CN107993769A - 一体式电焊机电缆的制备方法及其制得的电缆 - Google Patents

Abstract

一体式电焊机电缆的制备方法，包括步骤：1)制备导体股线；构成导体股线的铜单丝的直径是≤0.21mm；2)制备控制线芯；控制线芯由导体外包裹绝缘层构成，该导体的线径偏差范围是±0.2mm，截面积范围是0.5～0.75mm²，构成导体的铜单丝的直径是≤0.21mm；3)制备缆芯；缆芯由多根导体股线和至少两根控制线芯围绕导气管绞合，再在外部绕包隔离带构成；绞合的节径比范围是12～16；各个导体股线以及线芯均布在导气管外；所述导气管的内径是6～8mm；4)制备护套。上述方法制得的一体式电焊机电缆，结构是以通气导管为中心，由多根导体股线和至少两根控制线芯围绕导气管绞合构成缆芯；在缆芯外绕包隔离带，在隔离带外挤包有护套层。

Description

一体式电焊机电缆的制备方法及其制得的电缆

技术领域

本发明创造属于电缆技术领域，具体涉及一种特种电缆制造方法及其制得的充气式电焊机电缆。

背景技术

目前国内使用的CO₂气体或其它类似原理的惰性气体保护焊接在实际使用时需将焊把动力线、气管、控制线合并使用。在实际使用过程中，气管、控制芯随焊接电缆在地面来回拖动、摩擦，容易将气管折断、破皮，导致气管漏气、控制芯断芯；导致焊接工艺不稳定、甚至无法焊接。

发明内容

技术问题分析：

在工程实践中，由于充气式电焊机电缆中，导气管、控制芯与焊机动力芯集成一体，导气管的材质是一般是热塑性弹性体TPE等、控制芯是包裹绝缘层的导体、动力芯是绞合构成的铜导体，动力芯不可避免地对导气管和控制芯进行摩擦，使它们产生破损。电焊机电缆在使用时候，一般是绕在线盘上，一端由专用接插件接在电焊机上(动力芯、控制芯和导气管分别与电焊机的接头/接口对应连接)，另一端连接焊枪，由于焊接位置等因素，电缆要经常地被拖动、折弯，这就进一步增加了导气管和控制芯破损的几率。

技术人员解决这类问题的思路是改进导气管的管体的厚度和/或材质和控制芯绝缘料的厚度和/或材质。通常来说，相同材质下，厚度越高，其破损的几率就越低。但是，盲目提高材料厚度带来的问题是，导气管的圆整度、电缆的整体机械特性、电缆结构的生产适应性等都得不到保证，长久使用后，会出现影响使用性能的产品缺陷。

同时，惰性气体焊机及配套部件形成标准，配套的电缆结构也已经标准化了。如何在现有的结构标准框架下，生产得到具有优秀功能和性能要求的电缆是不易解决的问题。

为解决技术问题而采用的技术方案：

设计合理的电缆结构，并通过专有生产方法确保电缆结构的实现。在生产中，将控制芯、导气管、动力芯导体复合成一体绞合生产。具体来说：

一体式电焊机电缆的制备方法，包括以下步骤：

1)制备导体股线；构成导体股线的铜单丝的直径是≤0.21mm；

2)制备控制线芯；控制线芯由导体外包裹绝缘层构成，该导体的线径偏差范围是±0.2mm，截面积范围是0.5～0.75mm²，构成导体的铜单丝的直径是≤0.21mm；

3)制备缆芯；缆芯由多根导体股线和至少两根控制线芯围绕导气管绞合，再在外部绕包隔离带构成；绞合的节径比范围是12～16；各个导体股线以及线芯均布在导气管外；所述导气管的内径是6～8mm，壁厚是1.1mm；

导气管的机械性能要求为：对于常态下抗张强度≥10.0MPa，断裂伸长率≥200％的导气管，经135±2℃、168h环境后，抗张强度变化率在±30％区间内，断裂伸长率变化率在±30％区间内；

