RG-6同轴线的设计.doc

哈尔滨理工大学学士学位论文RG-6同轴线的设计摘要同轴电缆是当今3G通信和高清电视使用的主要线缆。RG-6射频电缆在高频数据领域，具有传输容量大、传输衰减小、性能稳定、屏蔽性能好等特点，因此广泛使用于通信领域。本文对RG-6同轴电缆在整个生产流程过程中的每道工序进行论述并对产品的检测进行介绍。在铜材方面采用电工软铜；在绝缘方面选择了物理发泡工艺，重点阐述了物理发泡工艺和加工过程中对温度、工艺的控制和生产过程中可能出现的问题与处理方法和提出改善方案；在屏蔽层方面采用铝箔和铜线编织双层屏蔽；在产品性能检测方面，参照EN50117-2-4标准，对特性阻抗、传输衰减、回波损耗、屏蔽衰减和转移阻抗进行测试，并介绍了仪器的测试原理和测试方法。关键词同轴线；物理发泡；屏蔽衰减RG-6 coaxial designAbstractCoaxial cable is currently the 3G communications and high-definition TV using the main cable. RG-6 RF cable in the high-frequency data, with large transmission capacity, less transmission attenuation, performance and stability, and good shielding properties, therefore widely used in communications. In this paper, RG-6 coaxial cable in the entire production process during each process and product test paper introduces. In the copper side use flexible copper; Choice of physical foaming process in the insulator, focuses on the physical foaming process and the processing temperature, processing and production process control problems that may occur with treatment and to improve programs; In shield areas with aluminum foil and copper braid with double shielding; Aspects of product performance testing, reference to EN50117-2-4 standard, on the characteristic impedance, transmission attenuation, return loss, shielding attenuation and transfer impedance testing, And introduces the testing principle and test methods.Keywords Coaxial; Physical foaming; Shielding attenuation不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- II -目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景1第2章 导体的结构尺寸和性能22.1 导体材料的选择22.2 导体尺寸对产品的性能影响22.2.1 导体尺寸对特性阻抗的影响22.2.2 导体尺寸对传输衰减的影响22.2.3 导体尺寸对回波损耗的影响22.3 本章小结3第3章 绝缘层材料性能及工艺43.1 绝缘料的选择与对产品性能的影响43.1.1 绝缘料的选择43.2.3绝缘发泡层对产品的性能影响43.2 绝缘层的挤出工艺分析和控制63.2.1 物理发泡绝缘制造工艺63.3 挤出过程中出现问题的原因和处理方法143.4 发泡绝缘芯线电容的检测与控制173.5 附着力问题分析及改善方案173.5.1 改善导体预热173.5.2 改善挤出工艺183.6 本章小结18第4章 屏蔽层的性能分析194.1 屏蔽衰减分析194.1.1 单层屏蔽和多层屏蔽的效果194.1.2 铝箔结构屏蔽衰减分析194.1.3 编织导体规格对屏蔽衰减分析204.1.4 编织导体材料对屏蔽衰减分析214.1.5 编织密度对屏蔽衰减分析224.1.6 编织角对屏蔽衰减分析234.2 根据产品性能选择屏蔽层数244.2.1 