫度下加熱,使金屬的金相結(jié)構(gòu)在一定溫度下重新排列,成為再結(jié)晶。

現(xiàn)在常用的為連續(xù)退火和電爐退火。

連續(xù)退火應(yīng)注意:

（1）線材的張力適當(dāng)；

（2）線材的接觸輪允許上下抖動(dòng)；

（3）退火電壓和電流應(yīng)恒定。

三、導(dǎo)線的絞合和束合

絞合和束合車間

1概述

電線導(dǎo)線通電后,因有電阻而發(fā)熱,溫度升高,會(huì)影響導(dǎo)體、絕緣層和護(hù)層材料的使用壽命。所以當(dāng)輸送大容量的電能時(shí),應(yīng)增大導(dǎo)體截面積,但大截面的單根導(dǎo)線不易彎曲,給生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝、敷設(shè)和使用帶來困難。同時(shí),由于截而大、渦流損耗大,導(dǎo)線引起的電能損耗大影響輸電效果,因此,將銅、鋁桿拉細(xì)、再由多根線絞合起來,絞制成的大截面導(dǎo)線又是必然的。

絞合與束合的區(qū)別

束合是將多根單線以同方向、同節(jié)距不分層的扭絞在一起的方式,其制品成為束線,其特點(diǎn)各單線在制品中的相對(duì)位置不是固定和有序的。

絞合的導(dǎo)線不僅增加了線纜的柔軟性,還能提高導(dǎo)體的強(qiáng)度和可靠性。

復(fù)絞與正規(guī)絞合方法相似,它是以股線代替正規(guī)絞合中的單線,股線可以是絞線,也可是束合線。復(fù)絞的方向可以與股線的絞合方向相同,也可以相反正規(guī)絞合線:最常用的正規(guī)絞合是中心為一根單線的同心層的絞合。

扇形線芯是在同心層絞的基礎(chǔ)上,同具有一定孔型的壓輥或模具緊壓制成的。扇形線可大大減少電纜的直徑。

2絞線工藝

絞線工藝參數(shù):絞合節(jié)距、絞合系數(shù)、絞合方向、絞合規(guī)律等。

（1）絞合節(jié)距是指單線沿絞線軸線旋轉(zhuǎn)一周所前進(jìn)的距離,節(jié)距(h)與絞線外徑(D)之比稱為節(jié)距比(m)節(jié)距比的大小同絞線的質(zhì)量和絞線過程有很重要的關(guān)系。在一般情況下,節(jié)距比較小彎曲性能較好,絞合密實(shí)。但是,單線的實(shí)際長(zhǎng)度和絞線的重量也隨之增加,生產(chǎn)效率低,同時(shí)降低了絞線的導(dǎo)電率。節(jié)距比過小,絞線中個(gè)別單線會(huì)產(chǎn)生局部拱起,破壞絞線的圓整性和穩(wěn)定性。節(jié)徑比不小于10,過大容易松散。

（2）絞入系數(shù)展開長(zhǎng)度(L)與節(jié)距(h)之比,絞入系數(shù)越大表示單線實(shí)際長(zhǎng)度與節(jié)距差值越大。

（3）絞合方向分為右向(Z向)和左向(s向)

（4）在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中不但規(guī)定了絞線的層間絞向,相反,而且規(guī)定最外層的絞向:鋼芯鋁絞線最外層絞向?yàn)橛蚁?而橡皮塑料線纜線芯外層絞向?yàn)樽笙?這是為了是產(chǎn)品統(tǒng)一,便于連接,防止松散。

絞線設(shè)備:主要分為籠式絞線機(jī)、盤式絞線機(jī)、叉式絞線機(jī)、管式絞線機(jī)也可分為退扭絞線機(jī)、無退扭式絞線機(jī)

