电线电缆 课程毕业设计

1、河南机电高等专科学校毕业设计/论文绪 论 塑料电线电缆作为新兴的电缆品种，已越来越多地运用到国民经济各部门中。塑料电线电缆的绝缘层和外护层由于采用塑料这种高聚合物材料为主体的挤包形式，使其具有电气性能好、机械性能优越、耐环境气候、不延燃、耐化学腐蚀、容易加工、工艺流程较短、技术操作简便、材料来源丰富、成本较低等优点。尤其是中、低压塑料电线电缆应用更广泛，在敷设条件、使用环境等诸方面更显示其优异之处。随着我国工业石油的发展，随着各种性能优越的塑料产量、质量的不断提高，以及高新技术研制、开发的新型电线电缆用塑料品种的不断涌现，塑料电线电缆一定会有更大的发展空间。本篇论文主要讨论的就是如何控制塑料电

2、线电缆护套的挤出质量及常出现的护套挤出质量问题和消除方法，这对进一步的提高塑料电线电缆护套的外观、性能等质量要求有一定的帮助作用。由于国内的挤塑机等设备相对比较落后、陈旧，所以在挤出质量上面往往不是很理想，特别是对于那些不是很有经验的新手来说更是需要很长一段时间的摸索才能达到要求的水准，这样不但浪费大量的时间，也会造成一定的财产损失，通过这篇论文的阐述，可以对他们的工作带来帮助，省去对一些问题的摸索时间。而一些新型设备对护套的基础质量控制则起了很大的帮助，比如微机控制的电线电缆护套挤出，它是用材料压力控制电线电缆护套的挤出，比通过挤出速度的方法更为优越。对材料的温度可进行更精确的观察，其精度用

3、微机控制，同时对挤出速度、挤出时的材料压力、加工参数、安全功能也起到监控作用，这对提高生产质量是很有意义的。对于一般的挤塑机，做好成品质量就需要有丰富的经验了。第1章 护套挤出设备电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的，挤出设备一般是单螺杆挤塑机。塑料在挤出前，要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物，然后把螺杆预热后加入料斗内。在挤出过程中，装入料斗中的塑料借助重力或加料螺旋进入机筒中，在旋转螺杆的推力作用下，不断向前推进，从预热段开始逐渐的向均化段运动；同时，塑料受到螺杆的搅拌和挤压作用，并且在机筒的外热及塑料与设备之间的剪切摩擦的作用下转变为粘流态，在螺槽中形成连续均匀的料流。在

4、工艺规定的温度作用下，塑料从固体状态转变为熔融状态的可塑物体，再经由螺杆的推动或搅拌，将完全塑化好的塑料推入机头；到达机头的料流，经模芯和模套间的环形间隙，从模套口挤出，挤包于导体或线芯周围，形成连续密实的绝缘层或护套层，然后经冷却和固化，制成电线电缆产品。 1.1 挤塑机组的构成挤出机组的构成：挤塑机主要由主机、辅机和控制系统构成。主机就是塑料挤塑机，辅机主要包括放线装置、放线张力控制装置（或校直器、储线器）、线芯预热器（或连续退火装置）、冷却水槽、牵引装置、计米器、火花试验机、收线装置。挤出机组的用途不同其选配用的辅助设备也不尽相同。如还有切断器、吹干器、印字装置等。1.2 塑料挤出原理及

5、过程挤塑机的工作原理是：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，使塑料均匀的塑化（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塑料层，挤包在线芯和电缆上。在挤出过程中，装入料斗中的塑料借助重力或加料螺杆进入机桶中, 由旋转螺杆的推力不断向前推进,同时塑料受到螺杆的搅拌和挤压作用，并且在机筒的外及塑料与设备之间的剪切摩檫热的作用下转变为粘流态, 在螺槽中形成均匀连续的流料,到达机头的流料 经模芯和模套间的环型间隙,挤包与线芯周围,形成连续密实的绝缘或护套层。塑料挤出主要是利用塑料的可塑性，使塑料在机筒内通过加热和螺杆的作用，经过破碎、融

6、熔、塑化、排气、压实过程，最后成型、冷却定型。这一系列过程是连续实现的，按照物料的不同反应，一般将整个过程分为三个阶段：塑化阶段、成型阶段、定型阶段。塑料挤出特性主要表现在塑化阶段。塑料挤出最重要的条件是挤出压力和挤出温度。1.2.1 塑化阶段该段是挤出成型的主要阶段，为了便于研究和控制挤出过程，按照塑料物态连续变化的过程，又将塑化阶段分为三个阶段：加料段（又叫破碎段）、熔融段（又叫塑化段）、均压段（又叫均化段）。根据不同的塑料品种、不同的厂家材料对塑化温度要求的不同，这三段的温度控制是影响挤出产品质量的关键。1加料段：塑料在此阶段只发生搅拌、破碎和软化，并不发生物态的转变，温度不能太高。该阶

7、段产生的推动力是否连续、均匀、稳定，剪切应变率的高低，破碎与搅拌是否均匀都影响着挤出的质量和产量。2熔融段：在此阶段，初步搅拌、破碎和软化塑料，受螺杆的推挤作用、较高温度的热作用、与机筒和螺杆的摩擦作用、由于螺槽体积变小造成的压力作用，使塑料热交换作用加大，表里达到热平衡，逐渐由固态转变为粘流态（可塑态）。此时塑料的分子结构发生了根本改变，分子间张力极度松弛，除组成中特高分子量外，主体完成了塑化即初步塑化，并且在压力作用下，排除了固态物料中所含气体，实现初步压实。3 均压段：塑料进入熔体输送段后进一步塑化和均匀化，并使之定压、定量和定温地从机头挤出。该段的温度也最高，使经过熔融段未能塑化的高分