第一层屏蔽材料和工艺的选择244.2.2 第二层屏蔽材料和工艺的选择254.3 本章小结25第5章 护套的选择与工艺265.1 护套的作用265.2 不同用途对护套的选择265.2.1 在室内用线护套的选择265.2.2 在室外用线护套的选择265.3 护套的挤出265.3.1 挤护套及其设备的选择265.3.2 护套的挤出与控制26第6章 产品的性能检测276.1 R-6的测试标准（EN50117-2-4）276.1.1 高频测量标准276.2 检测项目及检测方法286.2.1 特性阻抗的检测286.2.2 传输衰减的检测296.2.3 回波损耗的检测306.2.4 屏蔽衰减的检测31结论33致谢34参考文献35附录36附录A36千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- IV -第1章 绪论1.1 课题背景由于通信网络、有线电视网络和IT网络的飞速发展，中国大陆的同轴电缆工业也在快速前进。其中，用于有线电视的同轴电缆，特别是采用物理发泡绝缘的产品，占目前产量中的大部分。同轴电缆在网络、测试和测量、雷达和导航、卫星电视和许多其他高频率传送基础领域具有广泛的应用。如今国家正加紧3G网络和高清数字电视网络的建设，需要大量的同轴线来完成网络的链接。电缆的用途和多样性将大大增加。在以后的时间里传输更大量的数据的趋势将继续发展。这些传输大量数据的技术建立在高频的基础上，要求使用高端的铜导体或同轴电缆。这些要求是由无数新兴的无线应用导致的。无线或有限数据传输都要求使用一根或更多同轴电缆。同轴电缆的这种结构，使它具有高带宽和极好的噪声抑制特性。同轴电缆的带宽取决于电缆长度。 1km的电缆可以达到1Gb/s2Gb/s的数据传输速率。还可以使用更长的电缆，但是传输率要降低或使用中间放大器。 目前，同轴电缆大量取代光纤，主要广泛应用于有线电视和某些局域网。这些趋势导致了对同轴导体的更多需求和电缆的更大多样性。同轴电缆用于减少中间距离，从几厘米到几米，以传播信号。距离的缩短既不会太大又不需要昂贵的模件技术，如光纤技术。而且，同轴电缆可传递传送器的重要性能。同轴电缆的更大优点是其灵活性、机械稳定性、材料的多样性、易接触性和频率独立的信号速度。同轴电缆的需求在不断增加。因此同轴线在通信领域扮演着越来越重要的角色第2章 导体的结构尺寸和性能2.1 导体材料的选择 电线电缆产品所用金属材料以有色金属为主，其绝大部分为铜和铝，主要用作为导体和屏蔽体。RG-6同轴线内导体用的是标准阴极铜，编织屏蔽层用标准镀锡铜。2.2 导体尺寸对产品的性能影响2.2.1 导体尺寸对特性阻抗的影响特性阻抗公式： Zc=138DlogDd （2-1）式中 D同轴对等效相对介电常数； D同轴对外导体内直径（）； d同轴对内导体直径（）。2.2.2 导体尺寸对传输衰减的影响传输衰减公式：=2.61fD(Dd+1)10-3DlogDd+9.10fDtan10-5 （dB/Km） （2-2）式中 D组合绝缘的等效相对介电常数； d内导体直径（）； D外导体内直线（）； f频率（HZ）； tan组合绝缘的等效介质损耗正切值。2.2.3 导体尺寸对回波损耗的影响回波损耗：return loss。回波损耗是表示信号反射性能的参数。它是由于电缆长度上特性阻抗的不均匀性引起的，归根到底是由于电缆结构的不均匀性所引起的。因此在很大程度上同轴内导体部分线芯的公差是影响回波损耗的主要原因。2.3 本章小结在同轴线绝缘外径固定的情况下，同轴线内导体直径增大，则Zc减小，反之。在同一频率下，在D、 tan、绝缘外径都确定的情况下，内导体直径增大，则传输衰减变小，内导体直径减小，则传输衰减变大。在外径、屏蔽结构都固定的情况下，内导体直径公差越小，则回波损耗越小，反之。根据EN50117-2-4标准，RG-6同轴线内导体选定的是=1.02mm标准阴极铜线。第3章 绝缘层材料性能及工艺3.1 绝缘料的选择与对产品性能的影响3.1.1 绝缘料的选择在电线电缆用的绝缘料中，塑料作为绝缘料的应用是最广泛的，优异而稳定的使用性能是应用的原因。为了制造性能优异而稳定的塑料电线电缆，在导电线芯和半成品缆芯满足规定的技术要求的前提下，主要是对绝缘和护套用塑料提出了较高的要求。绝缘塑料的基本要求是具有优异的电绝缘性能，同时根据产品用途和使用条件分别提出对机械性能、耐高温性、物理化学性能及工艺性能的要求。聚乙烯是一种乳白色的塑料，表面呈蜡状且半透明，是电线电缆较为理想的绝缘和护套材料。其主要优点是：1）优异的电气性能 其绝缘电阻和耐电强度高；在较宽的频率范围内，介电常数和介质损耗角正切tan值小，且基本不受频率变化的影响，作为通信电缆的绝缘材料，是近乎理想的一种介质。2）机械性能较好 富有可挠性，而且强韧，耐容性好。