绝缘处理工艺（精选8篇）
绝缘处理工艺 篇1
0 引言
直流高压电缆主要用于直线感应加速器等大型装置中直流高压信号的传输,因此其直流耐压性能非常关键。但生产的直流高压电缆常因绝缘材料中残存的少量杂质或交联助剂等低分子物质,导致电缆在直流耐压试验中失败。为此,针对直流高压电缆绝缘挤塑后处理工艺开展了研究。
1 绝缘组成及其挤塑工艺
目前400kV及其以上等级直流高压电缆大多采用交联聚乙烯XLPE(作为主绝缘)与内外半导电屏蔽层相结合的实心绝缘结构。直流高压电缆的导体一般由多根导线绞合而成,与绝缘层之间易形成气隙,造成电场集中,故在两者之间采用了内半导电屏蔽层,内半导电屏蔽层与被屏蔽的导体等电位并与绝缘层良好接触,可起到均化电场的作用,从而避免导体与绝缘层之间发生局部放电;同样,直流高压电缆的外导体与绝缘表面之间也有可能存在间隙,两者之间也采用了外半导电屏蔽层,其可起到均化电场的作用,避免外导体与绝缘层之间发生局部放电。表1列出了两种直流高压电缆的结构尺寸。
mm
为了尽可能减少和避免分层多次挤出过程中可能造成的绝缘内部杂质或缺陷,提高绝缘的可靠性,400kV及其以上等级直流高压电缆绝缘大多采用三层共挤工艺挤制。三层共挤工艺具有稳定性更好,产品结构尺寸更加稳定、均匀,电缆的特性阻抗更加均匀等优点,并且对于批量生产,三层一次性挤出工艺生产效率更高,可大大降低生产成本,提高产品的利润率。在实际生产中,我们采用三层共挤工艺生产的直流高压电缆仍时有发生直流高压试验不合格的问题。
2 绝缘热处理工艺
在交流运行条件下,XLPE的击穿机理主要体现为长期运行过程中电缆局部过热造成热击穿和电击穿的复合效应;在直流高压运行条件下,XLPE的击穿机理不需考虑过热问题,主要体现为电击穿,而XLPE中电场的分布取决于绝缘内部各类杂质的含量,这些杂质在绝缘内部构成了局部的缺陷,导致电场分布的不均匀,最终因局部场强过高而形成贯穿性导电通道,造成绝缘击穿[1]。因此,绝缘材料中残存的少量杂质或低分子物质,以及XLPE材料在交联过程中产生的残留物的分解或挥发气体在电缆绝缘中留下的微量气隙,正是导致电缆直流高压易击穿,产品成品率较低的主要原因。
对此,必须采取相应措施改善绝缘中出现的上述缺陷。经过翻阅大量资料,我们最终借鉴了航天工程中针对有机材料在热真空环境下进行的气体释放试验,在电缆绝缘挤塑工艺后再增加一道后续放气热处理工序,希望借此减少绝缘中低分子物质的含量,提高直流高压电缆产品成品率。电缆绝缘热处理工艺,即放气工艺,是通过对电缆在一定的温度循环状态下进行保温处理,使得微量的气隙能够及时地消除,进而提高电缆的直流耐压稳定性和可靠性,大大提高电缆的成品率。同时,电缆绝缘热处理工艺还可以减小绝缘挤出过程中绝缘内部的热机械应力,通过加热将此应力尽可能释放,避免了电缆和连接器组装完成后绝缘收缩现象。
3 绝缘热处理后电缆的性能
3.1 热真空释气试验
为了研究绝缘热处理工艺对直流高压电缆性能的影响,我们在电缆绝缘挤出完成后,取两段1 m长电缆,其中一段电缆样品(样品A)自然放置于室温环境,另一段电缆样品(样品B)进行绝缘热处理工艺,即将电缆放入高温烘箱,烘箱温度设置为75℃,放置7天,待电缆样品B热处理完成后,将两段电缆样品分别包装,进行热真空释气试验。
我们从电缆样品A和B上分别截取XLPE绝缘材料试样三份,每份100mg,按照QJ 1558—1988《真空中材料挥发性能试验方法》进行热真空释气试验。热真空条件是试样受热温度为(125±1)℃,收集板温度为(25±1)℃,真空度优于7×10-3Pa,真空时间为24h。释气试验温度为(23±2)℃,相对湿度为50%±5%,持续时间为24h。表2示出了热真空释气试验的结果,从表中可知,经绝缘热处理工艺处理后的电缆样品B的总质量损失平均值(TML)和收集到的挥发冷凝物平均值(CVCM)较电缆样品A分别下降了5.2%和38.7%,并且在TML仅下降5.2%的情况下,CVCM下降比例高达38.7%,这表示造成XLPE绝缘电击穿的原因既有微量气隙,又有材料内部残存的少量杂质(在热真空释气试验中其可从材料内部挥发并被冷凝收集)。
%
3.2 直流耐压试验
我们取一个生产批次内同种型号规格的电缆若干,进行直流耐压试验(400kV,DC,1min),试验结果发现,绝缘未经热处理的电缆直流耐压试验合格率约为65%,而绝缘经过热处理的电缆的合格率则高达到90%左右。这表示绝缘热处理工艺使XLPE绝缘中低分子物质的含量明显下降,使电缆在直流高压试验中绝缘内部电场分布更加均匀,从而降低了电缆的击穿概率,提升了产品合格率。
4 结论
热真空释气试验和直流耐压试验的结果表明,电缆绝缘经热处理工艺处理后,其气隙和低分子物质含量明显降低,电缆的击穿概率明显下降,电缆成品率大幅上升。此外,如要进一步提高电缆绝缘直流耐压试验的可靠性,可考虑在一定的真空环境下对电缆进行绝缘热处理。
摘要：400kV直流高压电缆大多采用交联聚乙烯(XLPE)材料作为绝缘,材料中低分子添加物影响直流耐压试验通过,造成产品成品率较低。为此,针对400kV直流高压电缆绝缘挤塑后处理工艺开展了研究,通过对处理前后材料中低分子物质含量的检测,明确了后处理工艺条件,产品成品率由65%提高到90%。
关键词：直流高压电缆,绝缘热处理工艺,直流耐压试验
参考文献
[1]李聪.交联聚乙烯电缆试验技术研究与应用[J].中国设备工程,2006(5):24-25.
绝缘处理工艺 篇2
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维普资讯 光 井 与 电缆厦 其应 用技 术
１９ 年第１
９３ 期
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幽，ｑ
．～ －１ Ｔ
．ｏ＾ Ｉｓ
国内外漆包线生产设备和工艺浅析
周 剑平’
一
一 —
摘 鼻 我国漆包线工业近】年来发展很快，但生产设备和 工艺与发达国家相比尚有一定差
ｏ 距。本 文 对发 达 国家 漆包 线生 产设 备，生 产工艺 和原 料 的情 况进行 介 绍 和分析，提 出我 国漆 包线
工 存 和闯 业的 在问 一条 抉提 国漆 工萼 水 路子ｅ 昌 高我 粤线 技术平的
盏■词
一
导线
漆包线
绝缘漆
一
生产设备和工艺
ｒ叫 卜
工序中，导体要保持 标准偏差 和柔 软度，液态
１ 前言
漆 里的溶剂要 蒸发，树 脂要 发生架桥现象，随 着 电机、电器 特别 是家 用 电器 和 国 防
工 业 的发 展，对 漆 包 线产 品提 出 了越 来 越 高
而形 成光 滑的表面 薄膜，即发生很复杂 的物
理和 化学现象，并 且在非常短 的时间内要完
成，这是 在 其它 电缆制造工序里看不到 的现
象。在单 纯工序里把多样原材料经过复杂现
象而 制造 出成品，这就是漆 包线的制造技术
和设备 困难 程度的表现。日本、德 国，奥地
利、美 国等工业发达 国家 的制造商，为了适
应各项工业的 飞速 发展，都精心设计并 制造
出 了现 代 化 的 拉 丝 模具 修理 设 备，带 退 火 的 的要求。国际上发达 国家为 了提高漆包线的生产效 率和产 品质量，对生产 漆包线的绝缘
漆，生 产设备 和工 艺不断进行 技术改进，实
现 了高速、高效、高质量 生产 和减 轻了环境
污染。笔者几次到发 达 国家作技术考察和技
术 培训，感到 我 国潦 包线工业 与工业发达 国
家相 比有较大差距。本文 重点介绍 国外发达
国家漆 包线生产设备和先 进工艺，并 结合我国漆 包线 工 业 生 产 设 备 和 工 艺 现 状 进 行 对
照，希望漆 包线 专业生产厂家能从 中得到启
发，并 为 共 同振 兴 我 国漆 包线 工 业 而 努 力。
高精 度高速拉 丝机，带 同步拉丝机的漆 包线
设 备，下 面 分 设 备、工 艺、绝 缘 漆 三 个 方 面
解析。
２ １ 棚遣濠包 墁的先进设鲁
． ２ １ １拉 线 模 具工 业
．． 高质量的漆包 线必须有先 进 的模具工业
作基础，国外 十分 重视 发 展 模具 工 业。日本
以
２ 国 际先 进 漆 包线 制造 技 术 和
评 价
—
太阪模具公霹为倒，公司是 日本历史最 长，该
规 模最大的模具公司
年 营业颧 １ ０ 日元
３亿 以上，生产钻模 的产量 占日本 加
。该公司
采 用现 代化的设备和管理 技术，具有各 种错
般 总称 为 Ｍ￣ ｎ ｔＷｉ 电磁 线、漆
ｇｅ
ｒ ｅ（包线）的电线，和其他结构复杂 的电线不 同
是 由导体和很 薄的绝缘层所 组成 的结拇非
简单 的 电线。但在这 种看上去较简单的生产
雷 州 玉 龋 电 材 料 总 厂，兰 Ｉｔ ２ 号（１ ０ １
￣９ ２ ３０）
收 稿 日期 Ｉ ２ ￣ — ２ ９ －１ ０
９
模、修 模设 备及倥 器，并且具 有 高 精 度 的 Ｋ３１ 数字式 测径仪，ＭＧ强极 细线径 测
５Ｃ型 量 仪，眦
墼超Ｋ３ １ 型数字式 涮径仪，５ｃ ＭＯ
： ?
