電力電纜的專業(yè)技術(shù)總結(jié)
電力電纜的專業(yè)技術(shù)總結(jié)
塑料電線電纜產(chǎn)品種類普遍，由于使用特性、工作條件的要求不同，其產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成也是多種形式的。塑料電線電纜的主要絕緣材料和護層材料是塑料，熱塑性塑料性能優(yōu)越，具有良好的加工工藝性能，尤其是用于電線電纜擠制絕緣層生產(chǎn)時工藝簡便。
我主要從塑料的擠制說起，首先擠塑機的工作原理是：利用特定形狀的螺桿，在加熱的機筒中旋轉(zhuǎn)，將由料斗中送來的塑料向前擠壓，使塑料均勻地塑化（即熔融），通過機頭和不同形狀的模具，使塑料擠壓成連續(xù)性的所需要各種形狀的塑料層，擠包在線芯和電線上。
一、塑料擠出過程
電線電纜的塑料絕緣和護套是采用連續(xù)擠壓方式進行的，擠出設(shè)備一般是單螺桿擠塑機。塑料在擠出前，要事先檢查塑料是否潮濕或有無其它雜物，然后把螺桿預(yù)熱后加入料斗內(nèi)。在擠出過程中，裝入料中的塑料借助重力或加料螺旋進入機筒中，在旋轉(zhuǎn)螺桿的推力作用下不斷向前推進，從預(yù)熱段開始逐漸地向均化段運動；同時，塑料受到螺桿的攪拌和擠壓作用，并且在機筒的外熱及塑料與設(shè)備之間的剪切摩擦熱的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)，在螺槽中形成連續(xù)均勻的料流。在工藝規(guī)定的溫度作用下，塑料從固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴跔顟B(tài)的可塑物體，再經(jīng)由螺桿的推動或攪拌，將完全塑化好的塑料推入機頭；到達機頭的料流，經(jīng)模芯和模套間的環(huán)形間隙，從模套口擠出，擠包于線芯或纜芯周圍，形成連續(xù)密實的絕緣層或護套層，然后經(jīng)冷卻和固化，制成電線電纜產(chǎn)品。
二、擠出過程的三個階段
塑料擠出最主要的依據(jù)是塑料所具有的可塑態(tài)。塑料在擠出機中完成可塑過程成型是一個復(fù)雜的物理過程，即包括了混合、破碎、熔融、塑化、排氣、壓實并最后成型定型。應(yīng)該指出這一過程是連續(xù)實現(xiàn)的。然而習(xí)慣上，人們往往按塑料的不同反應(yīng)將擠塑過程這一連續(xù)過程，人為的分成各個不同階段，即為：
（1）塑化階段（塑料的混合、熔融和均化）；
（2）成型階段（塑料的擠壓成型）；
（3）定型階段（塑料層的冷卻和固化）。
第一階段是塑化階段。也稱為壓縮階段。它是在擠塑機機筒內(nèi)完成的，經(jīng)過螺桿的旋轉(zhuǎn)作用，使塑料由顆粒狀固體變?yōu)榭伤苄缘恼沉黧w。塑料在塑化階段取得熱量的來源有兩個方面：一是機筒外部的電加熱；二是螺桿旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的摩擦熱。起初的熱量是由機筒外部的電加熱產(chǎn)生的，當(dāng)正常開車后，熱量的取得則是由螺桿旋轉(zhuǎn)物料在壓縮、攪拌過程中與機筒內(nèi)壁的摩擦和物料分子間的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的。
第二階段是成型階段。它是在機頭內(nèi)進行的，由于螺桿旋轉(zhuǎn)和壓力作用，把粘流體推向機頭，經(jīng)機頭內(nèi)的模具，使粘流體成型為所需要的各種尺寸形狀的擠包材料，并包覆在線芯或?qū)w外。
第三階段是定型階段。它是在冷卻水槽中進行的，塑料擠包層經(jīng)過冷卻后，由無定型的塑性狀態(tài)變?yōu)槎ㄐ偷墓腆w狀態(tài)。
三、塑化階段塑料流動的變化
