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电缆常见不良及原因分析-绝缘回缩

线缆思维2020-05-22 14:54:24

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    你好!感谢你听到我,我是徐海龙!今天我们对绝缘回缩这种不良进行一下分析与讲解。

    我们将分成两个方面来展开,一个是关于绝缘回缩的标准要求,还有一个绝缘回缩的解决方法与对策。




    关于热回缩问题,往往刚开始时会被客户忽略,但是交付之后,客户加工过程中往往会因为热回缩问题形成“质量投诉”。这是客户潜在的质量要求。这个不良需要引起大家的高度重视,目前有统计称15~20%的质量投拆不良是热回缩问题。

    为了方便大家理清热回缩问题的要求与实验方法。我特别去查阅了相关的标准与文献。IEC国际电工委员会的标准IEC60811-1-3 与GB/T 2951.3第10章节,EN50305 7.6节对热回缩的检测方法进行了明确的规定。在EN50306-2机车电缆的4.16条与GJB773A 4.11节中对绝缘回缩做到什么样叫合格,进行了明确的要求。对绝缘回缩尺寸进行了规范。EN50306-2 4.16条要求150度x1小时,任意一端的回缩不能超过1.5mm. GJB773A 4.11节要求230度x6小时,任意一端绝缘回缩的尺寸不能超过3.2mm.

    这里我想对绝缘回缩与绝缘的附着力的关系进行一下讲解。因为我们通常遇到的情况就是所有的材料不允许变,只能调整工艺来实现绝缘回缩合规这种非常尴尬的情况。在现场调整工艺的过程中,我们只能通过调整绝缘与导体的附着力,快速检测进行判断。那么调整附着力与实现确保绝缘回缩符合标准要求,这两者之间到底有什么关系呢?我们都知道,绝缘附着力越大,热回缩会越小,但是多大的附着力叫大,多小叫小了呢?这只能是经验。我将标准EN50306-2对绝缘的附着力要求整理了一下,0.5平方7N  ~45N,0.75平方8N~60N,1平方12N~70N,1.5平方15N~90N,2.5平方25N~150N. 根据以往做这类线的经验,附着力在这个范围内时,导体不会出现回缩不良的现象。超过这个范围,如果太小,就容易回缩不合格,太大将会开不出绝缘皮。注意,这里的附着力是25mm绝缘皮拉松所需要的拉力。有人就会说了,老师,在现场的时候,我们那里有拉力测试仪啊!这个还要做测试的样品,做拉伸测试,一来一去,没有10~20分钟肯定搞不定,有没有更简单可行的经验证可以分享一下啊?

    确实如此,在实际操作现场的时候,我们希望更加的简单粗暴一些的方法。这里给大家介绍一下,就是多少mm可以剥皮,多少mm剥不出。这样操作人员在现场就能非常快速的做一个大致的判断。比如5mm可以剥皮,就是有剪刀剥绝缘皮,在5mm左右长度时,一定要能够剥下来绝缘皮。200mm剥不出,剥不出是个什么意思呢?就是在大概200mm长时,你用剪刀把绝缘皮剥不下来。这样员工在现场用剪刀1分钟内就可以完成这个预断,从而提升操作的效率。

    弄清楚绝缘回缩的标准要求,我们再来一起看一下绝缘回缩的检测方法。在取样长度上,IEC、国标、GJB是一致的,都是取样300mm,放在烘箱里烘,时间与温度由具体的产品标准来确定。放在烘箱里时,要确保绝缘皮在回缩的过程中没有特殊的阻碍。一般平放在铁架子上。要求高的情况下,还可以放在一个玻璃片上,玻璃片上放滑石粉。把待测样品放在滑石粉上,这样样品回缩受到的阻力最小。结果判断时,IEC与GB是测量回缩前与回缩后绝缘标记的长度,看长度缩小的百分比,或缩小的长度来进行判断。在EN50306与GJB中回缩的判断是看每一端的回缩长度,这两种判断各有所长,都是可以的。关键看大家喜欢哪种判定方式。




    前面我们弄清楚了绝缘回缩的标准要求与检测方法。现在我们一起来看看绝缘回缩产生的根本原因是什么?以及如何来减小绝缘的回缩。我们先来看看产生绝缘回缩的根本原因。主要有三点,一是线膨胀系数相差巨大,铜的线膨胀系数是17,铝是23,而交联聚乙烯是330.这个膨胀系数的差别是数量级的。所以理论上热回缩是必然会存在的。二是内部导体或芯线的结构对热回缩的影响。同等情况下,单根实芯导体与绞合导体来挤绝缘,肯定绞合导体的热回缩会比单根实芯导体要好很多。三是工艺配模,操作控制的影响。这里就比较复杂了。比如挤压式模具与挤管式模具相比,挤压式模具挤出的芯线的附着力会更大一些,回缩也会小一点。还有模具前后的距离调整,冷却水温的控制等等,都会对热回缩产生影响。

    我们一起来看看改进热回缩的一些常用的手法。

    第一就是导体加预热。预热温度越高,附着力越紧。

    第二种就是烘房收线,在热的态下收线,然后保持一定的温度,让绝缘缓慢冷却下来,以减少绝缘的内在的应力

    第三种是一个比较特殊的装置,在电缆冷却完成以后,再加一段加热管,使绝缘表面再恢复到结晶熔化温度再进入正常的冷却过程。

    这里我重点给大家解释一下,为什么导体加预热,可以提高导体与绝缘之间的附着力?我们从两个方面来看,一是塑料的熔融与冷却这个化学过程。二是塑料与导体接触的加工物理过程。

    我们先来一起分析一下化学过程。塑料的加工过程是一个高分子链打开熔融---重新排列再结晶的过程,熔融过程中,分子链在温度及剪切力的作用下被打乱,冷却时分子链重新排列,分子链的排列需要时间和一定的温度条件。如果导体是冷态,分子链的重排过程还没有完成就被冻结,这种具有重新排列倾向的作用力就残留在绝缘材料中。一方面分子链的不规则排列,造成材料的性能没有能充分发挥而强度、伸长率及其它特性降低。另一方面,这种残余应力的存在,在后续加工、存放及使用过程中,残余应力释放会造成绝缘回缩,严重的还会出现绝缘开裂的现象。

    我们再看一个加工的物理过程。绝缘挤出时通常导体的温度为室温,在0℃~40℃左右,而绝缘胶料温度,在眼模口处与导体接触时一般在150℃~220℃左右,特种材料会更高。也就是说两者的温度差值在110℃~200℃左右。在如此大的温度差距下,绝缘胶料在接触到导体表面时,大家知道金属导体有良好的导热性能,与导体接触的内表面材料会迅速冷却。电线出模具后,外层胶料是水却或空冷,相对于内导体与绝缘材料的快速冷却来说,外表面是冷却非常缓慢的。内层胶料的迅速冷却,表面硬度增加,减小了胶料与导体的黏附力。同时,胶料的冷却结晶为收缩过程,当绝缘厚度相对比较厚的条件下,绝缘的内层外层收缩不同步,外层胶料冷却时产生的收缩力使内层受到向外的拉伸,造成附着力降低。因此要增加绝缘附着力,从导体方面来讲是要减小两者之间的温度差。

    所以,如果要改善导体与绝缘的附着力,导体加预热,是常见的做法。





好了,今天的内容就到这里,我们下期节目再会。




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