絞線機(jī)組成:絞線部分、放線部分、長(zhǎng)度計(jì)米器、電氣、液壓、分線板、壓模、預(yù)扭、自動(dòng)停車。

3束線

制造絞線或絞合線芯,除采用絞合工藝外,還有一些產(chǎn)品主要是小規(guī)格的軟線芯和復(fù)絞線的股線常采用束合工藝。束線的截面是無規(guī)則排列,故不緊密、易變形、不圓整。束線機(jī)的主體是收線部分,這一點(diǎn)與絞線機(jī)不同,所以束線機(jī)的類型以收線部分的不同形式來命名。

一般生產(chǎn)設(shè)備有250、315、400、500、630、1000型及更大型的束線機(jī)。

四、塑料絕緣

擠塑車間（BV線生產(chǎn)線）

1簡(jiǎn)介

電線電纜廣泛采用樹脂作為絕緣及護(hù)層材料。合成樹脂是塑料的基本成份,在樹脂添加配合劑,在一定條件下可以塑性成形的材料稱為塑料。

2擠塑設(shè)備

擠塑機(jī)是擠塑生產(chǎn)線的主體,工作原理是:利用特定形狀的螺桿在加熱的機(jī)筒內(nèi)旋轉(zhuǎn),將由料斗中送來的塑料向前擠壓,使塑料均勻地塑化(即熔融),通過機(jī)頭和不同形狀的模具,使塑料擠壓成連續(xù)的各種形狀的塑料。

擠塑機(jī)是擠壓機(jī)中關(guān)鍵部料之一,它不僅起到輸運(yùn)料的作用,同時(shí)對(duì)于塑料的擠壓塑化和成型的難易起著極其重要的作用。

螺桿的工作部份分為三部份:加料段塑化段和均化段。

螺桿分為三種:等距不等深螺桿,等深不等距螺桿,不等深不等距螺桿。

擠塑機(jī)的機(jī)頭分為三種類型:直角機(jī)頭直線機(jī)頭斜角機(jī)頭一般采用斜角機(jī)頭擠塑工藝包括溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、牽引線速、制品冷卻等方面的控制。

溫度是擠塑工藝中的最重要的工藝參數(shù)。

3模具的選擇

（1）模芯孔徑的選擇原則上要比線芯稍大些,若孔徑過大,偏芯難調(diào),過小易產(chǎn)生竹書；

（2）對(duì)模距離的選擇,即模芯與模套之間的距離。對(duì)模距離遠(yuǎn)時(shí),擠出的壓力大,擠出的表面光滑且緊密,但太遠(yuǎn),由于側(cè)面壓力大,容易使線忘刮傷,并出現(xiàn)倒膠及偏芯現(xiàn)象。對(duì)模距離太近時(shí),將會(huì)擠包的不緊。

冷卻包括螺桿的冷卻和制品的冷卻。

4廢品的種類

焦燒、塑化不良、疙瘩線、徑粗細(xì)不均、合膠縫不好、塑料層正負(fù)超差氣孔、氣泡脫節(jié)等。

五、交聯(lián)聚乙烯電纜的制造

10kV、35kV、110kV交聯(lián)聚乙烯電纜生產(chǎn)線

1概述

材料資源豐富,交聯(lián)聚乙烯具有優(yōu)良的電氣特性,良好的熱過載特性以及安裝維修方便,廣泛應(yīng)用于35kV、66kV、110kV等場(chǎng)合,還開始應(yīng)用手220kV線路。

2交聯(lián)方法的分類

高能載體物理交聯(lián)(主要應(yīng)用于特殊場(chǎng)合電纜如環(huán)保型電線、耐高溫環(huán)保電纜)、化學(xué)交聯(lián)(CDCC)(應(yīng)用常規(guī)的6kv及以上電纜的交聯(lián))、硅烷交聯(lián)(應(yīng)用于1kv及以下電纜的交聯(lián))干法交聯(lián)生產(chǎn)線。

