рис. 11.9 показан пресс со сдвоенными приемным и оди­ нарным отдающим устройствами траверсного типа.

Основные характеристики наиболее распространен­ ных червячных прессов приведены в табл. 11.1.

Т а б л и ц а 11.1

О сновны е харак тер исти ки червячны х пр ессов фирмы яХ ан сон — Р обер тсон " (Ш вец ия)

11.3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС НАЛОЖЕНИЯ СВИНЦОВЫХ ОБОЛОЧЕК

Технологический процесс наложения свинцовых обо­ лочек начинается с подготовки агрегата к работе, вклю­ чающей расплавление свинца, нагрев контейнера пресса и головки, выбор и установку прессового инструмента, подготовку гидросистемы гидравлических прессов, отда­ ющего, приемного устройств и кабеля.

В свинцеплавильные ванны сухие и чистые слитки свинца загружаются с помощью тельферов или какихлибо других механизмов. Марки загружаемого свинца проверяют по нанесенной на них маркировке. Согласно стандарту на слитках свинца, применяемого для изго­ товления кабельных оболочек, должна быть выбита его марка. Кроме того, на слитки наносится цветная марки­ ровка. Так, слитки марки С2 маркируются одной жел­ той полосой, а слитки марки СЗ — одной синей полосой. Для обеспечения стабильной работы пресса рекоменду­ ется не смешивать свинец различных марок и разных заводов-изготовителей.

Диаметр и толщина стенки прессованной оболочки в основном зависят от размеров и взаимного положения дорна и матрицы, т. е. от конфигурации кольцевого за­ зора между ними. Под воздействием давления и темпе­ ратуры установленное положение дорна и матрицы в процессе прессования изменяется. Особенное значение это имеет для прессов прерывного действия, где давле­ ние металла резко изменяется во время цикла прессо­ вания. Так как прессовый инструмент (дорн и матрица) поддерживается в установленном положении на резьбе опорных втулок, то под влиянием давления прессования они могут отодвигаться друг от друга, а при остановках пресса, во время которых давление уменьшается, они сближаются друг с другом, уменьшая кольцевой зазор

и, следовательно, толщину оболочки. Кроме линейного дорн и матрица могут уметь угловое перемещение, свя­ занное с неодинаковым давлением прессуемого метал­ ла с разных сторон дорна. Это перемещение также влияет на толщину стенки кабельной оболочки.

Изменение толщины оболочки вызывается также не­ стабильностью температуры и давления в зоне форми­ рования оболочки. При повышении температуры метал­ ла уменьшается давление прессования (при постоянной скорости), расстояние между дорном и матрицей умень­ шается и, следовательно, оболочка становится тоньше. В прессах периодического действия неравномерность температуры сказывается особенно сильно, так как но­ вые порции металла имеют более высокую температу­ ру, нежели старые.

Независимо от конструкции пресса и прессовой го­ ловки металл течет между дорном и матрицей так, как это схематически показано на рис. 11.10. При этом обо­ лочка при выходе из канала, образованного дорном и матрицей, деформируется и ее внутренний и наружный диаметры уменьшаются. При наложении оболочки на

движущуюся вместе с оболочкой заготовку кабеля эта деформация ограничивается его диаметром. Непрерыв­ ность прессования является важнейшим условием со­ блюдения температурного режима и режима давления, стабильность которых обеспечивает минимальные коле­ бания толщины оболочки. Для сохранения непрерывно-

Рис. 11.11. Технологический инструмент червячного пресса.

сти прессования, а также уменьшения потерь времени при переходе от пусковых режимов работы прессов не­ прерывного действия к рабочим, при смене отдающих и приемных барабанов обычно пресс не останавливают, а трубу для переплавки возвращают в свинцеплавиль­ ную ванну.