3）耐热老化性能、低温耐寒性能及耐化学稳定性好。4）耐水性好，吸湿率低，浸在水中绝缘电阻一般不下降。5）比重轻，其比重均小于1。高压聚乙烯尤为突出，约为0.92g/cm3；低压聚乙烯虽其密度较大，也仅为0.94g/ cm3左右。6）具有良好的加工工艺性能，易于熔融塑化，而不易分解，冷却易于成型，制品几何形状和结构尺寸易于控制。在同轴线绝缘中主要使用的是聚乙烯和泡沫聚乙烯。因为聚乙烯和泡沫聚乙烯的介电常数都很小，并且介质损耗角的正切值tan能达到10-5的数量级，很好的减小了传输衰减，提高了产品的整体性能。3.2.3绝缘发泡层对产品的性能影响以实心绝缘和发泡进行对比：1）实心绝缘介电常数=2.3（PE料）等效介质损耗正切值tan=510-52）发泡绝缘发泡塑料绝缘的发泡度P为泡沫塑料中空气体积与泡沫塑料体积之比，以百分数表示。介电常数 D=2+1-2P(-1)2+1+P(-1) 等效介质损耗正切tanD=KSKtanK+GSGtanGKSK+GSG上式中： K空气的相对介电常数，等于1； G介质的相对介电常数； SK空气所占的截面积， SK=4D2-d2P; SG介质所占的截面积， SG=4D2-d2(1-P); tank空气的介质损耗正切值，等于零； tanG介质的介质损耗正切值。两者进行比较：在导体直径和绝缘外径一样的情况下，假设发泡度P为50，则发泡绝缘介电常数D=1.58，介质的介质损耗正切值tanD=3.4810-5，两者都减小。这样传输衰减也随之减小，这样不仅提高了产品的性能而且还减少了材料降低生产成本，减小电缆外径、增加信号传输距离和增加数据传输容量等优点使产品在市场上更具有竞争力。3.2 绝缘层的挤出工艺分析和控制3.2.1 物理发泡绝缘制造工艺物理发泡生产流程：3.2.1.1 放线放线分为被动放线和主动放线：1)被动放线是导线在放线架上以一定的速度放出去。这种放线方式很难和收线机很好的协调工作，放线速度快则收线来不及则引起整个流程无法进行；放线速度慢则会引起导线芯被拉细甚至被拉断，拉细则直接影响到回波损耗、传输衰减、特性阻抗，拉断则挤出无法进行。这样的放线方式操作起来需要很高的熟练度而且操作时间长，效率比较低。2)主动放线是导线在放线架上按照收线机的速度按需式放线，这种放线方式比较稳定不会出现拉细拉断的现象，这样挤出的绝缘线径比较恒定，对回波损耗、传输衰减、特性阻抗起到很好的稳定性，生产效率高。3.2.1.2 拉丝校直装置（拉丝模）在挤出过程中加一拉丝模相当于对导线芯再拉一次线，这样能很好的控制和保证导线的直径在指定的公差内波动，保证产品性能的稳定性。使用配循环冷却系统的拉丝模，解决了铜线的非一致性，微弯，铜导体表面杂质等问题，改善电缆的回波损耗，一般可使回波损耗增加2dB左右。3.2.1.3 张力器在挤出系统中主要控制线的抖动和配合牵引系统的工作。在系统中张力要适中，张力过小则引起牵引系统的打滑，挤出的绝缘厚度不均匀，直接给导线带来破坏性的影响；张力过大则虽影响到牵引系统，但会对物理发泡线缆产生横向挤压，使线缆有偏心或压扁的现象，直接影响到线缆的特性阻抗和传输衰减。3.2.1.4 牵引系统牵引系统设备的牵引稳定性是生产物理发泡线缆的关键因素之一，一般都采用前后双牵引机，由变频调速装置和恒张力调节系统组成，保证牵引稳定、前后同步，这样才可以达到牵引的稳定性，又可以减少铜线微弯，保证产品性能。否则，将大大直接影响产品性能的特性阻抗值。3.2.1.5 导体预热装置在挤绝缘内皮层前需将铜线进行预热，这样可提高内皮绝缘层与导体的粘结度（附着力），导体预热装置有高频感应加热方式、热风直吹式和直管式，公司采用的是热风直吹式预热器，预热器可对导体加热增加与绝缘内皮层的附着力还可以清除导体表面的杂质。导体可直接平直通过预热系统，没有产生导体微弯和刮伤的现象，纯铜导体建议设置为300350为宜，铜包钢导体温度建议设置为350400为宜，过高的温度会引起铜表面氧化。3.2.1.6 内皮绝缘挤出和冷却工艺发泡PE绝缘材料经过螺杆挤出到机头，并在机头的出口处暴露到大气压力下，因而形成气泡。如果只是使用泡-皮的共挤机头，则绝缘材料将会在磨具出口之前便暴露到大气压力之下。结果导致气体与导体与模具之间的间隙被释放，沿着导体表面形成一个长形的气泡。为使发泡层有稳定的性能要求并与内导体能有效的粘结（有很大的附着力），在进行发泡前需要挤一层很薄LDPE料作为绝缘内皮层。为提高产品同心度及减小衰减，要求绝缘内皮层尽可能薄且均匀一致，厚度应控制在0.020.05mm，同心度要求高,是通过机头采用的免调模具的精度来控制。内皮层挤出温度控制见表3-1。表3-1 内皮层挤出机温度控制区段第一段第二段第三段机 头机 嘴温度1201022010240102501024510导体绝缘内皮层挤出后，在进入主机机头挤发泡层前需要对刚挤出的皮层进行冷却，目的是消除导体的热应力（热阻），这是个不可忽视的关键工艺。