Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Технологический процесс изготовления кабелей и проводов

Технологическая документация

Крутильные машины

Технологические параметры процесса скрутки

Скрутка токопроводящих жил

Волочение

Экструдеры для пластмасс

Экструдеры для пластмасс позволяют осуществлять непрерывный процесс наложения изоляции или оболочки и выпускать каб.продукцию большими длинами

Формирующий инструмент и технологические параметры экструзии

Оплетка

Технологический процесс изготовления кабелей и проводов

Кабели и провода изготавливают по определенным конструкциям с заданными электрическими и физико-механическими свойствами, нормированной строительной длины и гарантированной надежности. Общими для всех кабельных изделий является наличие металлических (медных или алюминиевых) токопроводящих жил.

Жилы проводов и кабелей в зависимости от применения могут быть однопроволочными и многопроволочными.

В зависимости от конструкции токопроводящих жил процесс изготовления кабелей и проводов начинается либо с процесса волочения катанки, либо с процесса скрутки с последующим изолированием, либо с изолирования жил.

В зависимости от назначения технологические процессы и операции кабельного производства включают у нас: волочение, отжиг проволоки, скрутку проволок в жилу и изолированных жил в кабель, изолирование жил и сердечника, наложение пластмассовой оболочки.

Технологически различаются скрутки: однонаправленная и разнонаправленная, повивная и пучковая.

Процесс изолирования производится методом экструзии, то есть выпрессовыванием пластмассы.

Процесс наложения пластмассовой оболочки производится также методом экструзии.

Экструзионное оборудование различается по габаритам червяка (его диаметром), с меньшим - для наложения изоляции, а с червяком большего диаметра - для наложения оболочки и защитного шланга.

Основные механизмы кабельных машин в основном их четыре:

1) Отдающее устройство (отдатчик), в которое устанавливается отдающая тара (барабан, катушка и т. д.) с заготовкой и с которого заготовка поступает в машину.

2) Рабочий механизм, с помощью которого осуществляется заданный технологический процесс (скрутка жилы, наложение изоляции и т.д.)

3) Тяговое устройство, обеспечивающее продольное перемещение изготавливаемого изделия через машину с постоянной линейной скоростью;

4) Приемное устройство (приемник), в который устанавливают приемную тару (барабан, катушку) и в которое поступает изделие, прошедшее через машину.

Кроме того, каждая машина имеет привод, состоящий из электродвигателя и механических передач для подбора необходимого режима работы машины. Механизмы раскладки изделия на приемном барабане (катушке) и регулирования частоты вращения приемной тары в зависимости от заполнения ее изделием.

Барабаны, катушки характеризуются 3-мя размерами: диаметром щеки, диаметром шейки и расстоянием между щеками.

В процессе производства приемный барабан (катушка) одной машины заполняется, снимается и передается на другую машину для выполнения следующей операции.

Технологическая документация

Кабели и провода изготавливают в соответствии с действующими стандартами (ГОСТ), отраслевыми (ОСТ) и техническими условиями (ТУ).

На основе стандартов разрабатываются конструкции на все выпускаемые типы кабелей и виды исполнения. В конструкциях приводят необходимые геометрические размеры всех конструктивных элементов с допусками, требуемые материалы и расход их на 1 км кабеля, провода или шнура.

На каждую марку, каждое сечение или диаметр разрабатывают маршрутную карту, где приводятся все технологические процессы в последовательности их выполнения, указывается используемое технологическое оборудование, оснастка, инструмент и средства контроля.

На основное оборудование разрабатывают технологические инструкции, содержащие описание и порядок подготовки к работе, включения машины и работы на ней, а также элементы техники безопасности.

На изготавливаемые по технологической инструкции кабели и провода заводятся сопроводительные паспорта, в которых перечисляют всех исполнителей технологических процессов и фиксируют отдельные замечания.

Для повышения эффективности производства необходимо снижение материалоемкости, трудоемкости и себестоимости выпускаемой продукции, т.е. это работа на минусовых допусках, уплотнение токопроводящих жил, уменьшение отходов материалов при заправке машин, уменьшение потерь при доставке материалов, предохранение их от загрязнения или повреждения, увеличение размеров отдающей и приемной тары с целью обеспечения длительной безостановочной работы оборудования (при этом уменьшается количество перезаправок).

