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[挤塑工序] 8000字长文,全面讲述电缆挤塑工艺(强烈建议转发收藏)

P:2019-04-18 11:26:36

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一、 挤塑机工作原理

利用特定形状的螺杆,在加热的机筒中旋转,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,使塑料挤压成连续性的所需要的各种形状的材料。

  1. 挤出过程中塑料经过的三个阶段:


(1) 塑化阶段:又称压缩阶段。在机筒内完成。经过螺杆的旋转,使塑料由固体的颗粒状变为可塑性的粘流体。

(2) 成型阶段:在机头内进行。由螺杆旋转和压力的作用,把粘流体推向机头,经过机头内的模具,使粘流体成型为所需要的各种尺寸及形状的挤包材料。机头的模具起成型作用,而不是起定型作用。

(3) 定型阶段:在冷却水槽中进行。塑料经过冷却后,将塑性状态变为定型的固体状态。


2. 挤出过程中塑料的流动状态:

(1) 正流——沿螺旋线向前流动。正流由螺杆旋转的推挤力产生,正流影响挤出量。

(2) 逆流——与正流相反。它是机头、模具、过滤网的反作用力产生的。

(3) 横流——即环流。沿轴向向前流动,方向与螺纹垂直。也是由螺杆旋转的推挤力产生。塑料之所以能在螺杆中混合、塑化成熔融状态,是和环流的作用分不开的。

(4) 漏流——它也是由机头、模具、过滤网的阻力产生的。不在落槽中流动,而是在螺杆和机筒的间隙中流动。通常比正流和逆流小很多。漏流影响挤出量。


3. 挤塑机螺杆的压缩比和长径比

(1) 压缩比——压缩段开始处的一个螺槽和终止处的一个螺槽容积之比。

(2) 长径比——螺杆有效工作长度和螺杆直径之比。

(3) 压缩比和长径比的大小对挤塑质量的影响

螺杆是挤塑机的重要组成部分,它的形状、直径的大小和长短对塑化的好坏起着决定性的作用。

螺杆较长——料在螺杆中受热时间长——塑化均匀——挤出量大——塑化效果好。

长径比一般为:15∶1~20∶1,近来有向大的方向发展可达20∶1~25∶1。

聚乙烯和聚氯乙烯塑料的压缩比为1∶2~1∶3。


4. 挤塑机螺杆的维护保养

⑴ 不允许螺杆空转。

⑵ 清理螺杆时,要垫平垫稳,不要滚动或转动,防止损伤螺杆。

⑶ 严禁将金属物品投入机筒内,以免损伤螺杆。

⑷ 温度过低时严禁启动螺杆。

⑸ 使用螺杆冷却水时,要做到停机必须停水。

⑹ 定期清理螺杆。


5. 挤塑机的操作要点

⑴ 开机前操作者应检查设备个部位的润滑、传动、电气控制等情况,发现问题立即找有关人员解决。

⑵ 按产品要求选配模具,并把模芯和模套间的距离调好,防止塑料层厚度偏差太大。

⑶ 提前2~3小时启动加温系统,按工艺规定调好各段温度,防止温度控制过高或过低。

⑷ 生产前要按工艺规定检查半成品的质量,确认合格后方可投产。

⑸ 按产品长度准备好合适的收线盘,排线要紧实整齐。

⑹ 准备和牵引绳,并试车观察螺杆的转动、牵引转速、放线和收线的转动、加温控制系统、各电气开关、上下水流通等情况,确认无问题后开车生产。

⑺ 开车

① 将合格的塑料加入料斗,打开插板,启动螺杆。操作者应注意进料情况,观察电压、电流表指示。此时,操作者不许离开岗位,防止发生问题。

② 塑料从摸口挤出后,要观察塑料的塑化情况,待塑化将要好时,开始校正模具,把塑料厚度调匀,防止厚度偏差太大。

③ 按工艺规定取样检查厚度和表面质量,如:气孔、疙瘩、塑化状态等。

④ 一切正常并能满足工艺要求后,立即组织人员开车,开车时要分工操作、密切配合。

⑤ 穿头引线,启动牵引,按工艺规定的厚度,控制好螺杆与牵引的速度,电缆通过牵引后,在带排线架的线盘上整齐排好。

⑥ 在正常开车生产过程中,要注意以下几点:

