行业知识
电线电缆基础知识之电线电缆生产工艺
一、电线电缆生产工艺流程
工艺与设备对所生产的产品质量、材料利用率、生产速度均起着决定性的作用。先进的专用线缆设备与最优化的工艺条件是制造一流线缆产品的前提条件。
大型电线电缆制造设备有上千台,从工艺类型来分析拉、绞、挤、编等工艺制造方法。
所谓的工艺流程是指一处产品从头至尾要经过几个加工步骤以其先后程序,在线缆生产中,工艺设备按工艺流程合理布置可以使半制品流动合理(路程短,没有或减少逆向流动)。
线缆生产工艺流程一般包括以下几个加工部分:
导线的加工工艺,绝缘加工工艺、成缆工艺、护层加工工艺等不同类型、不同用途的电线电缆有不同的工艺流程,如绝缘电线(BV)的工艺流程:导体加工。(检)塑料绝缘挤出(印学检)包装(检)入库再如中压电力电缆的工艺流程：导体加工(检)内屏蔽层加工+挤包绝缘层+外屏蔽层加工(检)成缆(检)内衬层和内护层加工(检)装铠(检)保护层加工(检)包装(检)入库。
金属原料+熔炼+机制+拉线
熔炼的目的主要是改变材料进行轧制加工和改变材料的组织结构成分,以保证产品对材料的性能要求。铜杆生产广普遍采用上引法和连铸连轧法铝杆厂普遍采用连铸连轧工艺方法加料+熔化+保温+铸造+轧制+绕杆。
电线电缆生产车间
二、导体杆材和拉线
拉线工艺
对金属杆材施加拉力,使之通过模孔,以获得模孔尺寸形状相同的制品的塑性加工方法标拉线或线材拉制。
1裸电线与
控制圆铜线的要点
（1）凡调换出现模及调换规格,应仔细地测量线径和观看线材表面质量；
（2）成盘线要排线整齐,张力均匀,排险开档是否适当；
（3）润滑液含油脂量应符合规定要求；
（4）成盘铜线中间断头的处理要求,对可以焊接的,一定要求平整；
（5）每盘线的装盘量,其盘边距离应按规定要求；
（6）经常检查线径,即时换模。
2拉制圆铝线的要点
（1）铝杆表面不允许有水分；
（2）拉制铝线要有专用铝线模；
（3）拉制铝线的润滑剂为专用的；
（4）铝线表面不应有油污；
（5）拉线配模应接配模工艺卡进行。
3拉线模的种类
（1）钨模；
（2）聚晶模；
（3）钻石模。
4拉线的配模原则与方法
（1）采用最少的拉伸道次,每道拉伸充分利用金属的塑性；
（2）达到最少的断线次数,提高拉伸完全系数；
（3）得到精确的需要尺寸,使金属完成塑性变形；
（4）得到所需的机械及电气性能。
5拉伸设备
主要分为滑动式拉丝机或非滑动式拉丝机。
拉丝机的发展趋势是高速度、高效率、连续化和多头化。
连续化是指拉线同退火、镀锡挤塑:漆包等工艺实现连续化生产。多头化是指多根进线,接着进行绞制。
6线材的退火
在金属材料拉伸过程中,材料发生了变形,其本质是金属的金相结构变紧,因此造成加工硬化,不利于进一步加工,电阻也变化需要将金属材料在一定温度下加热,使金属的金相结构在一定温度下重新排列,成为再结晶。
现在常用的为连续退火和电炉退火。
连续退火应注意:
（1）线材的张力适当；
（2）线材的接触轮允许上下抖动；
（3）退火电压和电流应恒定。
三、导线的绞合和束合
绞合和束合车间
1概述
电线导线通电后,因有电阻而发热,温度升高,会影响导体、绝缘层和护层材料的使用寿命。所以当输送大容量的电能时,应增大导体截面积,但大截面的单根导线不易弯曲,给生产、运输、安装、敷设和使用带来困难。同时,由于截而大、涡流损耗大,导线引起的电能损耗大影响输电效果,因此,将铜、铝杆拉细、再由多根线绞合起来,绞制成的大截面导线又是必然的。
绞合与束合的区别
束合是将多根单线以同方向、同节距不分层的扭绞在一起的方式,其制品成为束线,其特点各单线在制品中的相对位置不是固定和有序的。
绞合的导线不仅增加了线缆的柔软性,还能提高导体的强度和可靠性。