Уменьшение расхода материалов, составляющего примерно 85 % стоимости изготавливаемых изделий, способствует снижению себестоимости кабелей, проводов и шнуров.

Длительная безостановочная работа технологического оборудования позволяет повысить производительность труда.

Крутильные машины

Принцип действия - при скрутке из отдельных проволок скручиваются токопроводящие жилы, неизолированные и изолированные провода.

Скрутка-это такой процесс объединения отдельных элементов (проволок, жил, групп, пучков) при котором каждый из них располагается по винтовой линии вокруг центральных элементов.

Основная цель скрутки - придать проводу или кабелю устойчивую конструкцию и гибкость.

Скрутка осуществляется в результате сочетания двух движений - прямолинейного (поступательного) и вращательного. При этом вращение может производиться как по часовой стрелке, так и против нее.

О направлении скрутки судят по расположению витков элементов в скрученном изделии. Скрутка называется левой, когда каждый элемент скрутки, если смотреть на него по направлению оси, идет справа - вверх - налево и правой - при траектории элемента слева - вверх - направо.

Скрутка осуществляется на крутильных машинах, имеющих 4 основных узла - отдающее, тяговое, приемное устройства и рабочий механизм.

Для того, чтобы скрутить между собой 2 отрезка проволоки, жилы и т.п. их надо вращать вокруг общей оси либо с одного конца, либо с другого, одновременно придавая им прямолинейное перемещение в ту или иную сторону.

При вращении только одного из крутильных устройств за каждый его оборот происходит одно закручивание изделия, т.е. образуется один виток каждого из элементов скрутки.

Если приемное устройство неподвижно, но вокруг него вращается рамка со скручиваемым изделием, то оно за каждый оборот рамки скрутится дважды.

Технологические параметры процесса скрутки

Основным параметром, характеризующим процесс скрутки, является шаг скрутки.

Шаг скрутки - это расстояние по длине скручиваемого изделия, которое соответствует одному полному обороту вокруг него любого из элементов скрутки: проволоки, жилы и т.д. Или другими словами, при данном диаметре скручиваемого изделия шаг скрутки характеризует степень крутизны, с которой производится скрутка.

Чем скрутка круче, тем меньше для изделия одного и того же диаметра ее шаг, и наоборот.

Шаг скрутки зависит от параметров работы крутильной машины: ее линейной скорости и частоты вращения рамки (крутильного устройства), т.е. шаг скрутки равен длине изделия, прошедшего через машину за время, в течение которого ее крутильное устройство совершит полный оборот, образуя при этом один спиральный виток элемента скрутки.

Скрутка токопроводящих жил

Государственным стандартом медные жилы подразделяются на классы с 1 по 6ой в зависимости от степени прокладки.

Проволока может быть отожженная или неотожженная. Для скрутки и изолирования применяется отожженная медь. Проволоки должны быть скручены в стренгу или в жилу правильной скруткой. Допускается пучковая скрутка проволок диаметром до 1,04 мм.

Стренга - это составная часть гибкой многопроволочной жилы, скрученная из нескольких проволок. Проволоки в жиле, стренге, а также стренги в жиле должны прилегать друг к другу. При правильной скрутке не допускается перекрещивание проволок или стренг, расположенных в одном повиве.

Шаги скрутки проволок в стренгу должны быть не более 30 мм для жил класса 3-4 (скрутка в противоположные стороны), в одну сторону - 4-5 кл. - 20 мм.

Пайка и сварка однопроволочных жил должна производиться встык.

Допускается пайка или сварка многопроволочных жил кл. 1-5 сечением до 1,5 мм в одном сечении, а сечением 2,5: 4 и 6 мм - с разделением проволок или стренг не менее чем на 2 части. Пайка или сварка жил кл. 6 производится только вразгон.

Применение кислот при пайке не допускается Жилы не должны иметь заусенцев, режущих кромок, выпучивания и обрывов отдельных проволок.

Машины рамочного типа, снабжены тормозами, обеспечивающими равномерное натяжение отдельных проволок, а также распределительными розетками для повивной укладки отдельных проволок.