由于内皮层比较薄散热容易一般采用风冷等设备来冷却以达到要求，实验表明此工艺使用之前，成品绝缘线芯的横截面上看到绝缘内皮层周围有许多较大泡孔并伴有串孔等不良现象出现，此成品经过测试发现：线缆的传输衰减值明显偏大，不能满足产品性能要求。而使用此工艺后结果正好相反。3.2.1.7 物理发泡绝缘挤出工艺物理发泡绝缘料由高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）和成核剂组成。高密度聚乙烯（HDPE）通常具有低的介质损耗正切值（tan），常用作物理发泡材料，但因其线性结构使得熔体粘度大、弹性低、熔体张力低，不利生产均匀细密的泡孔结构，因而不能独立用作高发泡度塑料；低密度聚乙烯（LDPE）分子显长支链结构，介质损耗正切值（tan）一般逊于HDPE，介质常数（）较HDPE低，但有较大的熔体弹性和较高的熔体张力。当发泡较高时，LDPE熔体强度和粘度低，易于产生大小均匀的泡孔且制品强度较低，因此在高发泡中常采用HDPE和LDPE混合料作为物理发泡绝缘料，以求得发泡结构韧性和发泡孔均匀性之间的平衡。HDPE和LDPE的混合比例由两方面决定：一方面电缆低损耗要求，希望HDPE配比高；另一方面，取决于熔体粘弹性，适合的混合配比例是保证熔体粘弹性的重要手段。在实际生产中，电缆衰减随HDPE增加而下降，增加HDPE的比例，可以使制品的结构韧性增加，但泡孔均匀性会下降；增加LDPE的比例，可以使制品的泡孔均匀性增加，但结构韧性会降低，衰减会上升。我公司上产的RG-6同轴线物理发泡绝缘料配比为HDPE:LDPE:成核剂=69：30：1公司采用RG-6同轴线发泡绝缘材料是美国淘氏公司生产的物理发泡绝缘专用料。表3-2中为两种绝缘材料的性能参数，其中D为材料的相对介电常数，tan为介质损耗正切值，这是反映绝缘材料的重要指标。表3-2 发泡绝缘材料的性能参数材料Dtan熔解率（g/10min）密度(g/cm3)LDPE12532.27710-51.80.919HDPE69442.34410-58.00.965对PE来说，本身是无极性的（tan=0），但在PE生产过程中需要加入催化剂、抗氧化剂、稳定剂等进行改性，最终必或多或少有离子残余。通常电线电缆使用的绝缘用PE材料的介质损耗正切tan在510-5410-4。物理发泡的关键是要将气体（氮气）通过高压注射到挤出机中并与塑料混和。因此，挤出螺杆的设计必须要确保气体与塑料能得到最均匀的混和效果。公司用的是65物理发泡机，用于物理发泡挤出的杆长径比（L/D）为36:1,气体的注射点约在螺杆长度的18D，从而可以被分为两个部分。第一段18D长度的螺杆的压缩比约为2，其作用是将聚合物熔化；第二螺杆则用于将气体和绝缘材料彻底混和，该部分螺杆的设计结构有利于降低熔融温度，即提高熔体的粘度。螺杆温度曲线如图3-2所示。各段温度设置见表3-3图3-2 螺杆温度曲线表3-3 发泡主机各区段温度的设置螺杆第一段第二段第三段第四段第五段第六段温度140101601018010185101951019510进料段：在65物理发泡机中，处于螺杆的第一段加热区域，其主要功能是对塑料进行加热、压实和输送此段的工作过程是，塑料从料斗进入螺杆后，在螺杆旋转的作用下通过机筒内壁和螺杆表面的磨擦作用向前输送和压实。塑料在进料段基本保持固态。进料段螺杆长度随塑料的种类不同而不同，PE属于软性非晶体聚合物，因此加料段很短，无需经过太长的螺杆。熔融段：在65物理发泡机中，处于螺杆的第二段、第三段加热区域，其作用是使塑料进一步压实和塑化，使包围在螺杆内的空气压回到加料口出排出，其工作过程是：当塑料进入熔融段后，随着塑料的继续向前输送，由于螺槽逐渐变浅，以及滤网，多孔板和机头的阻碍作用，塑料在螺杆中形成高压，故塑料逐渐被压实。同时物料受到来自机筒的外部加热和螺杆与机器的强烈搅拌、混合和剪切等作用，开始熔融，随着推进过程，液相不断增加，而固相不断减少，到熔融去的末端，塑料全部或绝大部分转变为粘流态。熔融段的长度主要和塑料的粘流温度（或熔点）等性能有关。PE塑料的融化温度范围比较窄，故比较短的螺杆长度就能完成。熔体输送段：在65物理发泡机中，后半部分都是输送段。在塑料进入熔体输送段后进一步塑化和均化，并使之定压，定量和定温地从机头中挤出。这阶段也是氮气的注入，气孔形成和稳定阶段。a氮气注入阶段：在串联生产机台系统中，主机将一定配比的高分子聚乙烯加热、塑化并充分搅拌，然后将高压气体（N2）在第四段加热区以快速（达到音速）注入处于熔融状态的绝缘料中，并使之处于饱和状态。 各区温度设定必须保证塑料在氮气注入前充分融化，以获得低粘度熔体，有利于与高压氮气（N2）音速注入，经过搅拌均匀的溶于物料中并处于饱和状态，PE料熔体温度一般取，180200。