4)制备护套；

所述步骤1)中：

把铜单丝束绞制得导体股线，束绞时候的放线线速度范围是4.7～5.2km/h，收线的张力的变化范围是20～25N；束合的节径比范围是25～30；

所述步骤2)中：

2.1)先把铜单丝束绞制得导体，束绞时候的放线线速度范围是4.7～5.2km/h，收线的张力的变化范围是20～25N；束合的节径比范围是25～30；

2.2)再在导体外挤包绝缘料后，辐照交联：

绝缘料是105℃辐照交联低烟无卤聚烯烃绝缘料；出线速度为：160m/min，电子束辐照能量为1.5MeV，电子束的束流为40mA；

所述步骤3)中：

3.1)把步骤1和2)制得的导体股线和控制线芯围绕导气管绞合；

生产的线速度范围是3～5km/h，股线的张力范围是30N±2N，绞合的节径比范围是12～16；

生产时导气管内充满气体，确保气管内始终保持饱和状态(膨胀状态)，气压为0.1MPa；

导气管所受拉力为10N±1N，并且均匀；

3.2)绕包隔离带，绕包时隔离带的张力范围是50N±3N；W隔离带的搭盖率范围是5～10mm；隔离带的厚度范围是0.1-0.2mm；

所述步骤4)中：

4.1)在步骤3)制得的缆芯外挤包护套料；

护套料是辐照交联CPE橡胶护套料；

挤包护套料的工艺参数包括：挤出温度控制：140℃以下；螺杆转速：40r/min以下；挤出方式为挤压式；

4.2)进行辐照交联，出线速度为：29m/min，电子束辐照能量为2.1MeV，电子束的束流为26mA；负载下伸长率为80％。

一种权利要求1所述方法制得的充气式电焊机电缆，其特征是结构为：以通气导管为中心，由多根导体股线和至少两根控制线芯围绕导气管绞合构成缆芯；在缆芯外绕包隔离带，在隔离带外挤包有护套层；

构成导体股线的铜单丝的直径是≤0.21mm；

控制线芯由导体外包裹绝缘层构成；该导体的截面积范围是0.5～0.75mm²，构成导体的铜单丝的直径是≤0.21mm；

缆芯的绞合的节径比范围是12～16；各个导体股线以及控制线芯均布在导气管外；所述导气管的内径是6～8mm；

隔离带的搭盖率范围是5～10mm；隔离带的厚度范围是0.1～0.2mm；

构成绝缘层的绝缘料是105℃辐照交联低烟无卤聚烯烃绝缘料；构成护套层的护套料是辐照交联氯化聚乙烯CPE橡胶护套料；

绝缘层的厚度是0.6～1.0mm，护套层的厚度是2.0～2.6mm。

本方法制得电缆成品通过15000次的静态曲挠试验。

本方案的原理是，采用特定的工艺(如，在气管保持特定气压下，采用特定的绞合工艺、以及整条生产线的牵引张力、线速度、隔离带及其绕包工艺等)，使生产阶段时，气管以及导体和控制线芯处于稳定状态。原理是，控制芯以及各个导体之间的摩擦力以及隔离带施加在缆芯上的力(朝向电缆轴心),达到平衡状态(类似于石拱桥的力学结构)，对于气管来说，外围的控制芯和导体构成稳定的金属笼，该金属笼保护气管。在生产时候，气管保持充气饱和状态，对于绞制缆芯来说，是为金属笼的形成构建模架。在电缆的常态下，气管内是不充气的，金属笼与气管之间摩擦很小。在电缆使用状态下，气管中的惰性气体(或二氧化碳、氮气等)的气压较小，也不足以使气管处于饱和状态，金属笼与气管之间摩擦很小。

有益效果：

有效的保护了气管、控制芯在使用过程中的磨损、受伤。另外增加了使用的便捷性。多功能于一体，体积小，使用更为方便。有效的提高了电缆的使用寿命、降低了客户的使用成本。本生产方法制得电缆，其产品优秀率达到99.8％。

附图说明

图1是本实施例的电缆径向节截面示意图。

图中：通气导管1、导体股线2、控制线芯3、隔离带4、护套层5。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本案进行说明：