Машины ЛК-1-Э, Д О - 40, Д О - 63: вокруг тягового механизма и приемной катушки с раскладкой вращается рамка, несущая пучок проволок. Т.к. пучок проволок совершает два поворота перед выходом на рамку и при сходе с рамки, то за один ее оборот осуществляется двойная скрутка пучка проволок жилы, которая принимается на приемную катушку. Проволоки проходят через распределительную розетку, а затем через твердосплавный калибр, а скрутка закрепляет положение проволок в жиле.

При отсутствии распределительной розетки, когда пучок проволок поступает непосредственно в калибр и проволоки находятся в нем в произвольном положении, диаметр жилы получается большим, чем при укладке по повивам.

Исключительное значение имеет угол входа проволок в распределительную розетку. Он не должен превышать 10, а проволоки не должны подвергаться трению о стенки направляющей втулки.

При трении проволок, входящих под большим углом происходит их нагартовка, т.е. местные утолщения, различные в зависимости от натяжения проволоки.

Волочение

Однопроволочные жилы получают из круглой заготовки диаметром 8 мм на волочильной машине ВСК - 13, затем на машинах марки получают проволоку необходимых размеров.

После волочения жила обязательно подвергается отжигу. Отжиг необходим для снятия механических напряжений в металле и увеличения эластичности и электрической проводимости жилы.

Сущность процесса волочения: волочением называется способ обработки металла давлением, при котором обрабатываемый металл в виде заготовки постоянного поперечного сечения вводится в канал волочильного инструмента (волоки) и протягивается (проволакивается) через него.

Сечение канала плавно уменьшается от места входа металла в инструмент к месту выхода из него.

Выходное сечение канала всегда меньше поперечного сечения протягиваемой заготовки.

Поэтому заготовка, проходящая через волоку, деформируется; поперечное сечение ее изменяется и она после выхода из волоки принимает форму и размеры наименьшего сечения канала.

Перед волочением на специальных станках заостряют передний конец заготовки, предназначенный для обработки, с таким расчетом, чтобы этот конец легко входил с ее противоположной стороны. Этот конец захватывают специальным тянущим устройством или плоскогубцами. Чтобы уменьшить внешнее трение между поверхностями протягиваемого металла и волочильного канала вводится смазка. Это уменьшает расход энергии на волочение, способствует получению у протягиваемого материала гладкой поверхности, сильно уменьшает износ самого канала волоки.

У нас для отвода тепла и уменьшения трения применяется эмульсия, непрерывно омывающая волоку.

Волочение применяется для производства проволоки различных размеров. Применяют волоки с рабочим углом 5 - 10.

Основными факторами, влияющими на силу волочения являются: прочностные свойства протягиваемого металла, степень деформации за переход, форма продольного профиля канала, свойства и качество поверхностей скольжения, свойства смазки. Формы начального и конечного поперечных сечений, скорость волочения, диаметр протягиваемого изделия. Установлено, что при хорошей полировке волоки и смазке меньше коэффициент трения и лучше качество волочения. Охлаждение и смазка должна производиться на стороне выхода, а не входа в волоку, т.к. выделяется тепло при волочении.

В процессе волочения происходит изменение стойкости волок - на них появляются царапины, задиры, риски из-за налипания на них протягиваемого металла, происходит изменение формы и размеров волоки от истирания неудаленной окалиной.

В процессе работы поэтому очень часто происходят обрывы, резко снижающие производительность труда.

Процесс волочения ведут в несколько переходов, (переход - это процесс волочения в одну волоку). При этом профиль или диаметр проволоки постепенно уменьшается. Число переходов зависит от начального и конечного размеров изделия, прочностных характеристик обрабатываемого металла, вида смазки. Волочильная машина состоит из ряда тяговых шайб разных или одинаковых диаметров и эти шайбы вращаются. Перед каждой шайбой помещается волока.

Предварительно заостренный конец проволочной заготовки протягивают через первую волоку на длину, соответствующую трем периметрам 1-ой тяговой шайбы, затем волоку устанавливают в волокодержатель 1-ой шайбы, а проволоку несколькими (3-4) витками наматывают на шайбу. После этого машину запускают в движение на заправочную скорость (10-30 м\мин).