Перед началом работы необходимо проверить каче­ ство и размеры заготовки кабеля и установить техно­ логический инструмент — дорн и матрицу (рис. 11.11). Обычно его изготовляют из легированной стали марок 5ХНВ или 5ХНМ и закаливают до твердости 42—44 единицы по Роквеллу, тщательно отшлифовывают. Раз­ меры инструмента указываются в технологической ин­ струкции на пресс. С целью достижения требуемых электрических характеристик на кабели связи свинцо­ вую оболочку накладывают с зазором до 0,1 мм, а на силовые кабели на напряжение 1 кВ с обжатием 0— 0,4 мм. С ростом рабочего напряжения обжатие возрас­ тает и для кабелей на напряжение 20—75 кВ может достигать 0,6—0,8 мм. Рекомендуемые размеры дорнов приведены в табл. 11.2.

с поверхности. Время контакта жидкого свинца с воз­ духом не должно превышать 90 с. Затем, остановив пресс-штемпель и выждав 10—15 с, постепенно подни­ мают давление в главном гидроцилиндре и выпрессовывают 3—5 м свинцовой трубы (эта операция назы­ вается подпрессовкой). После подпрессовки снижают давление в гидросистеме до 5—10 МПа и выдерживают свинец под этим давлением в течение времени, необхо­ димого для его кристаллизации. Кристаллизация под давлением обеспечивает уплотнение и усадку свинца без образования пузырей внутри слитка и пустот меж­ ду свинцом и стенкой контейнера. Время выдержки (кристаллизации) зависит от емкости контейнера, диа­ метра и толщины оболочки и приведено в табл. 11.3.

При значительном сокращении времени кристалли­ зации против значений, указанных в табл. 11.3, при ра­ боте пресса происходит выброс жидкого свинца из головки пресса, что может привести к травмам и порче свинцовой оболочки.

По истечении установленного времени кристаллиза­ ции свинца приступают к наладке и прессованию обо­ лочки. Для этого выдавливают 25—40 м оболочки при скорости, близкой к рабочей, и производят измерение толщины внутреннего и наружного диаметров оболочки. Регулировку толщины оболочки по периметру произво­ дят путем перемещения матрицедержателя при помощи четырех клиновидных болтов. Изменение общей толщи­ ны оболочки производят путем изменения зазора меж­ ду дорном и матрицей (в осевом направлении). Трубку выпрессовывают и проверяют после каждой регулиров­ ки до достижения требуемой разностенности. По окончании наладки производят заправку заготовки ка­ беля в пресс и намотку освинцованного кабеля на при­ емный барабан. Процесс прессования осуществляют до тех пор, пока стрелка указателя пресс-штемпеля не дойдет до отметки «Стоп». Затем шток поднимают в крайнее верхнее положение, производят заливку новой порции свинца, и цикл повторяется.

Представление о примерной длительности отдельных составляющих полного цикла освинцевания на гидрав­ лическом прессе дает круговая диаграмма, представлен­ ная на рис. 11.12. Для того чтобы иметь более полное представление о длительности одного цикла освинцева­ ния, следует также учитывать операции смены отдаю­

щается и оболочка становится тоньше. После возобнов­ ления работы давление прессования резко возрастает из-за охлаждения металла, находящегося в зоне дефор­ мации, что приводит к кратковременному увеличению толщины оболочки. В результате при остановках дей­ ствия гидравлических прессов на оболочке образуются участки с резко неравномерной толщиной, имеющие утоненные и соответственно ослабленные места, так называемые «бамбуковые кольца» (рис. 11.13). Следы остановки процесса прессования («бамбуковые кольца») необходимо тщательно осматривать и при наличии да­ же незначительных дефектов производить их пропайку непосредственно на прессе или при дальнейшей пере­ мотке кабеля.