i. 产品的质量。

ii. 设备各部位机械运转情况。

iii. 加温系统的控制情况。

iv. 螺杆和牵引的速度变化情况。

v. 做到三勤:勤测外径(厚度);勤检查质量;勤观察设备。

⑻ 记好标签、跟踪卡、记录表等记录。

⑼ 停车:首先切断牵引电源,然后停主机。要及时地拆除模芯和模套,把机头与机身的接触螺栓扭开,关闭料斗插板,顶出机头,跑净机筒内的塑料,组织人员清理机头和模具。

① 遇到下列情况时应停车:

i. 生产任务完成后要及时停车清理机头。

ii. 温度控制超高时,会造成塑料焦烧,要停车清理机头和螺杆。

iii. 停车1小时以上需清理机头。

iv. 有其它原因停车,如停电、停水、等线、缺盘、发生设备或人身事故等,需要停车清理机头。

② 机头和螺杆清理要干净,清理完以后要及时装好。

③ 记号交接班记录,并给下一班做好生产准备工作,如模具、盘具、半成品等。

④ 按岗位责任要求,清洁机台卫生。

⑤ 停车后,要检查电源、水源、设备各部分,确认无问题以后,关掉电源和水源再离开机台。


二、 挤塑模具类型及工艺特性

电线电缆生产中使用的模具(包括模芯和模套)主要形式有三种:挤压式、挤管式、半挤压式(或半挤管式)。

1. 挤压式模具:是靠压力实现产品成型的,所以挤压式成型的产品密实。模芯与模套配合角度差决定最后压力的大小,影响胶层质量和挤出量;模芯与模套的尺寸决定挤出产品的几何形状和表面质量。

挤压式模具选配尺寸要求很严,成本高、挤出量低,所以除要求绝缘结构密实和挤出拉伸比小的以外,大都采用挤管式代替挤压式。

2. 挤管式模具:在胶料包覆于线芯之前,由于模具的作用形成管状,然后经拉伸后包覆于线芯表面。挤管式模具比挤压式模具具有以下优点:

(1) 可充分利用塑料的可拉伸特性,挤出厚度远大于所需厚度,所以出线速度可依拉伸比的不同而有所提高。

(2) 包覆厚度的均匀性只与模套的同心度有关,不会因线芯形状的改变或弯曲变形而致包覆偏芯。

(3) 塑料经拉伸而取向,从而提高了机械强度、结晶度及耐龟裂性。

(4) 模具与线芯间隙较大,可减少模具磨损和划伤线芯。

(5) 模具通用性较大。

挤管式产品与挤压式相比的不足是:挤塑密度小,胶层与线芯结合紧密性差。增加拉伸比可提高密度,抽空挤出可提高胶层与线芯结合的紧密程度。

3. 半挤管式模具:通常用于大规格绝缘挤包和内护套或外护套的挤包。


三、 模具的选配

挤压式:依线芯选模芯,依成品外径选模套,根据塑料工艺特性决定模芯、模套角度及角度差、定径区长度等。

挤管式:根据拉伸比(模口截面积与实际截面积之比)配模。

1. 绝缘线芯的配模原则

(1) 圆形:模具不易过大,要适可而止,即导电线芯穿过时不易过松或过紧。模芯——线径+放大值;模套——模芯直径+2标称厚度+放大值。

(2) 扇形:模芯——扇形宽度+放大值;模套——模芯直径+2标称厚度+放大值。

2. 配模的理论公式

(1) 模芯:D1=d+e1

(2) 模套:D2= D1+2f+2△+ e2

式中:D1——模芯直径(mm);

D2——模套直径(mm);

d——挤塑前最大直径(mm);

f——模芯嘴壁厚(mm);