维普资讯 型 板细 线径 测量 仪，Ｂ Ｔ 型 超 声 波 清 洗 机
Ｌ
满足客户要求，争得漆 包线在 国际市 场上的
信 誉，对 漆 包 线 生 产质 量 控 制非 常严 格，漆
包 线 的 柔 软 度、可 绕性，线 径 和 漆 膜 均 匀
等。该 公司将制模工 序分成成形作业、研磨
作 业 和 校形 作业 三 个 主 要 部分，生 产 各 种特
殊 形 状 的模 具，拉 丝模 具、潦 模 具，刨 光
如 涂
模具． 涂蠕 模具等，产设备先 进，效 率 极
生 高，模 具 精 度 一 流。德 国ｓ ｏ ｃ Ｂ公司 的ＤＶ电
子 式 模 具 伸 长 率 测 量仪，伸 率 测 量 范 围 ０ ～
性，漆膜 同心等指标都很先 进，潦包 线的品
种 齐 垒。Ｍａ 公司 为 了 适应 欧 洲 市场 对 漆 包
ｇ 线质量 品种 的新要求，专门研究并生产 出各
种 漆包线设备 和各种漆 包线测试仪 器，并实
现 了设备 系列化，仪 器前 高精 度代表着 国际
先进水平，产 品畅销 日、中国、南朝鲜，本
美 国，埃 及、伊 拉 克 等 国 家。德 国漆 包 发生
产 托 拉 斯 公司（ａｋ ｒｈ Ｕ ｉｎ ｌ ５ Ｌ ｃ ｄａ ｔ ｎ ｏ）９２年建
ｇ ．％，精度为 ０ １ 并 带有模具拉伸 力测
９９ ．
量 数显 管，澍力范 围Ｏ ｋ，度ｌ，～ｅｇ 精 ｇ 适应于
帅 ．２ Ｏ ｍｍ～ Ｏ ５ ｌⅡ模 具，当 今模 具 工 业 先
．２ｎ ｌ 属 进仪器 该公司 主要 产品是钻 石、人造 金钢
石、硬质 合金 拉 丝 模 和模 具 修 理 设 备、测 试
仪 器
钻石模线径最 小为巾 ． ０ｍ ０ ０ ８ ￣，人造
金钢石模线径最小为巾 ．５ ｍ，硬质 合金 模
００ｍ 线径 为∞ ．０ ｍ￣１０ ｒｍ。１ｍ ．０ ａ 该公司 的线径 测
量 线 的精 度 为 ０ ０ ０ ｍｍ，ＤＶ 伸 率 测 试 精
．０ １ 延
度 选 ０ １，全 公 司 ２ 人 从 事拉 丝模 生 产，．蚵 ０
立，在德 国沙森镇，隶 属于西 ｒ 子财 团下 的了 贝克曼电气公司，年产值 １ ． ８ ８亿 马 克，职
工 ５８多人，分 二个分 厂，漆包 线 规 格 为
０
．
一
０ｍ ２ ｍ￣￣ ．０ ３ ０ｍｍ，产量为１ ０ ０ 年，３ ０ 吨／ 另
个 厂 生 产 的漆 包 线 规 格 为 帅 ．Ｏ ～
５衄
帖 ．０ ０ｍｍ，产量为 ７０ ０ ０吨／ 扁线、年，异型线
产量２ ￣ ０ 年。０ ０ 只／
２ １ ２漆 包 线 潦 漆 设 备
．． 漆 包线潦潦加 工设备是 漆 包线工业 的关
键设 备。藩包线的漆膜 质量 除绝缘漆本身 的质量 外，主要 与漆包线设备和工艺 的先进性
有关。国外黼造潦 包线的公司 不断推 出先进
型 号 的漆 包线 机。
奥 地 利 Ｍ 臣 公 司 是 奥 她 利 夫 克 斯
ｇ
产量 为１ ０ ０ 年，拉丝设备太部分拉 丝带
０ ０ 吨，连续退火，．０ ｍ￣ ０ ８ ３０ ｍ ．嘶 中拉丝设备 ? 收线 方式 都是线 卷式收线，一卷重量可这 １ 吨
～ ２，． ５ ｌ Ｏ４ ｍｍ 的线 采 用盘 式 收
吨 Ｏ ０ｍⅡ～ ． ０ 线，盘 重 量 为 ２ ｋ ～ ６ｋ，包 线设 备犬 部
一 ５窟 Ｏｇ漆
分 带有同步拉 丝机 和 用精密计 量泵供 濠，部
分涂 漆设备 可适 合生产复 合漆 包线 和毛毡 涂
漆法或模具 涂潦 法，烘炉采 用先进 的催化燃
烧技术，废 气含 污染 物 ≯２ ｍ ／ ０ ｓ ｍ，能 耗很
低，漆 包 线 成 盘 为 走 重 量，巾 ． ｒｎ ９公
０ １Ｉ 为 ０ ２Ⅱ
斤 ／，０ ４ｍｍ为 ８ ０公 斤 ／。轴 ．７ ４ 轴 ２ １３ 拉丝 设 备
．．
（ｕｈ）Ｆ ｃ ｓ 公司 的一家 子 公 司，于 １ ｔ 年成９８ 立，开始 主要 生 产经 营漆 包 线，后 来 由于 经
营 范 围 的扩 大 和 为 了争 夺 漆 包 线 的 国 际 市
场，又 建 立 了三 家 子 公 司 ：，ａ 公 司，主
① Ｍ ｇ
要生产经 营各 种漆 包线设备和漆包线质量 测
试 仪 器 Ｊ ＠、Ｅｌｒ 爱 德 拉）司，主要 经
ｄａ（公
先进 的拉丝设备的主要特征 是，①收线
为长线段，大重 量’②拉墼带连 续退火，成品为软态’＠拉丝线速度抉，产 量 高Ｉ④设
备 运行 时ｌ 晕音低 ’⑤收排线 电脑 自动控制。
德 国 Ｈｃｒｃ ｎｉ ｈ公 司 制造 的各 种 拉 丝 设
备，加工 精度 极 高，甩 计 算 机 程 序 控 制 收
线，落 线，上 盘等 自动 装置，各 种 型 号 的设
备 可拉 制 巾 ．ｔｍｍ￣ ８ ０ ｍｍ的 线，００Ｓ ．０ 大 中
线 扈 品重 量 从 ５ ０ ｇ ４口 ｇ 大 部 分 设 备 带
０ｋ ～ ０旺，营各种类 型 和规格 的潦包线，＠、Ｆ ｃ ｓ夫
ｕｈ（克斯）司，主要 生产经营各种类蛩 钴，克
公 夫 新墨 裹地 剩唯一生产漆 包线 设备，测试仪 器
爰碡 包缱的公司。奥地 利爱德拉 公司生产 的
漆 包 线 规 格，最 小 线 径 为 ０ ０ ５ ．１ ｍｍ，最 大
钱径龙 似 ．Ｏ ｚ ｍｍ，年产 量 以平均 线 径 为
帕 ．０ ２ｍｍ￣ 算，为 ８０ ＇ ［ ｒ ５ ０吨，其 中 ６ ％ 供 出
ｏ
口 爱 德拉 公司 为了争 夺 国际市场，盾应 和
有连续退火装置，拉丝机的速度按照 规格大
?
维普资讯 小可从３ ｓ ３
ｓ
～ ０ ｍ／ ｍ／。
日本 西 川 铁 工 所 和 日本 筑 山铁 工 所 等 制
造 的拉 丝 机，代 表 了 日本 线 材 制造 工 业 的先
进 水平
如，西 川 铁 工 所 制 造 的Ｍ － ２型 拉
２ 丝 机，拉 制 ６ ．５ Ｏ １ｍｍ 的 线 时，线 速 度 达
１ ０ ￣ ２ ０ｍ／ ｎ 成 盘 重量 选 ５ 公 斤 ／ ５ ０ ０ ０ ｍｌ，Ｏ 盘
ｓ ２ 型 拉 丝 机 拉 制
．２ ｓ一０ Ｏ ０ ｍｍ 的 线 时，最 高
企 业都使用 国产设备，这些国产设备普追存
在 噪 音 大、污 染 重、生 产 效 率 低
产 品质 量
差、能耗高等 问题。现对设备、工艺 的主要
部分举例分析。
（）拉丝设备 噪音大 于９ 分 贝，生产效
１ ５ 率仅为 国外先进设备 的１ ３大 部分设备不带
／，连 续 退 火 装 置，收 线 重量 差 剐甚 大，特 别是
收０ １ ． ｍｍｊ 线 时。］ ￣
机械 速度达１ ０ ｍ ｒｉ，排 线宽 度达 ２０ｕ
５０ ／ ｎ ａ ０ｎｎ 采用离合器正反旋转方式，线盘厚度采用 电
脑程序控制，２ 只模子，拉满重量可达３ 窟
Ｏ ｋ，具有 国际先进水平。
２ ２ 先 进 的 绝缘 漆 捌 遣 工 业
．
德 国Ｂ ｃ 公司 位 于 汉堡 工 业 区，建 立 于
ｅｋ
（）国产漆 包线生产设备 的线速度低，２
小线 的线速度差 ｌ倍左右，中线 的线速度差
０ ５ 倍左 右，大线的线速度 差 ２ ３。～ 倍
（）僵 化 燃 烧 效 率 达 到 ９ ％～ ９ ％，国
３ Ｏ ５
１ ０ 年，职工近２ ０ ９４ ５ ＾，其中 １ ０ ５ 人从事销
售，技术和管理 工作。全厂面 积 ２ ０ ０，７ ０ｍ￣
是Ｂ Ｓ Ａ Ｆ集 团中的一个 有名的绝缘漆生产专
业厂，主要产品有绝缘漆、电机浸溃 漆（包
括溶剂型，无溶剂型、滴 浸、灌 注胶和覆盖
漆）等近１ ０ 品种，产 量达 ２ ０ ０个 年 ０ ０吨。厂
工 厂房大韶分是１ ４ 年建 的，高层建筑很少，９９
外达到 ９
（２ｍ ／）９ ≯ ０ ｇ ｍ。奥地 利Ｍａ 公司
ｇ 采取二次催化燃烧技术，有效地清除 了污染。
国产催化剂载 体为 陶瓷，使用 寿命 短，国外
垒
使用耐热金属为载体 的催化；
§ 阿（）国产漆包线设备不带 同步拉丝机。４
漆包 线表 面质 量、耐压、热 冲击 和潦膜 弹性
等性能 比带有 同步拉丝 机的设 备有所 下降，铜材 利用率低。国外先进设备收线采用 力矩
电机，计量 泵单头供漆，一 台设备 上同时可
生产 多 种规 格。
便于运输，主要反应釜 ｌ 台，２ 最大２ ０ ０，０ ０ Ｌ 大
部分采用 油循 环加热 渚，加料 系统全 部采 用
管道输送，反应釜配有先进 的强迫玲却系统。
该 公 司 生 产 的 Ａｌ ｔｅｎ ０ 聚 酰胺 酰 亚胺 漆
ｌ ｈｒ ６ ２ ｏ 包 线漆，ｅｅｅ５ ３ － ５聚醋 酰 亚 胺 漆 包
Ｔ ｒｂｃ３ Ｌ ３
（）国产设 备的涂漆 方法 和装置 比较 原
５ 始，漆膜 容易 造成偏 心和不均匀，影 响潦膜
特性。国外采用 由单板微机控 制的精密计算
泵 定 量 供 漆，漆 层 均 匀 一致。
线漾，Ｔ ｒｂｃＤ２ ? ｏ ／ ｓ ｅｅｅ ｌ ５ ｏ ２ ｏ 水溶性聚酯酰 亚
胺 潦包线漆（用水 作溶剂）Ｔ ｒ ｅ５ ３，ｅ ｂ ｃ３ＨＭ３ ｖ
聚 醋 酰 亚胺 固 体树脂（溶 剂 漆）Ｓ ｐａｕ ｉ 无，ｕ ｒｄ ｒｔ
（）国产 设备不 能一次完 成复合漆 包线
６ 的生产工艺，对生产 电视机用 自 秸 性 漆 包
线
冰箱 压缩机用 耐冷媒漆包 线 等 特 种 漆
包 线 采 用 二 次 法 制 造，浪费 大，线 段 短，质
量差。
６７ ７ 新型聚胺酯漆等均属于 国际先 进 水平。
漆膜的耐热特性、机械性能优 良，能适应先
进 的漆 包 线 涂 漆 工 艺。日本 日立化 成 公 司 的自粘性漆、聚胺酯漆、耐冷媒漆等，奥托公
司、东特公司所 生产的特种绝缘漆都具有 国
际先进水平。
（）国产漆包线设备烘炉温 度 偏 差 较
７ 大，自动补充与调节 的电气控 制部分落后，３ 国 内漆包 线 生产 设 备 和 工 艺
制不均匀，漆包线质量得不到保证。
．
状 况
（）国产漆包线大、中线设备 的退火炉
８
国 内 漆包 线 生产 厂 家，除 少 数 大 中型 企
炉温各点无 自动记录装置，另外没有潦缸 部
分 的粘度 自动控制装置，生产小 线时 漆层控
炉子偏短，炉温分 布不 均匀，小线设备无逼
火装置，漆包线 的柔软 度差
业 已日进 了一定数量先进的设备 外，大部分
Ｉ
２
? 维普资讯 ４ 国 内 漆 包 线 工 业 的 发 展 趋 势
我 国漆 包 线工 业 与 国 际 上 发 达 的 先 进 国
生 产 线 和 低 氧 铜杆 生 产 线，基 本 解决 了铜杆的供应 问题，高 了漆 包 线 的质 量，数 厂 同
提 少 时 引进 了 ８ ｍｍ￣１ ６ｒｍ 带退 火 的 大 型 拉 丝
．０ ａ 机。随 着 漆 包线 工 业 的发 展，对 中、大 线 的供 坯 要求 越来 越 高，这 种 国外 先 进 的 大型 拉
丝机 必将 成 为漆 包 线 工 业 技 术 革 命 的 重 要
部分。
家 相 比 差 距 较 大，漆 包 线是 各 种 工 业 的基 础