Учитывая принципиальные конструктивные отличия червячных свинцовых прессов от гидравлических, сле­ дует иметь в виду, что и технология наложения оболо­ чек на червячных прессах во многом отличается от описанной выше технологии, принятой при работе на гид­ равлических прессах. Запуск червячного пресса_начинают после нагрева свинцеплавильных ванн, свинцепроводов, контейнера и прессовой головки. Затем открыва­ ют вентиль плавильной ванны, подают жидкий свинец в контейнер, включают масляный насос и главный дви­ гатель пресса с таким расчетом, чтобы начальная час­ тота вращения червяка была равной 3—5 об/мин. Че­ рез 2—3 мин работы пресса в таком режиме производят постепенное охлаждение контейнера до рабочих темпе­ ратур, приведенных в табл. 11.4. Далее, по мере увели­ чения частоты вращения червяка в среднем до 10 об/мин постепенно усиливают охлаждение, следя за тем, чтобы при работе пресса между верхней и нижней частью кон­ тейнера все время поддерживался перепад температур, равный 40—60°С.

Температурные режимы прессования, приведенные в табл. 11.4, являются ориентировочными и зависят от марки прессуемого свинца, состава свинцового сплава, состояния контейнера и т. д. Как правило, при работе на старых контейнерах и червяках температура прессо­ вания должна быть несколько ниже. С уменьшением температуры и увеличением охлаждения контейнера производительность прессов возрастает, однако ста­ бильность процесса прессования уменьшается. Опти­ мальные режимы прессования устанавливаются экспе-

перемешивание готового сплава и проверку содержания меди путем химического анализа. В процессе наложе­ ния оболочки с целью выявления возможных дефектов контролируют ее поверхность. В верхний и нижний кон­ цы кабеля впаивают вентили, через которые для про­ верки герметичности и механической прочности оболоч­ ки подают углекислый газ под давлением до 0,8 МПа.

При наложении свинцовых оболочек на кабели диа­ метром более 70 мм для предотвращения боковых утол­ щений оболочки увеличивают время кристаллизации свинца до 10—15 мин, снижают температуру прессовой головки до 155—160°С и устанавливают эллипсовидное кольцо специальной формы.

При наложении свинцовой оболочки на маслонапол­ ненные кабели с пропитанной изоляцией пространство между свинцовой оболочкой и изоляцией заполняют де­ газированным маслом. Масло с помощью насоса на­ правляется в прессовую головку, в патроне и дорнодержателе которой в этом случае делают каналы, необхо­ димые для подачи масла непосредственно к прессовому инструменту.

Для облегчения изгиба кабелей большого диаметра при их укладке в приемные корзины применяют гусе­ ничные изгибающие устройства или направляющие ро­ лики.

Основное отличие технологии наложения свинцовых оболочек на кабели связи от наложения оболочек на другие типы кабелей обусловлено применением свинца, содержащего упрочняющие присадки. Необходимость упрочнения свинцовых оболочек кабелей связи вызва­ на тем, что кабель, скрученный из жил с воздушно-бу­ мажной или подобной ей изоляцией, не является устой­ чивой опорой для оболочки, которая вследствие этого работает в более тяжелых условиях, чем в силовых кабелях (особенно в отношении вибрационных нагру­ зок). Большую часть кабелей связи в свинцовой обо­ лочке (городских телефонных кабелей около 70%) из­ готовляют без брони. Кабели связи, как правило, экс­ плуатируют при избыточном внутреннем давлении газа. Все эти факторы обусловливают необходимость упроч­ нения свинцовых оболочек кабелей связи.

Механические свойства свинцовых оболочек, в част­ ности их вибростойкость, главным образом зависят от их структуры. В этом отношении мелкозернистая струк­

тура свинца благоприятнее крупнозернистой. Смысл добавления к свинцу упрочняющих присадок состоит в том, что их присутствие в сплаве обеспечивает устой­ чивую мелкозернистую структуру оболочки. Благодаря этому присадка, например 1% сурьмы, повышает проч­ ность свинца на разрыв в 2,5 раза, а его вибростойкость в 2 раза. Одновременно в 2 раза уменьшается пол­ зучесть свинцового сплава сравнительно с чистым свинцом.