即惰性氣體保護(hù)熱輻射交聯(lián),和飽和蒸汽比,此法交聯(lián)的電纜在交聯(lián)過程中不與水或水蒸氣相接觸,最大限度地控制了吸水量和微孔尺寸,限制了水樹的生成,提高了產(chǎn)品的壽命,其次決定生產(chǎn)速度的交聯(lián)溫度與氣體壓力無關(guān),故可根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)交聯(lián)管的溫度,以取得可能高的生速度。加壓氣體是為保證產(chǎn)品的致密性而采取的,亦能傳導(dǎo)熱能，提高加熱速度，并能防止制品表面氧化。

全于式工藝,即復(fù)氣加壓傳熱,氮?dú)饫鋮s,完全避免了生產(chǎn)過程中產(chǎn)品吸收水分的可能性。

CDCC生產(chǎn)線其管道呈懸鏈線狀態(tài),主要由于電纜的自重所需要,由于高壓電纜的絕緣厚度較厚,為了不致受重力影響而產(chǎn)生大的偏芯通常將上端懸鏈線傾角增大,有的廣家干脆做成豎式生產(chǎn)線,但造價(jià)昂費(fèi)。

3干式交聯(lián)生產(chǎn)工藝

擠出成型交聯(lián)冷卻定型。

（1）擠出成型:XLPE的擠出與PE PVC基本相同。

（2）由于XLPE中混有DCP過氧化物交聯(lián)劑,它與PE PVC擠出又有所不同。

A采用帶有干燥器的氣流輸送料斗,以保證材料有較低的含水量和一定的清潔度。

B為了增強(qiáng)塑化能力;螺桿設(shè)計(jì)的較長(zhǎng),其長(zhǎng)徑比為20-25。

C擠出機(jī)采用三層同時(shí)擠出。

D擠出溫度應(yīng)在交聯(lián)劑分解溫度以下,以防交聯(lián)劑的分解。

E擠出模具一般采用擠壓式模具。

4交聯(lián)度

交聯(lián)度是產(chǎn)品性能的關(guān)鍵指標(biāo),影響交聯(lián)的因素有材料的活性,交聯(lián)溫度和交聯(lián)時(shí)間。

5交聯(lián)的溫度

應(yīng)在交聯(lián)劑的塑化溫度至分解溫度之間。

在交聯(lián)過程中，對(duì)產(chǎn)品施加一定壓力是完全必要的。因?yàn)榻宦?lián)過程中，制品材料中的水分，低分子揮發(fā)物都會(huì)以氣體形式在絕緣層中出現(xiàn)。如無外界壓力的抑制作用，氣體匯集就會(huì)形成氣泡或夾層。輕者會(huì)降低產(chǎn)品的物理機(jī)械性能，重者會(huì)造成廢品。

6冷卻

冷卻由交聯(lián)管出來的電纜需冷卻才能卷繞到收線盤上。

冷卻的目的是固化和定型。但要使絕緣都冷卻到室溫溫度又會(huì)嚴(yán)重影響到生產(chǎn)速度,一般都冷卻到允許的最高溫度這個(gè)溫度稱為冷卻度。冷卻介質(zhì)可以是水,也可以是惰性氣體。惰性氣體冷卻可避免絕緣吸收水分。

六、橡皮絕緣

擠塑車間（BV線生產(chǎn)線）

1原材料的準(zhǔn)備

原材料的準(zhǔn)備一股需經(jīng)過溫膠、切膠,原材料的稱量是準(zhǔn)備的一個(gè)至關(guān)重要的工序。

2塑煉

橡膠在常溫下具有較高的彈性,不便于加工,因此要改變它的高彈性,使它具有一定的可塑性,將橡膠由高彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤苄誀顟B(tài)的工藝過程稱為塑煉。

影響塑煉的因素：輥距、溫度、塑煉時(shí)間、速比和轉(zhuǎn)數(shù)天然橡膠必須進(jìn)行塑煉,合成橡膠可不進(jìn)行塑煉。

3擠橡工藝及設(shè)備

擠像是用擠橡機(jī)在導(dǎo)體上擠包絕緣層或者在成纜后的線芯上擠包橡套層的工藝方法。

4擠橡工藝流程

溫膠、模具的選擇和調(diào)整、擠橡溫度的控制冷喂料擠出工藝用來擠包絕緣橡皮或護(hù)套橡皮的設(shè)備成為擠橡機(jī)主分為30.45、60.90、120、150、200、250等八種。