材 料，因此 提 高 漆 包 线 工 业 婶 生 产 水平，对
实现。四化
建设 有着 深远 意义。我国潦 包线
制造工业的发展趋势有 以下几个方面。
４ １ 消化 吸 收 置 外 先 进 技 术 和 设 备
．
４ ４弓 进发选置素的爿漆设 备 和 软 件
． Ｉ
技 术。
近年来，我国有较多 的漆包 线 生 产 厂
家，引 进 了 日本，奥 地 利、德 国、美 国 等 发
达国家 昀漆包线生产技术和设备，为 发展漆
包 线 工 业、缩 短 国 内外 技 术 差距 作 出 了不 懈的努 力，但是 要改变全 国漆包线行业的总休 水平，不 可 能 花 费 大 量 外 汇 购 置 大 量先 进 设
备，这 就 需 要 花 大 力 气、用 大 功夫 消 化 吸 收
翻 版先 进 设 备。ｌ ９ 年，我 厂 在 消 化 吸 收 国
０ ９
引进 发达 国家 的 制 漆 设 备 和 软件 技术，饵
目前 国 内漆 包 线绝 缘漆 品种 和 质量 上 的不 足，是 今 后漆 包 线 工业 发 展 的趋 势，因为
日本、意大 利、德 国和美 国等发达 国家都具
有８ 年 代 各 种先 进 绝 缘 漆 的 专 利。目前 国 内
０ 漆 包 线 制 造 厂 家所 急用 的特 种 漆，由于 国 内
缺 项，只得 用 高价 到 国外 去 购 买，为 解擞 这
个 供需 矛 盾，国 内 已有 绝 缘材 料 厂 正在 积 扳
外 技术 的基础上，制造 出了国内第一台ｌ 头
２ 带拉丝机的卧式 中线复台塑漆包线机和微 拉
机，９ ％采 用 国 产 材 料 和 器 件，１ ９ 年 通 过
５ ９１
机 电 部部 级 鉴 定，八 五
间 将 要 完 成 发 达
期 画家 的 各 种 拉 丝 机
漆 包机 典 型 机 型 的 消 化
吸 收工 作，建 立 专 用设 备 制造 基 地，准 备 闯
出 一 条 尽 快提 高 我 国 漆 包 线 工业 技 术 水平的路 子，加 快漆 包线 工 业 赶 上 国 际先 进 水平的步伐。４ ２ 用置 内外 先 进 技 术 改 造 现 有 老 设 备
． 随着 消 化 吸 收 和 翻版 工作 的不 断进 行，引进设备和 技术，预计１ ９年可 有新 的品种
９２
供给 国 内漆 包 线 厂 家使 用。
综 上所 述，国际先进漆 包线制造 技术 已
经影 响和渗透 于我国濠 包螅工业 之中。为 加
速 发展我 国漆包线工业，缩短先进 和落后 的差 距，只有 走引进、消化 吸收、大量推 广和
运用 的道路，再过 ｌ年时间将使 漆包臻工业
ｏ
接近和 达 到 国 际先 进 水平。
参 考 文 献
１ ＭＡＧ ＧＲ ／
Ｑｚ ＡＵＳｎ ． Ｄｒ ｈ］ ｃ ｉ ａ ｌｇａ
ｔａ ａ ｔａ ｋｅ ａａ ｅ ． ｒ
（ＢＩ ＨＡ ２—１ ／
８）。｛ ４ ２—１ ／ １＋ｌ Ｐ）
２ ａ４ Ｄ － Ｈ Ａ／ ２１ Ｉ ．
１ ８６。Ｄ ｅ ．
９ ｃ９
先进 的工艺技术 必将要在 原有老设备 上推广
和采 用，这 符合 我 国 国情。例如，企 业 原 有的 漆 包机 老 设 备 将 收 线 部分 改 进为 用 力矩 电
机 收 线，涂漆 部分 采 用 精 密 计量 泵供 漆，冷
２ Ｈ ＥＮＲＩ
ＣＨ
ＧＭＢＨ／ ＧＥＲＭ ＡＮＹ． ｓｃ ｉｅ ￣ ｔ Ｍ ｓｈｓ ｎ ｕ
ｄ ｎ ｄ ａ ｔａ ｓ ｒｅ １ ８，Ｉ ｅ ０ ｉ
ｒ ｈ ｉ ｔｉ
９ ５ 吼 ．２
３ Ｊ ｐ ｎ ＡＵＴＯ
ａ ａ
Ｃｈ ｍｉａ
ｎｄ ｓｒ ＣＯ ． ｅ ｃ ｌＩ ｕ ｔｙ，ＬＴＤ．
却部分 采用 强迫 风冷，催化燃 烧部分 采用二
次燃烧，排废 风门 自动调 节等先 进技术｝改
进 方 法 可 以
分 改 进，也 可 以大 部分 改 进，ＡＰＵ— Ｌ，：
ＡＰＵ— Ｌ，＝ 工 ＡＰＵ一 如 ０ Ｐ Ｓ ２，二 置 ＡＳ ｓ ｏ 融 着
粤一 ｏ Ｈ
使 老 的漆 包线 机 能 提 高 漆 包线质 量，适 当 提 高线速度。
１ ８ 引 进 先 进口 捐 扦 生 产 设 备 夏 其 配 套
． 的 丈 拉 丝机 设 备
近年来，全 国已引进 了１ 多条 无氧锅杆
０
浅谈绝缘纸板的压制工艺 篇3
关键词：变压器,绝缘纸板,压制工艺
1 绝缘纸板简介
绝缘纸板是以100%的纯硫酸盐木浆为原料制成, 不添加任何添加剂, 可以彻底的干燥、去气和浸油。绝缘纸板厚度有0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm、6.0mm、8.0mm等不同规格。绝缘纸板按密度分为低密度板 (密度为0.75~0.9g/cm3) 、中密度板 (0.95~1.15g/cm3) 、高密度板 (1.15~1.3g/cm3) , 依次对应T3、T1、T4纸板。T3纸板吸油率高, 可成型性好, 力学性能较差, 用于制作软纸筒、弯折成型件等电气性能要求高、力学性能要求不高的绝缘件。T1纸板用于电气性能、力学性能要求较高的绝缘件中。T4纸板为变压器中常用纸板, 紧度大、吸油率低, 可成型性差, 力学性能好, 可用于变压器中压、托板、器身垫块等力学性能要求很高的绝缘件。
2 绝缘纸板使用
绝缘纸板的使用按其加工工件主要分为两类:一是采用单张纸板加工绝缘件, 二是采用单张纸板压制的层压纸板来加工绝缘件。层压纸板件的加工工艺根据变压器绝缘件使用部位的不同以及采用的压制设备的不同分为冷压工艺和热压工艺。
3 冷压压制工艺
采用冷压压制的绝缘件使用时一般所受外力较小, 即机械强度要求不是很高, 或者是一些异型件, 采用热压工艺压制后不易加工制作的导线夹或者垫块, 采用冷压压制工艺。采用冷压工艺的层压纸板所用粘接剂一般为聚乙烯醇 (PVA) 、酪素胶等, 这些均为冷粘胶, 使用何种胶应根据绝缘件在变压器中使用部位所处的电压等级所决定。聚乙烯醇 (PVA) 为变压器中常用胶, 其组成是聚乙烯醇粉末和蒸馏水按一定比例混合后加热熬制而成, 为无色透明液体, 有少量悬浮固体。酪素胶采用自热发酵法、加酸凝固法或凝乳素法制得酪蛋白, 再与碳酸钠、硅酸钠、硼砂、氨水、磷酸钠、消石灰等配制而成。用于木材、织物、纸张、陶瓷等材料的胶接。根据绝缘件的厚度以及选取单张纸板的厚度来确定所需要的纸板的张数, 一般选取单张纸板的厚度为1mm~3mm。在每一层纸板的上表面刷冷粘胶即可, 注意刷胶时胶要均匀布满整张纸板, 且用胶量要小, 若胶从纸板边缘溢出, 应及时擦拭干净, 避免刷胶时因纸板之间夹藏气泡或者胶量过多而造成变压器局放试验不合格。根据所需加工绝缘件的形状来选择压制设备。对于一些形状稍大的规则绝缘件, 可采用电控冷压机来进行压制, 压制时上下表面需铺垫工艺纸或纸板, 根据工件的面积来选择加压的大小, 根据其厚度来选择压制的时间。对于一些异型的导线夹或者异型垫块, 此类绝缘件一般情况下尺寸比较小, 可根据导线夹或者垫块的具体形状尺寸来选择合适的专用铁模具或者自制木工装模具来进行压制。由于冷压压制工艺的压制要素不涉及温度, 只需在常温下操作即可, 因此相对于热压压制工艺, 此种压制工艺较为简单。
4 热压压制工艺
变压器中大部分层压纸板绝缘件均采用热压压制工艺加工, 如压托板、器身垫块、端圈垫块等。采用热压工艺的层压纸板所用粘接剂一般为酚醛树脂胶, 或者直接在两张纸板之间铺一层酚醛双面上胶纸。酚醛树脂是由酚类化合物和醛类化合物在酸性或碱性催化剂作用下缩聚而得的树脂, 变压器中常用的为热固性酚醛树脂, 为红棕色的有刺激性气味的液体, 用酒精稀释后可用于压制层压纸板。酚醛双面上胶纸为基纸正反面刷酚醛树脂胶经一定的加工工艺后制成。其粘接原理与刷酚醛树脂胶粘接是一样的, 相对于直接刷酚醛树脂胶, 利用酚醛双面上胶纸制作层压纸板, 纸板间的胶面更均匀, 且不易夹杂气泡。
层压纸板刷胶时首先将胶液配好 (胶的密度一般为0.94~1.2g/cm3) , 根据刷制的层压纸板所加工的绝缘件来配置胶的密度。刷胶时将调好的胶利用滚刷均匀地刷在纸板的表面, 刷胶时对每张纸板沿同一方向刷胶, 避免出现气泡, 胶膜厚度要均匀, 约为0.1mm左右, 每刷一张便把没刷胶的纸板放在上面并在其上面再刷胶, 直到达到要求的厚度为止。对于刷完胶的纸板料件, 需要晾制一段时间, 使树脂浸到纸板内, 并使挥发物挥发掉, 减少压制时胶液的外流, 保证层间有足够的粘接强度。
对于采用双面上胶纸码制的层压纸板, 码制时将双面上胶纸铺放在第一张纸板上, 四周边与纸板对齐后, 取第二张纸板压住第一张纸板上面的双面上胶纸, 并与第一张纸板对齐, 用刀子比着纸板边将上胶纸截断, 在第二张纸板料上铺双面上胶纸, 按上述过程反复操作, 直至全部纸板料码放完毕, 最上一层应为纸板。对于较大幅面的纸板, 上胶纸宽度不够时, 可用两张双面上胶纸对接。
层压纸板码制好或者刷酚醛树脂胶晾制好后便可以进行压制, 压制时一般采用热压机来压制层压纸板件。热压机活动横梁上联接六块热压板, 可同时压制五层不同规格的绝缘件。热压板的两边各有排气孔, 热压板的热能是借蒸汽的内循环产生的, 使压制的绝缘件在一定温度和压力下很好地粘接起来。热压机一般有2000T、3500T等不同型号规格, 可根据压制纸板的尺寸及厚度选择热压机的型号规格。压制过程一般为上件、加压、加热、冷却、卸件几个过程。为了防止工件的污染以及热压板的不平, 可选择在上件之前每一层热压板上要铺上一层工艺纸板, 尺寸略小于热压板尺寸即可。上件时同一层热压板上的压制纸板的厚度必须相同, 不同层热压板上的压制纸板的厚度必须相近, 压制面积也必须相近。根据所压制的绝缘件的厚度及面积来确定压制的时间及压力。在压制过程中压力要保持稳定, 允许一定偏差。加热阶段一般分为升温及保温阶段。升温阶段使纸板本身的水分和空气挥发掉, 同时使树脂能充分地浸到纸板本身的空腔中, 可以增加粘合强度。保温阶段是树脂进行固化反应的过程, 这时的温度需要达到120~140℃。如果温度低, 树脂不能充分固化, 在使用或加工时就可能出现胶层开裂。保温阶段结束后, 将冷水通入压板进行冷却, 加速对被压件的降温, 当热压板的温度降低到某一温度时, 关闭冷却水, 进行自然降温, 热压板冷却后温度达到某一温度时偏可卸压, 将工件从热压板上卸掉。
热压是制作层压件的关键工序, 是树脂固化的全过程, 这一过程必须严格控制热压温度、压力和时间。在热压的全过程中应保持稳定的压力, 而且要在热压结束后, 工件达到规定的温度后, 才能解除压力, 取出工件。
热压过程中要严格控制作业现场的清洁, 如果在码纸或者刷胶的过程中有异物进入绝缘纸板层与层之间, 加工绝缘件时无法通过肉眼看到, 有可能造成变压器局放不合格或者更大的损害。
参考文献
[1]变压器基础知识.机械工业出版社, 2008.