△——绝缘标称厚度(mm);

3. 检查模具的质量

检查承线径表面是否光滑,有无裂口或缺口、划痕、碰伤、凸凹等现象。

配好模具后,应用细砂布把承线径圆周式的擦抹光滑。

4. 选配模具的经验

(1) 16mm2及以下的线芯绝缘配模,应用导线试模芯,以导线能通过模芯为宜,不要过大,以免产生倒胶现象。

(2) 真空挤塑时,选配模具要合适,不宜过大,以免产生耳朵棱或松套等现象。

(3) 实际挤塑过程中,塑料存在拉伸现象,一般的拉伸量为2.0mm。

(4) 安装时,要调整好模芯与模套的距离,防止堵塞,造成设备事故。

5. 模具设计要求

(1) 增加模具压力,使塑料由机筒进入模具后压力增大,从而提高塑料的塑化程度和致密性。

(2) 延长模腔内的塑料流动通道,使流道中的塑料进一步塑化。

(3) 消除流道中的死角,使流道中形成流线型。

(4) 真空挤塑的模具,其模芯承线径一般在20~40mm,模套承线径一般在15~30mm。

6. 模具的调整

(1) 调整模具的原则:

a. 面对机头,先松后紧;

b. 经常检查对模螺钉是否松动或损坏;

c. 调模时,模套压盖不要压得太紧,调好模后再压紧,以防进胶,造成偏芯或焦烧。

(2) 调整模具的方法:

a. 空对模:生产前将模具调整好,用肉眼观察把模芯与模套的距离或间隙调整均匀,然后把对模螺钉拧紧;

b. 跑胶对模:塑料塑化好后,边跑胶,边调整对模螺钉,同时取样检查挤塑厚度与是否偏芯,直至调整满意,然后把对模螺钉拧紧;

c. 走线对模:把导线穿过模芯,与牵引线接好,然后跑胶。胶跑好后,调整好螺杆与牵引速度,起车跑线取样,然后停车,观察样品的绝缘层厚度。反复几次,直至满意,然后把对模螺钉拧紧。该方法适用于小截面的电线电缆调模;

d. 灯光对模:利用灯光照射绝缘层和护套层,观察四周的厚度调整对模,直至满意,然后把对模螺钉拧紧。该方法适用于PE塑料绝缘电线电缆的调模;

e. 感觉对模:是经验对模法。利用手摸,感觉挤塑层厚度来调整模具。该方法适用于大截面电线电缆的外护层。

f. 其它:① 利用游标卡尺的深度;

② 利用对模螺钉的螺纹深度;

③ 利用取样。

值得一提的是:选配好模芯与模套的孔径后,还必须选定模套内锥角与模芯外锥角的角度差,一般为3°~10°。这个角度差能使挤出压力逐渐增大,实现挤塑层密实、与线芯结合紧密的目的。

四、 挤塑原理

1. 挤塑过程及其特点

挤塑过程是一个连续、复杂的物理过程。塑料的挤出特性主要表现在塑化阶段。


l 加料段:提供软化温度;产生剪切应力,破碎软化了的塑料;形成连续而稳定的推力;进而实现搅拌与均匀混合,并进行初步热交换。加料段所产生的推力是否连续均匀稳定、剪切应变率的高低、破碎与搅拌是否均匀都直接影响挤出质量和产量。

l 熔融段:热源有外热和螺杆摩擦热;回流进一步均匀混合,并充分热交换。塑料从固态转变为粘流态(可塑态),实现初步塑化、排气与压实。

l 均压段:螺纹深度最浅,螺槽容积最小,轴向和径向压力最大,温度最高。所以塑料在此段充分排气与塑化。

2. 影响挤出量的因素

(1) 挤出压力愈大,挤出量就愈小;

(2) 螺槽愈浅,挤出量愈稳定;

