网络线生产品质控制

网络线制造与质量控制 质量管理部 汤代斌 当今信息高速公路的建设已成为风靡全球的产业 而网络作为信息的载体 近年来在我国的发展也非常迅猛 光缆以其传播速度快 信息容量大成为广域 网传输介质的道选 但是 局域局的大楼通信综合布线系统中 由于光缆敷设费用太高 且接 头费用和终端光 电转换费用昂贵 因此其造价非常昂贵 为些 须寻求一种 价廉物美的数据通信电缆来担任最后 100m 的传输任务 这样 cat5 cat5e cat6 类缆应运而生 目前 cat5 类 UTP 电缆主要用于大楼通信综合布线系统的工作区通信引出 端到办公区域通信接线盒的水平布线 根据 EIA TIA 568B 规定 水平布线一 般是 4 对 100 UTP 电缆 以下通过对公司串列式芯线押出机 金东 SPL 1200 生产 cat5 及 cat5e 和 cat6 类缆生产过程及制程中出现影响电气性能的一些要素作出管控 一 一 Cat5 及及 cat5e 和和 cat6 类缆的生产制造 类缆的生产制造 5 类缆生产流程简图 1 绝缘单线的押出 由于高速数据传输电缆传输 100MHz 以上的高频 对电缆结构尺寸的 稳定性和均匀性要求严格 因此电缆生产过程中的每一道工序都可能把 自身的问题带到成品中去 而制造过程中的第一道工序 绝缘单线押 出是整个生产的中心环节 良好的控制单线制过程是生产高性能电缆的基础 线芯绝缘不偏心是 拉丝绝缘对绞成缆护套成圈包装 阻抗保持稳定的前提 而且在轴向要求达到均匀一致加工精度 在生产 中公司采用上海金东 SPL 1200 型串列拉丝绝缘生产线 其具有拉丝 退火 预热 绝缘押出各参数在线控制等高速串列生产单线功能 1 生产线速度为 800m min 1000m min 具有 x y 双轴全自动外径闭环 反馈控制系 统 实时监 控外径的偏 差 精密的 张力自动控 制系统保证 了导线外径 的均匀性 同心度控制 在 96 以 上 铜线外径偏 差 0 002mm 导体椭圆度为 0 002 绝缘外 径偏差为 0 01mm 采用 预热装置 温度 规范 120 130 使导线与 导体预热及退 火电压控制 导体外径 椭圆 度 偏芯度在线 控制 绝缘层之间的粘附力恒定 附着力要求为1 0kgf 3 0 kgf 长度为 150mm 在高速收线过程中换盘时 线的张力要小而恒定 以下为各规格具体收线张力控制范围 单支导体收线张力绞合导体收线张力 0 4 0 46BC CCS0 4 0 5MPa7 0 15 7 0 160 4 0 5MPa 0 47 0 525BC CCS0 4 0 5MPa7 0 18 7 0 190 4 0 5MPa 0 53 0 6BC CCS0 5 0 6MPa7 0 20 7 0 210 5 0 6MPa 2 色母粒应少加 绝缘线的颜色尽量做淡 因为任何一种颜色对介质 来说都是杂质 颜色越深由衰减越大 芯线应光滑 圆整 3 导体的伸长率是导体质量的另一个重要指标 导线稍硬或者说弹性 模具较大可使导线在后续加工过程中不易变形 有利于阻抗均匀性 另外导线伸长率控制范围小 则可避免两根软硬不均的芯线对交所 产生的不均匀性 从而减小结构回波损耗 在实际生产中 导线伸 长率控制在 15 25 尽量做到每道工序后伸长率基本保持不变 重点控制同一批对绞芯线伸长率波动范围为 2 之内 铜丝表面不 允许出现油污 外观金黄色 无发红 变黑现象 2 对绞工序 公司现有对绞设备为东莞旭新及上海金东对绞机 绞对的主要目的是利用 