如图1，本例的电缆结构为：以通气导管为中心，由多根导体股线和至少两根控制线芯围绕导气管绞合构成缆芯；在缆芯外绕包隔离带，在隔离带外挤包有护套层；

构成导体股线的铜单丝的直径是≤0.21mm；

控制线芯由导体外包裹绝缘层构成；该导体的截面积范围是0.5～0.75mm2，构成导体的铜单丝的直径是≤0.21mm；

缆芯的绞合的节径比范围是12～16；各个导体股线以及控制线芯均布在导气管外；所述导气管的内径是6～8mm；

隔离带的搭盖率范围是5～10mm；隔离带的厚度范围是0.1～0.2mm；

构成绝缘层的绝缘料是105℃辐照交联低烟无卤聚烯烃绝缘料；构成护套层的护套料是辐照交联氯化聚乙烯CPE橡胶护套料；

绝缘层的厚度是0.6～1.0mm，护套层的厚度是2.0～2.6mm。

本例电缆的制备方法，包括以下步骤：

1)制备导体股线；构成导体股线的铜单丝的直径是≤0.21mm；

2)制备控制线芯；控制线芯由导体外包裹绝缘层构成，该导体的线径偏差范围是±0.2mm，截面积范围是0.5～0.75mm²，构成导体的铜单丝的直径是≤0.21mm；

3)制备缆芯；缆芯由多根导体股线和至少两根控制线芯围绕导气管绞合，再在外部绕包隔离带构成；绞合的节径比范围是12～16；各个导体股线以及线芯均布在导气管外；所述导气管的内径是6～8mm；

导气管的机械性能要求为：对于常态下抗张强度≥10.0MPa，断裂伸长率≥200％的导气管，经135±2℃、168h环境后，抗张强度变化率在±30％区间内，断裂伸长率变化率在±30％区间内；

4)制备护套；

所述步骤1)中：

把铜单丝束绞制得导体股线，束绞时候的放线线速度范围是4.7～5.2km/h，收线的张力的变化范围是20～25N；束合的节径比范围是25～30；

所述步骤2)中：

2.1)先把铜单丝束绞制得导体，束绞时候的放线线速度范围是4.7～5.2km/h，收线的张力的变化范围是20～25N；束合的节径比范围是25～30；

2.2)再在导体外挤包绝缘料后，辐照交联；

所述步骤3)中：

3.1)把步骤1和2)制得的导体股线和控制线芯围绕导气管绞合；

生产的线速度范围是3～5km/h，股线的张力范围是30N±2N，绞合的节径比范围是12～16；

生产时导气管内充满气体，确保气管内始终保持饱和状态，气压为0.1MPa；

导气管所受拉力为10N±1N，并且均匀；

3.2)绕包隔离带，绕包时隔离带的张力范围是50N±3N；隔离带的搭盖率范围是5～10mm；隔离带的厚度范围是0.1～0.2mm。

所述步骤2.2)中，绝缘料是105℃辐照交联低烟无卤聚烯烃绝缘料；穿线道次为10～30道次，出线速度为160m/min，电子束辐照能量为1.5MeV，电子束的束流为40mA。

