鋁合金聯(lián)鎖鎧裝電纜制造工藝

胡 洪

(廣州市新興電纜實(shí)業(yè)有限公司，廣東 廣州511340)

0 引言

在我國，電力電纜導(dǎo)體主要用銅和鋁兩種材料。由于銅的導(dǎo)電性能、加工性能和機(jī)械性能兼優(yōu)，所以在電力電纜中是作為主要的導(dǎo)體材料。銅的密度大，價(jià)格高，占了電力電纜成本中比例最大的一部分。在電力電纜中使用的另外一種導(dǎo)體是鋁，它的密度是銅密度的30%，價(jià)格比銅便宜，加工性能好，抗氧化性能也比銅強(qiáng)，但其抗拉強(qiáng)度小、蠕變性能差。為了解決這個(gè)問題，我們使用8030系列鋁合金作為電纜的導(dǎo)體，保持重量不變，增大了電纜導(dǎo)體的抗拉強(qiáng)度，提高了耐蠕變性，降低了導(dǎo)體的電阻率。同時(shí)使用5052系列鋁合金帶，提高聯(lián)鎖鎧裝帶耐側(cè)向壓力，減輕電纜的自身重量，降低安裝敷設(shè)難度。本文將介紹鋁合金電纜的使用材料與制造工藝，重點(diǎn)介紹聯(lián)鎖鎧裝的工藝。

1 材料與制造工藝

鋁合金導(dǎo)體聯(lián)鎖鎧裝電纜的工藝流程:鋁合金桿→拉絲→絞線→退火→絕緣→蒸汽交聯(lián)→成纜→內(nèi)護(hù)套→聯(lián)鎖鎧裝→外護(hù)套。

1.1 導(dǎo)體

鋁合金導(dǎo)體采用8030系列鋁合金，對(duì)退火溫度和退火時(shí)間進(jìn)行有效控制，這樣才能保證其電性能和機(jī)械性能優(yōu)于鋁導(dǎo)體。在絞線完成后，要求采取退火處理，否則電阻率增大，耐蠕變性能減小，機(jī)械性能變差。

1.2 絕緣

為了提高電纜的載流量，推薦使用交聯(lián)聚乙烯。在擠絕緣時(shí)，要求嚴(yán)格按照生產(chǎn)工藝要求，絕緣外徑公差控制在±0.1 mm范圍內(nèi)。如果生產(chǎn)公差超出控制范圍，將影響成纜外徑和聯(lián)鎖鎧裝模具的選擇。

1.3 成纜

此工序重要的是控制收線盤的張力和包帶的張力(如果有包帶的話)及成纜的節(jié)距。收線盤的張力如過大，會(huì)導(dǎo)致電纜側(cè)向受力不均勻，在電纜繞到電纜盤時(shí)，將受到一個(gè)反作用力。電纜包帶張力若小于此反作用力，電纜包帶則拉伸，電纜線芯將出現(xiàn)滑移，導(dǎo)致出現(xiàn)電纜不圓整。電纜包帶張力大于此反作用力，將會(huì)出現(xiàn)包帶斷裂。成纜的節(jié)距過大，電纜可伸縮長度會(huì)減小，在彎曲時(shí)，容易拱起，造成電纜不圓整和柔軟性降低。

1.4 內(nèi)護(hù)套

內(nèi)護(hù)套采用聚氯乙烯，模具使用擠壓式，以保證纜芯的圓整。使用半擠管式的模具，電纜容易產(chǎn)生變形，纜芯在內(nèi)護(hù)套內(nèi)面滑動(dòng)，造成內(nèi)護(hù)套不圓整。即使在纜線之間加填充，但因纜芯之間的受力大，還是會(huì)互相擠壓造成纜芯不圓整。而使用擠壓式模具，可以將電纜線芯之間的空隙填充滿，起到一種定位的作用，防止纜芯移動(dòng)。

在擠內(nèi)護(hù)套時(shí)，要求按照工藝要求，確保內(nèi)護(hù)套外徑精準(zhǔn)，因?yàn)槭褂寐?lián)鎖鎧裝模具與內(nèi)護(hù)套的外徑有關(guān)。模具的選擇合適與否，將直接影響聯(lián)鎖鎧裝帶的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。如果選擇模具與外徑相差較大，則聯(lián)鎖鎧裝帶與內(nèi)護(hù)套之間存在較大的空隙，生產(chǎn)出來的將是松管，不符合緊密度測試。此外由于空隙大，聯(lián)鎖鎧裝帶在內(nèi)護(hù)套各處受力點(diǎn)不一樣，聯(lián)鎖鎧裝帶將發(fā)生變形。隨著聯(lián)鎖鎧裝帶繞包速度的加快，聯(lián)鎖鎧裝帶變形增大。當(dāng)聯(lián)鎖鎧裝帶受力超過其承受應(yīng)力時(shí)，聯(lián)鎖鎧裝帶會(huì)破裂。生產(chǎn)出來的聯(lián)鎖鎧裝帶將無法鎖住前道聯(lián)鎖鎧裝帶，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。如果模具與內(nèi)護(hù)套外徑相差較小，則會(huì)發(fā)生聯(lián)鎖鎧裝帶受力過大刺入內(nèi)護(hù)套，嚴(yán)重時(shí)將出現(xiàn)刺破和損傷絕緣。

1.5 聯(lián)鎖鎧裝

鋁合金帶要求采用5052系列的鋁合金材料，其機(jī)械性能要求達(dá)到抗拉強(qiáng)度(280±10)MPa，伸長率控制在5%～8%。如果抗拉強(qiáng)度太小，那么軋制的螺旋狀聯(lián)鎖鎧裝帶外觀不好，鋁合金的抗壓強(qiáng)度也達(dá)不到;若抗拉強(qiáng)度太大，則鋁合金不易彎曲，彈性大，加工困難。