复绞与正规绞合方法相似,它是以股线代替正规绞合中的单线,股线可以是绞线,也可是束合线。复绞的方向可以与股线的绞合方向相同,也可以相反正规绞合线:最常用的正规绞合是中心为一根单线的同心层的绞合。
扇形线芯是在同心层绞的基础上,同具有一定孔型的压辊或模具紧压制成的。扇形线可大大减少电缆的直径。
2绞线工艺
绞线工艺参数:绞合节距、绞合系数、绞合方向、绞合规律等。
（1）绞合节距是指单线沿绞线轴线旋转一周所前进的距离,节距(h)与绞线外径(D)之比称为节距比(m)节距比的大小同绞线的质量和绞线过程有很重要的关系。在一般情况下,节距比较小弯曲性能较好,绞合密实。但是,单线的实际长度和绞线的重量也随之增加,生产效率低,同时降低了绞线的导电率。节距比过小,绞线中个别单线会产生局部拱起,破坏绞线的圆整性和稳定性。节径比不小于10,过大容易松散。
（2）绞入系数展开长度(L)与节距(h)之比,绞入系数越大表示单线实际长度与节距差值越大。
（3）绞合方向分为右向(Z向)和左向(s向)
（4）在产品标准中不但规定了绞线的层间绞向,相反,而且规定最外层的绞向:钢芯铝绞线最外层绞向为右向,而橡皮塑料线缆线芯外层绞向为左向,这是为了是产品统一,便于连接,防止松散。
绞线设备:主要分为笼式绞线机、盘式绞线机、叉式绞线机、管式绞线机也可分为退扭绞线机、无退扭式绞线机
绞线机组成:绞线部分、放线部分、长度计米器、电气、液压、分线板、压模、预扭、自动停车。
3束线
制造绞线或绞合线芯,除采用绞合工艺外,还有一些产品主要是小规格的软线芯和复绞线的股线常采用束合工艺。束线的截面是无规则排列,故不紧密、易变形、不圆整。束线机的主体是收线部分,这一点与绞线机不同,所以束线机的类型以收线部分的不同形式来命名。
一般生产设备有250、315、400、500、630、1000型及更大型的束线机。
四、塑料绝缘
挤塑车间（BV线生产线）
1简介
电线电缆广泛采用树脂作为绝缘及护层材料。合成树脂是塑料的基本成份,在树脂添加配合剂,在一定条件下可以塑性成形的材料称为塑料。
2挤塑设备
挤塑机是挤塑生产线的主体,工作原理是:利用特定形状的螺杆在加热的机筒内旋转,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,使塑料挤压成连续的各种形状的塑料。
挤塑机是挤压机中关键部料之一,它不仅起到输运料的作用,同时对于塑料的挤压塑化和成型的难易起着极其重要的作用。
螺杆的工作部份分为三部份:加料段塑化段和均化段。
螺杆分为三种:等距不等深螺杆,等深不等距螺杆,不等深不等距螺杆。
挤塑机的机头分为三种类型:直角机头直线机头斜角机头一般采用斜角机头挤塑工艺包括温度、螺杆转速、牵引线速、制品冷却等方面的控制。
温度是挤塑工艺中的最重要的工艺参数。
3模具的选择
（1）模芯孔径的选择原则上要比线芯稍大些,若孔径过大,偏芯难调,过小易产生竹书；
（2）对模距离的选择,即模芯与模套之间的距离。对模距离远时,挤出的压力大,挤出的表面光滑且紧密,但太远,由于侧面压力大,容易使线忘刮伤,并出现倒胶及偏芯现象。对模距离太近时,将会挤包的不紧。
冷却包括螺杆的冷却和制品的冷却。
4废品的种类
焦烧、塑化不良、疙瘩线、径粗细不均、合胶缝不好、塑料层正负超差气孔、气泡脱节等。
五、交联聚乙烯电缆的制造
10kV、35kV、110kV交联聚乙烯电缆生产线
1概述
材料资源丰富,交联聚乙烯具有优良的电气特性,良好的热过载特性以及安装维修方便,广泛应用于35kV、66kV、110kV等场合,还开始应用手220kV线路。
2交联方法的分类
高能载体物理交联(主要应用于特殊场合电缆如环保型电线、耐高温环保电缆)、化学交联(CDCC)(应用常规的6kv及以上电缆的交联)、硅烷交联(应用于1kv及以下电缆的交联)干法交联生产线。
