改性聚酰亚胺航空导线的研制

作者: 东莞市美鑫绝缘材料有限公司 日期: 2021-11-19 人气: - 评论: 0

一、聚酰亚胺复合带选择

由于该绕包线对绕包搭盖率的要求非常高,标准中规定的搭盖率允许范围上下限只差3. 5%,因导体线径较细,绕包带宽度非常小的波动都会造成绕包搭盖率有很大的波动,因此对聚酰亚胺复合带宽度的均匀度有了更高的要求,国内用的绝缘复合薄膜主要是美国杜邦公司的产品。

二、 绕包设备选型

1、设备形式

目前绕包烧结设备分为两种: 一种是绕包+烧结连续生产。其优点是绕包后的线材不需要通过收线盘卷绕直接进入烧结炉。这种工艺使绕包烧结一次成型,避免了线芯在线盘上卷绕绕包搭盖的翘边问题。缺点是绕包换带时,线材在烧结炉中停留时间较长,容易产生线材变黄、导体发黑等质量问题,同时绕包速度较慢,一般为35 m/min,而烧结速度可以达到1015 m/min,这样相当于能源及设备利用率的浪费。另一种是绕包与烧结分两道工序进行。为了避免线芯上盘卷绕造成绕包层翘边的问题,将排线器排线改成收线盘来回移动排线,让线芯从绕包头出来后始终保持在一条直线上,避免线芯的弯曲。

2、绕包带装盘形式

装盘形式有片状、筒状两种,一般市场上常用的线规为26 10 AWG,采用的带材宽度为2. 5 15 mm,如采用片状带材容易出现塌带,所以一般采用筒状带材,同时也可增加装盘量,减少接续。

3、放带张力

张力是设备的关键参数,设备的放带张力设定既要包带紧密绕包在线材上,同时要求带材不能被拉细,因此选择合适的绕包头张力十分重要。而绕包头张力取决于绕包材质以及带材的宽度、厚度,聚酰亚胺复合带磁滞张力为2002 000 gPTFE 生料带及车削带磁滞张力为150 1 500 g。如何设置恒张力也是关键问题,绕包过程中放带张力随带盘直径减小而增大,为了实现放带恒张力,目前有两种方法: 一种是通过磁滞张力控制器与PLC 模块,建立放带张力与带盘直径变化的数学模型,调整放带米数与放线张力的关系来控制磁滞张力控制器,以保证整个生产过程中绕包带保持恒张力; 另一种方式是主动放带,通过压力传感器控制放带速度,保证恒张力。

4、绕包节距的稳定性

绕包节距的稳定性是通过绕包头转速与牵引速度的匹配来实现的,要求设备平稳运行时绕包节距精度为±1. 5%,降速时绕包节距精度为±3%

三、烧结炉选型

目前的烧结炉加热方式有电阻丝加热、陶瓷红外加热、盐浴加热。传统的烧结炉大多采用加热线圈(电阻丝) 加热,通过加热炉内空气,进而对线缆加热,以达到高温烧结的效果。但实际上,空气的温度往往与加热线圈设定的温度不一致,且加热线圈在炉内离散分布,引起的后果是绝缘外层黏合而内层仍处于初始状态,或者内层绝缘黏合而外层绝缘已出现分解状态。陶瓷红外加热,加热快、温度控制精确。盐浴炉加热,是电流流过使盐液发热,盐液既是发热体又是介质,使电缆受热更均匀,能耗低、可循环再利用。

烧结工艺将直接影响绕包线的绝缘烧结状态,以及绕包线的耐电压、耐刮磨等试验结果。由于PTFE/PI /PTFE 复合薄膜的黏合需要通过380 450 ℃一定时间的高温烧结,使PTFE 层熔融黏合成密实的整体,因此烧结过程中为确定绕包线的烧结状态我们采用了差式扫描热量仪( DSC) 进行测量。DSC 测量绝缘层两个加热峰热焓值的差,越小则绝缘烧结状态越好,反之则相反。

四、工艺控制

综合考虑绕包质量、速度、带材通用率,将绕包角度控制在40° 50°最为合适。绕包带宽是由线芯外径、绕包角度、绕包搭盖率决定的,由于张力作用,实际包到导线上面的薄膜宽度要比薄膜本身宽度窄。为保证产品搭盖率均匀、稳定,必须充分考虑绕包薄膜的拉伸效果。此外,绕包张力对产品表面的密实程度、耐磨性、耐干湿电弧试验等均有重要影响。按照美军标AS 22759 的要求,该新型航空用复合绝缘绕包线绕包搭盖率为50. 4% 54. 0%,但在实际生产时要求则更高,一般控制在( 52 ± 0. 5) %以内。


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