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外护套质量问题分析及解决方案

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:护套生产过程中经常会出现各种各样的质量问题,如工艺考虑不周全、设备故障、操作异常或疏忽大意等,不仅会影响产品外观质量,而且会降低其他物理机械性能,甚至直接报废产品,造成巨大的经济损失。以下为光缆制造过程中常见的典型质量事故类型。图4.6.7GYXTW拉伸不合格护套生产过程控制中,模具成型调整不合适,钢带铠装后套管与阻水带之间完全无阻力,或阻力较小,或阻力太大无法正常拉出套管,出现相对滑移或套管被卡死现象。

外护套质量问题分析及解决方案

光缆结构不同,护套生产工艺差异性较大,既有护套工艺的共性,也有各自的不同之处。护套生产过程中经常会出现各种各样的质量问题,如工艺考虑不周全、设备故障、操作异常或疏忽大意等,不仅会影响产品外观质量,而且会降低其他物理机械性能,甚至直接报废产品,造成巨大的经济损失。

以下为光缆制造过程中常见的典型质量事故类型。

1)拉伸性能不合格

对于层绞式结构光缆,在护套工艺中出现拉伸性能不合格的概率一般比较小,多数情况下出现拉伸性能不合格主要为中心束管式结构光缆[如GYXT(Z)W、GYDXT(Z)W等]。主要原因有以下几个方面。

(1)中心束管松套管在二次被覆工序控制中余长控制较小,其拉伸性能应力应变曲线如图4.6.7所示。

图4.6.7 GYXTW拉伸不合格(余长偏小)

(2)护套生产过程控制中,模具成型调整不合适,钢带铠装后套管与阻水带之间完全无阻力,或阻力较小,或阻力太大无法正常拉出套管,出现相对滑移或套管被卡死现象。在光缆在拉伸过程中,应力应变曲线始终无法显现出来(图4.6.8)或光纤受力光纤应变曲线立即抬头(图4.6.7)。松套管放线张力偏大、轧纹深度偏深或模具选配不当导致套管与阻水带之间阻力偏大等,松套管内光纤余长被拉伸光纤余长减小(通常说余长被“吃掉”)。

(3)夹杂两根或多根平行钢丝的放线张力太小、太大或不均衡,都可能导致拉伸性能不合格或无法达到理想状态。

(4)在中心束管结构光缆的生产工艺控制中,通常会在套管和阻水带之间喷滴热熔胶来固定松套管和阻水带,而热熔胶快速冷却且容易出现拉丝现象,容易堵塞钢带成型模或塑料挤出内模,导致松套管余长被“吃掉”或松套管缆芯直接在挤出内模处卡断。图4.6.9为GYXTW光缆在成型过程中实物图。

以上几种异常现象在生产过程中,实际是可以避免或减少的,主要措施如下:

图4.6.8 GYXTS12芯拉伸不合格(余长过大或护套松)

图4.6.9 中心束管GYXTW成型示意图

①定时清理挤出内外模和钢带成型模。

②严格检查和校核工艺参数(如套管放线张力、钢丝放线张力大小和一致性、热熔胶滴胶温度、喷胶机喷头是否磨损、钢带轧纹深度等)。

③生产过程中,适时检查套管放出过程中有无明显旋转,如果套管在行进过程中不断翻转,则证明套管在成型阶段阻力偏大,余长可能减小或被“吃掉“”。

④检查套管入钢带模处套管内光纤余长是否被拉伸而减小。

⑤正常开机前取一段2m长松套管进行松紧度试验,待松套管穿过定径模后,用手容易抽出套管为判断标准。

2)渗水

渗水是护套生产中常见质量事故之一。工艺控制过程中出现渗水需要立即进行剖析,既有缆芯表面渗水,也有钢/铝带搭边渗水,甚至还有中心加强件周边出现渗水等多种情况,严重时还会出现多种渗水并存现象。一旦出现渗水,必须立即找出渗水的具体部位,才能有效解决问题的发生。在生产过程中出现渗水现象,主要有以下几个方面的原因。