(3) 螺槽宽度愈大,挤出量愈大;

n 螺纹深度要适当控制,螺纹太浅会使螺槽容积减小,从而使挤出量减小;螺纹太深,挤出量不稳,并且影响塑化的均匀性。

3. 挤出质量

挤出质量主要指塑化情况是否良好,几何尺寸是否均匀。

塑化良好是指既无塑化不足,又无塑料分解。塑化情况主要取决于温度、剪切应变率及其作用的时间等因素。挤出温度过高会造成挤出压力波动、塑料分解及设备事故。改善塑化状况的方法主要是延长热交换和挤出时间。

螺槽的深度愈浅,转速愈高,剪切应变率愈大。

几何尺寸的均匀性是指外径均匀、径向厚度一致。即消除“竹节形”和“偏芯”。


五、 挤塑工艺制度

(一) 温度

由于不同品种或配方的塑料其分子结构不同,所需的挤塑温度也不同。例如:

Φ100机塑料挤出各部位温度参考表(±10℃)      单位:℃

材 料 名 称(型号)

机    身

机  头

1区

2区

3区

4区

1区

2区

聚氯乙烯绝缘料(J-70)

120

140

145

145

160

158

158

硅烷交联聚乙烯绝缘料(YJG-1)

145

175

200

200

220

215

215

黑色耐候型聚氯乙烯绝缘料

110

130

140

140

158

158

158

黑色耐候型交联聚乙烯绝缘料

145

185

200

200

220

215

215

黑色耐候型聚乙烯绝缘料(NDJ、NLDJ、NGJ)

160

180

200

200

220

220

220

聚乙烯护套料(LDH、NDH)

150

170

190

190

210

210

210

内半导电料(YPJ-10)

65

80

80

85

95

95

100

聚氯乙烯护套料(H-70)(ZH-70)

120

130

140

145

158

158

158


Φ150机塑料挤出各部位温度参考表(±10℃)       单位:℃

材 料 名 称(型号)

机    身

机  头

1区

2区

3区

4区

5区

1区

2区

 聚氯乙烯护套料(H-70)(H-90)

150

165

175

175

180

185

185

180

 聚氯乙烯阻燃护套料(ZH-70)(ZH-90)

165

175

185

190

190

190

190

185

聚乙烯护套料(LDH)

180

185

190

190

195

200

200

200

耐候硅烷交联聚乙烯绝缘料

180

190

200

210

220

230

230

230

耐候型高密度聚乙烯绝缘料(NGJ)

185

195

205

215

220

230

230

230

1. 加料段:

2. 均压段:为使塑料充分塑化,温度有稍许升高的必要。也可温度不变,延长塑化时间。采用低温。加料段主要是产生足够的推力、机械剪切并搅拌混合。如果温度过高,将使塑料早期熔融,不仅导致挤出过程中的分解,还将引起“打滑”,造成挤出压力的波动;过早熔融还将导致混合不充分、塑化不均匀。所以这段温度一般较低。

3. 熔融段:温度大幅度提高。塑料要在该段实现塑化,必须达到一定的温度才能确保塑料大部分组成得以塑化。

4. 机脖:应保持均压段的温度或稍有降低。塑料出筛板变旋转运动为直线运动,并已分散成条状,必须在其熔融态压实。所以温度降低太多是不行的。

5. 机头:温度需下降。机头起继续挤压使之密实的作用,塑料在此有固定的表层与机头内壁长期接触,若温度过高,将造成塑料分解,甚至焦烧。

6. 模口:温度升高、下降均可。一般地,温度升高可使表明光亮;但模口温度过高会使表层分解,造成冷却困难,使产品难于定型,易于下垂成自行形或压扁变形。

(二) 冷却

1. 螺杆冷却作用:消除摩擦过热,稳定挤出压力,促使物料搅拌均匀,提高塑化质量。必须注意:冷却要适当;挤出前绝对禁止冷却。否则都会酿成严重的设备事故。

2. 机身冷却作用:增加机身散热,克服摩擦过热形成的温升,维持挤出热平衡。

3. 产品冷却作用:为确保产品几何形状和内部结构。应合理选择急冷或缓冷。一般地,以无定形区分为主的高聚物(如聚乙烯,聚丙烯等)急冷会产生内应力,这是产品日后产生龟裂的内部结构原因之一。缓冷的方法是采取热水降温,可由70~80℃开始,逐段下降,直至室温,各段水温差越小越合理。


