电缆挤塑工培训教案

1、电缆挤塑工艺基础培训工 艺塑料电线电缆的主要绝缘材料和护层材料是塑料。热塑性塑料性能优越，具有良好的加工工艺性能，尤其是用于电线电缆挤制绝缘层和护层生产时工艺简便。电线电缆塑料绝缘层和护层生产的基本方式是采用单螺杆挤出机连续挤压进行的。由于挤出机具有连续挤出的特点，所以塑料绝缘和护套的生产过程也是连续进行的。就电线电缆生查而言，产品规格的差异，挤制部件的不同，往往决定了挤制设备及工艺参数的某些变化。但总的来讲，各种产品，各个部件的挤塑包覆工艺是大同小异的，下面以一般为主，个别为辅对挤塑原理、工艺与模具类型进行介绍。第1节   塑料的挤制 塑料挤出的基本原理挤塑机的工作原理是：利用特定

2、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。1. 塑料挤出过程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

3、成连续均匀的料流。在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。 2. 挤出过程的三个阶段塑料挤出最主要的依据是塑料所具有的可塑态。塑料在挤出机中完成可塑过程成型是一个复杂的物理过程，即包括了混合、破碎、熔融、塑化、排气、压实并最后成型定型。大家值的注意的是这一过程是连续实现的。然而习惯上，人们往往按塑料的不同反应将挤塑过程这一连续过程，人为的分成不同阶段，即为：塑化阶段（塑料的混合

4、、熔融和均化）；成型阶段（塑料的挤压成型）；定型阶段（塑料层的冷却和固化）。 第一阶段是塑化阶段。也称为压缩阶段。它是在挤塑机机筒内完成的，经过螺杆的旋转作用，使塑料由颗粒状固体变为可塑性的粘流体。塑料在塑化阶段取得热量的来源有两个方面：一是机筒外部的电加热；二是螺杆旋转时产生的摩擦热。起初的热量是由机筒外部的电加热产生的，当正常开车后，热量的取得则是由螺杆选装物料在压缩、剪切、搅拌过程中与机筒内壁的摩擦和物料分子间的内摩擦而产生的。 第二阶段是成型阶段。它是在机头内进行的，由于螺杆旋转和压力作用，把粘流体推向机头，经机头内的模具，使粘流体成型为所需要的各种尺寸形状的挤包材料，并包覆在线芯或导

5、体外。 第三阶段是定型阶段。它是在冷却水槽或冷却管道中进行的，塑料挤包层经过冷却后，由无定型的塑性状态变为定型的固体状态。 3.塑化阶段塑料流动的变化在塑化阶段，塑料沿螺杆轴向被螺杆推向机头的移动过程中，经历着温度、压力、粘度，甚至化学结构的变化，这些变化在螺杆的不同区段情况是不同的。塑化阶段根据塑料流动时的物态变化过程又人为的分成三个阶段，即加料段、熔融段、均化段，这也是人们习惯上对挤出螺杆的分段方法，各段对塑料挤出产生不同的作用，塑料在各段呈现不同的形态，从而表现出塑料的挤出特性。 在加料段，首先就是为颗粒状的固体塑料提供软化温度，其次是以螺杆的旋转与固定的机筒之间产生的剪切应力作用在塑料

6、颗粒上，实现对软化塑料的破碎。而最主要的则是以螺杆旋转产生足够大的连续而稳定的推力和反向摩擦力，以形成连续而稳定的挤出压力，进而实现对破碎塑料的搅拌与均匀混合，并初步实行热交换，从而为连续而稳定的挤出提供基础。在此阶段产生的推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直接影响着挤出质量和产量。 在熔融段，经破碎、软化并初步搅拌混合的故态塑料，由于螺杆的推挤作用，沿螺槽向机头移动，自加料段进入熔融段。在此段塑料遇到了较高温度的热作用，这是的热源，除机筒外部的点加热外，螺杆旋转的摩擦热也在起着作用。而来自加料段的推力和来自均化段的反作用力，使塑料在前进中形成了回流，这回流产生在螺槽

7、内以及螺杆与机筒的间隙中，回流的产生不但使物料进一步均匀混合，而且使塑料热交换作用加大，达到了表面的热平衡。由于在此阶段的作用温度已超过了塑料的流变温度，加之作用时间较长，致使塑料发生了物态的转变，与加热机筒接触的物料开始熔化，在机筒内表面形成一层聚合物熔膜，当熔膜的厚度超过螺纹顶与机筒之间的间隙时，就会被旋转的螺纹刮下来，聚集在推进螺纹的前面，形成熔池。由于机筒和螺纹根部的相对运动，使熔池产生了物料的循环流动。螺棱后面是固体床（固体塑料），物料沿螺槽向前移动的过程中，由于熔融段的螺槽深度向均化段逐渐变浅，固体床不断被挤向机筒内壁，加速了机筒向固体床的传热过程，同时螺杆的旋转对机筒内壁的熔膜产

8、生剪切作用，从而使熔膜和固体床分界面的物料熔化，固体床的宽度逐渐减小，知道完全消失，即由固态转变为粘流态。此时塑料分子结构发生了根本的改变，分子间张力极度松弛，若为结晶性高聚物，则其晶区开始减少，无定形增多，除其中的特大分子外，主体完成了塑化，即所谓的“初步塑化”，并且在压力的作用下，排除了固态物料中所含的气体，实现初步压实。 在均化段，具有这样几个突出的工艺特性：这一段螺杆螺纹深度最浅，即螺槽容积最小，所以这里是螺杆与机筒间产生压力最大的工作段；另外来自螺杆的推力和筛板等处的反作用力，是塑料“短兵相接”的直接地带；这一段又是挤出工艺温度最高的一段，所以塑料在此阶段所受到的径向压力和轴向压力最