8、子在此段完成塑化，从而消除“颗粒”，使塑化充分均匀，所以该段又称“均匀段”。因挤出量的大小由该段的容积决定，所以又叫“计量段”。1.2.2成型阶段挤出成型主要通过模具在机头内完成的。机头的主要作用是：改变经过滤板机脖的熔融物料的直线前进方向；进一步压实物料；保温，为出模成型提供密实结构的可塑态胶料。因为机头是为成型系统提供胶料的最后一道“关卡”，所要求机头：分流合理、无死角；有一定的压力；加热控制灵敏、受热均匀。1.2.3定型阶段模具是塑料挤出过程中最后的热压作用装置，是产品的定形装置。电线电缆常用的模具（包括模芯和模套）有三种型式：挤压式、挤管式、半挤管（压）式。1挤压式模具：靠压力实现产品

9、的最后定型，优点：塑胶层结构紧密结实、胶层与线芯结合紧密、外表面平整结实。缺点：对模具尺寸要求精度高、易偏心、产量低。适用于绝缘的挤出。2 挤管式模具：靠对预成型塑料的拉伸，包覆在电线电缆的线芯或缆芯上。其优点是：a、充分利用塑料的拉伸特性，提高产量；b、不易偏心；c、塑料经拉伸，可提高机械强度。d、延长模芯的使用寿命。e、模具通用性较大。其缺点是：塑胶层结构致密性差、胶层与线芯结合不紧密。所以常采用抽真空的方法提高胶层与线芯结合的紧密度。常用于挤护套。3 半挤管（压）式：是挤压式与挤管式的过渡型式，常用于异形导体挤绝缘和高速挤绝缘时，但必要时应该采用抽真空装置。1.3挤塑机的组成挤出机组的主

10、机是塑料挤出机，习惯上将其划分为挤压系统、传动系统和加热冷却系统三部分。1.3.1.挤压系统  挤压系统包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具，塑料通过挤压系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所建立压力下，被螺杆连续的挤向机头。螺杆是挤塑机的最主要部件，它直接关系到挤塑机的应用范围和生产率，由高强度、耐热和耐腐蚀的合金钢制成。机筒是一金属圆筒，一般用耐热、耐压强度较高、坚固耐磨、耐腐蚀的合金钢或内衬合金钢的复合钢管制成，机筒应有足够的厚度、刚度，内壁应光滑，但在新式挤塑机中为提高输送效率，常在机筒内壁开有纵向沟槽。在机筒的外面装有电阻或电感加热器、测温系统及冷却系统。料斗通常

11、为锥形容器，其容积至少应能容100L用料。料斗底部装有截断装置。根据需要有的料斗装有抽真空、搅拌、加热等推进装置。亦有自动的加料料斗，计量配料料斗。机头的作用是将旋转运动的塑料熔体转变为平行直线运动，并将熔体均匀、平稳地导入模套中，并赋予塑料必要的成型压力，模芯模套适当配合形成截面不断减小的环形间隙，使熔体在芯线周围形成连续密实的管状包覆层，机头中的多空板能使机头和机筒 对中定位，贝宁感能支承过滤网对熔体产生反压力，机头上还装有模具校正和调整装置，能调整和校正模芯模套的同心度。1.3.2传动系统传动系统的作用是驱动螺杆，供给在挤出过程所需要的力矩和转速。通常由电动机、减速箱和轴承等组成。要求螺

12、杆转速稳定，不随其负荷的变化而变化，以保证制品质量均匀一致。但在不同场合下又要求螺杆能变速，以达到一台设备能挤出不同塑料和不同制品的要求。1.3.3加热冷却装置加热与冷却是塑料挤出过程能够进行的必要条件，加热系统由外部加热器加热，使温度升高，以达到工艺操作所需要的温度。冷却装置是为了保证塑料在不大于工艺要求的温度范围内而设定的。现在挤塑机通常用的是电加热，分为电阻加热和感应加热，加热片装于机身、机脖、机头各部分。加热装置由外部加热机筒内的塑料，使之升温，以达到工艺操作所需要的温度。冷却装置是为了保证塑料处于工艺要求的温度范围而设置的。具体说就是为了排除螺杆旋转的剪切摩擦产生的多余热量，以免温度

13、过高使塑料分解、焦烧或定型困难。为此必须对机筒、螺杆和料斗进行冷却。机筒冷却分为水冷和风冷两种。螺杆冷却主要采用中心水冷，目的是增加物料固体输送率，稳定出胶量，同时提高产品质量；但在料斗座出的冷却，一是为了加强读固体物料的输送作用，防止因升温使塑料粒发粘堵塞料口，二是保证传动部分正常工作。1.3.4辅机各部分的作用1放线装置有单盘和双盘两种为提高生产效率，放线装置趋向大容量和双盘放线，以利于高速连续挤出。其结构型式有无轴式和有轴式；单盘或双盘放线；活动式或固定式；张力控制或自由放线；放线架手动升降开档或自动上盘放线。其基本要求是：放线速度要均衡而不应有跳动；线盘的装卸要方便、迅速；运转灵活，安