但实际上氮气注入针安装位置前的塑化区较短，还有一些物料没有完全处于熔融状态，所以在第五段加热区的温度一般比第四段加热区高10。b发泡孔形成阶段：气泡孔形成阶段发生于主机中第56段加热区段，而在第14段加热区段之间含有成核剂的高分子聚乙烯渐渐熔化，其高分子链、链段在分子热运动中体积膨胀并形成极细微真空点，极小的低分子成核剂微粒也在主机螺杆搅拌下均匀分布于高分子聚乙烯中，最终形成气泡核，同时熔体环境注入氮气后，几乎处于常温下的氮气迅速地以气泡核为中心形成微泡孔，另一部分仍以游离形式留存于泡孔壁中或高分链、链段内（非气态），此时氮气处于饱和状态，由于第56段加热区温度恒定，能很好的促使氮气充分溶解，以达到溶解饱和，此时熔体粘度降低，发泡度提高。c微泡孔成长定型阶段：熔融混合物从主机机头模具挤出后，高压环境突然消失，以气泡核为中心的微泡孔迅速膨胀，这一阶段发生在主机机头模具外模前端到温水冷却槽前部，通过这段区域发泡过程基本完成，接着进入的就是冷却系统。如图3-3表示：图3-3 发泡示意图1）首发泡区域段: 此阶段内气-熔共存体系迅速膨胀，绝缘线芯直径变粗，发泡度增加，电容下降。在这一阶段，应对绝缘外径、电容实行在线监控，加上适当工艺调整，从而控制绝缘的直径、电容、发泡度等，使之达到产品性能的要求。当气-熔共存体从模具挤出前压力下降时，已经开始发泡，但到熔体压力突然降至101kPa（大气压）时，发泡最剧烈。微泡孔随着绝缘内部与外界压力差的剧增，克服泡孔壁的熔体张力迅速膨胀，这一过程有助于一部分氮气由熔体析入泡孔。这时必须保证：熔体有足够的粘弹性，确保泡孔壁在膨胀过程中不致破裂，还要有足够的发泡度以及稳定均匀的泡孔封闭结构。因此我们采用一定比例的HDPE/LDPE混合料作为发泡绝缘用料(公司采用配比为69:30)，以求得泡沫绝缘的结构强度与泡孔均匀性的最佳组合。对于压力微环境而言，整个绝缘横截面同样需要有一个均匀平衡的压力释放过程，绝缘挤出后，外表层压力突降到101kPa（大气压），可以说有相当压力释放空间，但内导体选用何种材料,绝缘内表层都没有像外表层一样的释放空间。为缓解这一矛盾，应从模具设计入手来解决。2）稳定区域段: 在此阶段内，绝缘外径、发泡度和电容等都可认为没有发生变化，但更确切地说还是发生了微妙的变化，以至于从表面上无法观察到。但实际上这是一个非常关键的阶段，对于形成稳定均匀的泡孔结构至关重要。此时，在首发泡区域段所用的分析以及所进行的工艺设计正在或继续起作用，不同的是我们将温度环境分析更确切的定位为冷却环境分析。因为在这一阶段，应着重于电缆绝缘如何冷却、定型，以达到最佳效果。必须指出一点，所有工艺必须基于泡沫绝缘导热系数低的特点来设计，如果工艺设计致使绝缘层从外部过快冷却，则在绝缘层内部形成过高的压力环境并得不到有效缓释，则会在内导体周围出现泡孔大小不均匀、窜孔。为此，必须从工艺与设备角度给绝缘层提供一个缓和的冷却环境，其中包括空气冷却、阶梯水温冷却、反复冷却、交替冷却等。发泡度与时间的关系如图3-4所示：图3-4 发泡度与时间的关系3）尾发泡区域段: 在此阶段，绝缘外径在工艺设计给定的环境中略微变小并收缩成型，得到合格的半成品。这一过程，能对上述各阶段中形成的均匀细密的泡沫绝缘结构进行压力、温度、应力等的细微调整，以达到相对稳定。值得注意的是首发泡区域段、稳定区域段以及本段，都会出现一些小泡附着在绝缘层表面，并马上破裂释放出气体。特别是首发泡区域段温水冷却阶段，将会有大量来自绝缘层内过饱和的氮气和少部分属于泡孔破裂气体逸出，所有这些会导致发泡度略微下降。此时要注意的是，要切实保护好极度敏感的发泡绝缘层，这是因为绝缘层发泡聚乙烯的强度及耐磨性较实体聚乙烯差得多。值得注意的是在每一道挤出前都要调整好同心度，这多产品的性能非常的重要。3.2.1.8 外皮层绝缘挤出物理发泡绝缘外皮层一般采用HDPE或LDPE（RG-6外皮绝缘采用的是HDPE物料），以提高发泡层的强度和光洁度，并且具有良好的防潮防水性能。其挤出厚度一般在0.050.08。表3-4为外皮层主机的温度控制。表3-4 外皮层主机的温度控制区段第一段第二段第三段第四段第五段第六段温度1201017010185101901019510195103.2.1.9 冷却系统塑料在离开机头后不远应立即进行冷却，否则会在重力的作用下发生变形。物理发泡冷却系统冷却剂采用的是温水和凉水分段冷却。在离眼膜50cm处使用温水冷却，水温一般是5060，并且温水箱是可以伸缩的。温水冷却的作用给发泡的绝缘层提供一个缓和的条件，有利于靠近导线的未完全发泡绝缘料完全的发泡如图（3-4）所示，保证发泡层的泡孔均匀、细腻，温水箱的伸缩可以控制发泡外径和发泡度。接着就是进行冷水冷却，把半成品温度降到常温，由于PE料的导热性能比较差和压线速度快，因此需要很长的冷却槽来进行冷却才能达到常温。