Все присадки в свинце обычно распределяются не­ равномерно. Для получения максимально однородного сплава в свинцеплавильные ванны добавляют не чистый металл, а промежуточные, так называемые эвтектиче­ ские сплавы, содержащие такие количества исходных металлов, при которых обеспечивается наименьшая температура плавления сплава. Так, среди различных сплавов свинец — сурьма эвтектическим называется такой, который, обладая наименьшей температурой плавления (около 250°С), содержит 87% свинца и 13% сурьмы. Эвтектический сплав может добавляться в свинцеплавильную ванну пресса при обычной темпера­ туре нагрева свинца.

Стандарт на свинцовые оболочки кабелей связи пре­ дусматривает их изготовление, главным образом, из свинца с присадкой 0,4—0,8% сурьмы. Кроме того, оте­ чественные и зарубежные стандарты предусматривают возможность изготовления оболочек из сплавов свинца с оловом (0,4%) и сурьмой (0,2%) и ряда других сплавов.

того повышает необходимые усилия прессования и сни­ жает производительность прессов. Например, при при­ менении сурьмянистого свинца, содержащего 0,6—0,8% сурьмы, давление прессования повышается на 20—30%. Несмотря на это, наложение сурьмянистых оболочек, содержащих до 1% сурьмы, на гидравлических прессах производится без особых затруднений (с несколько по­ ниженной производительностью). Наложение оболочек из сурьмянистого свинца на червячных прессах вызыва­ ет определенные трудности. Во-первых, по мере увели­ чения присадки сурьмы производительность червячных прессов существенно уменьшается (рис. 11.14). Во-вто­ рых, что не менее важно, в процессе прессования сурь­

мянистых сплавов иногда происходит дестабилизация технологических режимов, проявляющаяся в периодиче­ ском прекращении выхода оболочки при неизменной частоте вращения червяка, колебаниях тока главного двигателя и изменении температурных режимов контей­ нера. Причины возникновения нестабильности работы пресса многообразны. В основном она имеет место из-за нарушения температурных режимов, загрязненности свинцепровода, червяка и контейнера, неравномерного и местами завышенного со­ держания сурьмы в сплаве и, наконец, отложения на червяке сплава, обогащен* ного сурьмой.

Особенность освинцевания кабелей связи заключа­ ется не только в применении легированного свинца. Во время наложения оболочки на кабели связи с легко­ плавкой изоляцией из поли­ стирола или полиэтилена во

избежание ее оплавления в местах остановки действия гидравлических прессов заготовку кабеля приходится охлаждать перед входом в головку пресса. Охлаждение производится путем подачи сухого воздуха в канал дорнодержателя по трубкам, оканчивающимся в глубине дорнодержателя в непосредственной близости к дорну.

11.5СРАВНЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ

ИЧЕРВЯЧНЫХ ПРЕССОВ

Сравнение основных характеристик червячного и гидравличе­ ского (прессов при работе на чистом свинце показывает, что при практически одинаковых занимаемой производственной площади и установленной мощности червячные прессы обладают большей про­ изводительностью, имеют более простую конструкцию, большую надежность в работе, меньшую массу. Червячные прессы обеспечи­ вают лучшее качество оболочки — значительно меньшую разнотолщинность, отсутствие следов остановок, окислов и более однород­ ную структуру свинца. Наиболее эффективно применение червяч­ ных прессов при изготовлении больших партий кабелей одного раз­ мера, так как частые переходы с одного размера на другой отри­

цательно сказываются на производительности червячного пресса

ных оболочек из сурьмянистого свинца на червячных прессах встре­ чает определенные трудности: усилие прессования значительно воз­ растает, при колебаниях температуры происходит прокручива­ ние сплава относительно контейнера и выход оболочки пре­ кращается.

