- •Т.В. КОСТЫГОВА
- •ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОВОДОВ
- •Костыгова Т.В.
- •1. ПРОИЗВОДСТВО ПРОВОЛОКИ
- •1.1. Металлы, обрабатываемые в кабельной промышленности
- •1.2. Изготовление медной и алюминиевой катанки
- •1.4.3. Прокатные станы
- •1.7. Травление катанки
- •1.8. Скальпирование медной катанки
- •1.10. Оборудование для волочения проволоки
- •1.12. Отжиг медной и алюминиевой проволоки
- •2. ПРОИЗВОДСТВО ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ
- •2.1. Классификация обмоточных проводов
- •3.2.Способы наложения эмалевой изоляции
- •expfciTo)
- •3.3.2. Расчет концентрации растворителя для случая, когда скорость процесса определяется внешним массообменом (Bi < 1)
- •3*5. Условия возникновения газообразных включений на стадии пленкообразования
- •UooJ
- •3.7.1. Агрегаты для эмалирования проволоки диаметром 0,015-0,05 мм
- •3.7.4. Устройство катализаторов
- •3.8. Особенности эмалирования проводов из расплава смол
- •4. ПРОИЗВОДСТВО ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ
- •4.1.1. Обмоточные машины для наложения изоляцни из натуральных и синтетических волокон
- •4.2. Подразделенные и транспонированные обмоточные провода
- •4.4. Обмоточные провода с пластмассовой изоляцией
- •ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОВОДОВ
При одинаковой толщине эмалированного слоя, наносимого за каж дый проход,
А\ + А2 +... + Ак
где А\, А ъ ...,Ak - СПО по 1, 2 и к-му проходам.
Экспериментально установлено, что изоляция эмалированных прово дов соответствует ГОСТу, если Аср > 0,75.
Слипание изоляции на катушках исключается, если степень пленкообразования последнего прохода Ак >0,5.
При тепловой обработке проволоки кроме пленкообразования проис ходит термоокислительная деструкция (ТОД), т.е. разрушение связей.
Степень деструкции можно рассчитать аналогично, так как разруше ние связей подчиняется тем же законам, что и их образование:
Вj |
=1 - ехр |
j 1 |
V>2VWI |
|
|
|
|
||
где Р2, *02 ~~ коэффициенты, характеризующие деструкцию. |
||||
|
|
|
_ В \+ В 2 +.-. + Вк |
|
|
|
Вср -------------1 |
• |
|
Экспериментально установлено, что изоляция будет соответствовать |
||||
требованиям ГОСТа, если Вср <0,15. |
|
|||
|
|
|
|
л-1 |
4 - |
1- |
л -1 |
j 1 Pi Уж |
|
|
|
|
||
для реакции пленкообразования, когда п з£1.
3*5. Условия возникновения газообразных включений на стадии пленкообразования
Так как часто реакция пленкообразования является реакцией поли конденсации, то наряду с образованием поперечных связей происходит выделение низкомолекулярных побочных продуктов, которые должны полностью удаляться из лаковой пленки, иначе образуются газообразные включения.
Для описания этого процесса справедливо уравнение диффузии:
D t? W = / , |
(3.23) |
где D - коэффициент диффузии побочных продуктов в окружающую среду;
W - концентрация побочных продуктов в лаковой пленке;
I - количество побочных продуктов, которые выделяются в единицу времени в единице объема.
Левая часть уравнения - количество продуктов, выделившихся в еди ницу времени. Количество побочных продуктов, которое выделяется при прохождении реакции, пропорционально числу образовавшихся химиче ских связей N\ = NQ- N.
А = |
N p - N * |
M l d/ |
=1 - exp |
||
|
*0 |
Vo |
откуда
N Q - N = N Q - N Q exp
Vo ;
следовательно,
W = W0 - WQ exp |
(3.24) |
Vo |
; |
где WQ- количество побочных продуктов, которое выделилось бы, если бы образовались все возможные химические связи (NQ).
Из (3.24) имеем
т dW |
i,w |
(3.25) |
I =— |
=kiW0 exр - J M ' |
Qt |
0 |
|
|
Подставим (3.25) в (3.23): |
|
|
(3.26) |
Д2W = d 2W dy2 ’
где у - координата по толщине.