3.2.1.10 水中电容水中电容是反映发泡度的直接数据反馈，根据电容值的大小可以控制生产过程中的发泡度，确保整条线的发泡度在一个确定数值附近微小波动保证产品的传输衰减性能和特性阻抗稳定。3.2.1.11 电花火检测电火花检测是检验半成品的绝缘状况，RG-6电火花检测电压为直流2.00.3kV。3.2.1.12 干燥主要是除去线缆表面的水分，干燥的作用。一般使用的是吹风式干燥机。3.2.1.13 测线径检测线缆的直径，检测的仪器有手动的和自动的，公司采用的是双向激光测径议。3.2.1.14 储线架储线架是由两个串联的导轮组组成的，一个导轮组固定，另一个在固定的轨道上移动。线缆缠绕在导轮上，移动的导轮组远离固定的导轮组，这样形成储线。起到调节张力、换收线轴的作用。储架有横卧式和立式及其他方式。3.2.1.15 收线架把成品或半成品收集到收线轴上为下一步的加工做好准备。3.3 挤出过程中出现问题的原因和处理方法表3-5 出现问题的原因和处理方法现象表现原因分析处理方法发泡线外径发扁1. 发泡度过高2. 挤出温度过高3. 冷却不充分4. 成核剂配比不适当5. 热水槽毛毡划伤1. 降低氮气注入量，增加主机螺杆转速2. 降低模口温度3. 更换冷却水槽毛毡偏 心1. 偏心校正螺丝松动2. 导体弯曲严重3. 模具拉伤4. 堵料5. 主机模芯口径偏大6. 导体太硬张力不均匀1. 拧紧校正螺丝2. 更换导体3. 换模4. 停机清理模具和更换过滤网5. 压线前过眼模表面粗糙、破裂1. 材料熔体流动速率较小（LDPE0.5g/10min，HDPE 0.21.0g/min）2. LDPE与HDPE相混合，熔体流动速率不均匀，从而产生不均匀的内应力，出模口时应力恢复引起熔体破裂3. 温度过低，压力增大，剪切应力增加，开机速度超过塑料的临界剪切速率4. 出模口压力太小或太大5. 模套入口角太大，临界剪切速率变小6. 氮气压力太大，进一步增大塑料挤出压力，剪切应力增加，临界剪切速率降低7. 模套太小，导致内应力增大8. 模芯、模套不光滑，高速时摩擦力较大，易于引起熔体破裂9. 螺杆长径比太小，螺槽深度太浅10. 加速太快，已引起熔体破裂1. 改用熔体流动速率较大的材料（不同的LDPE料，熔体流动速度可相差几倍）2. 适当增大HDPE的混合量 3. 提高熔体温度4. 调节模芯与模套间距模套间距：L=1.52.5D（D 模套孔径）5. 减小模套入口角，模芯斜度与模套壁应一致，尽量保持塑料层流6. 适当调节氮气压力。一般较小外径芯线时适当减小氮气压力；较大外径芯线时适当增大氮气压力。并非所有线都采用同一压力7. 适当放大模套，减小出模前内应力8. 用砂纸砂光模芯、模套内壁，提高挤出的临界剪切速率9. 增大螺杆长径比，加深螺槽深度10. 适当降低开机速度，待螺杆内的料排完后再慢慢加速。水中电容不稳1. 发泡度过高。2. 放线（张力不稳）3. 成核剂配比和合理4. 温控区失控5. 发泡线进水6. 主机牵引转速不稳1. 降低氮气压力2. 增加主机螺杆转速3. 降低机头温度4. 改变发泡料与成核剂的配比5. 稳定主机牵引转速线径大小不一1. 塑料在过滤板处旋转挤出时，带动杂质旋转，因此杂质堵住滤网的目数在随机变化，导致塑料流量大小随机变化2. 氮气压力太大，挤出时充入的氮气不均匀，发泡度变化3. 测仪的公差设置太小，导致牵引电机速度变化较快，变化过程中产生惯性导致速度不稳4. 牵引电机反馈动作延迟5. 主电机转速不稳，塑料挤出时流量不不均匀6. 模套太小，挤出发泡时的变化量与压力的关系较大7. 放线张力不均匀，导致线速度变化8. 温度调节不当，氮气与塑料混合不均匀1. 经常更换过滤网，增加滤网层数2. 适当减小氮气压力3. 适当增大测径仪的公差设置4. 调节变频器参数5. 适当增大模套6. 调节放线张力7. 调节加热温度线体划伤1. 模口处有杂料2. 导轮碰伤3. 模具刮伤4. 挡水槽毛毡碰伤。1. 清理模具2. 调节导轮3. 更换内壁光亮的模具4. 调整水槽断线1. 防线受阻2. 牵引储线轮相碰3. 内导体有焊点4. 拉丝模卡住（无拉丝液）1. 调整放线架2. 减慢收线速度3. 使用没有焊点的导体4. 加拉丝油，增加润滑附着力大1. 发泡度过低2. 预热温度过高3. 挤出机温度过高1. 增加氮气注入量，增大发泡度2. 降低预热温度3. 降低挤出温度黏附力小1. 发泡度过高2. 预热温度过低3. 挤出机温度过低1. 降低氮气注入量，减小发泡度2. 升高预热温度3. 升高挤出温度竹节1. 内导体有弯2. PE胶料断流3. 放线（张力）不稳4. 收线储线轮相撞5. 牵引转速不稳1. 增加拉丝模校直2. 保证PE料充足和过滤网清洁3. 使用被动放线架恒速放线4. 减小收线速度糊料1. 停机未排净料2. 塑化温度过高3. 机头挤出压力太大4. 频繁换料，温度控制不合理。5. 