即惰性气体保护热辐射交联,和饱和蒸汽比,此法交联的电缆在交联过程中不与水或水蒸气相接触,最大限度地控制了吸水量和微孔尺寸,限制了水树的生成,提高了产品的寿命,其次决定生产速度的交联温度与气体压力无关,故可根据工艺要求设计交联管的温度,以取得可能高的生速度。加压气体是为保证产品的致密性而采取的,亦能传导热能，提高加热速度，并能防止制品表面氧化。
全于式工艺,即复气加压传热,氮气冷却,完全避免了生产过程中产品吸收水分的可能性。
CDCC生产线其管道呈悬链线状态,主要由于电缆的自重所需要,由于高压电缆的绝缘厚度较厚,为了不致受重力影响而产生大的偏芯通常将上端悬链线倾角增大,有的广家干脆做成竖式生产线,但造价昂费。
3干式交联生产工艺
挤出成型交联冷却定型。
（1）挤出成型:XLPE的挤出与PE PVC基本相同。
（2）由于XLPE中混有DCP过氧化物交联剂,它与PE PVC挤出又有所不同。
A采用带有干燥器的气流输送料斗,以保证材料有较低的含水量和一定的清洁度。
B为了增强塑化能力;螺杆设计的较长,其长径比为20-25。
C挤出机采用三层同时挤出。
D挤出温度应在交联剂分解温度以下,以防交联剂的分解。
E挤出模具一般采用挤压式模具。
4交联度
交联度是产品性能的关键指标,影响交联的因素有材料的活性,交联温度和交联时间。
5交联的温度
应在交联剂的塑化温度至分解温度之间。
在交联过程中，对产品施加一定压力是完全必要的。因为交联过程中，制品材料中的水分，低分子挥发物都会以气体形式在绝缘层中出现。如无外界压力的抑制作用，气体汇集就会形成气泡或夹层。轻者会降低产品的物理机械性能，重者会造成废品。
6冷却
冷却由交联管出来的电缆需冷却才能卷绕到收线盘上。
冷却的目的是固化和定型。但要使绝缘都冷却到室温温度又会严重影响到生产速度,一般都冷却到允许的最高温度这个温度称为冷却度。冷却介质可以是水,也可以是惰性气体。惰性气体冷却可避免绝缘吸收水分。
六、橡皮绝缘
挤塑车间（BV线生产线）
1原材料的准备
原材料的准备一股需经过温胶、切胶,原材料的称量是准备的一个至关重要的工序。
2塑炼
橡胶在常温下具有较高的弹性,不便于加工,因此要改变它的高弹性,使它具有一定的可塑性,将橡胶由高弹性状态转变为可塑性状态的工艺过程称为塑炼。
影响塑炼的因素：辊距、温度、塑炼时间、速比和转数天然橡胶必须进行塑炼,合成橡胶可不进行塑炼。
3挤橡工艺及设备
挤像是用挤橡机在导体上挤包绝缘层或者在成缆后的线芯上挤包橡套层的工艺方法。
4挤橡工艺流程
温胶、模具的选择和调整、挤橡温度的控制冷喂料挤出工艺用来挤包绝缘橡皮或护套橡皮的设备成为挤橡机主分为30.45、60.90、120、150、200、250等八种。
挤橡机由主机、牵引装置、收线装置、计米器、冷却装置及传动系统等组成。
5主要技术参数
螺杆、外径、螺杆长径比、螺杆转速范围、每小时出胶量,主电机型号功率及设备中心高和外形尺寸。
6硫化工艺
在加热条件下,胶料中生胶与硫化剂发生化学反应,使橡胶由线形结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子,导致胶料的物理机械性能及其他性能有明显改善,该过程称为硫化。
整个硫化过程分为四个阶段:硫化诱导阶段(焦烧)、预硫化阶段(欠硫)、正硫化阶段(正硫)、过碗化阶段(过)。焦烧时间是指橡料开始变硬,门氏粘度增大,从此不能进行热塑性流动的时间,焦烧时间到正硫化之间的阶段称欠硫,欠硫严重影响老化性能,对于电线电缆用橡皮要严格控制欠硫现象:正硫是指硫化交联度达到工艺要求,物理机械性能符合使用要求的硫化时间,正硫化时间称为硫化平坦区,硫化平坦性是指正硫化区内有宽阔的平坦硫化曲线:过硫是表明硫化交联温度过高,这时抗张强度和定伸雅度几个人下降