六、 挤塑废品的种类及其原因和解决办法

废品种类

现      象

产    生    原    因

解    决    方    法

塑化不良

表面不光,有颗粒、欠光泽、有微小裂纹、塑性差、合胶逢明显

温度过低,

螺杆和牵引速度太快,

塑料中有树脂颗粒

搅拌混合不够。

提高温度,

适当降速,延长塑化时间

螺杆冷却,加强塑化

配模趋小,增大挤出压力

塑料分解

表面不光,但亮度够,有破口型凸起,断面有气泡。

温度高,

螺杆和牵引速度太慢,

挤出压力过大。

降温(加强冷却散热),

适当升速,减少塑化时间

配模趋大,降低挤出压力。

焦  烧

模口烟雾大、有强烈刺激味,有噼啪声,表面有颗粒状焦烧物,合胶逢处有连续气孔

温度过高;螺杆长期不清理,机头清理不净;加温时间太长或换模、换色过程停车太久;机头压盖不紧,存胶老化;温控失灵

确保温控灵敏;定期彻底清理机头、螺杆;按工艺规定加温;提高换模、换色操作水平;调好模后压紧压盖;出现焦烧现象时,立即清理机头和螺杆

气  孔

表面塑化良好,但横断面有气孔。

局部温度过高;

料潮;线芯有油、水;

螺杆漏水。

调整适当温度;烘料,清理线芯,提高加料预热器温度,检修设备。

疙  瘩

表面有小晶点和小颗粒,

疙瘩内是焦烧、杂质,塑化不良

温度过低或过高;

塑料质量差;

混入杂质;

机头压盖不紧,存胶老化;

适当控温;避免杂志混入,发现杂质或焦烧应清理机头和螺杆;发现树脂疙瘩和塑化不良疙瘩应适当提高温度,或降低螺杆和牵引速度

脱  漏

裂口,脱胶。

线芯有油或水;

线芯与模芯局部接触;

塑化不良、供料不足;

老胶、结块;

胶线速度配合不当。

清洁线芯;模具选配大些;

加强塑化,保证供料;清理机头和螺杆;降低螺杆和牵引速度;适当降低模芯嘴的长度和厚度,控制放线张力;适当提高模口温度。

表面发毛

表面不光泽,

粗糙。

温度不当,模套过大,

出线刮伤。

调整温度,更换模套,校直线芯,改变出线速度。

表面划痕

表面有轴向连续划痕

模套承线径粗糙或有缺口;温度过高使硬酯酸钡分解堆积在模口

选配好模具;

将承线径打光;

适当降低模口温度

表面不平

表面起包、棱角、耳朵、皱褶、凸凹

模具过大,模芯损坏而倒胶;线、缆芯太重拖底,冷却不好;半成品有缺陷

选配好模具;

降低牵引速度以加强冷却;

提高半成品质量

坑、眼

表面有坑或眼

导体绞合不紧有缝隙;

线芯有油、水、污物;

半成品有缺陷,凸凹不平;

温度偏低。

导体绞合应符合工艺规定;

半成品应符合质量要求;

清洁线芯表面;

寒冷季节线芯或缆芯加预热。

偏  芯

横截面厚度不一、不圆,节距纹不对称。

模芯大或磨损严重,模

芯对中性差,机头存胶,线芯有弯,出线压扁。

换模芯,调偏芯,

清机头,校直线芯,

加强冷却。

厚度超差

线速不稳;电压电流表指示波动;半成品外径不均匀;产品外径不均匀

螺杆、牵引速度不稳;

缆芯外径变化大,包带松、散接头大等;过滤网堵塞;调模螺栓不紧造成倒胶

调匀螺杆、牵引速度;