未及时清理过滤网1. 停机前排净多余的物料2. 降低塑化段温度3. 减小主机螺杆转速4. 不经常换料和合理控温5. 及时清理过滤网泡孔结构不良1. 发泡层混合料太热2. 机头太热3. 背压太低，有串孔4. 过早发泡5. 发泡不足6. 发泡过渡7. 泡层材料配比不合适8. 成核剂分散不均1. 降低温度分布，降低螺杆转速2. 降低机头温度3. 增加模套承线区长度（收敛区），减小模套尺寸；减小模芯模4. 降低发泡主机加料段温度5. 增加氮气压力，升高导体预热温度，提高熔融温度，调整水槽6. 减小氮气压力，降低导体预热温度，降低熔融温度，调整水槽7. 调整配比，采用高熔融强度的低粘度材料8. 检查混料器；加强材料塑化发泡线进水1. 发泡度过高（电容值控制太低）2. 温控区失控温度太高1. 降低氮气注入量，降低主机螺杆转速2. 停机重新排料发泡线表面不光滑1. 发泡温度过高2. 机头挤出压力太低3. 发泡塑化不良4. 模口有异物，不圆5. 导轮挡水槽碰伤1. 降低氮气注入量2. 增主机螺杆转速3. 降低均化段温度4. 改变发泡料与成核剂配比5. 调节温控区温度6. 打磨清理模具PE胶断流1. 模距过小。2. 模套孔过大。3. 导体粘有拉丝液。4. 机头位置严重不正。1. 增大模距2. 更换模套孔小的模具3. 导体干燥处理4. 校正机头位置导体氧化1. 涂层胶未包好2. 内导体有氧化斑点3. 预热温度过高1. 更换未开封的胶料2. 挤出前增加拉丝模3. 降低预热温度如确认氮气进气气路畅通，氮气气量充足后，氮气进气仍较困难料铜内压力太大，与氮气压力基本相当，氮气无法进入料筒1. 清除滤网上的杂质，使塑料畅通挤出2. 检查模套是否太小，或模芯、模套间距是否太小，从而增大了螺杆压力，应做出相应调整3. 适当升高进气孔旁进料端加热器温度（升高2030度为宜）氮气进气孔堵塞料筒内压力较大时释放氮气，气管内压力大大降低，如进气阀的逆向阻碍不良，塑料易回渗至气管内，从而堵塞气体进入1. 更换氮气时，让料筒内残留气体冲出，待料筒内压力降低后方可更换2. 停机或发泡度超大时，不允许释放氮气，以防熔体回渗3.4 发泡绝缘芯线电容的检测与控制芯线在水中通过电容测试管进行在线的电容值测试，根据电容测试仪显示出的电容值，再对挤出工艺进行调整便可以控制线材的电容，从而使线材达到稳定的电气性能要求。当电容测试仪检测到发泡绝缘的芯线电容值不合格时，可以通过对生产工艺进行调整：1. 在芯线外径公差允许范围内调整挤出机主机螺杆转速或牵引轮转速，使线材的水中电容值达到要求；如果当线材水中电容值偏小时，可在外径公差允许的范围内，降低挤出机主机螺杆转速或调快牵轮引的转速，使芯线水中电容值达到要求。2. 调整外径不能使线材水中电容值达到目标要求时，说明芯线绝缘材料绝缘性能有问题，可以通过调节氮气注入系统氮气压力、调节冷却水温度、移动冷却水槽使线材发泡度改变从而改变材料等效绝缘介电常数，使芯线性能达标。3. 调整挤出机机头温度能改变发泡度和改变材料的绝缘性能，但因挤出机机头温度对发泡度影响非常敏感，尽量不要通过调整机头来调节发泡度，并且改变机头温度还会影响其它工艺参数的变化。4. 检查外模内径尺寸，看是否适合（一般外膜内径尺寸比芯线直径的2/3小）。5. 当上述外径调整及发泡度调节都不能使线材的水中电容值达到目标要求时，线材的结构很可能存在问题，需检查芯线是否有偏心、放线、收线张力是否过大导致铜丝被拉细等，从而把各挤出工艺条件调整到最佳状态。3.5 附着力问题分析及改善方案3.5.1 改善导体预热同种材料相比较，跟挤出绝缘料从熔融状态向固态转变的时间长短有关，如果导体是非单根单体的时候，熔融状态的绝缘料就会渗入导体结构缝隙中，时间越长，渗入的材料越多，那么绝缘与导体接触的表面越大，所以电线绝缘的附着力越大。这样就可以解释了导体预热会增大附着力的原因。3.5.2 改善挤出工艺如果采用挤压式挤出方式，那么与电线的拉伸比很大关系了。拉伸比大了，绝缘料裹住导体越紧，这样就导致附着力就越大。加压外模，内外模之间的距离，距离越大，压力越大，反之距离越小，受到压越小，但不能太大，内外模间距太大易偏心和倒胶。3.6 本章小结附着力与预热温度成正比，预热温度太低，导体与绝缘层之间会出现气孔；太高，则导体易被氧化和导体出现挂胶料现象，黏附力太大，则无法做接头。当然，预热温度选低，到了机头模口处再高温，也等于提高了预热温度。选择摩擦系数大的塑料加工增加导体与塑料的附着力。调整内外膜的距离来增加附着力。另外，从回波损耗的角度考虑，机头模口处不宜温度过高。第4章 屏蔽层的性能分析4.1 屏蔽衰减分析4.1.1 单层屏蔽和多层屏蔽的效果单层屏蔽衰减随频率的频率及屏蔽厚度的增加而增大，在低频的范围内，强磁性金属的屏蔽效果比非磁性金属好；在高频的范围内，非磁性金属屏蔽效果比强磁性效果好。