Главная » Книги и журналы

1 ... 8 9 10 11 12 13 14 ... 55

Эмалируемый, провод

Подача сжатого Воздуха

может наноситься также из расплава смолы, не содержащей растворителя. Этот метод будет рассмотрен отдельно в связи с особенностями процесса, обусловленными отсутствием растворителя.

Интересный метод наложения лака на проволоку прямоугольного сечения с помощью газовых -калибров предложен в ВНР (рис. 343).

В сопло, образуемое вокруг проволоки, подается сжатый воздух, который снимает избытки лака. Уровень лака в ванне поддерживается по методу опрокинутого сосуда , т. е. определяется расположением емкости с лаком, перевертываемой отверстием вниз. Эмалирование ведется за восемь проходов, причем первый проход осуществляется через фетровые обжимы для снятия загрязнения на проволоке. Вязкость лака равна 22 сек по вискозиметру ВЗ-4. Сжатый воздух подается от компрессора. Воздух должен быть сухим, без примесей масла; его давление непосредственно после компрессора 6 ат; далее стоят редукторы. Расход воздуха на каждый калибр составляет 5-6 м^1ч.

Рис. 3-13. Газовый ка-.пибр, применяемый при эмалировании прямоугольной проволоки.

3-2. ВЫБОР КОЛИЧЕСТВА ПОКРЫТИЙ. СКОРОСТИ ЭМАЛИРОВАНИЯ. РАСЧЕТ МАРШРУТОВ КАЛИБРОВ

Толщина изоляционного слоя провода при определенной рецептуре эмальлака зависит от числа покрытий (проходов проволоки через ванну с лаком), способа наложения лака, скорости эмалирования и вязкости, которую лак имеет в ванне эмалировочного станка (агрегата для эмалирования). Стабильность толщины изоляции провода является важнейшим фактором, определяющим уровень и однород^ность его электрических и механических характеристик' Поэтому правильный выбор технологических режимов эмалирования имеет

исключительно важное значение для обеспечения высокого качества изоляции провода.

Так как простой интенсификацией нагрева не удается повысить скорость эмалирования, то естественно предположить, что эта скорость определяется также количеством лака, нанесенного на дроволоку за один проход и определяющего толщину покрытия. Толщина Покрытия за каждый проход определяет допустимую скорость физико-химических процессов превращений жидкого лака в твердую эмаль, причем естественно, что для лаков различной природы эта скорость будет различна. В частности, для полиимидного лака процессы образования эмалевой пленки при тепловой обработке Б печи .протекают медленнее, чем для лака на основе полиуретанов.

Для масляных лаков, при эмалировании которыми применяется метод погружения или фитильный метод, оптимальное число погружений проволоки в лаковую ванну было. определено опытным путем. Для агрегатов типа М-24 число проходов при эмалировании масляными лаками составляет 3-4; на агрегатах типов С-24 и Б-30 проволока эмалируется масляными лаками за четыре прохода. Аналогичным путем подбирается также число покрытий при эмалировании синтетическими лаками тончайшей проволоки на агрегатах типов ЭТ-2 и ЭТ-8. Например, при эмалировании проволоки диамея-ром 0,02-0,05 мм лаком ВЛ-931 (винифлекс) с применением замшевых или фетровых обжимов число проходов составляет 7-9.

В случае применения калибров для наложения лака на проволоку появляется возможность рассчитать оптимальные маршруты калибров и связанные с ними скорости эмалирования. Такие работы были вьшолнены во ВНИИ КП под руководством канд. техн. наук Е. Я- Шварцбурда. Соотношение между необходимым временем пленкообразования т и диаметральной толщиной пленки б, накладываемой за каждый проход, для синтетических лаков может быть выражено следующей эмпирической зависимостью:

х=Аб\ (3-21)

где t выражено в минутах, б -в микронах; Л и & - постоянные коэффициенты, характеризующие данный тип провода.

Например, при эмалировании медной проволоки лаком ВЛ-931 или ВЛ-941 Л = 0,0026; Ь=2,1; при применении этих же лаков для эмалирования алюминиевой проволоки Л = 0,0019; Ь=2,1. Для медной проволоки с изоляцией на основе полиэтилентерефталатных лаков Л = 0,0031; &=2,1. Р1зменение рецептуры лака даже одного и того же типа может вызвать изменение значений коэффициентов Л и fe и, следовательно, привести к необходимости корректировки маршрутов калибров.