局部电镀件绝缘工艺及方法初探 篇4
关键词：局部电镀,预前处理,工艺方法
引言:有很多的方法可以进行局部电镀的绝缘, 最容易的是露出需要电镀的部分, 叠压相同零件的不镀部位。局部电镀还包括刷镀和双极电镀。本文主要是讲述如何使用局部绝缘进行局部电镀的绝缘。零件的需镀部分和不镀部位有明显的界限, 这样才能保证绝缘层的修饰和得到准确美观的分界。使用的绝缘材料涂层也有一定的要求, 比如:具有一定的结合力, 抗酸、抗碱耐高温能力涂覆后容易修饰, 电镀后容易清除, 对溶液并不会产生污染等。
1 局部电镀件绝缘前预处理
在接到电镀件的局部电镀图纸后, 首先要对图纸进行认真分析, 熟悉绝缘要求及绝缘部位, 并准确的测量出需要进行绝缘的位置, 最后采用针头对需要进行绝缘处理的范围进行画出, 保证非绝缘区和绝缘周围产生清晰的分界线, 从而达到绝缘区的明显性, 以完成电镀件整齐、美观的目的。
一般为了提高绝缘膜的强度以及避免涂敷绝缘膜后再进行预处理, 使绝缘膜受到损坏, 因此, 在绝缘前要进行特殊的预处理过程, 在质量方面, 要求达到电镀前的要求。经过预处理完的电镀件, 可根据实际需要经预镀或者是采用毛巾直接擦去其表面游离水, 再使用热风吹将其表面的吸附水吹干, 方可使用不同的方法进行绝缘工艺。这里要注意, 某一些电镀件在绝缘处理前要先经过预镀, 如进行铜质镀件镀银前的预镀银;钢铁镀件酸性镀铜前的预镀铜以及铝阳极化件绝缘处理前的化学氧化处理等, 这样可以有效的防止, 镀银件绝缘膜边镀银层脱落, 镀铜件绝缘膜边基体腐蚀以及铝阳极化件绝缘膜脱落等一系列质量问题的发生。
2 金属局部电镀件绝缘工艺及方法
2.1 倒置工艺程序的绝缘方法
这类绝缘工艺绝缘方法主要还是在铝件阳极氧化的绝缘工艺上得到较多的应用, 在电镀工艺上面应用较少, 否则可能影响镀层的结合强度。其主要的工艺及步骤简述如下:
在安排完组要进行局部保护部位的精加工工序之后, 同时需要工件在阳极化之前将要保护的部位留出余量, 经过阳极化处理之后, 去除该部位的氧化膜, 对于表面处理工艺来说, 这种方法是最方便的, 没有复杂的保护工序, 也不存在因保护层脱落或者是涂覆保护膜过程中胶液涂抹于非保护部位等等原因引起的返修, 而且在电镀件成品后表面整洁, 有氧化膜与无氧化膜部分分解明显清晰, 尤其是经过阳极化处理之后, 尚需絷色件更是黑白分明。
以上工艺除了在工件的外表部位应用之外, 在螺孔等内表面处理也适合应用, 比如:氧化膜不允许在螺孔部位, 则可以事先在工件上面做好画线定位工作, 经过阳极化处理之后, 再进行打孔攻丝以及打孔钻套等加工工序。值得注意的是:在进行返回机加工车间再加工操作时, 要防止机床对工件的夹力过猛, 最好在夹具上面采用垫片保护, 防止氧化膜损坏。
2.2 圆形件端头帽套式绝缘法
对与端面直径不相同的圆形镀件进行绝缘处理时, 可以选择规格相同的乳胶套进行保护, 比如规格不一的气球等, 为了防止泄漏, 可以采用细铁丝进行再捆绑。气球口径具有稠缩性大特点, 所以适用范围非常广泛。
2.3 镀硬铬件孔眼内部绝缘法
对于硬铬件的局部电镀, 在其孔眼位置要使用金属塞子进行封堵, 在进行操作时要在其孔眼内嵌入篮属铅, 铅为导电体, 在进行电镀时可以引走部分的电流, 从而可以避免在其周围出现镀层过厚的现象。当铅嵌入后, 尾部多余出来的部分要用刀片进行清除, 避免遮盖掉需要电镀的部分。在电镀操作后一般为了嵌入铅更容易去除, 可在铅的中心位置预先钻一螺纹小孔, 这样就很容易将铅体抠出。
2.4 孔眼内部绝缘秀法
这类方法除镀硬铬件以外, 适合在所有的镀种当中使用, 采用堵塞方法进行绝缘处理。一般选择乳胶塞, 泡沫塑料以及软木塞等一般由于具有较强的吸水性所以不建议使用, 以防止溶液被污染。本方法对于盲孔以及通孔则两面的电镀具有非常明显的效果。
2.5 涂料绝缘法
2.5.1 采用蜡制剂。
采用蜡制剂进行绝缘处理的特点是, 绝缘层和局部电镀件基体的粘结性能比较突出, 端边在操作过程中不会翘起, 对于绝缘端边尺寸公差要求较高的镀件尤其适合。除此之外, 还可以对蜡制剂进行回收再利用。蜡制剂绝缘法对操作过程的要求较高。镀件在进行蜡制剂涂覆时, 首先要使用有机溶剂对镀件进行除油, 然后将镀件置于60-70℃的烘箱中进行预热处理, 一般时间依据镀件大小而定, 预热处理完成进行首层蜡剂涂抹, 此时, 蜡槽温度为200-220℃, 首层蜡剂要薄而且均匀, 刚涂抹时颜色为透明状, 然后再根据厚度需要进行2-3次的涂抹。等冷却后, 修饰至镀件所需要求。待涂后, 采用棉球蘸汽油对欲镀表面进行仔细的反复擦洗, 保证蜡剂的不残留。待电镀完成, 采用开水烫熔蜡剂进行回收, 最后采用水溶性清洗剂对零件进行洗净处理。
2.5.2 采用涂漆或其它涂料。
这类的绝缘方法的操作非常简便, 而且对各种复杂电镀零件的绝缘都适用。当收到使用条件或者是工作条件的限制时, 可以将镀件进行全部涂覆, 然后再将已镀或者是欲镀部位进行保护, 再进行退镀。这样可以将高温恶劣环境转换为较温和的环境条件。但是此种方法对精度要求非常高, 对于不进行电镀的部分, 不能接触酸、碱及其它化学试剂的局部电镀件, 不能使用该方法。
2.6 仿形夹具法
对于需要进行批量电镀零件或者是一种零件需要两种或以上的镀层工艺的, 采用上述方法不仅效率低下而且很难保证电镀质量要求, 根据这种复杂的电镀工艺可以采用仿形夹具法进行电镀操作, 依据该零件的形状以及一系列的技术要求, 设计出该零件专用的仿形夹具进行电镀时的保护。采用这种方法可以大大提高局部电镀的效率以及镀件的电镀质量。
以对不锈钢游标卡尺刻线部分进行局部电镀为例, 可以采用耐酸、碱的聚丙烯塑料设计出一个只裸露刻线部分的卡尺仿形夹具, 在其端面安装适当的辅助阴极, 此时进行局部电镀就非常方便。对于需要进行两种或者是两种以上电镀工艺的镀件来说, 则可以将涂料法以及仿形夹具法进行结合绝缘, 对零件欲镀面积小的部分采用涂料法, 对于零件欲镀面积较大的部分则采用仿形夹具法进行保护。
2.7 包封绝缘法
包封绝缘法指的是采用塑料薄膜条带、胶带以及塑料管等绝缘材料对不镀部位进行包扎封堵等操作, 比如说对于内孔不镀的零件, 可以采用比内孔径稍大的塑料管穿入或者是用橡胶塞对零件两头进行封堵;对于外围不镀的零件, 可以采用外径比零件稍小的塑料管, 经过烫热处理后套入零件, 也可使用胶带进行包扎。这种绝缘方法具有简单便捷的优点, 但是对于形状复杂的镀件不易进行包扎, 而且对于夹缝残留溶液不易进行清洗, 容易造成溶液的相互污染。
3 非金属局部电镀件绝缘工艺及方法
3.1 涂可镀漆绝缘法
如聚氯乙烯等的塑料难以活化、电镀, 可以采用在需进行电镀的塑料零件表面涂一层易活化、电镀的漆料, 比如ABS型漆以及环氧树脂基漆料等, 然后, 可以按漆料类型的预处理工艺对塑料镀件进行活化、电镀处理, 让镀层仅在涂漆料的表面上沉积, 从而达到塑料镀件局部电镀的目的, 而未涂漆表面则自身绝缘。
3.2 涂止镀漆绝缘法
这种绝缘方法与使用可镀漆恰恰相反, 是采用难以活化、电镀的漆料涂在易活化、电镀的塑料零件需绝缘部位上, 如丙烯酸漆等, 然后再进行基体塑料的预处理工艺的活化以及电镀。这样绝缘部位便达到了无镀层沉积目的, 从而实现塑料镀件的局部电镀。
3.3 涂毒化漆绝缘法
所谓毒化漆就是指将10%左右的硫化物添加到普通绝缘漆, 进行配置组合而成的。使用时, 将毒化漆均匀涂覆于塑料镀件需绝缘部位, 当进行零件的活化、化学镀操作时, 依靠这种毒化漆催化毒性的作用, 使这些涂覆部位不能发生化学镀反应过程, 从而起到塑料镀件局部电镀的目的。
4 结束语
在进行局部电镀件的电镀前, 需要对其非电镀部位进行绝缘处理, 但是, 由于绝缘工艺要求非常严格, 所以, 在绝缘操作时必须严格遵守绝缘电镀的工艺要求, 保证电镀件的美观及安全。
参考文献
[1]张玉萍, 鞠鹤, 武宏让, 康新婷, 蔡天晓;铂钛不溶性阳极研制[J];表面技术;2002年04期
[2]章江洪, 张英杰, 范云鹰, 陈阵;电镀稀土锌-铁合金工艺[J];材料保护;2003年09期
[3]管勇;环保型三价铬电镀工艺研究[D];机械科学研究总院;2007年
[4]钟建武;铝及铝合金电镀高可焊性锡基合金工艺[J];材料保护;2002年11期
聚四氟乙烯绝缘导线的挤出工艺 篇5
聚四氟乙烯(PTFE,F4)是一种有机含氟高分子聚合物,具有优良的电气和机械物理性能,较宽的工作频率范围和温度范围、优异的化学稳定性、高的介电特性、突出的表面不黏性、良好的润滑性以及耐大气老化等性能,被广泛应用在耐温等级、电气性能、安全可靠性要求较高的军事以及特殊行业。耐温等级和安全可靠性要求较高的航空安装导线、电气性能要求较高的射频电缆和数据总线等较多采用聚四氟乙烯材料做为绝缘层,使电线的长期工作温度可达260 ℃,耐低温-65 ℃,在较大的环境温度范围内频带宽、介质损耗小、传输性能高,耐油、耐溶剂性能好,具有优异的阻燃性,较高的机械强度等。
聚四氟乙烯是氟塑料的一种,用于加工绝缘层,由于聚四氟乙烯在熔点327℃以及高于熔点360℃时凝胶状熔体的黏度仍然很大、不能流动,因此聚四氟乙烯挤出绝缘时采用的挤出工艺与其它氟塑料有所不同,也不能采取一般热塑性树脂的热熔融螺杆挤出方法。目前,聚四氟乙烯挤出绝缘层常用一次性推压挤出再烧结成型的方式,工艺过程比较复杂,工艺质量控制牵涉到的因素很多,一旦控制不好,会使挤出过程难以进行或出现各种质量问题;一次挤出和烧结不成功,就会造成材料部分或全部报废,聚四氟乙烯的价格昂贵,这样造成了较大的浪费。因此,对聚四氟乙烯的推压挤出工艺进行合理全面有效控制十分必要,是保证产品质量、减小浪费的必要条件。笔者根据聚四氟乙烯材料在电线电缆上的应用加工惯例以及通过实践摸索和总结的实践经验,对聚四氟乙烯绝缘挤出工艺做一简要概述,希望有助于生产工艺人员在聚四氟乙烯挤出工艺过程当中作出正确的选择和控制。
1 工艺流程
聚四氟乙烯挤出绝缘的工艺流程如图1所示,主要包括常温条件下推压挤出成型、烘干和烧结及其相关过程。
2 工艺流程控制
2.1 F4粉料过筛
聚四氟乙烯粉料是聚合后的粉状小颗粒,柔软、强度很小,在包装容器中存放时极易因自重或在运输过程中颠簸振动而发生结团,造成混料不均的现象,因此在混料前必须先采用一定规格的筛网对聚四氟乙烯粉料进行过筛,滤除较大的结团粉料,筛网的规格以8~12目为宜。如果结团严重,应先将粉料置于较低的温度下,一段时间后如果结团有松散迹象,再进行过筛。粉料应存放在较低温度的环境中,在搬运过程中应轻拿轻放,以免聚四氟乙烯粉料结团严重而不能使用。另外,应保证环境卫生,避免杂质或灰尘混入聚四氟乙烯粉料中。由于聚四氟乙烯粉料的静电吸附力很强,很容易吸附空气或周围的微小杂质及灰尘,因此要保持环境清洁无灰尘,在打开包装容器前应先将包装容器表面清洁干净再开盖。