交叉效应来减小线组间的串音 对于退扭 部分或全部 式绞对在满足一定条 件时 还可以减少绝缘偏心及其它绝缘芯线径向上的不均匀缺陷 要消除绝缘 偏心对回波损耗的影响 就必须进行退扭 只有达到最小退扭率时绝缘偏心对 回波损耗的影响才基 本消除 两单线进入 对绞机之前 一定要 有同步皮带上下压住 使进入对绞机的两根 线张力均匀 张力过 大会拉细铜线 过小 则芯线松驰 跳动 节距形成后再加一个 定型装置 使线对呈完好的螺旋型 同时机器配置灵敏的张力反馈系统 张力 变化范围为 15 25 五类缆最佳退扭率为 24 30 对于设备要求对绞时速 度快而均匀 通常生产通信电缆的国产高速对绞机 经过改制可以使节距在 10 50mm 范围内 能满足生产 5 类缆的要求 对于对绞的质量要求是 当线对 被退扭后 两根绝缘导线的长度应相等 依据及设备及性能要求设置转速 设备 性能要求无性能要求CAT 5 类CAT5E 类CAT 6 类 转速 旭新 RPM 1500 250RPM1500 250RPM1300 250RPM1250 150RPM 转速 金东 扭 分 3000 500 扭 分3000 500 扭 分2600 500 扭 分2500 300 扭 分 火花电压 kv2 0 0 3 自动 设置退扭率 收放线张力变化范围应该控制在 15 25 以内 单位 kgf 对绞后芯线导体线径为 0 003 单支导体放线张力收线张力绞合导体放线张力收线张力 0 4 0 46BC CCS0 35 0 050 6 0 87 0 15 7 0 160 35 0 050 6 0 8 0 47 0 525BC CCS0 40 0 050 7 0 97 0 18 7 0 190 40 0 050 7 0 9 0 53 0 6BC CCS0 45 0 050 8 17 0 20 7 0 210 45 0 050 8 1 0 通常情况下 电缆的使用频率越高 信号的波长就越短 绞对节距越小时 平衡效果才好 但过小的绞合节距又会带来生产效率低和绝缘芯线扭伤的问题 单线的弯曲半径必须大于 100mm 以防导体和绝缘层间的粘附性降低 从而 影响电气性能 实践中 当绝缘芯同心度达到 94 以上时 五类缆的节距可取 在 10 18mm 绝缘同心度达到 97 时 六类缆的节距可取在 10 17mm 左右 同心度达到 98 以上时可取 12 24mm 左右 绞对节距公差限定在 2 内 其他规格的对绞线节距可按绞对节距与绞对螺旋角的关系适当放大或减小 线 对节距差控制在 2 5mm 在线对节距设计时 应保持两个原则 1 相邻线对 的节距差尽可能大 2 相邻和相近的线对节距不成低整数倍关系 3 成缆工序 成缆的主要目的是使线对绞合在一起构成结构比较稳定的缆芯 公司使用 上海金东采用主动放线成缆机 其成缆转速为 900 200 扭 分钟 其次 需 要控制绝缘芯线节距的波动范围为 2 以内 成缆时不可跳线 防止刮伤芯 线 不同导体外径 收线张力会有所差异 单支导体放线张力收线张力绞合导体放线张力收线张力 0 4 0 46BC CCS0 45 0 05kgf7 9N7 0 15 7 0 160 35 0 05kgf7 9N 0 47 0 525BC CCS0 55 0 05kgf9 11 N7 0 18 7 0 190 40 0 05kgf9 11 N 0 53 0 6BC CCS0 58 0 05kgf9 11 N7 0 20 7 0 210 45 0 05kgf9 11 N 对于非退扭式成缆机 绞对和成缆同向绞合 