9、大，这种高压作用，足以使含于塑料内的全部气体排除，并使熔体压实，致密。该段所具有的“均压段”之称即由此而得。而由于高温的作用，使得经过熔融段未能塑化的高分子在此段完成塑化，从而最后消除“颗粒”，使塑料塑化充分均匀，然后将完全塑化熔融的塑料定量、定压的由机头均匀的挤出。 4.挤出过程中塑料的流动状态 在挤出过程中，由于螺杆的旋转使塑料推移，而机筒是不动的，这就在机筒和螺杆之间产生相对运动，这种相对运动对塑料产生摩擦作用，使塑料被拖着前进。另外，由于机头中的模具、多孔筛板和滤网的阻力，又使塑料在前进中产生反作用力，这就使塑料在螺杆和机筒中的流动复杂化了。通常将塑料的流动状态看成是由以下四种流动形式

10、组成的： 1）正流是指塑料沿着螺杆螺槽向机头方向的流动。它是螺杆旋转的推挤力产生的，是四种流动形式中最主要的一种。正流量的大小直接决定着挤出量。 2）   倒流又称逆流，它的方向与正流的流动方向整好相反。它是由于机头中的模具、筛板、和滤网等阻碍塑料的正向运动，在机头区域里产生的压力（塑料前进的反作用力）造成的。由机头至加料口形成了“压力下的回流”，也称为“反压流动”。它能引起生产能力的损失。 3）   横流它是沿着轴的方向，即与螺纹槽相垂直方向的塑料流动。也是由螺杆旋转时的推挤所形成的。它的流动受到螺纹槽侧壁的阻力，由于两侧螺纹的相互阻力，而螺杆是在旋转中，使塑料在螺槽内产

11、生翻转运动，形成环状流动，所以横流实质是环流。环流对塑料在机筒中的混合、塑化成熔融状态，是和环流的作用分不开的。环流使物料在机筒中产生搅拌和混合，并且利于机筒和物料的热交换,它对提高挤出质量有重要的意义，但对挤出流率的影响很小。 4）   漏流它也是由机头中模具、筛板和滤网的阻力产生的。不过它不是螺槽中的流动，而是在螺杆与机筒的间隙中形成的倒流。它也能引起生产能力的损失。由于螺杆与机筒的间隙通常很小，故在正常情况下，漏流流量要比正流和倒流小的多。在挤出过程中，漏流将影响挤出量，漏流量增大，挤出量将减小,塑料的四种流动状态不会以单独的形式出现，就某一塑料质点来说，既不会有真正的倒流，也

12、不会有封闭的环流。熔体塑料在螺纹槽中的实际流动是上述四种流动状态的综合，以螺旋形轨迹向前的一种流动。 5.挤出质量 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。决定塑化情况的因袭除塑料本身外，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，甚至可能酿成设备事故。而减小螺槽深度，增大螺杆长径比，虽然有利于塑料的热交换和延长受热时间，满足塑化均匀要求，但将影响挤出量，又为螺杆制造和装配造成困难。所以确保塑化的重要因素应是提高螺杆旋转对塑料所产生的剪切应变率，以达到机械混合均匀，挤出热交换均衡，并由此为

13、塑化均匀提供保障。这个应变率的大小由螺杆与机筒间的剪切应变力所决定，其剪切的应变率数值为：其中：为剪切应变率（1/min）D 为螺杆直径（cm）N 为螺杆转速（r/min）h为螺槽深度（cm）由此可见，在保证挤出量的要求下，可以在提高转速的情况下加大螺槽深度。此外，螺杆与机筒的间隙也对挤出质量有影响，间隙过大时则塑料的倒流、漏流增加，不但引起挤出压力波动，影响挤出量；而且由于这些回流的增加，使塑料过热而导致塑料焦烧或成型困难。 塑料挤出机的操作规程 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。 6.   塑料挤

14、出机的挤塑过程 塑料挤塑机是热挤设备。成盘的电缆或缆芯放置在放线装置上，并保证要有一定的张力，在经过张紧校直装置后进入挤塑机头挤包绝缘层或护套层。塑料颗粒经料斗加入挤塑机机筒，由于螺杆的转动，进入机膛，一方面加热，一方面由螺杆转动搅拌，促使塑料塑化，并推向机头，从模口挤出，完整紧密的连续挤包在电线电缆线芯或缆芯上。为控制塑料层的厚度和挤出压力，应调节好模芯与模套间的环形间距，使塑料层均匀。机组中各单机采用单独传动，各机组之间的工作速度可分别调整。螺杆和牵引的速度应互相配合好，保证电线电缆挤出外径和塑料层厚度的均匀，并符合工艺尺寸的要求。放线和收排线速度要和电线电缆的生产速度配合好，防止出现其他