擠橡機(jī)由主機(jī)、牽引裝置、收線裝置、計(jì)米器、冷卻裝置及傳動(dòng)系統(tǒng)等組成。

5主要技術(shù)參數(shù)

螺桿、外徑、螺桿長(zhǎng)徑比、螺桿轉(zhuǎn)速范圍、每小時(shí)出膠量,主電機(jī)型號(hào)功率及設(shè)備中心高和外形尺寸。

6硫化工藝

在加熱條件下,膠料中生膠與硫化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使橡膠由線形結(jié)構(gòu)的大分子交聯(lián)成為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子,導(dǎo)致膠料的物理機(jī)械性能及其他性能有明顯改善,該過程稱為硫化。

整個(gè)硫化過程分為四個(gè)階段:硫化誘導(dǎo)階段(焦燒)、預(yù)硫化階段(欠硫)、正硫化階段(正硫)、過碗化階段(過)。焦燒時(shí)間是指橡料開始變硬,門氏粘度增大,從此不能進(jìn)行熱塑性流動(dòng)的時(shí)間,焦燒時(shí)間到正硫化之間的階段稱欠硫,欠硫嚴(yán)重影響老化性能,對(duì)于電線電纜用橡皮要嚴(yán)格控制欠硫現(xiàn)象:正硫是指硫化交聯(lián)度達(dá)到工藝要求,物理機(jī)械性能符合使用要求的硫化時(shí)間,正硫化時(shí)間稱為硫化平坦區(qū),硫化平坦性是指正硫化區(qū)內(nèi)有寬闊的平坦硫化曲線:過硫是表明硫化交聯(lián)溫度過高,這時(shí)抗張強(qiáng)度和定伸雅度幾個(gè)人下降

硫化工藝方法：硫化管固定硫化，連續(xù)硫化。

硫化條件包括硫化溫度、硫化時(shí)間、硫化壓力,正確地制定硫化條件是保證質(zhì)量的決定性因素。

連續(xù)硫化的最基本原理:利用提高溫度的方法來加快硫化速度。根據(jù)硫化速度和硫化溫度的關(guān)系可知硫化溫度每升高10度,硫化速度平均可以增加一倍，即硫化時(shí)間可以減少一半。

根據(jù)硫化管的位置不同,可以分為水平式、傾斜式、懸鏈?zhǔn)胶土⑹剿姆N,介質(zhì)除飽和蒸汽外,還有過熱蒸汽,低熔點(diǎn)金屬鹽和紅外線。

連續(xù)硫化與罐線硫化相比有許多優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率高,產(chǎn)品質(zhì)量好,制品的長(zhǎng)短不受設(shè)備的限制,操作方便，連續(xù)硫化已成為電線電纜行業(yè)最重要的硫化方式，硫化管硫化則退居次要地位。

七、繞包和編織

繞包和編織設(shè)備

1繞包

帶子繞包層的主要功能：

（1）增強(qiáng)絕緣線芯機(jī)械強(qiáng)度；

（2）成纜扎帶,根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,應(yīng)選用工藝操作性能好的帶,即要求帶子機(jī)械強(qiáng)度高,不相互滑移。成纜經(jīng)包帶扎緊后使之成為結(jié)實(shí)的圓形整體,便于下道工序加工；

（3）屏蔽層包帶,對(duì)中高壓電力電纜的絕緣線芯,為了改善電場(chǎng)分布和作為短路時(shí)的回路導(dǎo)體,通常在絕緣線芯上擠包一層半導(dǎo)電橡皮塑料,在繞包銅帶；