(1)作为阻水材料的缆油膏自身质量缺陷,有些阻水材料吸水速度很快,但在规定时间内吸水膨胀高度不足。

(2)油膏填充压力小,缆油膏填充不饱满,既有缆芯表面油膏填充不饱满,也有加强件表面无阻水材料保护的可能。

(3)钢/铝带成型不圆整,或者采用钢带搭边涂覆成型工艺,搭边处油膏填充位置不恰当,钢/铝带搭边出现月牙形间隙,导致光缆搭边渗水。

(4)在护套料高温挤出后,搭边处钢/铝带表面覆膜不能很好粘结在一起

(5)中心束管结构,如GYXTW光缆,钢带成型模具设计缆芯孔外侧距离钢丝内孔距离由于长时间磨损而间隙增大,挤出过程中护套料无法渗入到钢带和平行钢丝之间。此时需要及时更换挤出模具,同时注意挤出内外模芯距的控制。

(6)护套工艺中经常会出现二次护套或复合共挤工艺,内护和外护层之间非紧密接触,存在一定间隙而出现渗水,尤其是两种不同性质的材料共挤,如内护层为聚乙烯护套料,外护层为尼龙或低烟无卤聚烯烃类等材料的结构光缆,在挤出过程中挤压式模芯距、挤管式模具拉伸比、抽真空和第一冷水槽位置等工艺参数考虑不周。

3)钢/铝带断带、焊接不良或蓄带异常

钢/铝带为护套工艺最常见主要原材料之一,二者的成型工艺控制在护套生产工艺控制中起着重要的作用,也是护套工艺中的重点和难点,对工人的操作熟练程度要求较高。它不仅关系到光缆产品的外观,而且直接关系到产品的各项性能特点的实现,是成本控制的关键要素之一。在钢铝带工艺控制环节中,常见的典型质量问题主要有以下几个方面。

(1)轧纹深度的影响

铝带轧纹深度与其宽度和成型方式等有关,轧纹机轧辊螺距设计也会影响轧纹深度的调整,铝带轧纹深度一般在0.4~0.6mm;钢带轧纹深度一般调整为0.5~0.8mm,钢铝带的宽度增加时,轧纹深度会适当增加至0.7~0.8mm。在调整轧纹机的过程中,必须保证轧纹后基带两边的深度一致,可以通过高速运行轧纹机来检查轧辊出口处复合带是否始终保持在一条直线上,如果轧纹后复合带两边来回摆动,则说明复合带两侧轧纹深度不一致,需要重新调整。轧纹太深时,复合带在成型模处阻力大,容易被拉断或缆芯套管有钢带压纹;轧纹太浅时,成型容易产生荷叶边;轧辊损坏或有异物时,复合带易断,尤其是铝塑复合带。因此,需要养成定期清理和检查轧辊有无异常的良好习惯。常见钢铝带成型异常如图4.6.10所示。(www.xing528.com)

(2)焊接不良

钢/铝带焊接中稍有不慎就可能导致整根光缆全部报废而带来重大的经济损失。相对来说,由于铝带强度低,燃烧去除覆膜时,铝易氧化,且铝材料又具有延展性,铝带出现焊接不良概率远大于钢带的现象。因此在铝带焊接过程中,正常的做法可分为三步。

第一步选择正确焊接档位(钢带为1档,铝带为2、3档),焊接档位不偏高时铝带容易导致电流过高而击穿基带,如图4.6.11(a)所示。

第二步在燃烧铝带时,应该用酒精灯内焰加热铝塑复合带去除覆膜,同时尽可能多的将铝带燃烧后已经氧化的部分剪除掉(也可采用机械打磨去除覆膜,但效率低容易损伤基带),在修剪钢/铝带时,斜边部分尽量保证45°倾斜。

图4.6.10 常见钢/铝带成型异常

图4.6.11 焊接不良异常

第三步选择合适点焊头,将电焊头铜棒或底部铜面用超细砂纸打磨压紧,防止点焊时引起打火击穿铝带;焊接过程中还必须保证铝带焊接点两排全部满焊,铝带重叠宽度为5mm左右为宜,基带搭接时上下顺序不能颠倒,靠近机头一侧基带在下方,靠近缆芯放线一侧在基带上方,否则在成型过程中容易出现断带或护套鼓包断缆质量事故。

钢带焊接与铝带焊接大同小异,需要注意的是钢带焊接时,搭接处重叠宽度控制3mm左右,焊点分布均匀,焊点不能过于密集,点焊头最好呈子弹头形状有利于提高焊点质量。钢带搭接过宽且焊点密集时,搭接部分强度高变形难,成型时阻力大,接头过定径模时容易出现卡顿现象,护套外径会突发变细,如图4.6.11(b)所示。