在塑化階段，塑料沿螺桿軸向被螺桿推向機頭的移動過程中，經(jīng)歷著溫度、壓力、粘度、甚至化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，這些變化在螺桿的不同區(qū)段情況是不同的。塑化階段根據(jù)塑料流動時的物態(tài)連續(xù)變化過程又人為地分成三個階段，即加料段（又稱破碎段）、熔融段（又稱塑化段）、均化段（又稱均壓段），這也是人們習(xí)慣上對擠出螺桿的分段方法，各段對塑料擠出產(chǎn)生不同的作用，塑料在各段呈現(xiàn)不同的形態(tài)，從而表現(xiàn)出塑料的擠出特性。
在加料段，首先就是為顆粒狀的固體塑料提供軟化溫度，其次是以螺桿的旋轉(zhuǎn)與固定的機筒之間產(chǎn)生的剪切應(yīng)力作用在塑料顆粒上，實現(xiàn)對軟化塑料的破碎。而最主要的則是以螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生足夠大的連續(xù)而穩(wěn)定的推力和反向摩擦力，以形成連續(xù)而穩(wěn)定的擠出壓力，進而實現(xiàn)對破碎塑料的攪拌與均勻混合，并初步實行熱交換，從而為連續(xù)而穩(wěn)定的擠出提供基礎(chǔ)。在此階段產(chǎn)生的推力是否連續(xù)均勻穩(wěn)定、剪切應(yīng)變率的高低，破碎與攪拌是否均勻都直接影響著擠出的質(zhì)量和產(chǎn)量。
在熔融段，經(jīng)破碎、軟化并初步攪拌混合的固態(tài)塑料，由于螺桿的推擠作用，沿螺槽向機頭移動，自加料段進入熔融段。在此段塑料遇到了較高溫度的熱作用，這時的熱源，除機筒外部的電加熱外，螺桿旋轉(zhuǎn)的摩擦熱也在起著作用。而來自加料段的推力和來自均化段的反作用力，使塑料在前進中形成了回流，這回流產(chǎn)生在螺槽內(nèi)以及螺桿與機筒的間隙中，回流的產(chǎn)生不但使物料進一步均勻混合，而且使塑料熱交換作用加大，達到了表面的熱平衡。由于在此階段的作用溫度已超過了物態(tài)的轉(zhuǎn)變，與加熱機筒接觸的物料開始熔化，在機筒內(nèi)表面形成一層聚合物熔膜，當(dāng)熔膜的厚度超過螺紋頂與機筒之間的間隙時，就會被旋轉(zhuǎn)的螺紋刮下來，聚集在推進螺紋的前面，形成熔池。由于機筒和螺紋根部的相對運動，使熔池產(chǎn)生了物料的循環(huán)流動。螺棱后面是固體床（固體塑料），物料沿螺槽向前移動的過程中，由于熔融段的螺槽深度向均化段逐漸變淺，固體床不斷被擠向機筒內(nèi)壁，加速了機筒向固體床的傳熱過程，同時螺桿的旋轉(zhuǎn)對機筒內(nèi)壁的熔膜產(chǎn)生剪切作用，從而使熔膜和固體床分界面的物料熔化，固化床的寬度逐漸減小，直到完全消失，即由固態(tài)轉(zhuǎn)為粘流態(tài)（可塑態(tài)）。此時塑料分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本的改變，分子間張力極度松弛，若為結(jié)晶性高聚物，則其晶區(qū)開始減少，無定形增多，除其中的特大分子而外，主體完成了塑化，即所謂的“初步塑化”，并且在壓力的作用下，排除了固態(tài)物料中所含的氣體，實現(xiàn)初步壓實。
在均化段，具有這樣幾個突出的工藝特性：這一段螺桿螺紋深度最淺，即螺槽容積最小，所以這里是螺桿和篩板等處的反作用力，是塑料“短兵相接”的直接地帶；這一段又是擠出工藝溫度最高的一段，所以塑料在此階段所受到的徑向壓力和軸向壓力最大，這種高壓作用，足以使含于塑料內(nèi)的全部氣體排除，并使熔體壓實，致密。該段所具有的“均壓段”之稱即由此而得。而由于高溫的作用，使得經(jīng)過融熔段未能塑化的高分子在此段完成塑料，從而最后消除“顆粒”，使塑料塑化充分均勻，然后將完全塑化熔融的塑料定量、定壓地由機頭均勻地擠出。
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