所述步骤4)中：

4.1)在步骤3)制得的缆芯外挤包护套料；

护套料是辐照交联氯化聚乙烯CPE橡胶护套料；

挤包护套料的工艺参数包括：挤出温度控制：140℃以下；螺杆转速：40r/min以下；挤出方式为挤压式；

4.2)进行辐照交联，穿线道次为10～30道次，出线速度为：29m/min，电子束辐照能量为2.1MeV，电子束的束流为26mA，负载下伸长率为80％。

本例电缆的生产工艺参数选取如下3组：

一、

所述步骤1)中：

束绞时候的放线线速度范围是4.9km/h；

收线的张力的变化范围是21N；

束合的节径比范围是25；

所述步骤2)中：

2.1)束绞时候的放线线速度范围是4.9km/h；

收线的张力的变化范围是21N；

束合的节径比范围是25；

2.2)再在导体外挤包绝缘料后，辐照交联：

所述步骤3)中：

3.1)生产的线速度范围是3km/h；

股线的张力范围是28N；

绞合的节径比范围是13；

3.2)隔离带的张力范围是47N；

隔离带的搭盖率范围是10mm；

隔离带的厚度范围是0.2mm。

二、

所述步骤1)中：

束绞时候的放线线速度范围是5km/h；

收线的张力的变化范围是23N；

束合的节径比范围是28；

所述步骤2)中：

2.1)束绞时候的放线线速度范围是5km/h；

收线的张力的变化范围是23N；

束合的节径比范围是28；

2.2)再在导体外挤包绝缘料后，辐照交联：

所述步骤3)中：

3.1)生产的线速度范围是4km/h；

股线的张力范围是30N；

绞合的节径比范围是14；

3.2)隔离带的张力范围是50N；

隔离带的搭盖率范围是7mm；

隔离带的厚度范围是0.2mm。

三、

所述步骤1)中：

束绞时候的放线线速度范围是5.2km/h；

收线的张力的变化范围是25N；

束合的节径比范围是30；

所述步骤2)中：

2.1)束绞时候的放线线速度范围是5.2km/h；

收线的张力的变化范围是25N；

束合的节径比范围是30；

2.2)再在导体外挤包绝缘料后，辐照交联：

所述步骤3)中：

3.1)生产的线速度范围是5km/h；

股线的张力范围是32N；

绞合的节径比范围是16；

3.2)隔离带的张力范围是53N；

隔离带的搭盖率范围是10mm；

隔离带的厚度范围是0.2mm。

上述工艺参数中，第二组的产品优秀率达到99.98％，第一组为99.87％，第三组为99.96％。

导气管采用高性能辐照型聚烯烃导气管；控制芯采用5类铜导体外挤包低烟无卤辐照聚烯烃绝缘料，具有优异的抗拉、抗卷绕性能及优异的电气性能；导体采用优质的无氧铜拉丝绞制而成；将一根导气管、控制线芯(2根或以上)、导体股线合并绞合，绞合后绕包一层隔离带，后挤包一层辐照氯化聚乙烯护套料，护套挤包后进行辐照交联。

本电缆适用于二次侧对地电压不超过200V和脉动直流峰值不超过400V的惰性气体保护电焊机与焊枪之间连接用铜芯软电缆。

使用特性：(1)导体长期使用温度为90℃。(2)电缆具有较好的弯曲性.柔顺性、耐磨性及耐电焊火花性和高阻燃等特点.并且电缆在使用过程中电缆内管的尺寸保持性好.能够保证较高的通气量.送丝速度和通气的均匀程度.从而保证了焊接质量。(3)整体为一根电缆.在装配和结构上可以简化。

本例的电缆，其结构参数如下表：

Claims (8)

1.一体式电焊机电缆的制备方法，其特征是包括以下步骤：

1)制备导体股线；构成导体股线的铜单丝的直径是≤0.21mm；

2)制备控制线芯；控制线芯由导体外包裹绝缘层构成，该导体的线径偏差范围是±0.2mm，截面积范围是0.5～0.75mm²，构成导体的铜单丝的直径是≤0.21mm；

3)制备缆芯；缆芯由多根导体股线和至少两根控制线芯围绕导气管绞合，再在外部绕包隔离带构成；绞合的节径比范围是12～16；各个导体股线以及线芯均布在导气管外；所述导气管的内径是6～8mm；

导气管的机械性能要求为：对于常态下抗张强度≥10.0MPa，断裂伸长率≥200％的导气管，经135±2℃、168h环境后，抗张强度变化率在±30％区间内，断裂伸长率变化率在±30％区间内；