14、全可靠性大；能为连续生产提供保障等。2校正（退火）装置：塑料挤出废品中最常见的一种是偏心，而线芯各种型式的弯曲则是产生绝缘偏心的重要原因之一。在护套生产中，护套表面的刮伤也往往是由缆芯的弯曲造成的。因此，校正装置是塑料挤出过程中必不可少的。其型式主要有：滚筒式；滑轮式；绞轮式；压轮式等。3.火花检验机：为了发现并消除线芯塑料绝缘层的薄弱结构，及时发现挤出中的缺陷，最大限度的减少废品，一般在冷却装置后安装有高频火花检验机，对线芯绝缘层或护层进行耐压试验。4.收排线装置：在许多挤塑机组中，排线与收线是单独传动的，但收排线之间有着严格的同步要求。即为实现收线盘制品排列均匀整齐，要求线盘每转一周，排线

15、移动一定的距离，这个距离应等于或略大于制品的外径，而这个距离是由排线丝杠的转速和螺纹结局确定的；同时收线盘的宽度与排线丝杠的行程必须一致，排线行程的两端与线盘的两个侧板对应。为此挤塑机组收排线装置应为联合机构，以一定的形式进行机械连锁或电器连锁。5.记米器：能准确记录挤出制品的长度。6.切断器：能迅速切断电缆，便于分盘。7.吹干器：能迅速吹干挤出层表面水分。8.印字装置：分为轮式凸字热印和色带印字，在电缆挤出层表面标明产品型号、规格、电压等级及制造厂商。1.3.5牵引装置 给挤出制品连续稳定向前运行的动力，常采用轮式牵引和履带牵引。1.3.6控制系统塑料挤出机的控制系统包括加热系统、冷却系统及

16、工艺参数测量系统，主要由电器、仪表和执行机构（即控制屏和操作台）组成。其主要作用是：控制和调节主辅机的拖动电机，输出符合工艺要求的转速和功率，并能使主辅机协调工作；检测和调节挤塑机中塑料的温度、压力、流量；实现对整个机组的控制或自动控制。1.4挤塑机的控制挤出机组的电气控制大致分为传动控制和温度控制两大部分，实现对挤塑工艺包括温度、压力、螺杆转数、螺杆冷却、机筒冷却、制品冷却和外径的控制等。以外保证在收线盘上从空盘到满盘的恒张力收线，以及整齐的排线等要求。1.4.1挤塑机主机的温度控制电线电缆绝缘和护套的塑料挤出是根据热塑性塑料变形特性，使之处于粘流态进行的。除了要求螺杆和机筒外部加热，传到塑

17、料使之融化挤出，还要考虑螺杆挤出塑料时其本身的发热，因此要求主机的温度应从整体来考虑，既要考虑加热器加热的开与关，又要考虑螺杆的挤出热量外溢的因素予以冷却，要有有效的冷却设施。并要求正确合理的确定测量元件热电偶的位置和安装方法，能从控温仪表读数准确反映主机各段的实际温度。以及要求温控仪表的精度与系统配合好，使整个主机温度控制系统的波动稳定度达到各种塑料的挤出温度的要求。1.4.2挤塑机的压力控制为了反映机头的挤出情况，需要检测挤出时的机头压力，由于国产挤塑机没有机头压力传感器，一般是对螺杆挤出后推力的测量替代机头压力的测量，螺杆负荷表（电流表或电压表）能正确反映挤出压力的大小。挤出压力的波动，

18、也是引起挤出质量不稳的重要因素之一，挤出压力的波动与挤出温度、冷却装置的使用，连续运转时间的长短等因素密切相关。当发生异常现象时，能排除的迅速排除，必须重新组织生产的则应果断停机，不但可以避免废品的增多，更能预防事故的发生。通过检测的压力表读数，就可以知道塑料在挤出时的压力状态，一般取后推力极限值报警控制。1.4.3螺杆转速的控制螺杆转速的调节与稳定是主机传动的重要工艺要求之一。螺杆转速直接决定出胶量和挤出速度，正常生产总希望尽可能实现最高转速及实现高产，对挤塑机要求螺杆转速从起动到所需工作转速时，可供使用的调速范围要大。而且对转速的稳定性要求高，因为转速的波动将导致挤出量的波动，影响挤出质量

19、，所以在牵引线速度没有变化情况下，就会造成线缆外径的变化。同理如牵引装置线速波动大也会造成线缆外径的变化，螺杆和牵引线速度可通过操作台上相应仪表反映出来，挤出时应密切观察，确保优质高产。1.4.4外径的控制如上所述为了保证制品线缆外径的尺寸，除要求控制线芯（缆芯）的尺寸公差外，在挤出温度、螺杆转速、牵引装置线速度等方面应有所控制保证，而外径的测量控制则综合反映上述控制的精度和水平。在挤塑机组设备中，特别是高速挤塑生产线上，应配用在线外径检测仪，随时对线缆外径进行检测，并且将超差信号反馈以调整牵引或螺杆的转速，纠正外径超差。1.4.5收卷要求的张力控制为了保证不同线速下的收线，从空盘到满盘工作的

20、恒张力要求，希望收排线装置有贮线张力调整机构，或在电气上考虑恒线速度系统和恒张力系统的收卷等等。1.4.6整机的电气自动化控制这是实现高速挤出生产线应具备的工艺控制要求，主要是：开机温度联锁；工作压力保护与联锁；挤出、牵引两大部件传动的比例同步控制；收线与牵引的同步控制；外径在线检测与反馈控制；根据各种不同需要组成部件的单机与整机跟踪的控制。 第2章 影响产品质量的主要因素挤出质量主要指塑料的塑化情况是否良好，几何尺寸是否均一，即径向厚度是否一致，轴向外径是否均匀。决定塑化情况的因素除塑料本身外，主要是温度和剪切应变率及作用时间等因素。挤出温度过高不但造成挤出压力的波动，而且导致塑料的分解，甚