2.2 色粉或色浆处理
当绝缘需要着色用于识别时,在聚四氟乙烯粉料中应加入一定比例的色粉或色浆。色粉是经过微细研磨的耐高温的有机或无机颜料粉末,容易吸潮、结团,因此事先应进行加热处理,去除潮气,并进行过筛,滤除较大的颗粒。一般筛网的规格以180~200目为宜,如筛网小于180目,则过滤后的颜料颗粒较大,不利于绝缘层的绝缘性能;如筛网大于200目,虽然保证了绝缘层的绝缘性能,但过滤时比较困难。色浆是色粉和油性液体的混合体,色粉在油性液体中呈悬浮状态,但静止一段时间会沉淀,因此使用前应摇晃混均,使沉淀的色粉颗粒均匀地悬浮在油性液体中再使用。
2.3 配料
配料是混料前的重要准备工作,按配比将聚四氟乙烯粉料与助挤剂、或色粉或色浆准备好,待之后的混料。
助挤剂的品种较多,如200＃航空汽油、甲苯、石油醚,或其他易挥发的溶剂油、有机溶剂等,不同助挤剂的挥发速度不同,应根据设备的实际情况、挤出速度选择合适的助挤剂。助挤剂挥发过快,虽然可以缩短干燥的时间,有利于挤出速度的提高,但对挤出前准备工作的操作时间要求严格,准备工作操作时间不能过长,否则会使料坯的助挤剂因过分挥发而失效;助挤剂挥发过慢,虽然可以有充分的准备工作的操作时间,但必须加长烘干的时间或对设备能力提出了更高的要求。 助挤剂的配比量一般在18%~23%为宜,同时还应根据导线的规格、绝缘层厚度、挤出速度及挤出压力等情况进行调整。一般导线规格较大、绝缘厚度较厚、挤出速度较快、压缩比较小时,助挤剂的配比量可适当小些;相反,导线规格较小、绝缘厚度较薄、挤出速度较慢、压缩比较大时,助挤剂的配比量可适当大些。
色粉的成本较低,直至现在还常被使用。采用色粉对聚四氟乙烯绝缘进行着色时,由于色粉的分散性不如色浆,色粉与聚四氟乙烯粉料是干混,且色粉添加量又相对很少,易造成混料时结团、分散性差,不容易混合均匀,严重时会导致绝缘不同部位存在色差,因此选用色粉时要求其粒度越小越好,一般进口的色粉质量比较好。在色粉配料时,应选择耐温400℃以上的颜料粉,否则经过高温烧结(烧结温度一般基本在350~400℃)后可能出现产品褪色现象。一般无机颜料的耐高温性较好,有机颜料的耐高温性稍差,因此采用无机颜料作为色粉较为可靠,但其环保性较差。色粉的配比量一般不超过1%,在实际生产中可根据色粉的种类、色粉的质量、色度的要求、绝缘层厚度等对其配比量进行适当调配。
虽然色浆成本较高,但有利于混料的均匀性,是较为理想的选择,可以有效保证产品质量,操作简单方便、效率高、浪费少。在色浆配料时,可将色浆加入助挤剂中先预混均匀。由于助挤剂的添加量相对较大,与聚四氟乙烯粉料是湿混,因此不存在色粉结团问题,分散性非常好,很容易混均匀。色浆的配比量一般在0.3%~0.5%之间,以0.3%居多,只有几种特殊的情况需要配比0.5%。当绝缘层厚度较薄时色浆的配比量应适当增加0.1%~0.2%。
2.4 混料
混料是将聚四氟乙烯粉料与助挤剂、或色粉或色浆混合均匀,以确保挤出绝缘时润滑均匀及颜色均匀一致。为了便于混料均匀,一般混料瓶(广口瓶)的容积以4~5 升为宜,装料质量在800~1 000g左右,装料体积约占混料瓶容积的2/3左右为佳,这样可有足够的空间混料。
本色混料(主要用于挤制射频电缆的绝缘)不需要添加色粉,混料时先将聚四氟乙烯粉料装入混料瓶中;为使加入的助挤剂尽量不与混料瓶的瓶壁接触,在加入助挤剂时可用洁净的薄片工具轻轻将混料瓶中表面中心的聚四氟乙烯粉料拨至瓶壁,使其表面中心形成一个深度约为2~3cm的锥形坑,再将一定比例的助挤剂直接加入在锥形坑中即可;之后,将混料瓶加盖并严格密封,以防止助挤剂挥发,先人工对混料瓶进行摇晃混合不少于5 min,再将混料瓶放在混料机上摇摆滚动30min以上,直到混合均匀为止。
色粉混料时,先将聚四氟乙烯粉料装入混料瓶中,再按配比量加入一定的色粉,混料瓶加盖不需密封,人工进行摇晃混合不少于5min,应做到混合均匀;然后加入助挤剂,混料瓶加盖并严格密封,以防止助挤剂挥发,同样应避免助挤剂与混料瓶瓶壁的接触,先人工对混料瓶进行摇晃混动不少于5min,再将混料瓶放在混料机上摇摆滚动30min以上,直到混合均匀为止。
色浆混料时,先将色浆加入助挤剂中,搅拌混合均匀,然后再将混合后的溶液加入混料瓶中的聚四氟乙烯粉料中,加入时同样应避免与混料瓶瓶壁接触,加入后应将混料瓶加盖并严格密封,以防止助挤剂挥发,先人工对混料瓶进行摇晃混合不少于5min,再将混料瓶放在混料机上摇摆滚动30min以上,直到混合均匀为止。
2.5 均匀化
为使助挤剂与聚四氟乙烯粉料混合继续均匀化,混料后的混料瓶应保持密封良好的状态,并放置在温度为25~35 ℃的环境下10h以上才可使用。这样可使助挤剂能更充分均匀地弥散到聚四氟乙烯粉料的小颗粒表面,确保推压挤出时有一个良好的润滑作用,减小推压阻力及对材料的剪切力。为使均匀化效果达到最佳,在整个均匀化过程中必须保持温度稳定,因此最好将混料后的混料瓶置于烘箱中,并根据实际情况设置所需要的温度。
2.6 压(料)坯
压(料)坯的作用是将松散的多孔隙的聚四氟乙烯粉料压成比较紧实的料坯,消除其中所含有的孔隙及空气,以供挤出使用。通常应在20℃以上的环境中进行压料坯,将均匀化后的粉料徐徐倒入压料缸筒中,同时应保证心杆与压料缸筒同心,并轻轻将压料缸筒中的料面晃平,再在其上加上压料盖。压料坯时的压力应适当,过大或过小都会对挤出质量产生影响。如果压料坯压力过大,则助挤剂易被过分压出,挤出时的润滑性能降低,挤出压力增大,物料所受的剪切应力较大,导致过分纤维化以至于绝缘层横向强度降低,增加成品线纵向开裂的可能性。如果压料坯压力过小,则料坯质地疏松,极易破碎很难成型,达不到压料坯的目的。根据笔者长期的实际生产经验,压料坯压力以2~5 MPa为宜,一般可取中间值3.5 MPa。值得注意的是,压料坯压力PＬ不同于压力机上压力表中显示的压力PＢ,两者的关系为:
式中DＬ为压料缸直径,d为压料缸心杆直径,DＢ为压力机压力缸活塞直径。
压料坯时速度应缓慢,以使对料坯所施加的压力能均匀地传递,速度一般控制在50 ~100mm/min为宜,保压时间5~10min。最后将压好的料胚脱模后装入挤出机缸筒或暂存放在密封的容器中待用(待用的时间不能过长)。
2.7 模具选配
图2示出了推压挤出机头及模具的结构。挤出机头内孔呈锥台形,其大底孔径与挤出机缸筒内径相同,两者相互连接,锥台的锥角约为20°,小底孔径与模套外径相同,两者相互连接。
模套内孔是由一个锥形孔和一个在锥顶角处的柱形孔组成,柱形孔的长度即为承线颈长度。模套锥形孔的锥角也是20°左右,锥形孔内表面的光洁度要求最好在12以上。如锥形孔内表面不光滑,则挤出时会增加挤出的摩擦阻力和对材料的剪切力,影响绝缘表面质量。一般根据产品的绝缘外径、挤出压力、绝缘厚度、烧结后收缩率等进行估算,以确定模套孔径的选配。通常选配的模套孔径应比产品绝缘外径大一些,但不同挤出压力挤出的绝缘以及不同厚度的绝缘,其烧结后的收缩率也不同,因此在选配模套孔径时必须特别注意烧结收缩量,这主要依靠经验获得。模套的承线颈长度选择很重要,也是影响挤出压力的一个因素,在模具设计时应根据实际情况选择适当的承线颈长度,除特殊需要,一般承线颈长度约为其孔径的3倍左右为宜,但最大不应超过模套孔径的5 倍,最小不应低于模套孔径2.5倍为宜。如果挤出时需要适当增加挤出压力,则在模具设计中应适当增加模套承线颈长度,反之应适当减小承线颈的长度。承线颈长度过长,会使挤出压力过大,绝缘材料所受剪切过大,而过分纤维化,造成挤出后绝缘易纵向开裂;承线颈长度过短,会使挤出压力过小,不利于挤出绝缘外径的稳定,并且绝缘烧结后收缩率较大,也同样容易造成绝缘开裂。
模芯针管的材料为薄壁不锈钢管,其壁厚一般为0.15~0.30mm,可分为小规格(0.15mm)、中等规格(0.20~0.25 mm)、大规格(0.25~0.30 mm)三类。模芯针管的内径应与导体直径有良好的配合,在保证导体与针管没有摩擦阻力,可顺利通过的前提下,两者之间的间隙应尽可能小。间隙过大,在挤出时容易出现材料倒灌现象,一旦出现此种现象,倒灌的材料会产生很大的阻力,使导体不能顺利通过针管,从而导致挤出过程难以继续进行,同时还会造成绝缘偏心现象。
2.8 挤出
聚四氟乙烯绝缘挤出时的准备工作主要包括选择压缩比、挤出缸筒及模具预热加温、模套与模芯针管间隙的调整、装料坯、导体检查、导体穿模、放线张力调整、机头与挤出缸筒结合密封等,以下将对其进行一一介绍。
不同牌号聚四氟乙烯粉料在挤出时的压缩比也不同,应根据聚四氟乙烯粉料的性质确定其合适的压缩比,以保证挤出时的工艺性能和工艺质量。挤出压缩比是指挤出模口的环形面积与料坯的环形面积之比。一般挤出机缸筒分为小、中、大三种规格,小规格缸筒直径约为38mm、中规格缸筒直径约为50mm、大规格缸筒直径约为65mm。在实际生产时,应根据挤出的绝缘层截面积选择挤出机缸筒的规格,使挤出压缩比与聚四氟乙烯粉料的性质相适应,以确保挤出质量。
为使料坯保持稳定的温度,以利于挤出后助挤剂的挥发,挤出缸筒及模具一般需适当加温预热,挤出缸筒的预热温度宜为30~40℃,模具的预热温度宜为50~60 ℃。
挤出时应根据产品的规格选配相应的配套模具并按位置装好,并将模套承线颈入口与针管之间的距离(间隙)调整至合适位置。间隙过大或过小都会对挤出绝缘层的质量造成影响。间隙过小,会使聚四氟乙烯料向模外挤出的流速加快,物料受到过分剪切,导致其过分纤维化,造成绝缘层横向强度降低,产品容易产生纵向开裂或绝缘内裂纹问题,以及绝缘与导体包覆不紧密(有“松套”)现象;间隙过大,会使聚四氟乙烯料向模外挤出的流速减慢,物料对导体的压力加大,经常会发生挤出不稳定或造成导体受压擀而产生“松花”问题,以及导体不能顺利通过针管造成堵塞现象。
在将预压好的料坯脱模后装入挤出缸筒时,操作人员应注意保持料坯的完整性,应避免料坯断裂。一旦料坯发生断裂,则有可能造成断裂处挤出前后衔接不好,绝缘出现质量缺陷。当两块料坯需要连接时,应将连接的两个截面用刀片轻轻去除压坯时所产生的光滑平面,修平后对接放在一起,靠挤出的压力衔接。挤出缸筒最上端的料坯表面是最先挤出模口的,在压料坯时料坯表面所形成的已纤维化的光滑平面极易形成绝缘的电压击穿点,为了有效地减少挤出开始一段的绝缘电压击穿点的质量缺陷,减少浪费,必须在挤出前将料坯表面形成的光滑平面用刀片轻轻去除。