Если допустимая скорость эмалирования равна Одоп mjmuh, а высота печи Н м, то выражение (3-21) можно представить в другом виде:

рои=- (3-22)

Из выражения (3-22) видно, что допустимая скорость эмалирования в значительной степени зависит от толщины элементарного покрытия, .наносимого за каждый проход. Естественно, что скорость образования эмалевой пленки из жидкого лака зависит как от скорости испарения растворителя, так и от скорости реакции пленкообразования, которые учтены в формуле (3-22) соответствующими значениями коэффициентов Л и fe.

Учитывая, что общая диаметральная толщина изоляции Д, обычно обозначаемая в стандартах как D-d, связана с числом проходов i простой зависимостью A = t6, в случае эмалирования медной проволоки лаком ВЛ-931 выражение (3-22) можно представить так:

йоп = -(4-)- (3-23)

Таким образом, скорость эмалирования возрастает с увеличением числа проходов. Следовательно, тенденция к уменьшению числа дроходов, долгое время наблюдавшаяся в отечественном производстве эмалированных проводов, являлась неправильной. Ясно, конечно, что повышенная скорость эмалирования может быть реализована только при наличии совершенного технологического оборудования с соответствующими кинематикой, мощностями эмальпечи и иечи отжига и т. п.

В связи с тем, что при нормально работающей эмальпечи все проходы эмалируемой проволоки находятся практически в одинаковых условиях, для достижения

одинаковой тер1У1ообработки эмальпленки При каждом проходе необходимо за каждый проход накладывать пленку строго одинаковой толщины. Это является основой расчетов оптимальных маршрутов калибров. Если за один из проходов на проволоку накладывается пленка, имеющая большую толщину бмакс^ чем 6cp=iAA , то общая скорость эмалирования будет определяться временем, необходимым для тепловой обработки элементарной пленки максимальной толщины, т. е. она будет ниже возможной оптимальной скорости. Обозначим элементарные диаметральные толщины изоляции провода, накладываемой за один проход, 6i, 62, ..., б где i - число проходов проволоки через лак. Очевидно, что в том случае, если эти величины неодинаковы, имеется возможность увеличения скорости эмалирования путем их изменения. Для этого необходимо использовать такой маршрут калибров, при котором 6i==62= ... =6г-

При этом достигаемая скорость эмалирования будет определяться величиной 61(62, ..., бг), которая меньше максимальной элементарной толщины изоляции при первоначальном маршруте калибров. На термообработку более тонкого слоя лака цри сохранении теплового режима печи требуется меньше времени, т. е. можно увеличить скорость эмалирования. Таким образом, при наложении за каждый проход пленки толщиной

е.-ье,+ - + е^ бср --;--

общая толщина изоляции сохраняется, а скорость эмалирования при применении оптимального маршрута калибров может быть увеличена в сравнении с существующей технологией, если хотя бы одна из величин 61, 62, .бг при существующем маршруте калибров была больше бср.

Из рассмотрения гидродинамических условий движения лака относительно калибра можно определить количество лака Q, накладываемого в единицу времени на проволоку:

Q = !i(r=-1), (3-24)

где Го - радиус проволоки; Оцр--скорость движения эмалируемой проволоки; R* - геометрический параметр

калибра (безразмерная величина), характеризующий профиль калибра.

Наличие звездочки у обозначения указывает, что величина, о которой идет речь, является безразмерной.

Геометрический параметр R* определяется по следующей формуле:

1 (R\+l)(R*,-l) In-

.. (3-25)

R\-R\

(R\+ \){R*2~l)

При этом /?*i=ii?i/ro; R*2=R2/ro; Ri - радиус ВХОДРЮ-го отверстия калибра; R2 - радиус выходного отверстия калибра.

Если обозначить диаметральную толщину жидкой пленки эмальлака после калибра бж, то из (3-24) и (3-25) можно получить следующую формулу для расчета бж:

где

8 = 2г„

J {R\-l)(R\-l) . {R%+ 1) R*,- 1) 2 (R*. - R\) {R\ - 1) {R*, + 1)

(3-26)

{r*!~ir\~i +

, 1 I) iR*, + l)(R*,-l)

4 2 (R\-R\) {R*г + 1) {R\- 1)

Для удобства решения практических задач по формуле (3-26) построены графические зависимости, изо-

бражениые на рис. 3-14. Эти зависимости позбо.ляют быстро определить величину бж, зная размеры калибров.

После тепловой обработки в эма.льпечи объем лака уменьшается вследствие испарения растворителя и происходящих в пленке процессов поликонденсации или

0,5 г

Рис. 3-14. Зависимость тспщины жидкой пленки, накладываемой на круглую проволоку, от геометрических размеров калибров.