加强半成品质量;

适当配模,调好模具后,拧紧调模螺栓。

竹  节

外径粗细不均,

线速不稳,

模芯较小过线困难。

收放线或牵引速度不稳,半成品外径不均,模芯与模套距离太大,螺杆速度不稳,皮带过松或打滑。

消除牵引、传动系统打滑;

张力放线(校直补偿);

调整模芯、模套距离;

提高半成品质量。

合胶逢

不 好

合胶逢痕迹明显,

合胶逢处有疙瘩和小颗粒;

温度较低,塑化不良;

机头磨损严重;

温控失灵。

提高温度;机头外侧加保温;加过滤网;降低螺杆和牵引速度;加长模具承线径。


七、 塑料层的修补

㈠ 适用范围

塑料绝缘电力电缆的聚氯乙烯绝缘层或护套的局部缺陷修补。如:断胶、漏眼、塌坑、脱节、顿节、皱褶、凸凹、耳朵、包棱、和接头等。

㈡ 材料与工具

材料:使用与修补部位相同的塑料条、皮、块、管,要求平整光华、无缺陷。

工具:细木锉、刀、剪、钳子、铜片,塑料焊枪(500W,220V)。

㈢ 修补方法

1. 击穿点、漏眼、小孔、塌坑等的修补

用刀修整缺陷点,并削成45°角的坡面,把颜色或形状大小一致的塑料块放在修补处,用钳子夹住,然后用塑料焊枪连续焊好。用铜片压实、压紧、压平,修好后经火花试验不击穿为合格。

2. 断胶、裂纹、凹陷、口子等的修补

用刀修整缺陷点,并削成45°角的坡面,取形状、颜色、厚度一致的塑料条或块,用钳子夹住,然后用塑料焊枪连续焊好。用铜片压实、压紧、压平,修好后经火花试验不击穿为合格。

3. 耳朵、凸起、皱褶、包棱等的修补

用刀把缺陷处刮平,凹陷部分削成45°角的坡面,用相同的塑料条在塑料焊枪的作用下填平凹陷部位。然后用铜片压实、压紧、压平,修好后经火花试验不击穿为合格。

4. 大接头的修补

① 一般大接头

把断胶的两边用刀削成45°角的坡面,取清洁、颜色和厚度一致,长度和外径一致的塑料管(剖开),用细铜线等距离的扎紧,然后取相同的塑料条用塑料焊枪连续焊好。再用铜片压实、压紧、压平,修好后经火花试验不击穿为合格。

② 生产中大接头

在生产过程中,护套断胶后,可连续接头。方法如下:

把断胶的边缘用刀削成45°角的坡面,退到机头,伸入模芯嘴内30mm长,然后跑胶,把胶跑好后,重新启车。开车时用手把塑料层连接好,然后再整形修补。修好后经火花试验不击穿为合格。

㈣ 技术要求

1. 修好后的修补处应经过火花试验,电压:6kV/mm,时间不少于0.2s,不击穿为合格。

2. 修补时要有质检人员在场,经检查合格后送交试验。

3. 修补处应基本光滑平整,无虚焊、漏焊、焦烧、气孔等现象,并保持表面清洁。

4. 修补后的绝缘层和护套允许凸起,但不准超过规定的正公差。

5. 修理工应经过专门的技术学习与训练。


voltage-time characteristic - 电压-时问特性,伏秒特性 (0) 投诉

P:2019-04-18 14:01:54

2

不错 虽然看过 但是是好文

color comparator - 比色计 (0) 投诉

P:2021-03-05 11:20:37

3

谢谢楼主的分享。

cooling section - 冷却段,冷却装置(如包带机等的) (0) 投诉

P:2021-04-22 09:16:39

4

好人呐

continuity cable bond - 电缆铠装的纵向连接器 (0) 投诉

P:2022-02-07 13:07:55

5

好文,结合生产实际。

interstice - 空隙,间隙(电缆线芯);裂缝,孔 (0) 投诉

5


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