同向绞合使线对具有 增扭 的 效果 反向则具有 减扭 效果 增扭会使两导体间的距离相对较稳定 减扭 则破坏其稳定性 成缆时四对芯线进入对绞机之前 一定要同步皮带上下压住 使四对芯线张力均匀 成缆时各组线张力适宜 使缆芯的结构既保持对称又不 过分挤压 4 对线的弯曲直径应大于 150 mm 在铝箔及 PET 包带工序中屏蔽 带的张力应保持不 变 应防止张力的周 期性波动 4P 芯线 成缆收线 其弯曲直 径应大于 300 mm 成缆后芯线 结构要紧凑稳定 节距不易松散 实 践证明 在其它条 件相同下同向绞合 更好 所以成缆绞 合方向也很重要 根据目前的生产经验 在成缆过程中应注意以下几点 1 各组线张力适宜 使缆芯的结构既保持对称又不过分挤压 成缆节距通 常为 80 100mm 左右 具有自动对中功能 以减小绞对节距的破坏程度 2 放线架采用主动放线 四对线进入成缆机之前一定要有同步皮带上下压 住 使四对线受力均匀 导轮尽量大 使对绞节距保持稳定 并有张力 反馈 3 对成缆的质量要求是 缆芯结构稳定 紧凑 节距不易松散 对阻抗不 四对线经同步皮带 压制 经过导轮直 径应大于 150mm 均匀性影响最小 4 护套押出 UTP 四对 5 类缆护套最小厚度为 0 50mm 电缆最大外径小于 5 8mm 中 间放一撕裂绳 外护套表面圆整 光滑 延伸率大于或等 100 抗拉强度大 于或等 12 5Mpa 护套包覆于缆芯外 不能使缆芯松动 也不能挤压缆芯 以防 电气性能易受环境变化影响 押出时护套不宜过松和过紧 过松的护套会使电 缆使用时因外力作用使线对发生相对滑动 影响回波损耗值 过紧会使绝缘层 受压 也会影响线缆衰减 为了减小缆芯放出时对缆芯的破坏 公司现有护套 押出机为上海金东 65 型螺杆实际生产押出时采用对中式主动放线架 5 成圈与包装 传统的成圈工艺使电缆在施工放线时易打扭 使缆芯出现 退扭 及加 加扭 当出现这种情况时 电缆的阻抗将产生变化并引起 结构回波损耗 问题 同时使 90m 段长内的电缆串音性能降低 现有设备为交叉卷绕成圈机 成圈后线缆呈 型排列 不会扭曲 标准包装为 305m 采用易拉箱进行包装 品质保证源于对细节的关注 在实际生产中各工序的工艺参数 作业标准 测量工具和方法严格依照线缆图纸作确认 才能生产出合格的产品 二 网络线缆的几个重要电性能指标及其改善措施 二 网络线缆的几个重要电性能指标及其改善措施 1 降低线对间串音 提高 NEXT 和 EL FEXT 串音引起的误码是影响通信距离的主要因素之一 根据串音产生的机理 它与对绞节距 线对间节距 成缆节距 及各线对的节距比有关 理论上 采用 小节距即可从根本上改善串音 减少线对间串音的方法有 1 1 设计不同绝缘线径 使相领线对间特性阻抗不完全匹配 串音会相对减 少 保证绝缘单线的均匀性和对称性 即依图纸要求绝缘外径及导体外径在公差 范围内波动 以此来尽可能降低线对间电容不平衡是提高线对抗干扰能力的基 础 1 2 在条件允许情况下 加大线对间的距离 两线对间距离越大 串音越小 十字骨架材料使用 HDPE 增加其强度 厚度需要大于 0 4MM 近端串音衰减 及等电平远端串音较好 1 3 采用优化的节距设计是提高串音防卫度的有力措施 通常节距可选择在 11 18mm 之间 1 4 近端串音衰减及等电平远端串音衰减与节距倒数差成正比例关系 节距 倒数差越大 近端串音衰减及等电平远端串音越好 相邻线对节距倒数 差 0 012 以上 效果才较好 1 5 