15、的质量问题。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、塑化不良等现象出现。 7.   塑料挤出机的操作规程 开车前操作者应检查设备各部件的润滑、传动、电气控制等情况，发现问题要立即找有关人员及时解决。按产品的要求选配好模具，并把模芯与模套间的距离调节好，防止塑料层厚度偏差过大。 要提前23小时启动加温系统，应按工艺规定调好各段温度，防止温度控制过高或过低。 生产前要按工艺规定检查塑料和半成品的质量，确认合格后方可生产。 按产品长度准备好合适的收线盘，并充分考虑电线电缆的弯曲半径，排线要紧实整齐。 准备好牵引绳，并试

16、车观察螺杆的转动、牵引速度、放线、收排线传动、加温控制系统、各部电气开关水槽上下水流通等情况，确认无问题后开车生产。开车： 1） 把合格的塑料加入料斗内，打开插板。2） 启动螺杆开始跑料。操作者要注意进料情况。3）   跑料时注意观察电流表和电压表的指示。此时操作者不 准离开工作岗位，防止发生问题。4）  塑料从模套中挤出后，要观察塑料的塑化情况。5） 等塑料塑化良好时， 开始校正模具。6）   把塑料厚度调节均匀，防止塑料层偏差。7）   按工艺规定取样检查塑料厚度，并检查塑料挤出后质量，如气孔、表面塑化、疙瘩等。 8）一切情况正常，生产能满

17、足工艺规定要求后，应积极组织机组人员开车。9）   开车时要分工操作，并密切配合。10）   穿头引线，启动牵引，应按工艺规定的塑料层厚度要求，控制好螺杆与牵引的速度。11）  使电线电缆通过牵引后，在排线装置的收线盘上整齐排好。穿引线时，应派专人跟线接头。12）   注意防止电线电缆进水或卡断接头。13）  校对计米器，回复零位，并使计米准确。14）电线电缆上盘时  必须将不合格接头线截掉，并检查厚度和偏芯情况，直到合格方可上盘。 在正常生产过程中随时注意以下几点：产品质量，1）   随时观察、检测塑料层的表面质量和产品外

18、径；注意设备各部机械的运转情况；观察加温系统的温度控制情况；注意螺杆和牵引速度的变化情况， 保证挤出厚度和产品外径的均匀；做到三勤：即勤测外径、勤检查质量、勤观察设备。注意及时加料， 避免断胶脱胶漏包；开车时发现焦烧现象，应立即停车检查；如发现绝缘不合格需要扒皮时，不得自行分头，应停胶将线芯开到指定长度待处理，以免造成短头或废品。做好产品的工艺质量记录。记好标签、跟踪卡、生产报表、工艺记录表等。 停车 停车时首先要切断牵引的电流，然后再停主电机。把机头与机身连接处的螺栓打开，关掉加料料斗的插板，把机头移开，跑净机筒内和螺杆上的塑料。组织人员及时拆除模芯和模套，清理机头和筛板。 遇到下列情况时要

19、停车清理机头：生产完成后要及时停车清理机头；温度控制超高，发生塑料焦烧时，要停车清理机头和螺杆；停车在一小时以上，要清理机头；有其他原因停车，如停电、停水、待线、待盘、发生设备和人身事故时，都要清理机头。机头和螺杆清理要干净，清理完后要及时把机头和螺杆装好。记好交接班日记，并给下一班做好生产准备工作，如模具、生产用盘、半成品等工作。按岗位责任，安排人员负责机台卫生清扫工作。停车后要检查电源、水源、气源、设备各部分，确认无问题后，关掉电源、气源、水源再离开机台。 原材料的处理 电线电缆绝缘和护套用塑料主要为PVC、PE、XLPE等。对原材料处理的最基本要求有以下几点： 1）   去除塑

20、料中过量的水分或潮气。 2）   去除固体杂质。 3）   均匀混入某种塑料和配合剂。 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。 1)去除固体杂质 为保证电线电缆产品的电气绝缘性能，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

21、真空密闭料斗，并在机头前装有线芯去污装置。 2)混合配合剂 鉴于目前电缆料的供应情况，某些批量小，特殊要求的塑料，要常在电缆厂加工，较完善的办法是，在捏合机上进行混合，然后在塑化挤出机上进行塑化造粒。对于要求不高的产品也可以在装有搅拌器的加料斗内进行。第二节塑料的挤出工艺挤出过程的工艺条件对制品的产量和质量影响很大，特别是塑化过程，更能直接影响制品的物理机械性能和外观，塑化即是熔融，决定这一过程的主要因素是温度和机械剪切作用。塑料挤出的温度在塑料的挤出过程中，物料聚集态的转变以及决定物料流动的粘度都取决于温度，因此，温度是塑料挤出工艺中最重要的工艺参数。由于温度影响着塑料的熔融过程和熔体的流动

22、性，因此挤出温度就和挤出制品的质量有着密切的关系。有研究指出，低温挤出有以下优点：保持挤出塑料层的形状比较容易；由于挤包层中热能较小，缩短了冷却时间；此外温度低还会减少塑料降解，这对聚氯乙稀是很重要的。但挤出温度过低，会使挤包层失去光泽，并出现波纹、不规则破裂等现象；另外温度低，塑料熔融区延长，从均化段出来的熔体中仍夹杂有固态物料，这些未熔物料和熔体一起成型于制品上，其影响是不言而喻的。温度对产品的物理性能影响是复杂的，电缆乙烯类塑料绝缘层抗张强度与挤出温度有关，对应于最大抗张强度有一最佳挤出温度。提高低密度聚乙烯护套的挤出温度，能提高抗应力开裂强度。但也应当指出，挤出温度过高，易使塑料焦烧，