Приложив к переднему концу проволоки силу при помощи 1 -й тяговой шайбы, действующей как кабестан, протягивают проволоку через первую волоку на длину, необходимую для заправки переднего конца во 2-ю волоку.

Затем вытянутый конец проволоки с помощью затяжного устройства протягивают через волоку, установленную во 2-ой волокодержатель, а вытянутый конец навивают на 2-ю шайбу. Так повторяют операцию заправки в каждую волоку до закрепления переднего конца на приемник (барабан, катушку)

Заправленную машину запускают на рабочую скорость. Назначение каждой промежуточной шайбы - создать для соответствующего перехода необходимую тяговую силу.

Таким образом, чтобы осуществить процесс многократного волочения необходимо:

чтобы число витков проволоки на всех промежуточных шайбах во время волочения не изменялось, т.е. через все волоки в единицу времени проходили одинаковые объемы проволоки.

Во время волочения происходит неизбежный износ промежуточных и отдельных волок.

Волоки изнашиваются неравномерно, поэтому их заменяют в разное время, и скольжение уменьшается по мере износа отделочной волоки, а затем происходит обрыв.

При волочении тонкой проволоки во время работы машины бывают моменты, когда из-за густой смазки или местных дефектов на поверхности проволоки или шайбы кратковременно уменьшается скольжение проволоки по шайбе и соответственно возрастает скорость проволоки. Такое уменьшение скольжения вызывает на сбегающей стороне шайбы появление небольшой петли перед входом в последующую волоку. Происходит увеличение диаметра витков, проволока отходит от шайбы, скольжение возрастает, происходит заметное удлинение проволоки, а за ним и обрыв проволоки.

При скольжении проволоки по тяговым шайбам может происходить: потеря энергии на трение между проволокой и шайбой,появление на проволоке мелких поверхностных дефектов( царапин), которые при недостаточной прочности проволоки могут быть довольно большими по ширине, в результате чего проволока значительно утоняется и выводится из пределов допустимых отклонений по сечению;

- быстрый износ поверхностей тяговых шайб с образованием на них прорезей, увеличивающих трение между проволокой и шайбой, вследствие чего ухудшается ход процесса.

Важным является правильный подбор числа витков, обвивающих каждую промежуточную тяговую шайбу. Это число от 1 до 4 кратное 1 или 0,5. При числе витков (3-4) сила натяжения проволоки на сбегающей стороне шайбы резко снижается, но увеличивается возможность налипания проволоки на шайбу (при волочении тонких размеров), т.к. ее витки, имея значительно больший радиус кривизны относительно диаметра проволоки менее упруги, меньше раскручиваются на шайбе и хуже скользят по ней).

Поэтому обычно при волочении проволоки больших размеров число витков должно быть большим, а при волочении тонких - меньшим.

Важным является и диаметр тяговой шайбы. Увеличение диаметра шайбы свыше определенного предела приводит к нарушению регулирования натяжения проволоки и, следовательно, к нарушению процесса. Это неприемлемо и из-за конструктивных соображений, т.к. увеличение диаметра шайбы приводит к значительному снижению числа оборотов шайбы.

Уменьшение же диаметра шайбы будет вести к разрушению витка.

На обрывность проволоки влияет и метод наложения витков проволоки на промежуточные тяговые шайбы. Таким образом: дополнительными причинами обрывности проволоки являются:

- несоответствие скоростей проволоки и шайб

- Заклинивание проволоки на шайбе, образование поверхностных дефектов на проволоке от трения о шероховатую поверхность шайбы,

При несоответствии скоростей проволоки и шайб и заклиниваний проволоки на шайбе место обрыва находится на сбегающей, а не набегающей стороне.

Экструдеры для пластмасс

изоляция кабель экструзия волочение

Экструдеры для пластмасс позволяют осуществлять непрерывный процесс наложения изоляции или оболочки и выпускать каб.продукцию большими длинами.

Процесс такого непрерывного производства изоляции или оболочки называется экструзией или выдавливанием, а сами пресса - экструдерами.