21、至可能酿成设备事故。塑料挤出机组是由挤塑机（主机）和多台辅助设备组成的，生产中机组人员应密切配合操作.操作人员必须熟悉生长过程和操作规程。按工艺规定的控制温度，选配好合适的模具，经常观察加温系统的变化、外径的变化、速度的变化，防止塑料层的偏心、焦烧、塑化不良等现。2.1塑料塑料电线电缆要适应各种不同需要，就应具有广泛的优异而稳定的使用性能。塑料电线电缆的使用性能和寿命，决定于产品结构的先进性、塑料选用的合理性以及工艺的完善性。从塑料电现电缆技术的发展来看，合理而正确的使用材料是关键的因素。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

22、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。对护套塑料的基本要求是耐受各种环境因素作用的老化性能，在满足 这个条件下分别提出一些特殊要求和辅助要求。最常用的护套料是聚氯乙烯、聚乙烯和聚烯烃料等。2.1.1聚氯乙烯（PVC）聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯树脂为基础，加入各种配合剂混合而成的。其机械性能优越、耐化学腐蚀、不延燃、耐气候性好、电绝缘性能好、容易加工、成本低，因此是电线电缆绝缘和护套用的好材料。 用普通（阻燃）PVC电缆料制造的电缆燃烧时会产生大量黑烟，同时释放出大量腐蚀性气体HCl，

23、对人体和仪器装置会造成巨大损害。低烟低卤阻燃电缆料是以专用PVC树脂为基料，添加各种改性剂、助剂和优良阻燃剂，经过均匀混炼充分塑化加工而成的高科技产品。它不仅具有优良的阻燃性，而且在燃烧是释放的烟量低，HCl释出量很低，可观察到燃烧火焰及附近的物体。与普通PVC护套料相比，其拉伸强度及断裂伸长率相当；挤出时无需特种螺杆，其工艺性能亦相当。使用这种电缆料制成的电缆，完全适用于地铁、高层建筑、发电站、广播电视中心及计算机中心等对电线电缆阻燃性能要求高的场所。表2-1 护套用PVC塑料的分类及性能序号类型主要性能要求使用温度应用范围1普通护层级足够的机械强度、耐热、光老化性及耐寒性较好 &

24、#160;70 oC塑料电线电缆的外护层及其它电缆外护层    2耐寒护层级有较高的耐寒性，低温柔软性70 oC户外及耐寒电现电缆护层3柔软护层级  有较高的柔软性，较好的耐寒性70 oC耐寒柔软的电线电缆护层   4耐热护层级耐热性能良好80oC 105 oC耐热的电线电缆护层   5耐油护层级  耐油性、耐化学药品性好70 oC 与油类及化学药品接触的电线电缆护层6易撕护层级抗撕裂性低，敷设方便、价格低廉70 oC室内固定敷设用绝缘电线护层  

25、;7阻燃护层级抗燃烧性好70 oC 安全性要求高的电线电缆护层 8防霉、防白蚁、防鼠护层级  抗生物性好、防白蚁、防霉性好70 oC热带及温热带地区用电缆护层2.1.2聚乙烯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。根据合成方法的不同，可以分为低密度聚乙烯（LDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）。 热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料： 该种电缆料是以聚乙烯树脂为基料，加入优质高效的无卤无毒阻燃剂、抑烟剂、热稳定剂、防霉剂、着色剂等改性添加剂，经混炼、塑化、造粒而成。2.2原材料的处理电线电缆护套

26、的挤出质量对原材料处理的最基本要求有以下几点：去除塑料中过量的水分或潮气；去除固体杂质；护套前成缆或铠装半制品应圆整，外径均匀，不得有严重的节距形、竹节形、局部粗大等现象；包带应紧贴平服，不得有毛刺和尖角翘起。半制品表面不得有水分和油污。2.2.1干燥塑料中含有水分或塑料受潮，不仅会影响挤出过程的正常进行，还会影响产品的质量。因为水分在挤出过程中受热转变为水蒸气，在成品塑料层中产生许多气泡，它不仅会影响绝缘和护套的机械性能，更为严重的是它将降低绝缘耐电强度，所以绝缘应严格控制其含水量。2.2.2去除固体杂质为保证电线电缆产品的护套性能，必须对原材料中的机械杂质进行严格控制。为此，除对电缆料生产

27、厂提出较高的要求外，还应搞好生产环境的卫生，避免在生产中混入新的杂质，在机头处装过滤网滤除已混入的杂质，对于要求较高的产品，挤出机应安装真空密闭料斗，并在机头前装有线芯去污装置。2.3螺杆螺杆是挤塑机主机挤压系统的关键部件之一，它不仅起输送塑料的作用，同时对塑料的挤压、塑化、成型的难易也起着极其重要的作用，所以合理选用螺杆结构和参数是获得理想的产品质量和产量的重要环节。为适应不同塑料加工的需要，螺杆的型式有很多种，常见的有以下几种：渐变型（等距不等深），渐变型（等深不等距），突变型，鱼雷头型等。2.3.1螺杆的选择螺杆型式的选用主要根据塑料的物理性能及挤塑机的生产技术规范来确定。1等距突变螺杆