挤出时应采用绞合紧实、圆整、无硬弯、小节距(一般为绞合外径10~12倍为宜)的绞合导体,并且在绞合工艺过程中已采用合适的模具压实。在导体穿模时,应保持导体末端结构不变,不应存在单线松懈现象;导体的放线张力应控制均匀,应根据导体的规格调整放线张力,规格较大的导体,放线张力应大些,反之要小些,在保证收线不松脱的前提下,应尽量减小放线张力。
将预压好的料胚装入挤出机缸筒内,机头与挤出机缸筒相连接时,在两个连接的环形平面之间需要加一个塑料薄垫进行压紧密封,以防止挤出时助挤剂的泄漏。
2.9 烘干
烘干的作用是将挤出后的绝缘层内所含的助挤剂在烧结之前完全去除。如果有残余助挤剂,则在烧结时会因较高的烧结温度,导致助挤剂强烈蒸发逸出,助挤剂蒸气将冲破尚未烧结完成的柔软的绝缘层,造成绝缘开裂。烘干段应设置得长一些,温度设置应从低到高不断上升。对于挤出时采用沸点较高助挤剂的绝缘,最高烘干温度不应超过280℃;对于挤出时采用沸点较低助挤剂的绝缘,最高烘干温度不应超过240 ℃,且温度梯度不应太大。
2.10 烧结
由于挤出后未经烧结的聚四氟乙烯绝缘层质地疏松柔软,机械强度很低,达不到绝缘层所要求的强度,因此必须对其进行高温烧结,使其熔融冷却再结晶,消除绝缘层内部原来存在的缝隙。烧结期间,聚四氟乙烯发生物理变化,大分子之间靠近、体积缩小、密度增大、机械强度急剧升高。烧结温度的合理设置非常关键,应根据烧结速度、产品规格、绝缘层厚度等因素选择烧结温度,一般烧结最高温度不应超过410℃。对于烧结速度高、产品规格小、绝缘层厚度较小,烧结温度可以适当提高;对于产品规格较大、绝缘层厚度较大,应适当降低烧结速度和烧结温度,有利于烧结质量;烧结温度不应过高,过高会使绝缘发生降解以及出现颜色褪变、开裂等问题。聚四氟乙烯导热性较差,为使聚四氟乙烯绝缘层内外受热均匀,烧结温度应先逐渐升高,然后再逐渐下降,温度梯度不宜过大(应不超过20 ℃ 为宜)。同时,烧结段长度不应过长,烧结段长度一般应为烘干段长度的一半左右;烧结时间不应过长,过长会使绝缘性能下降。
2.11 冷却
烧结后的冷却过程是聚四氟乙烯绝缘层再结晶和定型的过程。由于结晶度越高,绝缘层的硬度越大,电缆不易弯曲,柔软性较差,给安装带来不便,因此我们一般不希望聚四氟乙烯绝缘层的结晶度太高。结晶度的高低与冷却速度有关,如若要获得较大的结晶度,则需要较小的冷却速度,反之,需要增大冷却速度。在冷却时应适当控制冷却速度,不应过慢,但也不应过快,过快会使冷却温度梯度过大,绝缘层内外收缩不均匀,产生内应力,有可能会造成绝缘开裂。一般冷却段长度应较短,冷却温度设置在300~260 ℃。260 ℃是聚四氟乙烯结晶终止的温度,故冷却到260 ℃之后进行环境空气自然冷却即可满足要求。
3 结束语
聚四氟乙烯加工工艺比较复杂,工艺要求很高,牵涉到的影响因素较多,如果掌握和控制的不好,将会对电缆产品的质量造成影响,甚至造成较大的浪费。笔者根据自身的实践经验总结了聚四氟乙烯绝缘导线的绝缘挤出工艺,以供同行参考,希望能够共同探讨不断提高聚四氟乙烯加工工艺水平,保证产品质量。
摘要：介绍了聚四氟乙烯绝缘导线挤出工艺过程,提出了必要的工艺参数、工艺要求,分析了工艺问题的原因。希望有助于生产工艺人员在聚四氟乙烯挤出工艺过程当中作出正确的选择和控制,以提高工艺水平和产品质量,减少浪费。
绝缘处理工艺 篇6
在IEC 61156和ISO/IEC 11801标准中规定7类SSTP(有总屏蔽的屏蔽双绞线)数据通信电缆(以下简称“7类缆”)的传输带宽为600 MHz,并且要求在该频率下电缆应具有优异的衰减、串音、时延、阻抗、回波损耗等性能。上述性能指标均与7类缆的绝缘单线的质量直接有关,这对7类缆的绝缘单线质量提出了较高的要求,而绝缘单线加工工艺参数的精确计算是制造出性能优越的7类缆的前提和保证,因此本文将对此进行详细论述。
1 绝缘单线的结构
国内外7类缆的绝缘单线均采用发泡结构,绝缘发泡有化学发泡和物理发泡两种。CO2化学发泡因其发泡度较低已被大多数生产厂家淘汰;高压注氮、三层共挤的物理发泡结构(皮—泡—皮),因其发泡度可达70%以上,发泡气孔小且均匀,发泡层机械强度高,所生产的皮—泡—皮绝缘结构的7类缆性能更为优越,而成为7类缆绝缘单线主流生产工艺。如图1所示,7类缆的皮—泡—皮绝缘单线由1根23AWG的裸铜导线和皮—泡—皮组合绝缘构成。皮—泡—皮绝缘单线内皮层采用LDPE绝缘料,该层绝缘不仅改善了绝缘与导体的附着力,并且作为一个屏障防止了气体通过导体泄漏。但是该层是塑料并紧贴在导体上,所以必须尽量薄,以减小对绝缘线整体电性能的影响,其厚度通常控制在0.02 mm左右。发泡层由3种绝缘材料(78%HDPE+20%LDPE+ 2%合成剂)混合并注入纯度大于99.5%的氮气制成。外皮层采用HDPE绝缘料,可给绝缘单线提供必要的机械强度、光滑的表面和良好的抗腐蚀性能,其厚度通常控制在0.07 mm左右。
2 绝缘单线工艺参数的计算[1,2,3,4]
目前,我国有能力生产7类缆的厂家不多,而有能力生产7类缆的厂家均采用控制精度较高的进口物理发泡串联生产线。为了保证生产的7类缆达到标准要求,我们必须对7类缆的皮—泡—皮绝缘单线及物理发泡挤出工艺的参数精确计算。皮—泡—皮绝缘单线的工艺参数主要有导体直径、绝缘外径、同轴电容、绝缘单线介电常数和发泡度。
导体直径d在一般的技术条件中直接给出或根据给出的直流电阻计算可得,其计算公式为:
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式中R为直流电阻,λ为绞入率,ρ′为导体材料的电阻率,l为长度。
绝缘直径D可根据数据通信电缆的特性阻抗100 Ω及SSTP(屏蔽结构为铝箔线对屏蔽+编织网屏蔽)结构7类缆的特性阻抗经验公式计算可得:
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式中Z为特性阻抗,Z=100 Ω;εr为绝缘相对介电常数;k为导体的有效直径系数,其取值可参见表1。
根据圆柱形电容器的电容公式可计算出7类缆皮—泡—皮绝缘单线内皮层、发泡层、外皮层的线电容C1、C2、C3,计算公式为:
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式中CT为绝缘单线线电容,其值可根据7类缆特性阻抗(100 Ω)及在满足线缆衰减性能指标的前提下选取,根据以往7类缆的设计及生产经验CT取95～110 pF/m为宜;ε1、ε2、ε3分别为内皮层、发泡层、外皮层的介电常数,通常ε1=ε3=2.3,发泡层介电常数ε2为:
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绝缘单线介电常数εr可根据绝缘单线线电容CT公式计算:
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绝缘单线发泡度p的计算公式为:
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式中ε=ε1=ε3=2.3。
3 物理发泡挤出工艺参数的计算
3.1 挤塑量的计算
内皮层挤塑机、发泡层挤塑机、外皮层挤塑机每小时挤出量Q1、Q2、Q3的计算公式为:
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式中ρ1为内皮层密度;ρ3为外皮层密度;ρ2为发泡层密度,ρ2=(1-p)ρ,ρ为待发泡材料的密度;v为生产线速度。生产时可根据内皮层、发泡层、外皮层各层的出胶量确定3个挤塑机的螺杆转速。
3.2 注气单元工艺参数的计算
首先是氮气压力PN2的选择,常用的注气单元一般由氮气瓶供气,氮气纯度须大于99.5%,注气压力取值范围有相应的规定,以瑞士麦拉菲尔Tel35 LAN串联线为例,其最小供气压力为50 bar(5 MPa),最大供气压力为700 bar(70 MPa),并且最小注气压力应至少大于主挤塑机机筒内压力50 bar(5 MPa)。根据长期生产7类缆的经验,注气压力应在450～550 bar(45～55 MPa)范围内,具体可根据生产线速度、绝缘单线结构尺寸及线电容进行相应的调整。输气量Qm可按下式计算:
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式中Qm的单位为L/h。由于注气针的输出量通常都是在300 bar(30 MPa)工作压力下测试的,因此注气针大小就是指在300 bar(30 MPa)压力下每小时的出气量Q,其与450 bar(45 MPa)时的输气量Qm的换算公式为:
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3.3 挤塑模具的参数计算
挤塑模具的合理设计对物理发泡皮—泡—皮绝缘单线的挤出非常重要。一般根据导体的类型和直径d选择挤塑模具的模芯(导向模)内径d′,其经验计算公式为:
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式中k1为导体类型系数,其具体取值可参见表2。
相对于依照经验来选取模芯内径,挤塑模具的模套内径的计算就复杂得多了。图2为皮—泡—皮绝缘单线的发泡示意图,图中d1、d2、d3分别为内皮层、发泡层、外皮层的模套内径(即未发泡直径),D1、D2、D分别为发泡后绝缘单线的内皮层、发泡层、外皮层直径。依据绝缘材料在模具中从未发泡到发泡后形成皮—泡—皮绝缘单线的过程中,体积变化但质量不变的规律,可得到以下方程:
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换算得:
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式中d3即为皮—泡—皮绝缘单线挤塑模具的模套内径。
4 工艺参数的计算实例
现以本公司的7类缆绝缘单线生产工艺参数计算为例,简要介绍相关计算过程。该7类缆绝缘单线的导体采用线规23AWG(导体直径d=0.565 mm)的单根裸铜线,因此导体有效直径系数k=1。绝缘单线的特性阻抗Z=100 Ω,选择绝缘单线线电容CT=100 pF/m,通过式(2)和式(5)计算得绝缘直径D=1.34 mm、相对介电常数εr=1.55,内皮层直径D1=0.02×2+0.565=0.605 mm,发泡层直径D2=1.34-0.07×2=1.20 mm。由式(3)计算得皮—泡—皮绝缘单线内皮层、发泡层、外皮层的线电容C1、C2、C3分别为1 873 pF/m、116 pF/m、1 158 pF/m;由式(4)和式(6)计算得,ε2=1.43,p=61.9%;该7类缆绝缘单线生产线速度v=1 000 m/min,内皮层密度ρ1=0.92 g/cm3,外皮层密度ρ3=0.95 g/cm3,待发泡材料的密度ρ=0.95 g/cm3,发泡层密度ρ2=(1-p)ρ=(1-61.9%)×0.95=0.362 g/cm3;由式(7)～式(9)计算得挤塑量Q1、Q2、Q3分别为2.03 kg/h、18.32 kg/h、15.91 kg/h,理论输气量Qm=31.34 L/h,注气针大小Q=20.89 L/h。由表2可知k1=400,根据式(10)～式(12)计算出挤塑模具尺寸d′=0.603 mm,d3=1.063 mm。
