电缆在挤塑生产时的工艺

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：

a.产品的质量。

b.设备各部位机械运转情况。

c.加温系统的控制情况。

d.螺杆和牵引的速度变化情况。

e.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：

a.生产任务完成后要及时停车清理机头。

b.温度控制超高时，会造成塑料焦烧，要停车清理机头和螺杆。

c.停车1小时以上需清理机头。

d.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。

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。

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。

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”。

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