28、：非结晶型聚合物的软化是在一个比较宽的温度范围内完成的，例如软聚氯乙烯的软化点为75165，因此一般选用渐变型螺杆。熔融的温度范围比 较窄、粘度较低的结晶型聚合物，例如尼龙、聚烯烃等，宜选用突变螺杆。如果高粘度塑料选用突变型螺杆，挤出时易引起局部过热，因此不宜使用2.等距不等深：在小型挤塑机上，如45挤塑机螺杆采用的是等距不等深的全螺纹型式，螺杆的长径比较小，主要用于挤出小截面的绝缘层和护套层，挤出速度较快。 3.渐变型：中型螺杆采用等距而螺纹深度渐变的全螺纹型式，它的长径比比小型螺杆大些，螺纹的节距相等，从根部起由浅到深。螺纹端部的螺纹较深，根部的螺纹较浅，这样塑料挤出量较多，又不影响螺杆强

29、度，挤出速度快，塑料塑化好，是一般中小型挤塑机生产绝缘层和护套层的理想螺杆。4.大型螺杆的选择：大型螺杆直径一般在150mm以上，如150、200、250挤塑机。大型螺杆采用两种型式，一是等距不等深， 如150、200挤塑机；二是螺杆分三段，即等距等深、等距不等深、不等距不等深， 如250挤塑机， 压缩比在23之间，长径比在15：1左右，主要用于生产大截面的电线电缆绝缘层和护套层。2.3.2螺杆的维护保养螺杆作为塑料挤出的心脏部分，维护保养好螺杆是提高产品产量和质量的关键。因此，要注意下列几个问题：不允许在没有加塑料时螺杆空转。在清洗螺杆时，要把螺杆垫平垫稳，不允许螺杆转动，以免螺杆损伤。严禁

30、将金属物品加入机筒内，以免损伤螺杆。温度过低或加温温度未达到工艺温度下限时，严禁起动螺杆。使用螺杆冷却水时，当温度下降明显且较低时，应停止水冷；并做到停机必须停水。定期清洗螺杆。清洗螺杆时严禁使用金属器械砸撞螺杆。1.关于挤出机螺杆磨损问题：一般挤出机螺杆工作温度高，有时可达400oC，工作压力可达300500kg/cm2，在这样的条件下运转，螺杆的螺棱顶不断的受到磨损，螺杆与料筒的间隙不断增大，工作性能因而变坏。影响螺杆磨损的因素很多，主要是加工的树脂种类、填料、增强物及其他添加剂等。填料和增强物的硬度越大，对螺杆磨损越严重，物料中若有金属等异物甚至会使螺杆受损而无法使用。如果树脂和添加剂在

31、加工过程中有腐蚀作用，螺杆的磨损更为严重，尤其对螺杆的压缩段和均化段。此外，其它工艺参数比如口模压力、螺杆转速等对螺杆磨损也有影响。螺杆磨损后，产率下降，工艺难以控制，质量不稳定。尽管人们对这个问题都有一定的认识，但在进行产品成本核算时往往螺杆磨损引起的产量损失，其实当螺杆磨损到一定程度后，设备产量的降低是很大的，据测量产量损失可达525%。因此，如在螺杆磨损后能及时更换或修理，产量和质量会大大提高，所有的资金在大约两个月内可由产量的提高所得的额外利润全部补偿，同时使挤出过程的稳定性提高，便于操作和控制。2.螺杆磨损对产率及产品质量的影响：螺杆磨损增大了螺杆和料筒之间的间隙，使漏流量增加，造成

32、产率损失。通常估算产率损失采用这两种方法：一是测产率法，即把测得的螺杆磨损后产率与该螺杆初用时的产率做比较，以新螺杆产率峰值的百分数来计算产率损失；二是计算法，即通过测量螺杆磨损的程度，据测得的磨损数据计算出产率损失。（1）.测产率法 在挤出机安装上新螺杆和料筒时，尽可能在不影响产品质量的前提下，以最快的加工速度加工给定的物料，生产正常后测量并纪录产率，也可同时纪录下加工温度、螺杆转速、电机驱动电压和电流，这对了解螺杆磨损对工艺及产品质量的影响有帮助。以后定期的测量这些数据，并与第一次测量的数据做比较，即可得知螺杆磨损对产率产生的影响程度。定期检查测量的时间间隔可以是几个月，视加工物料的情况而

33、定。如加工纯的聚烯氢类物料，可以半年或一年检测一次，而加工高填充PVC之类的材料，由于螺杆磨损程度严重，一个月就要检测测量一次。一般来说，不论使用哪种物料，生产哪种物品，都要求至少一年检测一次.（2）.计算法 采用计算法有这样两个问题，首先，该方法要求对螺杆进行拆卸、清理和测量，一般需要停机24小时，对产率有影响；其次，除了螺杆磨损造成的产率流失以外，由于螺杆转速增加引起物料温度升高、黏度下降所产生的产率变化，很难通过该方法计算进去。尽管如此，此法仍不失为一种较为可靠的计算螺杆磨损产率损耗的方法。 从广义上说，当螺杆和料筒新的时候有一个配合间隙，据挤出理论来看这也意味着产率损失，随着螺杆和料筒