Основной рабочей частью экструдера является рабочий цилиндр, внутри которого размещается втулка, выполненная из специальных износоустойчивых легированных сталей, стойких к коррозии. Втулка плотно запрессована в цилиндр и имеет обогрев при помощи нагревателей, чаще всего электрического типа.

Предусмотрено внешнее охлаждение цилиндра экструдера водой или воздухом от вентилятора.

Главнейшим рабочим инструментом экструдера является червяк, который расположен внутри втулки цилиндра и приводится во вращение от электродвигателя через редуктор.

Червяк крепится в цилиндре в подшипниках, рассчитанных на значительные осевые нагрузки. Червяк имеет винтовую спиральную нарезку, которая расположена на рабочей части червяка, которая по длине в 4-24 раз превышает его диаметр.

Перерабатываемый материал в виде гранул периодически загружается или непрерывно подается в загрузочную воронку экструдера. Вращающийся червяк за счет винтовой нарезки захватывает загрузочный материал и перемещает его по направлению к зонам 2 и 3 экструдера. За счет механических усилий, действующих на материал в винтовом канале нарезки червяка, и за счет теплоты, поступающей от нагревателей цилиндра, гранулы полимера нагреваются и постепенно материал размягчается. Объем витков на входе червяка (зона загрузки) больше, чем на выходе в зоне 3 - дозирующей зоне или зоне выдавливания. Соотношение этих объемов называется компрессией или степенью сжатия. Она осуществляется за счет уменьшения глубины нарезки при неизменном по всей длине ее шаге. Это уменьшение глубины нарезки происходит в зоне сжатия (зона 2). Количественно компрессия равна отношению плотности расплава полимера к средней плотности гранул в единице объема в зоне загрузки.

Если в начале зоны загрузки материал в виде гранул, то в конце этой зоны и в зоне сжатия наблюдается уже 2 фазы состояния полимера - частичное размягчение, но еще не расплавленные гранулы и расплав полимера. В зоне дозирования полимер уже расплавлен и полностью заполняет винтовой канал червяка.

За счет винтовой нарезки вращающегося червяка создается мощное усилие, которое выдавливает расплав полимера из цилиндра экструдера в головку, где расположен формующий инструмент (дорн и матрица), обеспечивающий положение заданного слоя изоляции на токопроводящую жилу. Для повышения качества изоляции, оболочки, повышения давления в головке, фильтрации расплава полимера между цилиндром и головкой экструдера размещается обычно пакет металлических сеток и решетка.

Важное значение имеет правильно подобранный температурный режим нагрева зон цилиндра, головки и матрицы. Весьма существенным является недопустимость перегрева червяка, особенно загрузочной зоны. Для этого внутри червяка имеется канал для трубы, в которую подается циркулирующая охлаждающая вода.

При переработке полимеров в состоянии расплава возникает возможность разрыва расплава. Это так называемая критическая скорость сдвига, при достижении которой поток расплава полимера теряет стабильность и происходит явление разрыва расплава. При этом поверхность выпрессованного материала становится неровной, шероховатой, Это может наступить при экструзии при больших скоростях через отверстие малых размеров.

Формирующий инструмент и технологические параметры экструзии

На производительность экструдера и качество выпускаемой продукции существенное влияние оказывает формующий инструмент ( дорн, матрица), в котором происходит непосредственное формирование расплава полимера в цилиндрический слой изоляции или оболочки, а также такие технологические параметры, характеризующие процесс экструзии: геометрические размеры червяка и цилиндра экструдера, частота вращения червяка, температурный режим в цилиндре и головке, скорость прохождения заготовки через головку экструдера.

В зависимости от взаимного расположения дорна и матрицы меняется плотность наложения изоляции на токопроводящую жилу или степень обжатия, а также производительность экструдера.

При таком расположении дорна относительно матрицы

- наиболее плотное наложение изоляции

- свободное выпрессовывание слоя изоляции, который накладывается на жилу без обжатия в виде трубки промежуточный случай- наложение изоляции с малым обжатием.

Высокая степень обжатия применяется при наложении изоляции на провода высокого напряжения, где недопустимо наличие воздушных включений у поверхности жилы.