В целом на сурьмянистом свинце (0,4—0,6%) пресс № 3 ра­ ботает устойчивее, чем прессы № 4 и 5. В то же время, если при работе на чистом свинце разница в производительности этих прес­

непрерывного действия не только обеспечивает возможность полу­ чения оболочки высокого качества, но и улучшает электрические характеристики кабеля сравнительно с изготавливаемыми на прес­ сах прерывного действия. Последнее объясняется тем, что значи­ тельное количество кабелей связи имеет изоляцию из пластических масс (полистирола, полиэтилена). Как было указано выше, во избе­ жание оплавления этой изоляции в период остановки пресса перио­ дического действия изоляцию приходится охлаждать с помощью специальных устройств. При изготовлении оболочек на прессах

ческого действия это места остановок работы пресса. С этой точки зрения для обеспечения равных свойств оболочек, изготовленных на прессах периодического и непрерывного действия, номинальные толщины оболочек, изготавливаемых на прессах непрерывного дей­ ствия, могут быть сделаны меньшими. Большим преимуществом червячных прессов является значительное снижение разностенности по периметру и длине оболочки: от 0,2—0,3 мм на гидравличе­ ских до 0,04—0,06 мм и менее на червячных прессах.

Свинцовая оболочка кабеля, наложенная на прессах периоди­ ческого действия, характеризуется неоднородностью структуры: сочетанием мелко- и крупнокристаллических образований, ослабле­ нием окисными включениями в местах стыка оболочки после до­ бавления новой порции свинца в контейнер.

Оболочка, наложенная на прессах непрерывного действия, практически свободна от окислов свинца, так как переход металла из жидкого состояния в твердое происходит не порциями, а не­ прерывно.

В целом благодаря своим неоспоримым преимуществам чер­

гидравлических и червячных прессов путем создания гидравличе­ ского пресса непрерывного действия, в котором прессование произ­ водится в одну головку из двух попеременно работающих контей­

высокого и низкого давления, при помощи которых сни­ жается нагрузка на насосы при выполнении рабочего хода, а также на некоторых типах прессов осуществля­ ется ряд дополнительных операций.

Регулирование подачи масла высокого и низкого давления осуществляется с помощью дистрибуторов и вентильных станций с электронным управлением, а так­ же распределительных шиберов.

Пресс имеет два главных гидравлических рабочих цилиндра, создающих усилие прессования. На прессе П6043 для ускорения холостого и обратного ходов плун­ жера в последний встроен поршень обратного хода. На других прессах цилиндры обратного хода расположены отдельно от главного цилиндра.^ Непосредственно в плунжере или при помощи переходного поршня закреп­ ляют пресс-штемпель с пресс-шайбой на торце, которая в процессе прессования соприкасается с нагретым алю­ минием. Диаметр пресс-шайбы обычно на 0,5—0,6 мм меньше диаметра отверстия контейнера.

Формование оболочки происходит в головке пресса, представляющей собой неразъемную массивную сталь­ ную деталь, в которой при помощи передней и задней опорных втулок установлен и закреплен технологиче­ ский инструмент — дорн с дорнодержателем и матрица с матрицедержателем. Прессовая головка не имеет са­ мостоятельного обогрева и нагревается за счет контак­ та с контейнерами, составляющими с ней единый блок._ В некоторых конструкциях прессов применяют головки двух типов: малую для кабелей диаметром 10—60 мм и большую для кабелей диаметром 60—100 м.

:Контейнеры крепят в корпусе головки и выполняют

ввиде обоймы и одноили двухслойной втулки. В обой­ ме контейнера имеются отверстия для размещения на­ гревательных элементов. При установке контейнера должны быть приняты меры для предотвращения зате­ кания алюминия в зазоры между втулками и головкой. Температура нагрева контейнера контролируется тер­ моэлектрическим преобразователем. Блок из головки и контейнера закрепляют на станине в продольном и по­

перечном направлениях.

Головка, контейнер и пресс-штемпель называются тяжелым прессовым инструментом. Кроме тяжелого прессового инструмента на прессах применяется техно­ логический инструмент: дорны и матрицы (рис. 11.16).

осуществляется отвод и подача матрицы при окончании цикла прессования (во избежание образования «бамбу­ ковых колец»). Кроме того, храповое устройство предна­ значено для ввинчивания и вывинчивания инструмента при его смене. В некоторых прессах перемещение хра­ пового колеса осуществляют с помощью гидравлических цилиндров высокого давления (например, пресс фирмы «Шлеман», ФРГ). Управление работой храпового устрой­ ства производится с главного пульта пресса в ручном пли автоматическом режиме.