34、的磨损，间隙增大，产率损失也随之增大。如果设A为新螺杆和料筒的配合间隙，B为磨损后的间隙，C为均化段螺槽深度，那么由螺杆磨损造成的产率损失可用下式来计算： （2-1） 比如，一根直径为65mm的螺杆，均化段螺槽深度为3.6mm，料筒内径为65.4mm（设磨损后不变），磨损后螺杆直径为64.65mm，那么螺杆与料筒的间隙为：磨损后间隙为：按公式产率损失为：在上述情况下，理论上产率损失约为5%，使用过程中的累计产量损失相当于一根新螺杆生产23个月，可见产量损失是多么大，而且在实际生产中产率损失可能要大于此数，有可能高达25%。螺杆的拆卸和测量是比较麻烦的，要注意的是螺杆从机筒中抽出后必须趁热清理，

35、采用钢刷刷洗并进行抛光（为操作方便，可搽少许机油），然后把螺杆放在工作太上，待冷却到室温后，除去螺杆上的毛刺及粘着物。测量可从螺杆加料段末端开始，并选取螺棱顶面的最凹部测量，这样有利于保持测量数据的一致性。最后取各测量值的算术平均值作为磨损螺杆的直径。为便于以后参考，可绘制一张螺杆简图，把螺杆磨损情况及测量数据标入相应位置。螺杆磨损除产率降低外对产品质量等方面也有一定的影响，这主要是因为螺杆磨损导致产率降低后，为保持稳定的产率，势必要提高螺杆的转速，这样，物料所受的剪切和摩擦增大而使熔融温度升高，造成物料过多的回流，增加了物料在料筒中的滞留时间，引起塑化温度不稳定，因而产生压力和产率波动，据测

36、，机头压力波动可达25%，这种情况在实际生产中往往表现为螺杆转速增加，挤出机生产总产量节本不变，但产品质量突然下降，废品率大大上升，这些正是压力波动和产率波动造成的，是不可忽视的。2.4温控系统 温度是塑料由固体颗粒状态转变成粘流态的主要条件，挤塑机的温度加热控制系统是实现塑料物态转变的重要设施，温度控制不好，对产品质量影响极大。挤塑机的温度控制系统是由电加热和冷却组成，以实现挤塑机各区域温度的升降和调节，控制适当温度可保证挤出质量。2.4.1加热系统1.温度控制机理:安装在挤塑机上的电加热器和冷却风机是主要的控制机构。由于电加热具有升温、降温迅速的特点，而温度过高和过低都是挤出中要绝对避免的

37、，所以电加热必须有一套灵敏度相当高的温度调节装置尤溪般包括有自动测量仪器、控制仪表，以及有效的冷却设施。在挤塑机的适当位置上（越接近塑料层越好）安装有测量元件热电偶，就是极其重要的温度检测元件。在加温和挤出过程中，测温元件热电偶随时测得的热电势信号被送到控温仪，经放大处理后与温度设定值比较，温度仪表指示不到设定值时，则继续加热，如接近或到达设定值，则按不同的调节规律仪表发出不同的指示信号。当超过设定值，则开动冷却风机，是机身得到冷却，使温度得以下降，回到预设定值。如此反复，自动控制或手动调节，使温度稳定在被控制值附近。2.挤塑机的温控部位:根据挤出原理，挤塑机各部位的温度应有差别，可以用设置于

38、各部位电加热片的容量差别来实现。一般的，加料段容量最小，(压缩)塑化段和均化段容量要大些，而机头是保温区，主要以加热克服散热，所以容易不大。在挤塑机中温控一般是根据加热片的多少分为68段，小型挤塑机一般分为六段，大型挤塑机分成八段，通过控制屏上温度仪表的显示，来对挤塑机的六个加热区进行温控。以六段加热挤塑机为例，六个温控区域部位如下图所示。挤塑机的六个温控部位或各加热段的温度，在控制屏上都可以在温度仪表上一一显示，由操作者直接观察而知，便于调整。3.控制温度的高低对产品质量的影响:温度是塑料由固体状态向粘流状态转变的有效手段，同时它也可能造成塑料的烧焦或分解，温度低时，也可能造成严重的设备事故

39、。由于塑料品种的不同，以及挤出速度、挤出外径、挤出厚度的不同，在实际的挤出过程中，温度控制不尽相同，因此对具体的品种采用相应的挤塑温度。另外，除塑料和结构尺寸造成的温度控制不同外，环境温度也应予以考虑。因此，严格按照工艺要求控制温度的高低，保证挤塑过程的顺利进行，保证良好的产品质量，是每一个操作者不可忽视的职责。温度过高：指的是温度控制超过某种塑料的最佳塑化温度,  容易使塑料焦烧和老化,也容易产生气孔、气泡、气眼、定型不好等质量问题。温度过高,还会造成挤出过程中挤出压力波动,塑料在机筒内“打滑,挤出量不稳,使挤包层和产品外径尺寸不均。温度过低：指的是温度控制低于塑料的最佳塑化温度,

40、造成塑料塑化不好,挤出表面有树脂疙瘩或未塑化好的小颗粒。特别是合胶缝合不好,不但影响产品质量,还容易造成塑胶层脱节、裂纹、断胶等现象。因此要严格按照工艺规定控制温度,不宜过高或过低。在实际操作过程中，因设备新旧、外径大小的不同，挤制工艺有所不同，温度控制也不尽相同，挤制绝缘和护套所用塑料一样，但因树脂中的添加剂不同，其温度控制亦有区别。另外，环境温度的高低也会影响挤塑温度的控制，冬天与夏天就要相差510。2.4.2冷却系统塑料挤制工艺制度中的冷却也是很重要的一项。一般分成螺杆冷却、机身冷却，以及产品的冷却。1.螺杆的冷却:螺杆冷却的作用是消除摩擦过热，稳定挤出压力，促使塑料搅拌均匀，提高塑化质

