挤管工艺中的配模系数的应用

挤管工艺中的配模系数的应用选自《电线电缆模具设计》美国杜邦公司于1973年提出了拉伸平衡度的概念，也就是配模系数，用符合K表示。所谓拉伸平衡度即在挤管式模具设计中，要求外模内径（D大）与电线护套（或绝缘）外径（d大）之比大于或等于模芯/内模的承径部份外径（D小）与电线线芯或缆芯的外径（d小）之比值。如下图：图1挤管式模具挤出原理从图1可以看出，挤管式挤出可以看作在模芯模套出口处有一个环状塑料层（图中AB与MN组成），经过一定的拉伸包在电线的线芯上面。如果同有拉伸，在挤出过程中AB移到A3B3点，挤出的料流就形成一个空管。在实际生产时，因芯线速度大于料流挤出速度而形成拉伸，料流出口处形成一个圆锥。因为电缆芯线的存在，料流从B点移动到B1或B2后与芯线吻合，这时A点移动到A1或A2点，料流包复在芯线上，A1B1与A2B2就成为芯线上的护套层的厚度，这样的拉伸就成为平衡拉伸。，在同一付模具中，对同一根芯线，如果实现平衡拉伸，即A与B一直都在垂直GO2轴的平面上，不发生错位移动的话，不管牵引速度的快与慢，其A1B1等于A2B2，即包复在芯线上的厚度是一样的。因此挤出式挤出实际上是塑料从一个大环拉伸成一个小环的过程。ABGNMOD小d小d大A1B1G1N1M1图2配模系数K原理图ABGNMB1A1B2A2O1O2A3B3D大D小d大d小从图2中看出，根据相似三角形对应边成比例原理，则BG/B1G1=OG/OG1AG/A1G1=PG/OG1，即得BG/B1G1=AG/A1G1（1）从（1）式可以看出，不管OG距离是大还是小（即线速度是快还是慢，或拉伸是大还是小），上式均成立。根据2BG=D小2AG=D大，2B1G1=d小2A1G1=d大代入上式，即得D小/d小=D大/d大（2）由（2）式移项可得d大=D大*d小/D小（3）由（3）式可以看出，即实现平衡拉伸，不发生料流层间错位时电缆外径大小只决定于模具尺寸及缆芯外径，与生产速度即O点位置无关。由（2）式移项可得（D大/d大）/（D小/d小）=1这就是实现平衡拉伸的条件，即在模具中厚度AB的环，经过拉伸成厚度A1B1的环，正好包在电线线芯上，B1点正好与线芯表面吻合，A1B1即为所需护套厚度，A1M1即为所需护套外径。这是理想情况，但在实际生产中外模内径D大可以大于或小于实际求出的值，因此，令K=（D大/d大）/（D小/d小）（4）K值即为配模系数，K1时，紧包；K=1时，平衡拉伸；K1时，松包K1时紧包状态分析如下图ABOA1E1EFGE2F2图3配模系数K1分析图从（4）式中看出，当增大外模内径D大及缆芯外径d小时，或者模芯/内模承径部份尺寸D小和线缆护套外径d大减小时，K1.假设挤出时选用较大的外模，即上图的A点移到A1点，这时K值大于1，成为不平衡拉伸。若要继续保持平衡拉伸，则只有增加护套厚度由E点增大到E1点。也就是外模增大后，挤出电缆变粗。如果用了大直径的外模，而要求线缆的外径不变，厚度保持在EF值，那么在实际生产中采用提高牵引速度（线速度）的方式，使料流发生错位，也就是料流A1B挤出拉伸到E1F位置时，F点已与芯线表面接触，这时由于线速度增加，F点随着芯线一起快速移到F2位置，而E1点移动较慢，沿着延线移动到了E2的位置，E2点与F2点的连线不垂直于OG的同一平面，发生了层间错位，从而保证E2F2的厚度等于EF的厚度。因此K1，则线缆生产速度快，塑料经过一定的拉伸与芯线包得紧密，且机械强度提高。在实际生产中，通常取K等于1.05～1.20。K1时松包状态分析ABOEFGF2E2F1图4配模系数K1分析图图4中AB为模芯外径与外模内径之间的距离，即离开模口时料流的厚度。EF为挤出线缆所需的护套厚度。FG为缆芯半径，F1G为变细后的缆芯半径。假设设计出现偏差或成缆后缆芯的变细，即由FG变成F1G，而其它参数不变，则K1。在押出过程中，料流由AB拉伸到EF位置时，F点没有接触到缆芯表面，如果在此位置进水槽冷却的话，塑料与缆芯之间存在空隙，形成了松包。如果不进行冷却，待F点到F2点，则AB拉伸到了E2F2位置，则护套变薄，电缆外径变小，达不到设计要求。因此，在外模设计中，有意增大内径（D大）增加，使K1，万一发生缆芯变细时，也有一个补偿的余地，不会发生成品外径变细或塑料包得不紧的现像。总结：1．当设计时选择外模不够大或缆芯比理论值小时，易造成挤管松套，芯线可以在护套内往返拉动；2．当押出机手不按照工艺卡选用偏大的内模或偏小的外模时，同样易造成松套，芯线可以在护套内往返拉动；3．当押出成品后芯线太松，可以适当加大外模尺寸，同时冷却水应该适当后移。