采用线对屏蔽技术 但此种方法因电磁波的反射 需要适当增加绝缘外径 使用时也需要带屏蔽的接插件 2 降低衰减的途径 衰减是决定局域网设计和信号在电缆中传输距离的主要因素 而导体和绝缘的 类型以及几何尺寸是影响网络线缆衰减的主要因素 在改善中有以下几个方法 可降低衰减 2 1 在允收公差范围内 增加绝缘厚度 增加绝缘厚度带来的负面效是使电缆 阻抗变大 2 2 采用物理发泡绝缘降低介质损耗 通常在生产七类线时使用 2 3 在公差允许范围内 增加导体外径 同时注意各工序张力 防止导体被拉 伸使外径变小 从而影响导体截面积 2 4 各工序生产时注意芯线绝缘层构造不能有变形 刮伤等现象 3 改善结构回波损耗途径 结构回波损耗是指沿线路发射的信号遇到阻抗不均匀时被反射 通过以下措 施可以改善回波损耗 3 1 严格控制导体和绝缘外径的波动 通过对特性阻抗的分析得知 导体的波动比绝缘外径的波动影响更大 因此 根据绝缘生产线的情况尽可能将导体波动控制在一个较小的范围内 芯 线生产线速度为 800 1000m min 对于五类线缆其导体波动应控制在 0 002mm 电容波动应 1pf m 绝缘外径应控制在 0 01mm 3 2 严格控制导体 绝缘的不圆度 当导体和绝缘不是理想的圆柱时会造成电场畸变 影响电场的分布 从 而影响电缆的许多项电气性能指标 影响导体不圆度的主要因素有成品拉丝模 孔不圆 导体在押出前所经过过线轮上损伤 影响绝缘不圆度的主要因素有 押出模具孔不圆 押出温度过高 在冷却前热的塑料因重力作用下坠而造成 绝缘芯线在过线轮上擦伤 导体最大不圆度不宜大于 0 002mm 绝缘的最大不 圆度不宜大于 0 010mm 导体的伸长率是导体质量的另一个重要指标 导线稍 硬或者说弹性模量较大可使导线在后续加工过程中不易变形 有利于阻抗均匀 性 另外 导线伸长率控制范围小 则可避免两根软硬不均的芯线对绞所产生 的不均匀性 从而减小结构回波损耗 3 3 严格控制绝缘偏心 绝缘偏心会影响线缆的工作电容和电感 从而引起阻抗的波动 通常情 况下生产六类及以上电缆时同心度应在 95 以上 绝缘偏芯度小 5 通常采用 一种特殊设计的可微调偏的自定心机头配合在线偏心监测仪来调整同心度 其 同心度可达 98 以上 3 4 绝缘颜色 网络线缆的绝缘芯线的颜色分为单色线和注条线两类 由于绝缘料中加入 色母料后 常常会因为色母料内部有矿物质 它的不均匀分布会造成相对介电 常数的不均匀 引发不同程度的反射波 同时也会增加介质损耗角正切值 故 生产网络线缆时 通常采用注条技术 并尽可能降低颜色深度 从而减少色母 料的不良影响 芯线绝缘表面应光滑 这可以减小因绞对 成缆时绝缘芯线与 绞弓或眼模间的摩擦力带来的各种损伤 3 5 导体附着力及伸长率 严格控制绝缘附着力 导体与绝缘间的附着力过小 会造成后工序加工时 导体与绝缘间的相对转动 造成微观上的不均匀 串列式生产线导体预热温度 为 120 130 退火电压为 30 40V 预热温度过高 则导体氧化发黑 绝缘层 破形 温度过低影响附着力 最终对回波损耗值产生影响 绝缘附着力要求为 1 0kg 150mm 因此 应根据线缆的具体情况确定附着力的控制范围并严格控 制 影响绝缘附着力的因素有 导体押出前的预热温度 导体的清洁程度 押 出后的冷却速度 严格控制导体的伸率范围 绝缘芯线在后序的加工过程中 因为张力的原 因 会产生一定的拉伸 其伸长量与导体的伸长率有关 在实际生产中 软态 铜导体伸长率控制在 15 25 尽量做到每道工序后伸长率