41、量。但其使用必须适当，尤其不能过甚，否则机筒内塑料熔体骤然冷却，会导致严重事故的发生。而螺杆冷却在挤出前是绝对禁止使用的，否则也会酿成严重的设备事故。2.机身的冷却:机身冷却的作用是增加机筒散热，以此克服摩擦过热形成的升温，因为这一温升在挤出过程中，甚至在切断加热电源后也不能停止，从而使合理的温度不能得以长期维持，必须增加散热，而使机筒冷却下来，以维持挤出过程中的热平衡。机身冷却是分段进行的，主要以风机冷却为主，考虑到机身各段的功能不同，对均化段冷却的使用尤其注意。3.产品的冷却:产品冷却是确保制品几何形状和内部结构的重要措施。塑料挤包层在离开机头后，应立即进行冷却，否则会在重力作用下发生变形

42、。对于聚氯乙稀等非结晶材料可以不考虑结晶的问题，塑料制品可采用急冷方法，用水直接冷却，使其在冷却水槽中冷透，不再变形。对于聚乙烯，聚丙烯等结晶型聚合物的冷却，则应考虑到结晶问题，如果采用急冷方法，会给塑料制品组织带来不利的影响，产生内应力，这是导致产品日后产生龟裂的原因之一，必须在挤塑工艺中予以重视；聚乙烯、聚丙烯等结晶型塑料的挤包层宜用逐步降温的温水冷却方法来进行，一般视设备辅机设施而定，冷却水槽应分段分节，水温可由塑料挤包层进入第一段水槽的7060温度开始，逐段降低水温，直至室温，各段水温的温差越小越合理。第3章 实际操作中的影响在线缆行业中，线缆的制造工艺要求挤塑设备的升温、温度的稳定保

43、持、原料塑化、机头压力、挤塑过程等，应尽可能接近设定的理想状态。通常温度范围有相应的量化指标加以规范，以减少由温度变化引起的负面影响。在挤塑过程中，塑料粒子由固体颗粒转变为粘流状态，温度是控制其变化的主要手段。挤塑设备加热系统温度的变化，直接影响挤塑过程的顺利与否，进而影响线缆产品的质量。然而在实际生产过程中，有时挤塑设备的温度会在某一范围波动，在对温度进行调整时往往不能达到明显的效果，在此情况下生产的产品，尤其是对附加值高的电缆(如控制电缆、电力电缆、通信电缆、交联聚乙烯电缆等)将造成较大的浪费。通过对数台挤塑设备(45150mm)的观察、分析及调整，导致挤塑设备温控失调原因，大致有设备自身

44、、传感器(热电偶)、测温控制仪表、人为因素等方面。3.1设备3.1.1加热设备挤塑设备通常是用电加热器加热，加热片装于机筒(机身)、机脖、机头等各部位。机筒的散热(冷却)又分为水冷、风冷、或两种的结合。挤塑在加热的情况下进行，是一个连续的摩擦生热过程。由于螺杆的旋转，塑料粒子在机筒内受剪切变形和摩擦挤压，产生的热量和温升有时会大大超过塑料粒子塑化所需的温度，甚至在关闭加热电源后仍不能停止，进而超出工艺要求的温度范围。此时，若机器冷却系统的平衡失调，如散热风机功率不足、损坏、密封垫破损等，往往导致机筒的某段温度失控，引起粒子料塑化不均。若是温度超高，则会使粒子料在机筒和螺杆表面烧焦，进而使线缆绝

45、缘层或护套层的缺陷增加，或引起线缆表面烧焦等。避免或减少产品缺陷的方法是在开机过程中，认真观察设备每个温度段的温度指示值，并随机头出料的塑化质量情况调节温控，发现烧焦应立即清理机头和螺杆。对于怀疑某段散热风机有故障或漏风，应会同维修人员维修处理后再开机。若所用设备的螺杆是用油冷方式冷却的，则与其模具温控器中仪表的设置、管路的通畅与否、电磁阀、油泵、油质等因素有关。若设备(螺杆和机筒)用循环水方式进行冷却，水垢、污物、水压、水流量、电磁阀故障等为主要因素。以上原因同样会引发温度失调现象，因此在开机过程中，应保持冷却油路或水路的畅通，并经常检查相关附件是否正常。可通过观察油温、水温指示及压力指示等

46、对设备状态进行判断。3.1.2螺杆螺杆放置不当、安装过程中发生碰撞、跌落，使螺杆在一定程度上产生变形、存在毛刺，或是由于粒子料中混入金属块或其他硬颗粒，导致螺杆与机筒内壁摩擦使温升加剧导致温度失控。这些往往导致仪表在无输出状态下工作，机器温度逐渐升高，处于亚失控状态(即仪表没有输出指示，但温度示值仍然缓慢升高，并在某温度点居高不下)，若发生此现象则比较麻烦，在排除风机、油冷、冷却水、热工仪表、热电偶等因素的情况下，须对螺杆变形进行确认，必要时磨削螺杆。严禁将金属物品加入机筒内，拆卸、清洗螺杆时应将螺杆垫放平稳。3.1.3开机速度及待机时间设备开机速度慢，出胶量少，使原料塑化过头，粒子料在机筒内