1.6 外護(hù)套

外護(hù)套的材料可以使用聚氯乙烯，也可以使用聚乙烯。當(dāng)要求防水時(shí)，推薦使用聚乙烯護(hù)套。

2 聯(lián)鎖鎧裝工藝

聯(lián)鎖鎧裝的主要關(guān)鍵控制點(diǎn)是模具的安裝、導(dǎo)板的角度調(diào)整、壓輪的調(diào)節(jié)、管徑及節(jié)距的設(shè)定。

2.1 模具的安裝

首先，模具的安裝必須保證與聯(lián)鎖鎧裝帶水平保持一致。如果不一致，將導(dǎo)致聯(lián)鎖鎧裝帶刮傷或者高速生產(chǎn)時(shí)斷帶。因?yàn)槁?lián)鎖鎧裝帶與模具高度不一致，在模具進(jìn)入的地方所受阻力增大，所以當(dāng)出現(xiàn)拉力超過聯(lián)鎖鎧裝帶的抗拉強(qiáng)度時(shí)，聯(lián)鎖鎧裝帶被拉斷，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。其次，模具必須在電纜的中心位置，否則電纜處于被拉或者被推的狀態(tài)，在高速運(yùn)行下，將導(dǎo)致螺旋聯(lián)鎖鎧裝帶受力不一致。由于聯(lián)鎖鎧裝帶各點(diǎn)所受力不均勻，產(chǎn)生聯(lián)鎖鎧裝帶螺旋變形，下一個(gè)聯(lián)鎖鎧裝帶螺旋覆蓋在上面也受力不均。在達(dá)到聯(lián)鎖鎧裝帶的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下，聯(lián)鎖鎧裝帶出現(xiàn)裂紋，最后裂開，嚴(yán)重情況下，聯(lián)鎖鎧裝帶斷開。

2.2 導(dǎo)板的角度調(diào)整

導(dǎo)板的角度調(diào)整，一般控制在7°～8°之間。超過15°將會(huì)出現(xiàn)螺旋角度過大，聯(lián)鎖鎧裝帶重疊寬度減小。在電纜彎曲時(shí)，出現(xiàn)聯(lián)鎖鎧裝帶分離，彎曲恢復(fù)后，聯(lián)鎖鎧裝帶無法恢復(fù)，聯(lián)鎖鎧裝帶之間產(chǎn)生間隙，聯(lián)鎖鎧裝帶失去原先的保護(hù)作用。

2.3 壓輪的調(diào)節(jié)

為了保證電纜通過緊密度測試，主要是通過調(diào)節(jié)壓輪的位置和管徑來設(shè)定的。首先主要是確定壓輪位置，壓輪的位置原則是保證內(nèi)護(hù)套與模具有2～3 mm間隙，使得聯(lián)鎖鎧裝帶可以通過，超過此值，聯(lián)鎖鎧裝帶受力不一致，則易發(fā)生斷裂現(xiàn)象。其次，在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，要注意聯(lián)鎖鎧裝帶與模具之間的距離。因?yàn)閯傞_始聯(lián)鎖鎧裝帶受外力較小，聯(lián)鎖鎧裝帶與模具之間的空間很小。伴隨著聯(lián)鎖鎧裝帶的受力增大，聯(lián)鎖鎧裝帶與模具的空間增大，聯(lián)鎖鎧裝帶變形增大。當(dāng)聯(lián)鎖鎧裝帶變形到一定程度時(shí)，將產(chǎn)生裂紋，最后聯(lián)鎖鎧裝帶斷裂。這時(shí)就需要隨時(shí)注意調(diào)整壓輪的位置和模具的位置。

2.4 管徑的設(shè)定

管徑的設(shè)定主要控制在模具大小的1～2 mm。如果設(shè)定超過此值，鋁合金帶成型的將是松套的鋁合金管，電纜容易從螺旋管中抽出來，緊密度測試通不過;如果設(shè)定過小，則應(yīng)力集中，容易造成斷帶。

2.5 節(jié)距的設(shè)定

節(jié)距不能設(shè)置過大，過大則易造成脫節(jié)現(xiàn)象，不能軋成螺旋形。設(shè)定值也不能過小，過小則會(huì)出現(xiàn)聯(lián)鎖鎧裝帶彎曲角度減小，當(dāng)超過其所承受的應(yīng)力時(shí)，聯(lián)鎖鎧裝帶將會(huì)發(fā)生斷裂現(xiàn)象。

3 性能測試

依據(jù)上面的設(shè)計(jì)，試制生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，按照UL 4和UL 1569標(biāo)準(zhǔn)測試方法，測試鋁合金電纜的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目，其結(jié)果見表1。

表1 鋁合金電纜性能測試

4 結(jié)束語

生產(chǎn)鋁合金電纜，在生產(chǎn)設(shè)備上只需增加一套聯(lián)鎖鎧裝設(shè)備，工藝上只要嚴(yán)格按照要求生產(chǎn)即可，其它與普通電力電纜生產(chǎn)無區(qū)別。由于該電纜具有聯(lián)鎖鎧裝帶和獨(dú)特的螺旋鎧裝結(jié)構(gòu)，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，該電纜能延長供電能力，減少電纜燃燒釋放出的煙霧，為救援和逃生爭取寶貴的時(shí)間，因此，鋁合金電纜具有良好的阻燃、耐火性能，有很好的應(yīng)用前景。