內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號電纜生產(chǎn)工藝探討

韓紹松

（濟(jì)南瑞通鐵路電務(wù)有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南250013）

0 引言

內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號電纜用于鐵路信號系統(tǒng)中有關(guān)設(shè)備和控制裝置之間的連接，滿足鐵路信號通信兼容、低電容寬頻帶多項(xiàng)業(yè)務(wù)綜合傳輸需要。該電纜傳輸衰減小、傳輸距離長，廣泛應(yīng)用于高鐵客運(yùn)專線，由于不同線組進(jìn)行了單元屏蔽，有效解決了同頻同纜傳輸線組間彼此干擾問題，進(jìn)一步完善了電纜傳輸電氣性能指標(biāo)。下面對提高內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字電纜質(zhì)量起關(guān)鍵作用的一種內(nèi)屏蔽工藝方法進(jìn)行介紹、交流與探討。

1 概述

1.1 內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號電纜類型

內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號電纜按護(hù)層屏蔽類型主要分為鋁護(hù)套、綜合護(hù)套兩種，纜芯由A型和B型兩種結(jié)構(gòu)，A型由內(nèi)屏蔽四線組、非屏蔽四線組及單線構(gòu)成，B型由內(nèi)屏蔽四線組和單線構(gòu)成，使用時(shí)可根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行選擇。

1.2 內(nèi)屏蔽四線組結(jié)構(gòu)

內(nèi)屏蔽四線組結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 內(nèi)屏蔽四線組結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 電纜技術(shù)要求

電纜技術(shù)要求執(zhí)行鐵道部標(biāo)準(zhǔn)TB/T3100.5-2008[1]《內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號電纜》

2 影響內(nèi)屏蔽質(zhì)量的關(guān)鍵因素分析

內(nèi)屏蔽工序是內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號電纜生產(chǎn)過程中關(guān)鍵工序之一，其生產(chǎn)工藝過程主要分為銅帶壓紋、線組塑料薄膜縱包、銅帶變形與縱包、屏蔽定徑成型、薄膜繞包等幾個(gè)階段。由于銅帶厚度僅有0.1mm，直接縱包其機(jī)械強(qiáng)度無法保證屏蔽結(jié)構(gòu)均勻、圓整，且屏蔽線組彎曲性能差，要滿足銅帶縱包后的機(jī)械性能，必須采用銅帶軋紋方式，以增加銅帶的等效使用厚度和機(jī)械強(qiáng)度。而軋紋方式的選擇和如何保證軋紋銅帶均勻穩(wěn)定的縱包在薄膜縱包線組外面，成為該工序保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，實(shí)踐表明，采取普通的鋸齒狀銅帶軋紋和縱包變形方式，對屏蔽質(zhì)量均有較大影響，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1 銅帶軋紋

普通的銅帶軋紋是在壓軋輥軸表面橫向加工齒高為0.5mm的鋸齒狀齒紋，通過調(diào)整兩壓軋輥軸之間的間隙改變其軋紋厚度，軋紋厚度偏小，機(jī)械性能則不能滿足使用要求，軋紋厚度偏大，會導(dǎo)致縱包變形阻力大，若銅帶厚度有差異，易將銅帶拉斷，有時(shí)還可能由于壓軋超過銅帶的極限強(qiáng)度使銅帶直接軋斷，無法正常生產(chǎn)。

2.2 屏蔽銅帶軋紋縱包[2]

用普通縱包長模嘴模具變形縱包，無法保證屏蔽縱包質(zhì)量的穩(wěn)定。縱包長模嘴模具是用0.8mm厚的不銹鋼板手工變形而成，加工精度低，模具過渡段、變形段、出口成型段尺寸在銅帶行進(jìn)的過程中受銅帶變形回彈張力的影響極易變化，一套模具使用不久就會因?yàn)槌叽缱兓療o法繼續(xù)生產(chǎn)，表現(xiàn)為斷帶、變形阻力大等。

2.3 縱包薄膜

縱包薄膜是縱包于四線組與屏蔽銅帶之間的縱包隔離層，可以起到避免銅帶傷線、提高線對地絕緣性能、保證屏蔽下機(jī)圓整和穩(wěn)定的作用。一般是采用尺寸與銅帶縱包模有差異的長模嘴完成，使用時(shí)與銅帶縱包長模嘴相向安裝固定，生產(chǎn)時(shí)當(dāng)薄膜有缺陷或模具有異常時(shí)，易導(dǎo)致薄膜縱包跑偏或擠壓在屏蔽縱包銅帶搭接處，不僅影響銅帶縱包質(zhì)量，同時(shí)也容易造成線與銅帶之間絕緣不良，導(dǎo)致電纜短段和浪費(fèi)。