Решение уравнения (3.26) имеет следующий вид:
w = |
ехр |
Ь М * |
(3.27) |
|
2D |
\0 |
|
|
|
|
|
где Д - толщина лаковой пленки. |
|
|
|
к\ =к0 exP [“ ^ J - |
(3.28) |
||
где U\ - энергия активации пленкообразования. |
|
||
|
|
|
(3.29) |
где (р - энергия активации удаления побочных продуктов. |
|||
Подставим выражения (3.28) и (3.29) в (3.27): |
|
||
f |
тт * |
ft |
'N |
W = W T O Az exp |
- U\ +Ф |
exp b M |
t |
2D0i |
kT |
\0 |
|
|
|
|
|
Найдем наиболее допустимую температуру, при которой не образуются газовые включения:
fV=WAOUit = 0,
где WAon - допустимая концентрация побочных продуктов, при которой еще не образуются газовые включения;
Гн - температура |
начала образования газообразных включений; |
||||
t - время образования газообразных включений. |
|||||
W |
- |
крi^Q А2 |
|
и \ +Ф |
|
"доп |
|
2До1 |
|
|
КГ |
|
|
|
|
||
ехр |
|
t h + i |
J |
^ |
01^доп |
|
|
кТв |
*01^ |
||
|
|
|
|
||
Преобразуем это выражение: |
|
|
|
||
Ux U\ ~ Ф _ 1п % ^ 0А2 |
|||||
Щ |
кТн |
|
2D0lWaon |
||
Обозначим |
|
|
|
|
|
U\ |
_ ъ. |
|
*0100 |
||
U \~ Ф |
2^?О10доп |
||||
Тогда
- Ц - - 4 > 4
ЬкТ, ' '
Откуда
ЬкЩРА2)
Это и есть температура образования газообразных включений на ста дии пленкообразования. U\, Ъ и Р для некоторых эмаль-лаков имеют чи словые значения (табл. 3.3).
Таблица 3.3 Значения коэффициентов U\t b u P для некоторых типов эмаль-лаков
Тип эмаль-лака |
и ьД к |
Ь |
Р, 1/м2 |
ПЭ-939 |
1,78- 10-1У |
1,49 |
5,92-Ю15 |
ПЭ-999 |
1,65к г 1* |
2,08 |
1,26-Ю14 |
ИД-9142 |
1,65-Ю"1* |
2,08 |
1,26-1014 |
УР-9119 |
1,110''* |
1,08 |
2,78-10Ь |
Таким образом, для исключения образования пузырей в изоляции эмалированных проводов на стадии пленкообразования необходимо, что бы максимальная температура провода в процессе эмалирования Гпр тах не превышала температуру образования газообразных включений при реак ции пленкообразования Тн.
Тпр.шах < Т н •
1- 1
3.6.Расчет температуры эмалируемой проволоки
Тепло к проволоке в эмаль-печи передается путем конвективного теп лообмена от воздуха и путем лучеиспускания от стенок печи и нагревате лей. Поступившее к проволоке тепло идет на нагрев медной проволоки и изоляции. Исходя из этого, можно написать уравнение теплового баланса:
AQK+ dQm = dQM+ dQnn) (3.30)
где d£?K- тепло, которое передается проволоке от воздуха эмаль-печи пу тем конвекции;
dQm - тепло, которое передается проволоке от стенок эмаль-печи путем излучения;
dQM- тепло, которое идет на нагрев медной проволоки; d&m - тепло, которое идет на нагрев лаковой пленки.
Тепло, идущее на нагрев проволоки в единицу времени,
&QM УмCmF dT, |
|
где ум - плотность меди, кг/м3; |
|
См - теплоемкость меди, Дж/(кг*°С); |
|
F - площадь поперечного сечения медной проволоки. |
|
dflm пропорционально dQM и учитывается через |
коэффициент |
7/ = 1,03...1,1 1. |
|
&QM"*■dQnji= v\dQM—t|.yMСм F dT, |
(3.31) |
dQK= PaK(TB- T ) d t, |
(3.32) |
где Р - периметр проволоки; а к - коэффициент конвективной теплоотдачи от воздуха к проволоке;
Гв - температура воздуха в эмаль-печи; t - время.
dQ находится из закона Стефана - Больцмана:
|
d£?H3 =E/>(pC0 |
(3.33) |
где ф - коэффициент облучения проволоки; |
|
|
Со - коэффициент |
лучеиспускания абсолютно черного |
тела, Со= |
= 5,7-10-8 Вт/(м2-К4); |
|
|
Б - коэффициент черноты проволоки; |
|
|
Гс - температура стенки эмаль-печи, К; |
|
|
- dh |
.. |
т, |
d/ = --------время нагрева на участке dИсо скоростью эмалирования кэм. |
||
^эм |
|
|
F |
d |
|
Отношение ~ |
~ , где d - диаметр проволоки. |
|
Подставим выражения (3.31), (3.32) и (3.33) в (3.30): |
|
|
Л ^ - а Л Г в Г) + ФС06 |
(3.34) |
|