非磁性金属中电导率高的屏蔽效果好。多层屏蔽：1. 相互接触的不同金属间波阻抗差别越大，屏蔽效果越好。2. 同轴对的屏蔽结构，作为主串回路的同轴对的屏蔽性能，比被串回路的同轴对的屏蔽性能要差一些。3. 屏蔽越高，屏蔽层厚度越厚，则屏蔽效果越好。4. 屏蔽层数越多，屏蔽效果越好。4.1.2 铝箔结构屏蔽衰减分析一）目的：分析不同规格的铝箔在同轴线屏蔽应用中的衰减能力。二）方法：使用相同结构但外包铝箔不同的线材加工成组件与没有铝箔的线材进行屏蔽衰减对比。三）方法步骤：1. 组件加工使用如下不同铝箔纵包其它结构相同的线材并分别用Tratec F公头压接成长度为3M的F/M-F/M组件各10PCS进行测试。1）XC002-561线材（30双面）2）XC002-561-A线材（50双面）3）XC002-561-B线材（65双面）4）XC002-561-C线材（50双面热融）5）XC002-561-D线材（30单面）6）XC002-561-E线材（没有铝箔）2. 测试a.使用设备E5062A网络分析仪30MHz-1000MHz功率吸收钳。b.测试方法使用TRATEC CLASS A屏蔽衰减测试方法。3. 分析方法1）统计所测得的每种组件的屏蔽衰减值，取平均值；2）以无铝箔的线材组件测试值为参考基准，计算出各种铝箔线材的差异值；3）从差异结果分析各种铝箔的在同轴线屏蔽应用中的屏蔽衰减能力。四）结果分析表4-1 结果分析NO铝箔规格(mm)加铝箔屏蔽值（dB）30-1000MHz无铝箔屏蔽值（dB）30-1000MHz铝箔实际屏蔽值（dB）30-1000MHz备注130单面77.541.436.1XC002-561-D230双面80.741.439.3XC002-561350双面8241.440.6XC002-561-A465双面79.141.437.7XC002-561-B550双面热融81.741.440.3XC002-561-C五）结论：1）铝的厚度和铝面的层数与屏蔽衰减具有一定的相关性；2）同规格的双面铝箔比同规格的单面铝箔基本要好3-5dB；3）热融性铝箔与同规格的普通铝箔基本上区别不大.4.1.3 编织导体规格对屏蔽衰减分析一）目的分析在同等条件下，不同规格的编织导体其屏蔽衰减的性能。二）方法使用相同结构不同导体规格的线材，加工成组件，测试出结果进行对比。三）方法步骤1. 组件加工使用以下编织密度相同，但导体规格不一样的线材，用Tratec F公头，分别压接成长度为3M的F/M-F/M组件各10PCS。1）XC002-561： 64/0.12BC，10目，密度65.5%，编织用量7.24kg/km。2）XC002-561-F：80/0.10BC，7.5目，密度65.7%，编织用量5.98kg/km。3）XC002-561-G：48/0.16BC，11目，密度65.7%，编织用量9.92kg/km。2. 测试1）使用设备E5062A网络分析仪30MHz-1000MHz功率吸收钳。2）测试方法使用TRATEC CLASS A屏蔽衰减测试方法。3. 分析方法1）统计所测得的每种组件的屏蔽衰减值，取平均值；2）比较屏蔽衰减值，从比较结果中得出不同规格的导体在同轴线屏蔽应用中的屏蔽衰减能力。四）结果分析表4-2 结果分析NO编织导体规格编织密度编织用量可屏蔽值（dB）30MHz-1000MHz备注180/0.10BC 7.5目65.7%5.98kg/km 83.5XC002-561-F 264/0.12BC 10目65.5%7.24kg/km80.7XC002-561348/0.16BC 11目65.70%9.92kg/km81.9XC002-561-G五）结论：相同结构的线材同样的编织密度，小的导体比大的导体屏蔽效果要好，且成本更低（只在铜用量方面）。4.1.4 编织导体材料对屏蔽衰减分析一）目的分析在同等条件下，不同材料的编织导体其屏蔽衰减的能力差异。二）方法使用相同结构不同编织导体材料的线材，加工成组件，测试出结果进行性能对比。三）方法步骤1、组件加工使用以下编织密度相同，但编织导体材料不一样的线材，用Tratec F公头，分别压接成长度为3M的F/M-F/M组件各10PCS。1）XC002-561： 64/0.12BC， 10目，密度65.5%2）XC002-561-H：64/0.12TC， 10目，密度65.5%3）XC002-561-I：64/0.12AWL，10目，密度65.5%4）XC002-561-J：64/0.12CCS，10目，密度65.5%2. 测试1）使用设备E5062A网络分析仪30MHz-1000MHz功率吸收钳。2）测试方法使用TRATEC CLASS A屏蔽衰减测试方法。3. 分析方法1）统计所测得的每种组件的屏蔽衰减值，取平均值；2）比较屏蔽衰减值，从比较结果中得出不同材料的编织导体在同轴 线屏蔽应用中的