23、或出现“打滑”现象；另外温度高挤包层的形状稳定性差，收缩率增加，甚至会引起挤出塑料层变色和出现气泡等。挤出物料的热量来自机筒加热和螺杆旋转剪切的粘性耗散和摩擦。前者在运行初期是很重要的，后者在运行稳定后是主要的。升高机筒温度很自然的会增加从机筒到塑料的热交换。在挤出稳定运行后，螺杆旋转剪切变形的粘性耗散和摩擦热量，常常会使塑料达到或超过所需温度。此时机内控制系统切断加温电源，挤出机进入“自然挤出”过程，并应视情况对机筒和螺杆进行冷却。实践经验指出，冷却螺杆还有助于改善挤出质量，但同时也降低了挤出流率。改善质量是由于冷却使螺杆均化段的有效槽深减少，增强了剪切作用。挤出过程中温度不是孤立的，在流率

24、不变，螺杆转数不变时，增加挤出温度会使挤出压力降低。在低流率下，温度对压力的影响是很明显的，但影响会随流率的增加而逐渐减少。挤出温度增加，还使所需螺杆的功率也降低了。由于塑料品种的不同，甚至同种塑料（如聚乙烯）由于其结构组成的不同，其挤出温度控制不尽相同。如下表，列出了电线电缆生产中几种塑料的挤出温度，应指出表中操作温度的比较，只有对同一设备才有意义。设备不同，机筒壁厚薄不一样，测温点的深浅不一样，而且测温仅是测机筒和机头的温度，与物料的实际温度也不一样，应随时观察挤出过程中塑料的塑化质量，并调节温控，所以表中所示的挤出温度仅供参考。塑料挤出温度塑料品种   加料段   熔

25、融段   均化段   机脖   机头   模口     聚氯乙稀   130140   150170   175180 170180  170175   170180     聚氯乙稀   150160   160170   175185   175180  170175  170180  聚乙烯   140150   180190   210220  21

26、0215   200190  200210     聚乙烯   130140  160170  175185   170180   170175   170180     氟-46   260   310320   380400   380400   350   250   加料段采用低温，这是由加料段承担的“任务”决定的，加料段要产生足够的推力，机械剪切并搅拌混合，如温度过度，使塑料早期熔融，不但导致挤出

27、过程中的分解，而且引起“打滑”，造成挤出压力波动，并因过早熔融，而致混合不充分，塑化不均匀，所以这一段温度一般用低温。熔融段的温度要有幅度较大的提高，这是因为塑料在该段要实现塑化的缘故，只有达到一定的温度才能确保大部分组成得以塑化。 均化段的温度最高，塑料在熔融段已大部分塑化，而其中小部分高分子组成尚未开始塑化，就进入均化段，这部分组成尽管很少，但其塑化是必须实现的，这时其塑化的温度往往需要更高。因此，均化段的挤出温度有所升高是必要的，有些时候，可以维持不变，而赖以塑化时间的延续，实现充分塑化。 机脖的温度要保持均化段的温度或稍有降低，这是因为塑胶挤出筛板变旋转运动为直线运动，而且由于筛板上的

28、孔将塑胶熔体分散为条状物，在进入机头时必须在其熔融状态下将其彼此压实，显然温度下降太多是不行的。机头承接已塑化均匀且由机脖压实的熔体塑料，起继续挤压使之密实之作用，塑胶在此有固定的表层与机头内壁长期接触，若温度过高，势必出现分解甚至是焦烧，特别是在机头的死角处，因此机头温度一般要下降。目前挤出机中模口采用的温度升高、降低都有实例，一般模口温度升高可使表面光亮，但模口温度过高，不但会造成表层分解，更会造成成型冷却的困难，使产品难于定型，易于下垂自行形变或压扁变形。因此，尽管各种塑料的挤出温度的控制高低不一，但都有一个普遍的规律，即从加料段起到模口止，都有一个温度从低高低的变化规律。如果挤出过程中

29、温度控制的不合适，塑料就会产生很多缺陷，影响挤出制品的质量。塑料挤出的速度由挤出机物料输送和均化段粘流体的流率分析可知，塑料流率（即挤出速度）和螺杆转速成正比，由于调节方便，螺杆转速是挤出过程中表征挤出速度的重要操作变量。因此，在一般情况下，提高螺杆转速是现代挤出机提高生产能力，实现高速挤出的重要手段。但对塑料熔融长度分析得知，螺杆转速增加，一方面由于增强剪切作用，使粘性耗散热量增加；另一方面，在没有机头压力控制的情况下，螺杆转速增加，流率增加，物料在机内停留的时间缩短。而且后者的影响超过前者，会因熔融长度延长至均化段而破坏正常的挤出过程。所以需要增加螺杆转速来提高挤出速度时，还必须增加加热温

30、度或采用控制机头压力才能达到目的。塑料的挤出速度或塑化的好坏与使用的塑料材质和温度控制有关，各种塑料的塑化温度有所不同。如果要快速挤出塑料，只有材质优良，温度适当，才能实现。另外，挤出速度与挤出厚度也有密切关系，正常挤出过程中，出胶量大，挤出速度慢；反之，挤出速度就快，在保证质量的前提下，可适当提高挤出速度。牵引速度挤包制品是由牵引装置拖动通过机头的，为保证产品的质量，要求牵引速度均匀稳定，与螺杆转速协调，以保证挤出厚度和制品外径的均匀性。如果牵引速度不稳定，挤包层易形成竹节状，而牵引过慢时挤出厚度大，且发生堆胶或空管现象；牵引速度过快时，易造成挤出拉薄拉细，甚至出现脱胶漏包现象。所以正常挤出