(3)蓄带异常

每盘钢/铝带长度一般为2000~3000m,护套工艺中挤塑机是属于连续性挤出,无法停机接带,每盘钢/铝带在使用完后需要不停机降速接带,故该项操作对操作人员就提出极其严格的技能要求。在生产过程中,蓄带与焊接同样是关键,如蓄带槽宽度设置太宽(或蓄带槽上窄下宽,宽度不一致)导致钢/铝带在蓄带槽内翻边(通常蓄带槽宽度比钢/铝带宽度大8~10mm即可)、焊接后钢/铝带回收时垮带、蓄带时蓄带速度过快或蓄带轮张力气压太大、在蓄带槽入口处引起叠加卡带(尤其铝带)、蓄带长度过长等细节均会影响接带效果和质量,蓄带常见质量问题如图4.6.12所示。一旦出现上述现象时,操作人员应第一时间寻求其他人员的协助,尽可能快速的予以补救以最大限度降低损失,必要时在合理盘长处停机分盘解决。

图4.6.12 蓄带常见质量事故

4)护套厚度不均匀

护套厚度最大值与最小值的差值大于0.3mm时,通常就可判定为严重偏心(图4.6.13),偏心现象有多方面的原因。

(1)挤出内外模不同心,内外模之间的间隙一边大一边小。

(2)挤出内外模具本身不圆整,模具有磨损。

图4.6.13 挤出模具偏心示意图

(3)由于挤出压力的影响,挤出外模会移位出现偏心。对于挤管式模具,模口挤出料偏向哪边就松该边的螺丝,同时紧反方向螺丝,调整好后需要再次确认模套螺丝是否锁紧。

(4)光缆外径较大时,由于挤塑机出胶量较大,在线速度不高的情况下,从挤出模口挤出的熔融状塑料由于自重易偏心,此时可以将模具偏心适当向上略加调整。

(5)挤出内外模配模不合理,内模内孔比定径模大太多;模具设计时为延长模具使用寿命,将挤出内模壁厚太大等,均可能出现光缆壁厚不均匀和同心度变差。

(6)开机前护套料在螺膛内加热塑化时间较长,刚开机时材料粘度下降,缆径较大时,挤出模口处熔融料受重力影响下坠引起偏心。

(7)在非金属自承式架空光缆(ADSS)外护中,由于芳纶纱绞合股数多,芳纶绞合不圆整,尤其是芳纶纱非一次性成型,极易出现外护偏心。此种现象在电力高压线路中导致护套受力不均,降低光缆使用寿命,影响电力线路的安全运行。因此,针对特殊结构光缆,需要制定合理工艺控制方法,如挤出内外模配比、模间距、纱线放线张力、线速度等。

5)抽真空异常

在护套工艺控制中,大多数结构光缆是属于挤管式,需要对缆芯或缆芯铠装层进行抽真空处理,以便挤出的熔融料能够更好地包覆缆芯或铠装层。若抽真空装置出现故障,首先应迅速降低线速度至20~30m/min,同时将第一节水槽远离挤出机头模口,充分利用护套材料拉伸特性来延长材料在空气中的冷却时间,提升护套料包覆松紧度,事后应及时清理真空泵加以预防,防止抽真空过程中粉末堵塞滤网而影响抽真空效果。若外护套材料属于尼龙或低烟无卤阻燃护套料时,此方法则不可取。

6)表面质量问题

护套工艺复杂,质量问题类型也较多,诸如涂塑加强件渗水、缆芯卡油膏填充模、计米误差、芳纶纱绞合起毛刮纱、阻水带成型不良卡模断缆、光缆表面被异物刮伤、束管内断纤、缆芯变形导致光纤台阶或断纤、表面质量问题(如料渣、不光滑、有毛刺或砂眼、脱皮、表面呈竹节状、荷叶边、鼓包、印字模糊、色条暗淡变色、色条凹陷等)、光缆外径不均匀等。这些质量问题可按照人、机、料、法、环、测多个维度进行分析解决,需要制定综合的预防措施予以避免护套质量事故的发生。表面质量问题如图4.6.14所示。

图4.6.14 光缆表面质量不良

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