铝合金联锁铠装电缆制造工艺

胡 洪

(广州市新兴电缆实业有限公司，广东 广州511340)

0 引言

在我国，电力电缆导体主要用铜和铝两种材料。由于铜的导电性能、加工性能和机械性能兼优，所以在电力电缆中是作为主要的导体材料。铜的密度大，价格高，占了电力电缆成本中比例最大的一部分。在电力电缆中使用的另外一种导体是铝，它的密度是铜密度的30%，价格比铜便宜，加工性能好，抗氧化性能也比铜强，但其抗拉强度小、蠕变性能差。为了解决这个问题，我们使用8030系列铝合金作为电缆的导体，保持重量不变，增大了电缆导体的抗拉强度，提高了耐蠕变性，降低了导体的电阻率。同时使用5052系列铝合金带，提高联锁铠装带耐侧向压力，减轻电缆的自身重量，降低安装敷设难度。本文将介绍铝合金电缆的使用材料与制造工艺，重点介绍联锁铠装的工艺。

1 材料与制造工艺

铝合金导体联锁铠装电缆的工艺流程:铝合金杆→拉丝→绞线→退火→绝缘→蒸汽交联→成缆→内护套→联锁铠装→外护套。

1.1 导体

铝合金导体采用8030系列铝合金，对退火温度和退火时间进行有效控制，这样才能保证其电性能和机械性能优于铝导体。在绞线完成后，要求采取退火处理，否则电阻率增大，耐蠕变性能减小，机械性能变差。

1.2 绝缘

为了提高电缆的载流量，推荐使用交联聚乙烯。在挤绝缘时，要求严格按照生产工艺要求，绝缘外径公差控制在±0.1 mm范围内。如果生产公差超出控制范围，将影响成缆外径和联锁铠装模具的选择。

1.3 成缆

此工序重要的是控制收线盘的张力和包带的张力(如果有包带的话)及成缆的节距。收线盘的张力如过大，会导致电缆侧向受力不均匀，在电缆绕到电缆盘时，将受到一个反作用力。电缆包带张力若小于此反作用力，电缆包带则拉伸，电缆线芯将出现滑移，导致出现电缆不圆整。电缆包带张力大于此反作用力，将会出现包带断裂。成缆的节距过大，电缆可伸缩长度会减小，在弯曲时，容易拱起，造成电缆不圆整和柔软性降低。

1.4 内护套

内护套采用聚氯乙烯，模具使用挤压式，以保证缆芯的圆整。使用半挤管式的模具，电缆容易产生变形，缆芯在内护套内面滑动，造成内护套不圆整。即使在缆线之间加填充，但因缆芯之间的受力大，还是会互相挤压造成缆芯不圆整。而使用挤压式模具，可以将电缆线芯之间的空隙填充满，起到一种定位的作用，防止缆芯移动。

在挤内护套时，要求按照工艺要求，确保内护套外径精准，因为使用联锁铠装模具与内护套的外径有关。模具的选择合适与否，将直接影响联锁铠装带的生产质量和效率。如果选择模具与外径相差较大，则联锁铠装带与内护套之间存在较大的空隙，生产出来的将是松管，不符合紧密度测试。此外由于空隙大，联锁铠装带在内护套各处受力点不一样，联锁铠装带将发生变形。随着联锁铠装带绕包速度的加快，联锁铠装带变形增大。当联锁铠装带受力超过其承受应力时，联锁铠装带会破裂。生产出来的联锁铠装带将无法锁住前道联锁铠装带，从而影响产品质量和生产效率。如果模具与内护套外径相差较小，则会发生联锁铠装带受力过大刺入内护套，严重时将出现刺破和损伤绝缘。

1.5 联锁铠装

铝合金带要求采用5052系列的铝合金材料，其机械性能要求达到抗拉强度(280±10)MPa，伸长率控制在5%～8%。如果抗拉强度太小，那么轧制的螺旋状联锁铠装带外观不好，铝合金的抗压强度也达不到;若抗拉强度太大，则铝合金不易弯曲，弹性大，加工困难。

1.6 外护套

外护套的材料可以使用聚氯乙烯，也可以使用聚乙烯。当要求防水时，推荐使用聚乙烯护套。

2 联锁铠装工艺

联锁铠装的主要关键控制点是模具的安装、导板的角度调整、压轮的调节、管径及节距的设定。

2.1 模具的安装

首先，模具的安装必须保证与联锁铠装带水平保持一致。如果不一致，将导致联锁铠装带刮伤或者高速生产时断带。因为联锁铠装带与模具高度不一致，在模具进入的地方所受阻力增大，所以当出现拉力超过联锁铠装带的抗拉强度时，联锁铠装带被拉断，影响产品的质量和生产效率。其次，模具必须在电缆的中心位置，否则电缆处于被拉或者被推的状态，在高速运行下，将导致螺旋联锁铠装带受力不一致。由于联锁铠装带各点所受力不均匀，产生联锁铠装带螺旋变形，下一个联锁铠装带螺旋覆盖在上面也受力不均。在达到联锁铠装带的弯曲应力状态下，联锁铠装带出现裂纹，最后裂开，严重情况下，联锁铠装带断开。

2.2 导板的角度调整

导板的角度调整，一般控制在7°～8°之间。超过15°将会出现螺旋角度过大，联锁铠装带重叠宽度减小。在电缆弯曲时，出现联锁铠装带分离，弯曲恢复后，联锁铠装带无法恢复，联锁铠装带之间产生间隙，联锁铠装带失去原先的保护作用。

2.3 压轮的调节

为了保证电缆通过紧密度测试，主要是通过调节压轮的位置和管径来设定的。首先主要是确定压轮位置，压轮的位置原则是保证内护套与模具有2～3 mm间隙，使得联锁铠装带可以通过，超过此值，联锁铠装带受力不一致，则易发生断裂现象。其次，在运转的过程中，要注意联锁铠装带与模具之间的距离。因为刚开始联锁铠装带受外力较小，联锁铠装带与模具之间的空间很小。伴随着联锁铠装带的受力增大，联锁铠装带与模具的空间增大，联锁铠装带变形增大。当联锁铠装带变形到一定程度时，将产生裂纹，最后联锁铠装带断裂。这时就需要随时注意调整压轮的位置和模具的位置。

2.4 管径的设定

管径的设定主要控制在模具大小的1～2 mm。如果设定超过此值，铝合金带成型的将是松套的铝合金管，电缆容易从螺旋管中抽出来，紧密度测试通不过;如果设定过小，则应力集中，容易造成断带。

2.5 节距的设定

节距不能设置过大，过大则易造成脱节现象，不能轧成螺旋形。设定值也不能过小，过小则会出现联锁铠装带弯曲角度减小，当超过其所承受的应力时，联锁铠装带将会发生断裂现象。

3 性能测试

依据上面的设计，试制生产出来的产品，按照UL 4和UL 1569标准测试方法，测试铝合金电缆的几个关键技术项目，其结果见表1。

表1 铝合金电缆性能测试

4 结束语

生产铝合金电缆，在生产设备上只需增加一套联锁铠装设备，工艺上只要严格按照要求生产即可，其它与普通电力电缆生产无区别。由于该电缆具有联锁铠装带和独特的螺旋铠装结构，在发生火灾时，该电缆能延长供电能力，减少电缆燃烧释放出的烟雾，为救援和逃生争取宝贵的时间，因此，铝合金电缆具有良好的阻燃、耐火性能，有很好的应用前景。