在实际生产中,我们选用导体d=(0.565±0.001)mm的单根裸铜线,并根据上述理论计算结果,结合本公司物理发泡串联线设备配置及实际生产情况,对工艺参数进行了如下设置:线速度v为(1 000±2)m/min,注气压力为(500±2)bar((50±0.2)MPa),注气针大小Q实际配置为22 L/h。按上述参数生产的7类缆成品的绝缘外径D为(1.340±0.005)mm、绝缘单线线电容CT为(100±2)pF/m、发泡度p为(61.9±2.0)%,经AESA网络分析仪测试该7类缆的衰减和输入阻抗均满足IEC 61156-5标准中的性能要求。这很好地说明了7类缆皮—泡—皮绝缘单线理论计算公式可成为实际生产时的依据与参考。
5 结束语
笔者结合7类SSTP数据通信电缆的长期设计、生产经验,对皮—泡—皮绝缘单线及物理发泡挤出工艺的参数计算做了简单论述,相关内容可以作为7类缆皮—泡—皮绝缘单线生产时的依据与参考。虽然所述工艺计算经过生产与验证准确度较高,但是在实际在线生产时,还可能有其他因素对制造工艺参数造成影响,例如收、放线张力大小对导体直径的影响,温控活动水槽与机头的距离对发泡度及线电容的影响,导体预热温度对发泡度及线电容的影响等,对此应根据生产实际情况做相应调整。
摘要：7类SSTP(有总屏蔽的屏蔽双绞线)数据通信电缆的性能指标均与其绝缘单线的质量有关,这对7类缆的绝缘单线质量提出了较高的要求。结合长期的7类SSTP数据通信电缆的设计、生产经验,对皮—泡—皮绝缘单线及物理发泡挤出工艺参数的计算做了详细论述,相关内容可以作为7类缆皮—泡—皮绝缘单线生产时的依据与参考。
关键词：7类数据电缆,绝缘,皮-泡-皮物理发泡挤出
参考文献
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[2]郑玉东.通信电缆[M].北京:机械工业出版社,1982.
[3]汪祥兴.射频电缆设计手册[R].上海:电子工业部第二十三研究所,1996.
绝缘处理工艺 篇7
1 工作准备
1.1 安全措施
1.1.1 制定更换引水管作业指导书和三措一案, 并经过审批。
1.1.2 进入膛内工作人员必须熟悉发电机膛内结构, 熟悉绝缘引水管更换作业指导书和技术方案。
1.2 工器具、材料准备
1.2.1 主要材料
绝缘引水管 (3Q1952) 2根, 锥形垫圈 (4Q5388) 4个, 无碱玻璃纤维带 (0.1×25) 5盘, 五维玻璃丝带 (0.3×25) 5盘, 环氧树脂 (618) 5kg, 固化剂 (650) 5kg, 环氧桐马玻璃粉云母带 (D606-10.14×25) 5盘, 云母粉3kg, 丙酮5瓶, 白面3kg, 氟利昂气体10kg。
1.2.2 主要工具
锋钢刨刀2把, 小号木柄铁锤一把, 乳胶手套4双, 白洋布10m, 250W红外线灯4盏。
2 旧绝缘引水管拆除
2.1 联系运行人员停运内冷水系统, 打开发电机内冷水回水母管放水门将机内存水放干净。
2.2 将高纯氮气管接入定子内冷水放空气门, 打开阀门, 使用高纯氮气从定子内冷水放空气门处对发电机内冷水管路进行吹扫, 将发电机内存水吹干净。
2.3 将缺陷引水管鼻端一侧锥形体用白洋布与其他绝缘引水管周围完全隔离, 防止在剔除手包绝缘过程中产生的杂物、碎片散落发电机膛内。
2.4 用刨刀敲打定子线棒与引水管接头处外绝缘层 (锥型体外绝缘) , 剔除绝缘层。剔除靠近绝缘引水管压接处绝缘时, 应轻轻敲击, 防止绝缘引水管损坏, 管内残留积水流入发电机定子膛内。
2.5 对引水管两端管口螺纹进行检查, 将杂物清理干净, 防止拧开铜螺母时杂物进入线棒空心导线内。
2.6 对比旧绝缘引水管尺寸, 按原有长度制作新绝缘引水管, 确保新引水管与缺陷引水管型号及外形尺寸一致。
2.7 用扳手首先拆开引水管与汇水管一端螺母, 查看管路内是否有积水, 如有将管口用塑料布包扎好, 防止存水流入膛内;继续拆除另外一端螺母, 同时做好防止管内存水流入膛内措施。
2.8 对引水管汇水管、鼻端两侧管口螺纹进行检查, 确认螺牙无磨损后, 将定子出线鼻端管口、内冷水汇水管管口分别用白布包好, 防止异物进入。
2.9 用和好的白面 (以不黏手为宜) 对发电机膛内所有在剔除绝缘过程中可能落入绝缘碎片的部位进行吸附, 防止杂物遗留在定子膛内, 造成线棒绝缘磨损。
3 新绝缘引水管试验、安装及手包绝缘制作
3.1 新绝缘引水管试验
(1) 对新引水管进行外观检查, 重点检查各部位有无磨损、裂纹。
(2) 根据引水管管径, 制作发电机内冷水引水管专用打压工具一套, 在环境温度相对稳定的房间内, 向引水管内缓慢充入氟利昂气体至0.2MPa, 用卤素检测仪检查绝缘引水管各部位气体无泄漏。
(3) 将引水管内氟利昂气体逐渐升压至0.3MPa, 检查压力表有无下降, 用压缩空气将引水管周围气体吹干净, 用卤素检漏仪检漏。
(4) 将引水管内氟利昂气体逐渐升压至0.8MPa, 保压30min, 观察压力表无下降, 用卤素检漏仪再次检漏, 试验合格后泄压。
3.2 新绝缘引水管安装
(1) 再次对比、确认新引水管与旧引水管型号及外形尺寸一致。过短螺母将无法与两侧螺纹对接, 过长则将影响到绝缘引水管与发电机内隔板端盖的绝缘距离。更换后绝缘引水管与端盖的距离应大于2cm。
(2) 将已经退火处理的紫铜密封垫安装在管口螺母内, 装上新引水管, 对引水管两端螺母进行紧固, 两头螺母同时带上后, 引水管应无受力、扭曲。
(3) 内冷水水质化验合格后, 联系运行人员投入发电机内冷水。为防止发电机定子膛内进水, 安排一个人在发电机励端人孔门处, 持对讲机与集控室运行监视人员保持联系, 一人监视运行人员操作内冷水进出水门, 压力达到0.1MPa时, 保持压力10min, 观察引水管两端管口密封垫处无渗漏水。
( 4 ) 确认引水管两端密封良好后, 全开内冷水泵入口手动门, 逐步关闭内冷水出口门, 使内冷水压力达到0.5MPa, 观察引水管管口密封垫处无渗漏水。同时检查汽励端定子线棒所有引水管接口, 应无渗漏水情况, 如发现有渗水现象, 立即通知运行人员停运内冷水系统。
(5) 全面检查内冷水系统漏点后, 0.5MPa下对发电机内冷水系统打压8h。检查汽励两端定子线棒所有引水管接口无渗漏水, 转入下一道工序。
3.3 绝缘引水管线棒侧手包绝缘处理
(1) 确认内冷水系统保压试验合格, 超声波流量试验正常, 测量发电机直阻合格。
(2) 将塑料盆用白洋布蘸丙酮擦洗干净, 调和环氧树脂, 按照1∶1比例将环氧树脂与固化剂调好, 用毛刷充分搅拌均匀。
(3) 将环氧桐马玻璃粉云母带截成长度50cm左右若干段, 放入调好的环氧树脂内, 浸泡5min。
(4) 戴上用丙酮擦洗干净的医用乳胶手套, 将引水管与定子线棒接头处用浸泡好的云母带半压叠式对鼻端绝缘引水管进行包裹, 依次包扎30~40层, 包扎在绝缘引水管上的长度不小于150mm。包绕期间保持力度均匀, 一边包绕, 一边用手从表面积压, 挤出各层之间残留的气泡, 避免出现手包绝缘质量不合格。
(5) 将环氧树脂绝缘腻子和成稠泥状, 环氧腻子配方要求:环氧树脂100%+环氧固化剂100%+环氧云母粉200%, 环氧腻子以不黏手为宜, 中间不允许有气泡或云母粉疙瘩, 湿度偏小时添加丙酮进行稀释。
(6) 将环氧腻子填料均匀填满水电接头鼻端缝隙, 并将填料修成锥形, 锥形头外径不小于原来绝缘层厚度。手包绝缘外部应该色泽均匀, 形状适当, 没有明显的错位、突起或者气泡等现象。
(7) 在环氧填料外层继续用浸泡好的云母带半压叠式包扎8~12层。
(8) 将无碱玻璃丝带浸泡在调和好的环氧树脂内5min, 用半叠包的方式包在手包绝缘锥形头云母带层外侧, 包扎4~5层。检查手包绝缘有平滑的外形, 各层间粘接良好, 没有空隙、气泡、鼓包、突起等。
( 9 ) 手包绝缘包绕完成后, 用250W功率的红外线灯泡进行烘烤干燥, 烘烤干燥时间不少于24h。烘烤时红外线灯泡距离手包绝缘距离不小于150mm, 手包绝缘表面温度应维持在50℃~65℃, 防止温度过高, 造成手包绝缘和附近引水管损坏, 每4h调整一次红外线灯泡照射角度, 保证手包绝缘锥形头各个部位都得到充分烘烤。
(10) 在手包绝缘锥形头外侧刷环氧酯红瓷漆。
4 绝缘引水管更换后电气预防性试验
4.1 化验内冷水水质合格, 在定子绕组通水情况下对手包绝缘进行电位外移试验。
4.2 在发电机手包绝缘外部用金属箔纸包扎, 锡箔纸厚度0.5mm~1mm, 包扎部位包括手包锥形绝缘与绝缘盒接缝处, 以及绝缘盒与定子线棒接缝处。
4.3 对手包绝缘施加20k V直流电压, 采用反向加压法, 高压引线搭接在金属箔纸上, 手包绝缘引线接头的泄漏电流应不大于8μA。
结语
2012年11月, #2发电机绝缘引水管更换后, 经过两年多的观察运行, 绝缘引水管各项参数正常, 发电机电气预防性试验各项参数均合格。实践证明, 结合汽轮发电机内部的结构特点, 经过详细的技术分析、论证, 控制好绝缘引水管更换的关键工艺和技术流程, 不拆端盖更换绝缘引水管工作是完全可行的。不拆端盖更换绝缘引水管工作的实施, 既消除了发电机运行中存在的安全隐患, 也不需要停运盘车, 缩短了发电机检修时间, 同时因为不需要拆装发电机端盖和内隔板, 也避免了一次发电机励磁机、油系统、密封瓦系统拆装的检修工作, 安全效益和经济效益非常明显, 值得各兄弟单位借鉴和推广应用。
摘要：结合东方电机厂发电机绝缘引水管分布位置特点, 根据发电机产品出厂说明书关于发电机绝缘引水管安装及手包绝缘处理工艺要求, 论证在不拆开发电机端盖和内隔板的条件下, 对发电机缺陷绝缘引水管进行更换和后续电气预防性试验的可行性。通过现场实践, 该项工艺能够大大缩短绝缘引水管更换工作的整体工期, 缩小检修作业面, 减轻检修工作量, 降低消缺成本, 提高了发电机的可靠性。
关键词：发电机,不拆端盖,绝缘引水管更换,手包绝缘
参考文献
[1]QFSN-300-2-20型300MW汽轮发电机随机说明书[R].东方电机厂, 1998.