В двухконтейнерных прессах для получения разно­ стенной оболочки заданных размеров должно быть обя­ зательно выполнено условие, чтобы во время процесса прессования пресс-штемпели перемещались синхронно и имели одинаковое расстояние от вертикальной оси го­ ловки пресса. Для этой цели служит механизм синхро­ низации движения пресс-штемпелей, включающий ука­ затель синхронизации, реечный измеритель разности пути, устройство для синхронизации хода и вспомога­ тельные механизмы. Принцип действия системы синхро­ низации следующий. В верхней части пресса по обе сто­ роны от головки расположены выдвижные зубчатые рей­ ки, связанные с ведущими траверсами и с пресс-штем­ пелями. Зубья этих реек находятся в зацеплении с шестерней. При синхронном движении реек шестерня вращается вокруг оси. При нарушении синхронизации движения пресс-штемпелей шестерня продолжает вра­ щаться вокруг оси, но при этом сама ось перемещается в сторону опережающего пресс-штемпеля на половину разности пути. Перемещение шестерни с помощью си­ стемы рычагов передается на указатель синхронизации движения пресс-штемпелей, а также преобразуется в электрический сигнал, используемый для управления насосами высокого давления с целью выравнивания пути, пройденного пресс-штемпелями. В различных кон­ струкциях прессов такое регулирование осуществляется разными способами. В частности, на прессе П6043 к корпусу зубчатого колеса прикреплен упор. При пере­ мещении корпуса упор передвигает золотник корректо­ ра, открывая на частичный слив полость опережающе­ го гидроцилиндра. Скорость перемещения плунжера при этом уменьшается. Максимальная разность движе­ ния пресс-штемпелей, показываемая указателем синхро­ низации пути, равна 6 мм.

Для нагрева слитков перед прессованием применя­ ются индукционные печи промышленной частоты. Ин­ дукторы этих печей изготовляются из медной трубки и имеют форму спирали. При работе они интенсивно ох­ лаждаются водой, протекающей внутри трубки. Нагрев слитков может быть двух типов: равномерный, при кото­ ром весь слиток имеет одинаковую температуру, и гра­ диентный, при котором передняя часть слитка, примы­ кающая к головке, имеет температуру на 80—100°С вы­ ше, чем задняя часть. Равномерный нагрев слитков мо­ жет также осуществляться в электрических печах сопротивления или газовых печах. Для предотвращения образования воздушных пузырей в оболочке при равно­ мерном нагреве необходимо производить вакуумирова­ ние контейнера перед прессованием при помощи спе­ циальных вакуум-насосов, предварительно подав в кон­ тейнер шайбу из алюминия, выполняющую в контейнере роль пробки. При прессовании эта шайба сваривается с основным слитком. При градиентном нагреве надоб­ ность в вакуумировании отпадает, так как слиток распрессовывается от более нагретой и более пластичной передней части к менее нагретой задней и воздух посте­ пенно удаляется из контейнера. На отечественных ка­ бельных прессах применяется только градиентный на­ грев слитков.

На двухконтейнерных прессах имеются две одинако­ вые, работающие синхронно печи для нагрева слитков. Подача нагретых слитков от печей до уровня отверстий в контейнерах производится с помощью блок-подъем­ ников или загрузчиков. Перемещение слитков в печи производится с помощью толкателя.

На главном пульте пресса сосредоточены кнопки уп­ равления процессом прессования — насосами, цилиндра­ ми рабочего и обратного хода, нагревательными печами, приемным устройством и измерительные приборы конт­ роля их работы.

В состав агрегата (рис. 11.17), кроме того, обычно входят: отдающее устройство корзинного или барабан­ ного типа с регулятором скорости, счетчики длины и скорости, ножницы резки кабеля, устройство для гофри­ рования оболочки большого диаметра, приемник кабеля с механизмом раскладки.

Алюминиевые прессы обычно оснащают мощными приемниками пинольного типа, в которых раскладка ка-