полимеризации. Если отношение объема жидкого лака г^ж к объему твердой эмали эм обозначить р, то

d\-dl е d, -frf

(3-27)

где da - диаметр проволоки до нанесения лака; с?эм - диаметр проволоки по эмалевой пленке; - диаметр проволоки по жидкой лаковой пленке.

Для проводов диаметром выше 0,10 иш, которые изго-

d -f- dfy

товляются с применением калибров, -аГ

1. поэтому

Следовательно, диаметр эмалированной проволоки после первого прохода csmi равняется:

dsm = <o + KjP- (3-28)

В формуле (3-28) 6>ki обозначает диаметральную толщину жидкой пленки лака, накладываемого за первый проход.

После г-го прохода имеем:

4м = о + (3-29)

Величина коэффициента р определяется природой лака, его сухим остатком, степенью разведения, наличием воздушных включений в жидком лаке и другими подобными им факторами. Для лака винифлекс она находится в пределах 7,5-11.

По приведенным формулам можно либо по заданному маршруту калибров рассчитать диаметр эмалированного провода, либо но заданной толщине пленки определить необходимый для эмалирования маршрут калибров.

Пример 3-1. Медная проволока диаметром 0,67 мм эмалируется лаком ВЛ-9в1 (винифлекс) за -семь проходов через лаковую ванну. Маршрут калибров 0,73-0,74-0,75-4),76-0,76--0,77-0,77 мм.

Требуется определить диаметральную толщину покрытия, наносимого за каждый проход, и суммарную толщину изоляции.

Зная размеры первого калибра и диаметр проволоки do, ш формуле (3-26) или'С помощью графика, приведеипого-на рис. 3-14, определяем толщину жидкой пленки, накладываемой первым калибром, бж1.

У сущесгв'ующих на кабельных заводах калибров для Шали-ройания проволоки величнпа входного радиуса калибра Rt раз.чична. Для калибров, применяемых при эмалировании проволоки диаметром 0,67 мм, величина Ri может быть принята равной 1 мм (диаметр отверстия 2 мм). Очевидно также, что при изменении Ri толщина изоляционного слоя провода будет также изменяться, однако в незначительной степени. /?2-выходной радиус калибра; он равен

0,73

в рассматриваемом случае ~- =0,365 мм. Тогда

Ri 1.0 R2 0,365

=77 = 0:3353,0; i?*,== =p = 1.09.

В соответствии с графиками, приведенными на рнс. 3-14,

6 =.6*, iero=0,09 - 0,67 =0,06 мм.

Величина р для лака ВЛ-ЭЗ! с вяз'костью, применяемой при эмалировании проволоки заданного диаметра, принимается равной 10,0. Тогда диаметр проволоки после первого .прохода

d,м. = rfo-l- =0,67+f=0,676 мм.

Выполнив эти расчеты для второго и каждого последующего калибров получим:

dsKZ = 0,683 мм; £?a s = 0,702 лги*; эмз = 0,690 мм; йэмв = 0.709 мм; dem = 0.696 мм; £?эм7 = 0,715 мм.

Суммарная диаметральная толщина изоляции {D - d) для рассматриваемого примера 1равияется

эм7-0=0045 мм.

Пример 3-2. При эмалировании лаком ВЛ-ОЗ! (винифлекс) медной проволоки диаметром О.б? мм требуется обеспечить наложение изоляции диаметральной толщиной 0,04 мм. Требуется рассчитать оптимальный маршрут калибров для заданной конструкции провода.

При эмалировании медной проволоки диаметром 0,67 мм на существующем серийном оборудовании число проходов провода через ванну с лаком г=6. Так как заданная толщина изоляции (на одну сторону) составляет 0,04 мм, то элементарная толщина слоя эмали.

Д 0.04

накладываемого за каждый проход, 6=-=-g-=0,0067 мм. Тогда

в соответствии с (13-27)

бж=р6=0,О67 мм (р=10,0).

Зная бж И i?i = l,0 мм, находим их относительные величины (для первого прохода):

8*ж.= 7=0,01; /?. -=3,0.

По графику, Приведенному на рис. 3-14, определяем относительный радиус калибрующего сечения калибра 21* 1,10 и i?2i =

=/-oi?2i*=0,335 1,1=0,37 мм, обеспечивающий -у-= 0,033 мм.