Свободное наложение полимера применяется обычно для наложения оболочки, а также для наложения изоляции с вытяжкой.

Наложение изоляции с вытяжкой происходит в том случае, когда токопроводящая жила движется через головку быстрее, чем выпрессовывается слой полимера. При этом происходит вытягивание полимера движущей жилой и уменьшение толщины изоляции. Это ведет к увеличению линейной скорости, а также требует большего радиального зазора между дорном и цилиндрической частью матрицы. При увеличении расстояния между дорном и цилиндрической частью матрицы не только увеличивается степень обжатия, но и несколько увеличивается производительность. Это объясняется тем, что при этом увеличивается конусный кольцевой зазор между дорном и матрицей и соответственно увеличивается пропускная способность головки.

Слишком большое расстояние между дорном и матрицей может привести к обрыву токопроводящей жилы, а также ухудшает центровку жилы в цилиндрической части матрицы.

Обычно это расстояние при плотном наложении изоляции принимается не менее удвоенной радиальной толщины накладываемого слоя изоляции.

Диаметр цилиндрической части матрицы определяет наружный диаметр выпрессовываемого слоя полимера. Поэтому (если только опрессование не ведется с вытяжкой) диаметр матрицы равен диаметру по изоляции.

Однако надо учитывать тот факт, что ряд материалов после выхода из головки экструдера и последующего охлаждения меняет свои размеры (например для полиэтилена, имеющему усадку диаметр матрицы больше диаметра по изоляции).

Для изоляции из ПВХ диаметр матрицы равен диаметру по изоляции.

Длина цилиндрической части матрицы оказывает существенное влияние как на производительность экструдера, так и на качество накладываемого слоя изоляции. На этом участке происходит формирование слоя изоляции, поэтому увеличение его длины способствует более стабильному течению потока расплава в этой зоне и, следовательно, более качественной изоляции. Но с увеличением длины цилиндрической части матрицы пропорционально увеличивается сопротивление данного участка и уменьшается производительность. Обычно длина матрицы не более диаметра матрицы, а при наложении ПВХ изоляции (1-8) мм.

Диаметр внутреннего выходного отверстия дорна приблизительно равен диаметру токопроводящей жилы, но выбирается большим на 0,05 - 0,5 мм для обеспечения свободного прохождения жилы. Для однопроволочных жил это увеличение меньше, чем для многопроволочных жил. При большом зазоре между жилой и внутренней поверхностью выходного отверстия дорна жила может оборваться из-за проникновения в этот зазор находящегося под избыточным давлением полимера.

После выхода из головки экструдера токопроводящая жила, с нанесенным слоем изоляции, находящимся в состоянии расплава при температуре около 200 должна охладиться до температуры, при которой возможен ее прием на тяговое устройство, чтобы исключить возможность деформации нанесенного слоя изоляции. Изоляция из ПВХ пластиката охлаждается сразу водопроводной водой. Для полиэтилена - горячая и холодная вода. Длина охлаждающей ванны должна быть для экструдеров с диаметром шнека: 60 (63) мм - 9 м, 90 мм - 12 м (не менее).

Оплетка

Оплетка представляет собой покрытие поверхности кабельного изделия пряжей или проволокой в 2 слоя, причем прядки составляющие каждый слой, переплетаются между собой.

На рис изображена схема расположения прядок одного слоя оплетки, развернутого на плоскость.

Из рис видно, что расстояние между границами прядки b, измеренное по оси провода,больше, чем ширина прядки b,измеренная в направлении, перпендикулярном к направлению нитей в прядке.

Из чертежа видно, что b == b\cos a = n d\cos a.

Где n - число нитей в прядке и d - диаметр нити.

Количество прядок а, необходимых для того, чтобы полностью покрыть поверхность провода на длине одного шага оплетки h, определяется из выражения - а = h \ b.

В данном случае величина а представляет собой половину числа коклюшек оплеточной машины. Число нитей в прядке определяется делением ширины прядки на диаметр одиночной нити.

Диаметр нити d может быть определен из формулы - d = 1,08 \ N, где N- номер пряжи.

Размещено на Allbest.ru

...