31、过程中，一定要控制好牵引速度。冷却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。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。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

32、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。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。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。而聚乙烯，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

33、，水温可由塑料挤包层进入第一段水槽的7585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。挤出工艺的技术要求聚乙烯和聚氯乙稀绝缘电线电缆的塑料绝缘一般采用直接挤包或抽真空挤包两种。挤包的绝缘层应紧密均匀的连续包在各种导电线芯上，其挤包厚度应保证工艺规定的塑料厚度。绝缘层的工艺厚度应符合并满足各种电线电缆相应的国家标准（或IEC标准）中对绝缘层标称厚度的要求。对有导体屏蔽要求的，其挤包的内导电层的厚度应不包括在绝缘层厚度内；测量绝缘层厚度六点的平均值应不小于标称值，而测出绝缘层最薄点值可以低于标称值，但不应小于工艺规定厚度标称值的90%-0.1mm。绝缘线芯质量要求绝缘线芯挤包层经

34、水槽冷却后，应经直流火花试验，检验绝缘层是否有质量缺陷，若线芯被击穿则应进行修复。绝缘不得有连续的竹节、波浪及偏芯；绝缘表面应平滑、平整，无疙瘩或塌坑；绝缘层横断面上应没有肉眼可见的气泡、气孔、夹杂和砂眼；塑料绝缘不应有塑化不均匀和焦烧等现象，绝缘线芯内挤制时不得进水，以免影响电气性能，绝缘线芯的识别标志应首尾一致。护套塑料挤出的护套表面应光洁圆整，护套横断面无肉眼可见的气泡、夹杂及砂眼等缺陷，护套挤包层应连续完整，挤包的护套厚度应满足工艺规定的标称厚度。其护套的标称厚度尺寸应符合各种电线电缆相应的国家标准的要求。直接挤包在光滑表面的塑料护套，如单芯电缆，不加塑料薄膜绕包带者，其护套的平均厚度

35、应不小于标称值，测出任一点的最小厚度应不小于标称值的85%0.1mm。直接挤包在非正规圆柱形表面的塑料护套，如在缆芯有绕包带、金属铠装、皱纹金属套上挤包外护套，测出任一点的最小厚度应不小于标称值的800.2mm。塑料电线电缆的外护套表面，在挤塑过程中，必须进行打印厂名、型号、规格、制造长度、制造年份等永久性的识别标志。其识别标志的打印方法可采用字轮字块凸字压印在护套上，或采用色带字块热印在护套表面上，或采用油墨喷印，印字要清晰完整连续。塑料护套出现缺陷时允许进行修补。 第三节 模具 模具是产品定型的装置，是塑料挤出全过程中最后的热压作用装置，其几何形状、结构型式和尺寸，温度高低、压力大小等直接

36、决定制品加工的成败，因此任何挤塑产品模具的设计、选配及其保温措施向来都受到高度重视。在用塑料挤出机挤制电线电缆的绝缘层和护套层时，模具是控制绝缘挤包层厚度的关键。为了使塑料塑化的更好，选配合适的模具非常重要，因此要按挤塑工艺参数及配模公式选择模具。一般电线电缆在选模时，绝缘线芯要选小一些，铠装护套要选大些，这样才能对塑料层表面起到良好的塑化作用，达到工艺规定的要求。1.挤塑模具的形状和设计挤塑模具的形状： 电线电缆用挤塑模具是由模芯和模套配合组成的。根据承线径长度，模芯分为无嘴模芯、短嘴模芯、长嘴模芯；根据外形形状模套分为平面模套、凸面模套、凹面模套。模芯和模套的形状见下图： （a）无嘴模芯

37、    （b）短嘴模芯   （c）长嘴模芯（d）平面模套   （e）凸面模套   （f）凹面模套2.挤塑模具类型及工艺特性电线电缆生产中使用的模具，根据不同的产品和工艺要求，模芯和模套的配合主要有型式有三种，即挤压式、挤管式、半挤压式（又称半挤管式）。其配合方式见下图：        （a）挤压式     （b）挤管式       （c）半挤管式（1）挤压式模具   由无嘴模芯和任何一种模套配合而成。挤压式模具是靠压力实现产品最后定型的，塑料通过

38、模具的挤压，直接挤包在线芯和 缆芯上，挤出的塑料层结构紧密结实。挤包的塑料能嵌入线芯或缆芯的间隙中，与制品结合紧密无隙，挤包层的绝缘强度可靠，外表面平整光滑。但该模具调整偏芯不易，而且容易磨损，尤其是当线芯和缆芯有弯曲时，容易造成塑料层偏芯严重；产品质量对模具依赖性较大，挤塑对配模的准确性要求搞，且挤出线芯弯曲性能不好。由于模芯和模套的配合角差决定最后压力的大小，影响着塑料层质量和挤出产量；模芯和模套尺寸也直接决定着挤出产品的几何形状尺寸和表面质量，模套成型部分孔径必须考虑解除压力后的“膨胀”以及冷却后的收缩等综合因素。而就模芯而言其孔径尺寸也是很严格的。模芯孔径太小，显然线芯或缆芯通不过，而