2.4 產(chǎn)品質(zhì)量的影響

采用上述生產(chǎn)工藝，對內(nèi)屏蔽線組質(zhì)量影響主要表現(xiàn)為屏蔽結(jié)構(gòu)尺寸不穩(wěn)定、外觀不圓整、表面有皺褶、電特性對地電容不平衡指標(biāo)波動(dòng)范圍大、銅帶橫向開裂、彎曲性能差等質(zhì)量問題。針對以上問題，采用上述傳統(tǒng)的銅帶軋紋、薄膜縱包和銅帶縱包方式及一般的改進(jìn)措施，如提高銅帶的質(zhì)量、改進(jìn)模具材質(zhì)和加工板材厚度、提升職工操作技能等均不能從根本上解決問題，不能確保內(nèi)屏蔽數(shù)字信號電纜質(zhì)量。

3 內(nèi)屏蔽生產(chǎn)工藝的改進(jìn)

3.1 銅帶軋紋方式

軋紋銅帶機(jī)同樣由兩個(gè)相向轉(zhuǎn)動(dòng)的壓軋輥組成，每個(gè)壓軋輥上由原齒高為0.5mm的鋸齒狀齒紋改為菱形狀麻點(diǎn)，麻點(diǎn)在壓軋輥表面均勻分布排列，麻點(diǎn)彼此相距1.5mm，深1mm，菱形邊長約0.7mm。銅帶經(jīng)過上下旋轉(zhuǎn)的壓軋輥，調(diào)整彼此之間的間隙，壓至厚度約0.35mm，此壓軋方式避免了齒狀軋紋可能將銅帶壓軋裂開的現(xiàn)象，提高了銅帶抗拉強(qiáng)度。

3.2 線組薄膜縱包

線組薄膜縱包采用長度200mm、寬度30mm、出口直徑8mm長模嘴，搭邊變形部分垂直向下安裝，線組經(jīng)薄膜縱包后，再通過銅帶縱包喇叭模具（圖2）中的中心過線管定徑，使其反彈的縱包搭邊處位于銅帶縱包的徑向中間位置，克服了薄膜縱包易張開和對銅帶縱包搭邊的影響。

圖2 銅帶縱包喇叭模示意圖

圖3 銅帶縱包成型模示意圖

3.3 軋紋銅帶縱包

壓軋菱形麻點(diǎn)后的屏蔽銅帶縱包過程由銅帶縱包喇叭模（圖2）、銅帶縱包成型模（圖3）、銅帶縱包定徑模完成。縱包喇叭模進(jìn)口直徑50mm、出口直徑14mm、長度為200mm；縱包成型模進(jìn)口直徑8.7mm、出口直徑8.0mm、長度為65mm。

銅帶縱包喇叭模中心軸線裝有內(nèi)徑12mm的薄膜縱包線組過線定徑管，保證線組縱包后結(jié)構(gòu)尺寸的穩(wěn)定。

銅帶縱包成型模中間成型孔為一偏心錐孔，且孔垂直上方開有一個(gè)固定壓模的槽，屏蔽壓模（圖4）采用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證縱包搭邊不反扣，變形順暢穩(wěn)定。

薄膜縱包通過縱包長模嘴將薄膜縱包在線組上，由（圖2）中的定徑過線管通過，軋紋銅帶由喇叭模（圖2）的進(jìn)線端進(jìn)入，通過喇叭模錐形孔變形成四分之三圓弧狀，縱包在含有薄膜縱包的四線組外面。

圖4 銅帶縱包成型壓模示意圖

縱包銅帶變?yōu)樗姆种龍A弧狀后，同薄膜縱包線芯同步進(jìn)入縱包成型模具偏心孔（圖3），適當(dāng)調(diào)整壓模（圖4）在壓模槽的深度，使銅帶縱包內(nèi)層搭接部分由壓模（圖4中變形A）給予一定的變形力，銅帶縱包外層搭接面沿縱包模偏心孔通過壓模（圖4中變形B）逐步給予過渡段的漸變力，進(jìn)一步向前通過壓模（圖4中變形C）的受力完成銅帶搭接縱包成型。

縱包成型的屏蔽線組經(jīng)由定徑模過渡區(qū)、定徑成型區(qū)定徑，使其光滑圓整，無皺褶、無翹邊、均勻一致。

定徑成型的屏蔽四線組，經(jīng)泄流線引進(jìn)導(dǎo)向模將泄流線順貼在屏蔽層外面進(jìn)入薄膜繞包裝置，外層重疊繞包兩層塑料薄膜，使線組屏蔽結(jié)構(gòu)圓整穩(wěn)定，完成屏蔽線組的生產(chǎn)。

經(jīng)過上述工藝改進(jìn)，用于生產(chǎn)單線直徑為2.70mm的屏蔽四線組，下機(jī)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 屏蔽四線組下機(jī)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)

由表1可以看出，采用改進(jìn)后的內(nèi)屏蔽線組生產(chǎn)工藝，電氣性能指標(biāo)優(yōu)良，外觀平滑圓整，無皺褶變形，由于操作簡單，在保證產(chǎn)品質(zhì)量可靠穩(wěn)定的同時(shí)，提高了效率，降低了成本。

［1］中華人民共和國鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).TB/T3100.5內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號電纜[S].2004.

［2］唐崇健.中心束管式光纜鋼帶軋紋縱包模具設(shè)計(jì)[J].電線電纜，1998,05.