硫化工艺方法：硫化管固定硫化，连续硫化。
硫化条件包括硫化温度、硫化时间、硫化压力,正确地制定硫化条件是保证质量的决定性因素。
连续硫化的最基本原理:利用提高温度的方法来加快硫化速度。根据硫化速度和硫化温度的关系可知硫化温度每升高10度,硫化速度平均可以增加一倍，即硫化时间可以减少一半。
根据硫化管的位置不同,可以分为水平式、倾斜式、悬链式和立式四种,介质除饱和蒸汽外,还有过热蒸汽,低熔点金属盐和红外线。
连续硫化与罐线硫化相比有许多优点：生产效率高,产品质量好,制品的长短不受设备的限制,操作方便，连续硫化已成为电线电缆行业最重要的硫化方式，硫化管硫化则退居次要地位。
七、绕包和编织
绕包和编织设备
1绕包
带子绕包层的主要功能：
（1）增强绝缘线芯机械强度；
（2）成缆扎带,根据产品标准规定,应选用工艺操作性能好的带,即要求带子机械强度高,不相互滑移。成缆经包带扎紧后使之成为结实的圆形整体,便于下道工序加工；
（3）屏蔽层包带,对中高压电力电缆的绝缘线芯,为了改善电场分布和作为短路时的回路导体,通常在绝缘线芯上挤包一层半导电橡皮塑料,在绕包铜带；
（4）耐火层的绕包
在绕包工艺中,绕包角度是一项重要参数,绕包角太大,绕包层不容易服帖、平整；太小时,生产效率太低。
选用的绕包带宽度要正好合适,不宜太宽或太窄。
2编织的含义和作用
编织层具有柔软性好,连续性强和不易松散的特点,就是将纤维材料或金属丝并成的股线以一定规律相互交织覆盖在电线电缆上成为一层紧密的保护层。
3编织的主要功能
（1）用作饱磁场屏蔽层。通信电缆、信号电缆、仪器仪表电缆、控制电缆等产品为了减少或免受本身线芯间或外界电磁场的干扰,通常用镀锡铜线或铜线进行编织来作为屏蔽层。
（2）加强机械强度。
（3）用铜线编织层作为同轴通信电缆的外导体。
4编织工艺
编织工艺首先要满足标准的规定,特别是对编织密度的规定,编织密度也称覆盖率,是编织覆盖面积与编织线芯表面积之比。
当编织层的编织材质、规格、密度确定后，再确定编织角度、节距、锭数、每锭根数等工艺参数。
编织角度是编织层和编织工艺中很重要的工艺参数。编织角太小,不仅应量低,而且编织层不宜平整。角度大太,产量虽高,但编织层松,电缆弯曲易断线。常用编织角为40~50度。
编织线的放线张力和编织角度可以控制编织层的松紧程度。若要求编织层对产品紧贴些,则编织要小些,放线张力可通过编织机的张力调节来控制。
八、绕包和编织
铠装电缆
1成缆
为避免承揽中绝缘线芯受扭转的损害，圆形线芯采用退钮工艺。
扇形线芯成缴时,一定要采用预扭工艺,保证扇形线悉成绩时扇形的顶点正对圆心,以免绝缘线也受到损环。
填充材料主要有黄麻、棉纱、橡皮条、塑料条和聚丙烯撕裂薄膜,采且何种填充材料,要按产品际准航定和工艺设计而定。
成缆设备:笼式成缆机、盘绞式成缆机。
2铠装
在外护层中,铠装层的主要作用是防止电缆在敷设过程中遭到可能遇到的机械损伤，以确保内护层的完整性，并可以承受一定的外力作用。
装铠所用材料:钢带、钢丝等。
钢带铠装均为间隙绕包，两层钢带，不许漏包，钢带接头处应剪成45度斜口，其斜口以绕包后应与电缆轴向平行，接头要平整、牢固、接头的边缘部分不得有毛刺，尖角等现象。
钢带绕包时应严格控制张力,满盘钢带时,张力应力最大,否则,钢带容易飞出，当钢带用去一半时，钢带的张力应调松，否则，会拉坏电缆或者造成钢带卷边以致压伤电缆。
钢丝铠装必须排列整齐、紧密,不得有跳线、重叠,不应有大于一根钢丝直径的间隙,钢丝接头应对准中心,接头乎整牢固。钢丝盘的张力要随时检查，各线盘的张力应均与一致,不得有过紧成过松的现象出现。
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