39、太大会引起挤出偏芯。另外，由于挤出式模具在挤出的模口处产生了较大的反作用力，挤出产量较挤管式的要低的多。因此，挤压式模具一般仅用于小截面线芯或要求挤包紧密、外表特别圆整、均匀的线芯，以及挤出塑料拉伸比过小者。目前越来越多的挤塑模具以挤管式或半挤管式代替挤压式。（2）挤管式模具 由长嘴模芯和任何一种模套配合，把模芯嘴伸到与模套口相平，就组成了挤管式模具。挤管式模具是使塑料挤包前由于模具的作用形成管状，然后经拉伸作用，包覆在电线电缆的线芯或缆芯上。与挤压式模具相比，挤管式模具具有以下几个突出的优点：1）挤管式模具充分利用了塑料的可拉伸性，塑料挤包层厚度由模芯与模套间所形成的圆管厚度来确定，它远远超

40、过包覆所需要的塑料层厚度，所出线速度根据拉伸比的不同，有不同程度的提高，大大提高挤出产量。2）易调偏芯。挤包层的厚度均匀，能节省材料。由于塑料是以管状成型后经拉伸实现包覆的，其径向挤包厚度的均匀性只由模套的同心度来决定，而不会因线芯或缆芯任何型式的弯曲致使塑料层偏芯。3）塑料经拉伸发生“取向”作用，取向作用的结果使其机械强度提高，挤出的电线电缆的弯曲性能好，这对结晶性高聚物的挤出尤其有意义，能有效的提高制品的耐龟裂性。4）模具（模芯）与线芯或缆芯的间隙可以有所增大，故磨损程度减轻以致可以基本消除，不但防止了线芯的刮伤而且大大的延长了模具的使用寿命。5）配模简便且模具的通用性较大，能挤包各种形状

41、的线芯，如扇形线芯和瓦形线芯的绝缘层；尤其对拉伸比较大的塑料，同一套挤管式模具，可以用调整拉伸的办法，挤制产品的规格范围很大。与挤压式挤出相比，挤管式挤出的不足之处在于：塑料挤包层的致密性，胶层与线芯或缆芯结合的紧密性都较差，制品表面有线芯或缆芯绞合节距和绕包节距的痕迹，这在绝缘层挤制时应予以重视。为了克服这些缺陷，在挤管式挤出中往往增加拉伸比，以使分子排列整齐而达到提高塑料层密度的目的，并采用抽真空挤出，更能有效的提高塑料层与包覆的线芯或缆芯结合的紧密程度。   半挤管式模具 又称半挤压式模具，   用短嘴模芯和任何一种模套配合，模芯嘴的承线径伸到模套承线径的1/2处。半

42、挤管式模具与挤压式模具大体相同， 只是模套的承线稍短，模角也略小一些，它吸取了挤管式和挤压式的优点，改善了挤压式模具不易调偏芯的缺点，特别是使用于挤包大规格的绞线绝缘和要求包紧力较大的护套。当采用半挤管式模具时，模芯的尺寸可以适当增大，从而在挤包较大外径的绞线不致出现刮伤、卡牢，也能防止因导线外径变小而在模芯内摆动所致的偏芯；同时半挤管式模具在挤出中有一定的压力，所以在内护套及要求结合严密的外护套挤出中也有应用， 这是为了压实塑料胶层。但柔软性较差的线芯不宜采用这种模具进行塑料层的挤包，因为当线芯或缆芯发生各种型式的弯曲时，将产生偏芯。3.模具设计的要点（1）模具材料的选用：模芯材料的选择以资

43、源、成本、寿命要求为基本原则，以及耐热、耐磨、耐蚀性要好，易于切削加工、熔焊、不生锈等。被用来做模具（模芯、模套）的材料主要有：碳素结构钢（45 钢应用最广）；合金结构钢（如12CrMo、38CrMoAl等）；合金工具钢等。而对于挤管式模芯的结构特点，其长嘴定径区是一个薄壁圆管，一般不易进行热处理，其耐磨性要求较严，尤其是用于绝缘挤出的模芯，多用耐磨的合金钢（如30CrMoAl）制成。模套材料的耐磨要求可以降低，而加工精度必须提高，往往模套以45 钢制成，内表面镀铬抛光达7。（2）挤压式模芯（无嘴）的结构尺寸如下图：1d   2d   3L   4L  

44、 5D   6M   7B   8D       9   10 在材料确定后，以工艺的合理性，兼顾加工的可能性恰当设计各部尺寸，应注意的要点如下：1）外锥角 ：根据机头结构和塑料流动特性设计，锥角控制在45°以下，角度越小，流道越平滑，突变小，对塑料层结构有益。在挤出聚乙烯等结晶性高聚物时，对突变而导致的预留内应力的避免尤其重要，只有充分予以注意才能有效的提高制品的耐龟裂性能。角度的大小往往根据机头内部结果特点决定。2）模芯外锥最大直径D ：该尺寸是由模芯支持器（或模芯座）的尺寸决定的，要求严格吻合，不得出现“前台