（4）耐火層的繞包

在繞包工藝中,繞包角度是一項(xiàng)重要參數(shù),繞包角太大,繞包層不容易服帖、平整；太小時(shí),生產(chǎn)效率太低。

選用的繞包帶寬度要正好合適,不宜太寬或太窄。

2編織的含義和作用

編織層具有柔軟性好,連續(xù)性強(qiáng)和不易松散的特點(diǎn),就是將纖維材料或金屬絲并成的股線以一定規(guī)律相互交織覆蓋在電線電纜上成為一層緊密的保護(hù)層。

3編織的主要功能

（1）用作飽磁場(chǎng)屏蔽層。通信電纜、信號(hào)電纜、儀器儀表電纜、控制電纜等產(chǎn)品為了減少或免受本身線芯間或外界電磁場(chǎng)的干擾,通常用鍍錫銅線或銅線進(jìn)行編織來作為屏蔽層。

（2）加強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度。

（3）用銅線編織層作為同軸通信電纜的外導(dǎo)體。

4編織工藝

編織工藝首先要滿足標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,特別是對(duì)編織密度的規(guī)定,編織密度也稱覆蓋率,是編織覆蓋面積與編織線芯表面積之比。

當(dāng)編織層的編織材質(zhì)、規(guī)格、密度確定后，再確定編織角度、節(jié)距、錠數(shù)、每錠根數(shù)等工藝參數(shù)。

編織角度是編織層和編織工藝中很重要的工藝參數(shù)。編織角太小,不僅應(yīng)量低,而且編織層不宜平整。角度大太,產(chǎn)量雖高,但編織層松,電纜彎曲易斷線。常用編織角為40~50度。

編織線的放線張力和編織角度可以控制編織層的松緊程度。若要求編織層對(duì)產(chǎn)品緊貼些,則編織要小些,放線張力可通過編織機(jī)的張力調(diào)節(jié)來控制。

八、繞包和編織

鎧裝電纜

1成纜

為避免承攬中絕緣線芯受扭轉(zhuǎn)的損害，圓形線芯采用退鈕工藝。

扇形線芯成繳時(shí),一定要采用預(yù)扭工藝,保證扇形線悉成績(jī)時(shí)扇形的頂點(diǎn)正對(duì)圓心,以免絕緣線也受到損環(huán)。

填充材料主要有黃麻、棉紗、橡皮條、塑料條和聚丙烯撕裂薄膜,采且何種填充材料,要按產(chǎn)品際準(zhǔn)航定和工藝設(shè)計(jì)而定。

成纜設(shè)備:籠式成纜機(jī)、盤絞式成纜機(jī)。

2鎧裝

在外護(hù)層中,鎧裝層的主要作用是防止電纜在敷設(shè)過程中遭到可能遇到的機(jī)械損傷，以確保內(nèi)護(hù)層的完整性，并可以承受一定的外力作用。

裝鎧所用材料:鋼帶、鋼絲等。

鋼帶鎧裝均為間隙繞包，兩層鋼帶，不許漏包，鋼帶接頭處應(yīng)剪成45度斜口，其斜口以繞包后應(yīng)與電纜軸向平行，接頭要平整、牢固、接頭的邊緣部分不得有毛刺，尖角等現(xiàn)象。

鋼帶繞包時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制張力,滿盤鋼帶時(shí),張力應(yīng)力最大,否則,鋼帶容易飛出，當(dāng)鋼帶用去一半時(shí)，鋼帶的張力應(yīng)調(diào)松，否則，會(huì)拉壞電纜或者造成鋼帶卷邊以致壓傷電纜。

鋼絲鎧裝必須排列整齊、緊密,不得有跳線、重疊,不應(yīng)有大于一根鋼絲直徑的間隙,鋼絲接頭應(yīng)對(duì)準(zhǔn)中心,接頭乎整牢固。鋼絲盤的張力要隨時(shí)檢查，各線盤的張力應(yīng)均與一致,不得有過緊成過松的現(xiàn)象出現(xiàn)。