Следовательно, для первого прохода имеем:

н,1=0,1; i?ii*=3,0; i?2i=0,37 мм.

При этом -и i?2i* - относительные входные и Выходные радиусы первого калибра. Выходной диаметр первого калибра равен 2i?2i или 0,74 мм.

Рассчитав аналогичным образом размеры калибра со -го по 6 й, получим необходимый маршрут калибров.

Расчетные размеры калибров округляются до размеров, которые могут быть в пределах допусков получены при существующих способах изготовления.

3-3. ОПТИМАЛЬНЫЕ ТЕМПЕРАТУРНЫЕ РЕЖИМЫ 6 ПЕЧАХ АГРЕГАТОВ ДЛЯ ЭМАЛИРОВАНИЯ

О температурном режиме печи агрегатов для эмалирования обычно судят по так называемой температурной кривой печи, представляющей собой распределение температуры, измеренной внутри камеры печи термо-

1000 800 600 4-00

гоо

о

н
				Г
л

foo гоо зоо чоо с

парой, по высоте печи. Ьеличина этой температуры является условной, так как по еуществу термопара фиксирует не температуру окружающего воздуха и тем более не температуру эмалируемой проволоки в рассматриваемой точке, а температуру, возникающую в месте горячего спая термопары. Температура спая термопары зависит от диаметра шарика в месте шая и величины коэффициента черноты сная, так как если термопара не движется, то нагрев ее в значительной степени происходит за счет теплоизлучения. На рис. 3-15 показаны кривые распределения температуры, зафиксированные термопарой, в печи агрегата типа М-24 для двух случаев: первого - когда термопара была обмотана стекловолокном и покрыта сверху алюминиевой фольгой и второго - когда после предыдущего опыта алюминиевая фольга была дополнительно покрыта лаком. Так как

лак, сгорая в иечи, обуглился, коэффициент черноты значительно возрос. Поэтому во втором случае температура спая термопары существенно повысилась, причем максимальное расхождение температур термопар в обоих случаях достигло 200Х. Для сравнения на рргс. 6-2 приведено также распределение температуры воздуха вдоль печи, определенное расчетным путем. Для спая термопары справедливо следующее уравнение теплового баланса:

Рис. 3-15. Зависимость температуры термопары от высоты печи агрегата для эмалирования типа М-24 для различных способов измерения.

I - термопара со стекловолокни-стой изоляцией н покрытием влю-миниевой фольгой; 2 - то же, фольга покрыта лаком; S - температура воздуха.

т (Т^кзм - Гв) = 4,9Л. [(ш)- (шГ)J (3-30)

где йт - коэффициент конвекции спая термопары, ктл({м^-ч-град); Лт - коэффициент черноты спая тер-

IBOD

00 200

мопары, ккал/{м^ Ч'°¥}); Г„зм - температура, измеренная термопарой, °К; Гс - температура стенок печи, °К; Тл - действительная температура воздуха, К.

Измеряемая термопарой температура равняется температуре воздуха только в том случае, если T = Tc. Очевидно также, что в некоторых участках печи там, где преимущественно сконцентрирована мощность нагревателей) или в значительной области специальных

печей для тепловой обработки жаростойкой изоляции температура, показываемая термопарой, -будет выще, чем температура воздуха, и ниже температуры стенок печи. В связи с этим сравнение температурных режимов различных печей необходимо производить с помощью термопар одинаковой конструкции и с одинаковым состоянием (степенью черноты) их поверхности. Одним из наиболее точных способов измерения температуры в печах указанных агрегатов является способ, при котором термопарные проволоки свариваются встык с последующей зачисткой места спая.

До сравнительно недавнего времени в практике производства эмалированных проводов считалось, что оптимальным видом температурных кривых для вертикальных эмалировочных печей являются кривые, показанные на рис. 3-16. Характер подъема температуры до максимальной определялся экспериментально. Скорость подъема температуры для каждого типа лака и определершого диаметра проволоки лимитировалась вскипанием растворителя и образованием неровной поверхности (брак по так называемой корявости ). В области максимальной температуры наиболее интенсивно происходят быстрое испарение растворителя ипро-цесс пленкообразования.

В последнее время воззрения на оптимальные температурные режимы указанных печей претерпели существенные изменения. Печи вертикальных агрегатов вы-

		1

о 100 zoo 300 Ш °с

Рис. 3-16. Кривые распределения температуры в вертикальных печах агрегатов для эмалирования типов М-24, С-24 и Б~30.

1 ... 8 9 10 11 12 13 14 ... 55