45、”，也不可出现“后台”，否则将造成存胶死角，直接影响塑料层组织和表面质量。3）内锥最大直径D ：该尺寸主要决定于加工条件和模芯螺柱的壁厚，在保证螺纹强度和壁厚的前提下，D 越大越好，便于穿线。4）模芯孔径d ：这是对挤出质量影响最大的结构尺寸，按线芯结构特性及其尺寸设计。一般情况下，单线取d 线芯直径（0.050.15）mm；绞合线芯取d线芯外径（0.10.25）mm。既不能太大，也不能太小。因为过大了，一则形成线芯的摆动而造成挤出偏芯，再则会出现倒胶，既有害挤包层质量，又有可能造成断线。而过小，则易刮伤线芯，也使模具寿命降低；对绞线而言，由于线径不均，模孔d 过小时，则是断线的主要原因。通常

46、为加工便利，且模芯孔径尺寸系列化，则多取模芯孔径d 为整数。5）模芯外锥最小直径d ：d 实际上是决定模芯出线端口厚度的尺寸，端口厚度1/2（d d ）不能太薄，否则影响使用寿命；也不宜太厚，否则塑料熔体流道发生突变，并且形成涡流区，引发挤出压力的波动，而且易形成死角，影响塑料层质量，一般模芯出线端口的壁厚控制再0.51mm为宜。6）模芯定径区长度L ：L 决定线芯通过模芯的稳定性，但也不能设计的太长，否则将造成加工困难，工艺上的必要性也不大，一般L （0.51.5）d ，且模芯孔径d 较大时选下限，否则，反之。7）模芯锥体长度L ：这往往是设计给出的参考尺寸，从上图不难看出，tg 2=（D

47、d ）2 L ，亦即L （D d ）【2（tg 2）】。所以L 可以依据上述决定的尺寸确定，经计算确定L 的长度，如果太长或太短，与机头内部结构配合不当，可回过头来修正锥角 ，然后再计算L 直至合适。（3）挤压式模套的结构尺寸如下图：1d   2d   3l   4a   5b   6L   7D   8D   91）模套压座外径D：根据模套座(或机头结构内筒直径)设计，一般小于筒径内孔0.51.5mm，此间隙是工艺调整偏芯、确保同心度的必要因素，间隙不能太小，否则满足不了调偏的需要；间隙太大也不行，因为太大影响模

48、套的稳固性，甚至在挤出过程中发生自行偏斜。2）内锥最大直径D：这是模套设计的精密尺寸之一。其大小必须严格与模套座（或机头内锥）末端内径一致，否则组装模套后将产生阶梯死角，这是工艺所不允许的。3）模套定径区直径d：这又是模套设计的精密尺寸之一。要根据产品直径、各挤出工艺参数及挤制塑料特性来严格设计。一般d成品标称直径（0.050.15）mm。4）模套内锥角:角是由D、d及模套长度制约的，角又同时受到与其配套的模芯的外锥角的制约，角必须大于模芯外锥角310°，若没有这个角度差，便保证不了挤出压力，当然挤出压力也不能太大，因为这样会影响挤出产量，因此角度差也不能太大。角和D、d一样都不能按

49、参考尺寸设计，因此三个尺寸必须同时精密计算，相互修正，并在加工中依照尺寸l和L进行调整。5）模套定径区长度l：一般取l（13）d为宜，长一些对定型有利，但越长阻力越大，影响产量。所以，当d较大时，不能取上限。6）模套压座厚度b：按模套座深度（或机头内筒出口处深度）设计，一般要大0.30.5mm。7）模套外径d：根据模套压盖内孔设计一般要小于压盖内孔23mm，但也不宜过小，否则间隙过大将造成散热不均匀。8）模套总长L：这是设计给出的参考尺寸，由b和可调整的长度a来确定。（4）挤管式模芯（长嘴）的结构尺寸如下图所示：1d     2d     3  

50、; 4l     5l6L     7D     8M     9D挤管式长嘴模芯的结构尺寸除定径区外，其余外形尺寸与挤压式模芯设计基本相同，现对挤管式模芯定径部分的尺寸设计做一简述。1）模芯定径区内径d：又叫模芯孔径。该尺寸根据选用材料的耐磨性、半制品尺寸大小及其材质与外径规整程度等设计，一般设计为dd （0.52）mm或dd （36）mm，主要因为线芯尺寸较小且规则，而缆芯较大且外径尺寸不规则的缘故。为了模具系列化，通常将模芯孔径加工成整数尺寸。2）模芯定径区外圆柱（长嘴）直径d：从上图可看出d决定于尺寸d及其

51、壁厚，即dd2。壁厚的设计既要考虑模芯的寿命，又要考虑塑料的拉伸特性及电线电缆塑料层的挤包紧密程度，一般设计为dd2（0.51.5）mm，即模芯嘴壁厚为0.51.5mm。这个数值不能太大，否则拉伸比就大，塑料层拉伸后强度提高，而延伸率下降，影响电线电缆的弯曲性能；但也不能太小，太小因过薄使其使用寿命降低。3）定径区外圆柱（模芯嘴）长度l：该尺寸依据尺寸d考虑挤出塑料成型特性设计，一般设计为l（0.52）d，d值大取下限，d值小取上限，用于挤护套的模芯取下限，挤绝缘时取上限。4）定径区内圆柱（承线）长度l：该尺寸由加工条件，半制品结构特性决定。无论如何l必须比l长度大24mm，这是确保模芯强度的