47、打滑，导致螺杆转速波动，引起挤出压力波动，再加上螺杆磨损，引起已塑化原料在机筒内翻滚、回流，使摩擦加剧，导致温控失调。或是机脖内部锥面面积小、散热慢，加上在开机过程中因中和、换料和其他原因引起待机时间长，使粒子料烧焦、碳化并附着在机脖、机头内部造成堵塞，原料不能正常挤出，导致温控失调。因此开机前，应做好各项准备工作，尽量缩短开机升温过程中的待机时间，换模或换料要及时、干净，若待机时间需相对延长，则可降低设定的温度来避免原料焦化现象。3.1.4机脖或机头由于机脖或机头温度段的上下加热块中某一块损坏，导致该段上下温度有较大差别，而热电偶的取样点只有一个，所采集的温度不一定是该段的实际温度，此现象在

48、螺杆直径较大的挤塑设备中尤为常见。常使物料塑化效果差、不均匀。因此，应经常检查加温、温控系统是否正常。操作者可以从加热段电流表的电流变化作出判断，若发现加温系统有问题，应找有关人员处理正常后再开机。3.1.5滤网由于原料(粒子料)的质量较差(回收再生料)，其中含有砂粒和其他颗粒，致使机头过滤网阻塞，机筒压力增大引起温度逐渐升高失控。若是以上几种因素的综合，则温控失调现象将进一步加剧。3.2热电偶的影响热电偶在测温过程中，受测量环境、使用温度以及绝缘材料和保护管材料的沾污等影响，使用一段时间后，其热电特性将会发生变化，这一变化超过规定范围时，会使热电偶测量的温度产生失真。3.2.1热电偶的可靠性

49、热电偶固定的可靠性、取样点的设置、插入深度及接触点正确与否，对温度值的真实反映有很大关系。由于从机筒到机头各段温度不尽相同，呈现低、高、低排列，取样点位置和深度为重要因素。通常热电偶取样深度是热电偶直径的58倍，并应有效接触。3.2.2热电偶的正确夹放热电偶直接夹放在加热圈内，将导致该测点的温度有较大偏差，尤其在机头更是如此，因为其反映的是加热圈的温度，而不是机头的实际温度。所以机头必须选择合适的温度取样点，而不是简单的夹放。3.2.3正确选择热电偶热电偶与仪表的分度号不匹配，(比如K型的错用为J型或E型)导致温度示值与实际温度偏差较大。对工艺参数的执行起误导作用。因此在更换热电偶时，要仔细辨

50、认分度号。3.2.4使用过程中的注意事项使用过程中，对热电偶更换、拔插频繁，特别在机头、机脖、法兰等部位，容易导致热电偶导线扭曲、绝缘下降、局部短路，使测量信号出现偏差，引起该段温度值偏离。因此，在调整和清理机头时，要防止损伤插头、热电偶导线、接线柱等，保持接触良好。3.2.5断偶现象温度指示值是仪表的最高值并且无输出，电流表无电流指示。断偶的结果是该加热的温度段不加热。原因有信号的补偿导线接触不良、导线断路、热电偶内部损坏等。检测时，用万用表很容易作出判断。3.3仪表方面的因素3.3.1热工仪表与热电偶之间存在偏差对仪表进行检定时未加以修正，不能反映真实温度值。因此，若热工仪表存在偏差，则必

51、须对仪表示值偏差进行修正。1.动圈式测温控制仪表由于机械磨损、仪表指针触碰表盘或粉尘颗粒等使表针出现卡滞，导致表针停留在某个温度段内。只要用手指轻轻敲击仪表表面，仪表指针便会指向仪表实际温度。若卡滞现象严重，则必须修复或更换。2.数字式仪表由于其他电器的电磁干扰使仪表产生误动作，出现仪表死机现象导致温度失控。可关闭仪表电源几秒钟后再开启，一般可恢复正常。控温仪表内部模块、继电器触点接触不良、损坏、粘死等，导致仪表输出状态呆滞，使设备温度失控，在此情况下则必须更换仪表。3.3.2时间滞后参数控温仪表与热电偶之间存在一个时间滞后参数，各仪表与热电偶组合的不尽相同。若在挤塑设备中有原料烧焦现象，机筒

52、内表面形成一层聚合物熔膜，降低了热传导，使进一步增加，将影响温控。当然仪表品质差、灵敏度低导致控温精度差，也是温控失调的原因之一。3.4人为因素3.4.1责任心欠佳开机后人员远离设备，未按工艺要求和操作规程进行操作。螺杆的转速、收线速度、机头温度、产品外径等未达到良好配合状态，联动调整不良。3.4.2盲目开机对设备情况、性能、原材料特点、供应商提供的原料参考温度等了解不足，凭以往经验开机。3.4.3违章操作在已知设备有故障的情况下，仍然开机。3.5模具配模是否合理，直接影响挤塑的质量和产量，故配模是重要操作技能之一。由于塑料熔体离模后的变化，使得挤出线径并不等于模套的孔径，一方面由于牵引、冷却使制品挤包层截面收缩，外径减少；另一方面又由于离模后压力降至零，塑料弹性回复而胀大，离模后塑料层的形状尺寸的变化与物料性质、挤出温度及模具尺寸和挤出压力有关。模具的具体尺寸是由制品的规格和挤塑工艺参数决定的，选配好适当的模具，是生产高质量、低消耗产品的关键。3.5.1模具的选配依据1.挤压式模具选配主要是依线芯选配模芯，依成品（挤包后）的外径选配模套，并根据塑料工艺特性，决定模芯和模套角