4)制备护套；

所述步骤1)中：

把铜单丝束绞制得导体股线，束绞时候的放线线速度范围是4.7～5.2km/h，收线的张力的变化范围是20～25N；束合的节径比范围是25～30；

所述步骤2)中：

2.1)先把铜单丝束绞制得导体，束绞时候的放线线速度范围是4.7～5.2km/h，收线的张力的变化范围是20～25N；束合的节径比范围是25～30；

2.2)再在导体外挤包绝缘料后，辐照交联；

所述步骤3)中：

3.1)把步骤1和2)制得的导体股线和控制线芯围绕导气管绞合；

生产的线速度范围是3～5km/h，股线的张力范围是30N±2N，绞合的节径比范围是12～16；

生产时导气管内充满气体，确保气管内始终保持饱和状态；导气管所受拉力均匀；

3.2)绕包隔离带，绕包时隔离带的张力范围是50N±3N；隔离带的搭盖率范围是5～10mm；隔离带的厚度范围是0.1～0.2mm。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所述步骤2.2)中，绝缘料是105℃辐照交联低烟无卤聚烯烃绝缘料；穿线道次为10～30道次，出线速度为160m/min，电子束辐照能量为1.5MeV，电子束的束流为40mA。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所述3.1)中，导气管内气压为0.1MPa；导气管所受拉力为10N±1N。

4.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征是所述步骤4)中：

4.1)在步骤3)制得的缆芯外挤包护套料；

护套料是辐照交联氯化聚乙烯CPE橡胶护套料；

挤包护套料的工艺参数包括：挤出温度控制：140℃以下；螺杆转速：40r/min以下；挤出方式为挤压式；

4.2)进行辐照交联，穿线道次为10～30道次，出线速度为：29m/min，电子束辐照能量为2.1MeV，电子束的束流为26mA，负载下伸长率为80％。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是

所述步骤1)中：

束绞时候的放线线速度范围是4.9km/h；

收线的张力的变化范围是21N；

束合的节径比范围是25；

所述步骤2)中：

2.1)束绞时候的放线线速度范围是4.9km/h；

收线的张力的变化范围是21N；

束合的节径比范围是25；

2.2)再在导体外挤包绝缘料后，辐照交联：

所述步骤3)中：

3.1)生产的线速度范围是3km/h；

股线的张力范围是28N；

绞合的节径比范围是13；

3.2)隔离带的张力范围是47N；

隔离带的搭盖率范围是10mm；

隔离带的厚度范围是0.2mm。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是

所述步骤1)中：

束绞时候的放线线速度范围是5km/h；

收线的张力的变化范围是23N；

束合的节径比范围是28；

所述步骤2)中：

2.1)束绞时候的放线线速度范围是5km/h；

收线的张力的变化范围是23N；

束合的节径比范围是28；

2.2)再在导体外挤包绝缘料后，辐照交联：

所述步骤3)中：

3.1)生产的线速度范围是4km/h；

股线的张力范围是30N；

绞合的节径比范围是14；

3.2)隔离带的张力范围是50N；

隔离带的搭盖率范围是7mm；

隔离带的厚度范围是0.2mm。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是

所述步骤1)中：

束绞时候的放线线速度范围是5.2km/h；

收线的张力的变化范围是25N；

束合的节径比范围是30；

所述步骤2)中：

2.1)束绞时候的放线线速度范围是5.2km/h；

收线的张力的变化范围是25N；

束合的节径比范围是30；

2.2)再在导体外挤包绝缘料后，辐照交联：

所述步骤3)中：

3.1)生产的线速度范围是5km/h；

股线的张力范围是32N；

绞合的节径比范围是16；

3.2)隔离带的张力范围是53N；

隔离带的搭盖率范围是10mm；

隔离带的厚度范围是0.2mm。

8.一种权利要求1所述方法制得的充气式电焊机电缆，其特征是结构为：以通气导管为中心，由多根导体股线和至少两根控制线芯围绕导气管绞合构成缆芯；在缆芯外绕包隔离带，在隔离带外挤包有护套层；

构成导体股线的铜单丝的直径是≤0.21mm；

控制线芯由导体外包裹绝缘层构成；该导体的截面积范围是0.5～0.75mm²，构成导体的铜单丝的直径是≤0.21mm；

缆芯的绞合的节径比范围是12～16；各个导体股线以及控制线芯均布在导气管外；所述导气管的内径是6～8mm；

隔离带的搭盖率范围是5～10mm；隔离带的厚度范围是0.1～0.2mm；

构成绝缘层的绝缘料是105℃辐照交联低烟无卤聚烯烃绝缘料；构成护套层的护套料是辐照交联氯化聚乙烯CPE橡胶护套料；

绝缘层的厚度是0.6～1.0mm，护套层的厚度是2.0～2.6mm。