52、必需，所以l实际是参考l决定的。（5）挤管式模套的结构型式与挤压式模套基本相同。所不同之处是其结构尺寸中的模套定径区的直径及其长度，必须按与其配合的挤管式模芯来设计。1）模套定径区直径d ：该尺寸按挤管式模芯嘴外圆直径d、线芯或缆芯外径、挤包绝缘或护套厚度等设计。一般设计为d d2倍挤包厚度，并视绝缘（护套）厚度、产品结构要求及塑料的拉伸特性而定。2）模套定径区长度l ：该尺寸往往根据塑料的成型特性和模芯定径区外圆柱（模芯嘴）的长度l 而定，一般设计为l l （16）mm，而且挤包绝缘（护套）厚度小时取下限（即减去值取上限）；否则，反之。总之设计模具时，除考虑材料、加工、使用寿命外，还应满足下

53、列条件：1）增加模具的压力，使塑料从机筒进入模具后，压力增大且均匀稳定，从而增加塑料的塑化和致密性，提高产品的质量；2）增长模具配合部分的塑料流动通道，使流动中的塑料进一步塑化，从而提高塑料塑化的程度；3）消除模具配合中产生的流动死角，使流道形成流线型，利于塑化好的塑料挤出；4）抽真空挤塑的模具，模芯的承线径一般应在2040mm，模套的承线径一般在1530mm。二、工艺配模配模是否合理，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

54、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。1.模具的选配依据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，决定模芯和模套角度及角度差、定径区（即承线径）长度等模具的结构尺寸，使之配合得当、挤管式模具配模的依据主要是挤出速俩的拉伸比，所谓拉伸比就是塑料在模口处的圆环面积与包覆与电线电缆上的圆环面积之比，即模芯模套所形成的间隙截面积与制品标称厚度截面积之比值，拉伸比：K（D D ）/（d d ）其中   D 为模

55、套孔径（mm）；  D 为模芯出口处外径（mm）；  d 为挤包后制品外径（mm）；  d 为挤包前制品直径（mm）。不同塑料的拉伸比K也不一样，如聚氯乙稀K1.21.8、聚乙烯K1.32.0，由此可确定模套孔径。但此方法计算较为繁琐，一般多用经验公式配模。2.模具的选配方法（1）测量半制品直径：对绝缘线芯，圆形导电线芯要测量直径，扇形或瓦形导电线芯要测量宽度；对护套缆芯，铠装电缆要测量缆芯的最大直径，对非铠装电缆要测量缆芯直径。（2）检查修正模具：检查模芯、模套内外表面是否光滑、圆整，尤其是出线处（承线）有无裂纹、缺口、划痕、碰伤、凹凸等现象。特别是模套的定径区

56、和挤管式模芯的管状长嘴要圆整光滑，发现粗糙时可以用细纱布圆周式摩擦，直到光滑为止。（3）选配模具时，铠装电缆模具要大些，因为这里有钢带接头存在，模具太小，易造成模芯刮钢带，电缆会挤裂挤坏。绝缘线芯选配的模具不易过大，要适可而止，即导电线芯穿过时，不要过松或过紧。（4）选配模具要以工艺规定的标称厚度为准，模芯选配要按线芯或缆芯的最大直径加放大值；模套按模芯直径加塑料层标称厚度加放大值。3.配模的理论公式（1）模芯 D de （2）模套 D D 22e 式中：D 模芯出线口内径（mm）；  D 模套出线口内径（mm）；  d 生产前半制品最大直径（mm）；  模芯嘴壁

57、厚（mm）；  工艺规定的产品塑料层厚度（mm）；  e 模芯放大值（mm）；e 模套放大值（mm）。（3）放大值e 或e 的说明。1）绝缘线芯模芯e 的放大值为0.53mm；2）绝缘线芯模套e 的放大值为13mm；3）生产外护套电缆用模芯e 的放大值、铠装电缆为26mm，非铠装为24mm；4）生产外护套电缆用模套e 的放大值为25mm。4.举例说明模具的选配1）生产绝缘线芯3×185mm 的实心铝导体扇形电缆，其扇形（标称）宽度为21.97mm（其最大宽度允许值22.07mm），绝缘层标称厚度为2.0mm。（其最小厚度允许值为2.0×90%0.11.7

58、mm,模芯嘴壁厚为1.0mm，选用模具。模芯D de 21.97+1.523.47（mm）考虑到实体扇形及最大宽度，选取D 24mm。模套孔径D D 22e 242×12×2333（mm）2)生产电缆外护套，其型号为VLV，规格为1×240mm ，电压为0.6/1kV，选用模具。该电缆成缆后直径为23.6mm，护套标称厚度为2.0mm，取模芯嘴壁厚为1.5mm。模芯孔径 D de 23.6326.227mm模套孔径 D D 22e 272×1.52×2438mm3）在实际生产过程中，模具的选配往往在操作规程或生产工艺卡中给出一定的经验公式，如某

59、厂65挤塑机给出的模具选配公式（为塑料挤包层的标称厚度）。挤压式   模芯（mm）   模套（mm）     单线绞线   导线直径（0.050.10）绞线外径（0.100.15）   导线直径2（0.050.10）绞线外径2（0.050.10）     挤管式   模芯（mm）   模套（mm）     绝缘护套   线芯外径（0.11.0）缆芯最大外径（26）   模芯外径2（0.050.10）模套外径2（1.04.0）   线芯或缆芯外径不均时，放大值取上限；反之取下限。在保证质量及工艺要求的前提下，要提高产量，一般模套放大值取上限。5.