绝缘处理工艺 篇8
橡皮绝缘电线电缆经历了100多年的发展历史,是所有电线电缆产品中历史最为悠久的品种。随着橡胶工业的发展,各类人工合成橡胶不断开发研制出来,如硅橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、丁苯橡胶、氯磺化聚乙烯等。
橡皮绝缘电线电缆也和其他电线电缆一样,通常是由导电线芯、绝缘层和护套层构成。绝缘层的作用是防止电流沿径向泄露,使电流只能沿着导电线芯流动。因此,绝缘层的材料必须具有良好的电气绝缘性能,能承受相当的电压,具有较高的绝缘电阻和较低的介质损耗。此外绝缘层还必须有一定的物理机械性能和良好的加工工艺性能。绝缘层厚度的选择,主要是根据电缆电压的高低、绝缘材料本身的耐电压强度以及在使用中可能受到的弯曲、扭转、拉伸等外界机械力的作用等综合因素而定,同时也要考虑加工工艺的可行性。
乙丙橡胶有优越的电性能,用于高压电缆绝缘时有不发生电树、水树的突出优点。乙丙橡胶具有高度的饱和结构,分子链比较柔顺,具有许多优点:耐臭氧性非常好、耐气候性和颜色稳定性非常好、耐老化性能优越,长期使用在85~90 ℃的条件下不发生龟裂,耐寒性较好,在-55 ℃时曲挠性仍较好、弹性大、压缩变形小,又具有较好的耐化学腐蚀性。但乙丙橡胶也有缺点,它不耐油、不耐燃、硫化速度慢、生产加工时尺寸不稳定、表面毛糙,为此,本文将探析影响乙丙绝缘生产工艺稳定性的因素,并介绍相关的改进措施。
1挤出设备和工艺分析
随着GB/T5013—2008、JB/T8735—2011、MT818—2009的执行,以乙丙橡胶为基胶的绝缘被广泛使用,但在乙丙绝缘生产的过程中存在着不稳定性。本公司115连续硫化机组是热喂料双层挤出设备,是生产电缆绝缘层的主要设备,挤出机螺杆长径比为12∶1。
乙丙绝缘生产的过程:将乙丙基胶按照配方的要求生产出乙丙胶片,然后将乙丙胶片在开放式炼胶机上破料混压,橡料预热到一定温度后,混合均匀划成条状料,条状料的厚度和宽度分别为8mm和150mm左右,送入挤橡机喂料口,启动挤出机,胶料通过螺杆送到挤出机的机头,通过模芯和模套使乙丙胶料包覆在导体上,完成绝缘层的挤出成形。由于胶料在炼胶机上停留的时间及辊距、温度不同,使胶料的可塑性不够稳定, 同时由于输送和使用过程中橡料的冷却,会使胶料温度产生很大波动,这些因素将会影响挤出绝缘产品的质量。本文着重对MYPT-1.9/3.3内屏蔽和绝缘一次挤出进行分析。表1是115连续硫化机组采用热喂料方式内屏和绝缘双层一次挤出的情况(型号及电压等级:MYPT-1.9/3.3)。
绝缘最大外径与最小外径之差小于1mm时,目测到的绝缘外径粗细还不明显;当超过2mm时,绝缘外径粗细就比较明显了。通过表1可以看出,生产的绝缘存在绝缘外径波动大, 绝缘表面毛糙的问题,这给批量生产带来了难度。
2绝缘外径粗细不稳定的原因及改进措施
2.1喂料方式
热喂料方式生产,橡料必须经开放式炼胶机破料混压,混合均匀后划成条状料,由于是手工操作,条状橡料的厚度可以保持一致,但宽度就无法保持一致,加上橡料输送和使用过程中橡料的冷却,会使橡料温度产生很大波动,会影响产品的质量。为保证橡料的厚度和宽度的稳定,试着采用冷喂料的生产工艺。冷喂料方式生产,对橡页的厚度、宽度要求较高,通过对生产情况的观察,发现橡页的厚度、宽度不一致,挤出机出胶量就会波动,从而影响 外径粗细。当橡页厚 度控制在1.20~ 1.50mm、宽度控制在700~750mm时,橡页正好填满螺杆机筒处于饱和状态,绝缘的外径比较稳定。
2.2塞料不均
不管热喂料还是冷喂料,都需将橡料放进“料口”,通过螺杆转动带动橡料一方面作径向剪切另一方面作纵向前行至挤出机头。正常生产时应密切注意进料口的情况,料口要始终保持有一定的回料,但不宜过多或过少。如果过多会造成料口堵死,甚至造成进料停止;如果料口没有回料,则说明螺杆中没有多余的橡料,会造成脱料和绝缘外径波动,此情况只要尽快补料恢复到正常即可,不需要调整线速度。根据生产中得到的经验,料口的回料应控制在一个拳头大小。
2.3配模不当
正常产品的模 芯选择的 要求是:导体外径 + (0.2~ 0.6)mm,模套选择的要求:标称外径 -0.1 mm~ 标称外径 +0.1mm,由于MYPT-1.9/3.3是内屏与绝缘双层一次挤出, 导体外重叠绕包了一层0.3mm的半导体布带,再加上半导电布带的接头连接处外径要比正常的绕包外径大,所以模芯选择应是导体外径+(0.7~0.9)mm,中间模芯按照正常要求选择,模芯+1.5mm(屏蔽层厚度),模套的选择比较重要,不仅影响产品的外径,还对产品表面质量影响较大。由于乙丙橡胶在硫化前弹性和拉力较小,相融性黏性较差,极易产生表面毛糙。另外,在选择模套时要注意模套承线的长短,相同孔径时, 模套承线长,挤出时压力大,挤包密度大,表面光滑;模套承线短,挤压力就小,挤包密度小,容易产生表面毛糙。在选择模套时还要注意模芯和模套之间的距离,即模间距,模间距大挤压力则大,反之挤压力就小。如标称厚度为4.0mm时,模间距一般选择3.5~4.0mm较为适宜。所以,模套孔径的选择要考虑到绝缘实际的外径、模套的承线长短、模间距,模套是否合适。 当模套选择比标称外径小1.5mm左右时,通过生产发现绝缘线芯的外径波动比原来小,表面虽然还有点毛糙,但和前面生产的产品比较已有明显好转,通过对生产中的观察,外径大,其表面较光滑;外径小,其表面就要毛糙一点,模套还可以选择小点,当选择模套比标称外径小2mm左右时,外径波动可以控制在1mm以内,目测绝缘外径基本接近,表面光滑,产品基本满足设计要求。
表2是找到配模上差异以后的生产效果(型号及电压等级:MYPT-1.9/3.3)。
2.4放线张力不均匀
乙丙绝缘挤出时,因橡料要达到正硫化时间较长,生产时的线速度相对其他产品而言要慢,在此情形下线速越慢,放线张力就越不稳定,张力紧,牵引轮拉不动,放线时有明显的停顿,造成绝缘外径的不稳定,张力松,线芯就会下坠,到机头时不在模芯的中间,造成偏心。所以生产中要经常调整放线张力,根据盘容量的大小进行适当调整,盘容量大,张力小一点; 盘容量小,张力应相应加大。
3绝缘表面毛糙的原因及改进措施
3.1机身、螺杆、机头温度控制不当
由于乙丙材料的黏性小、相融性差、硬度差,采用冷喂料工艺生产时,其机身、机头、螺杆温度控制上要略高于其他绝缘胶料。为使橡料从进口到出料口达到充分塑化,就需要适当提高螺杆、机身的温度。通过多次的生产,基本掌握了机身各段的温度,进料口温度控制在55~60 ℃,塑化段温度控制在60~ 65℃,输送段温度控制在50~55℃。螺杆温度由于无法测量, 只能通过螺杆冷却水的回水温度来控制,一般控制在50 ℃左右。温度高,则多加点冷却水;反之,则关小冷却水。机头温度应控制在70~75℃。
3.2胶料塑性偏低
胶料塑性低大致有2个原因:一是原材料本身因素,二是橡料加工因素。原材料塑性低,可以通过调整配方加以改善。 橡料加工因素,主要有原胶塑炼不足,塑炼时间短,违反了工艺操作规程等,这些都会造成橡料塑性偏低,导致绝缘线芯表面毛糙,严格工艺规程,加强督促监管力度,能够有效避免加工过程中造成的塑性低的问题。
3.3工艺线速度较快
由于115挤出机螺杆的长径比适宜热喂料方式,采用冷喂料方式生产,通过适当降低线速度,经生产实践,比原线速度降低20%,可以相对增加乙丙胶料在螺杆中的混合时间,来提高其塑化程度,从而保证绝缘产品表面光滑。
4结语
乙丙绝缘生产过程中存在的外径不稳定及绝缘表面毛糙问题,通过喂料方式的改变、工艺参数的调整以及选择合适的工装等措施的实施得到了有效的改善,且效果明显,使得乙丙绝缘批量生产的质量日趋稳定。乙丙绝缘胶料的生产还会出现许多问题,这就要求我们在今后的工作中不断探索,不断解决,生产出高质量的产品,更好地为电力行业服务。
摘要：乙丙材料具有优越的绝缘性能,但加工性能差,在生产中工艺不够稳定,存在外径粗细不稳定、表面毛糙等质量问题,现对此进行原因分析,并提出了解决问题的办法。