绞线工序

绞线：有某些单线绕轴线等角速度旋转，并同时沿轴线作匀速直线运动而实现的一种加工导电线芯的方法。也称绞合、绞制。

目的：使导电线芯具有柔软性。

第一部分绞线的基本原理

一、绞合的形式

∣→正规绞合——同心层绞合

绞合∣∣→束绞

∣→非正规绞合∣→同心复绞

∣→特殊绞合

1、正规绞合

单线以绞线中心线为轴线，分层有序地绞合在其周围，单线的相对位置固定，相邻层绞向相反的绞合。

绞向相反是使绞线结构稳定。

特点：结构圆整、稳定；工艺复杂，生产效率低。

中心层可由1—多根组成，但常用的是1根。中心层为1根，第二层为6根，其它都比前层多6根。

2、束绞

将很多根单线以相同方向，不分层地同时绞合在一起的方式。这样各单线在绞合中的相对位置不是固定有序的。

结构不圆整、不稳定；工艺简单，生产效率高。

3、同心复绞

用正规绞合的方式把绞合好的股线再绞合起来的方式。股线可以是正规绞合或束绞而成。

特点：介于正规绞合和束绞之间。

4、特殊绞合

特殊绞合主要是指异形绞线和异形单线的绞合，还有变换绞合方向的“S—Z”绞。

二、绞合中的工艺参数

绞合中涉及到很多工艺参数，下面以圆形绞线为例，讲一下绞合中的工艺参数。

1、基圆直径、节圆直径和绞线外径

基圆直径：对绞线某一层来说，绞合前芯线的直径。一般用D0表示，此圆叫基圆。

节圆直径：与基圆同圆心，直径比基圆直径大一个单线直径的圆的直径。一般用D′表示，此圆叫节圆。也就是说某层单线圆心构成的圆就是节圆。

绞线外径：某层绞线外接圆的直径称为该层绞线的外径。一般用D表示。

这样，D′＝D0＋d

D＝D′＋d＝D0＋2d d：单线的直径

2、节距、单线的展开长度和螺旋升角

节距：某层单线绕芯线旋转一周，沿芯线轴线方向移动的距离。一般用h表示。

单线的展开长度：某层单线绞合一周（一个节距），其展开的长度。一般用l表示。

螺旋升角：某层绞线的单线相对绞线横截面的夹角，一般用α表示。

这样，把一个节距的单线展开，节距、单线的展开长度和螺旋升角构成直角三角形。如下图：

h＝l²Sinα

tgα＝h/(πD′)

l2＝h2＋(πD′)2

由于三角形相似，某层单线长度、绞线长度与螺旋升角都构成直角三角形。

3、节径比、绞入系数和绞入率

节径比：绞线的节距与绞线直径的比。

绞线的节距与绞线外径的比，叫实用节径比，用m表示；绞线的节距与绞线节圆直径的比，叫理论节径比，用m′表示，这样，

m＝h/D

m′＝h/D′＝π²tgα

tgα＝m′/π

绞入系数：在一个节距长度上，单线的展开长度与节距之比，用λ表示。即，λ＝l/ h。

实际上，任一单线的长度与其对应的绞线的长度之比均为绞入系数。

标准中经常出现m′，用m′表示绞入系数为：

λ＝l/ h＝(（h2＋(πD′)2）1/2/h＝(1＋π2/ m′2) 1/2

将上式简化，即展成幂级数：

λ≈1＋（π/ m′) 2/2

绞入率：在一个节距单线展开长度与节距之差占节距的百分数。一般用K来表示。

即，K＝(（l－h）/ h)100％

绞合线芯的特点：

⑴柔软性好；采用多根较小直径的单丝绞合成的线芯可提高电缆的弯曲能力，便于电线电

缆的加工制造和安装敷设。

⑵稳定性好；多根单丝按一定方向和绞合规则绞合成的线芯，由于在绞线中每一根单丝的

位置均轮流处在绞线上部的伸长区和绞线下部的压缩区，当绞线弯曲时不会发生变形。

⑶可靠性好；用单线做电线电缆的导体，容易受材料的不均匀性或绞制中产生的缺陷而影

响导电线芯的可靠性，用多根单线绞合成的线芯这样的缺陷就得到了分散，不会集中到导体的某一个点上，导电线芯的可靠性就强的多了。

⑷强度高；同样截面大小的单线与多根绞合线芯相比较，绞合线芯的强度要比单线高。

5、节距：单丝延轴向前进一周的距离。

6、节距比：绞线节距长度与绞线直径的比值。

7、节距与绞线柔软度的关系：节距越小绞线的柔软度越好，相反节距越大绞线的柔软度越差。

8、绞入系数：在绞线的一个节距中，单丝展开的实际长度与节距长度的比值。

9、绞线的绞向：右向（Z向）左向（S向）

10、紧压导体：常见的紧压导体有紧压圆形、扇形及紧压瓦形（五芯电缆）半圆形（两芯电缆）

11、紧压目的：

⑴紧压扇形导体：减小电缆外径节省产品成本减低电缆重量。

⑵紧压圆形导体：提高绞合导体的表面质量缩小导体直径，提高导体填充系数，紧压后的导体表面光滑圆整无毛刺，导体表面电场均匀。节约材料降低成本。

12、紧压系数：紧压后导体的实际截面与导体外径的计算截面的比值。

13、导体分类：导体共分四种即第1种、第2种、第5种和第6种。第1种为实心导体，第2种为绞合导体，均适用于固定敷设电缆的导体；第5种和第6种为绞合导体，用于软电缆及软线的导体，第6种比第5种更柔软。

14、绞线模具：

⑴胶木压模（尼龙压模）

胶木压模（尼龙压模）为哈夫式模具，生产中使用方便，但使用寿命较短，

⑵铁）压模

钢（铁）压模也是哈夫式模具，用于小规格绝缘线芯的成缆，主要特点是使用寿命较长。⑴扇形紧压模

扇形紧压模主要用于生产低压多芯电缆导电线芯，生产时按工艺逐步调整各道压轮紧压量，最后一道成型，尺寸应符合工艺要求。

⑴圆形紧压模

圆形紧压成熟的工艺采用拉拔式。拉拔式紧压模操作简单不需要操作工经常调整尺寸；生产的绞线质量好表面光滑圆整度高外径偏差较小；模具使用寿命长。目前我们使用的圆形拉拔模有钨钢模和纳米模两种。

圆形硬质合金（WC-Co）紧压模，我们通常叫做钨钢模：

该模具的优点是在导体生产过程中，不需要生产工人频繁调节滚压轮，导体的外径由紧压模的内孔所确定，不易产生棱角，也提高了导体的圆整度和线芯表面质量。但长时间使用后，该模具仍存在许多不足之处。首先是模具的使用寿命不长，一般绞线仅为30-40公里，寿命短的只有10公里左右，影响了劳动生产率的进一步的提高。作为硬质合金粘结相的金属钴，在导体绞制紧压过程中，受到了周期性应力作用而产生疲劳破坏，超硬相碳化钨颗粒就会脱落下来，这些超硬颗粒在模具运行过程中会对内孔表面起一种研磨作用，导致模具内孔扩大，内孔表面光洁度变差，既增加了摩擦力，使线芯表面发热氧化，又造成了导体截面的波动和表面光洁度的下降，而导体截面的波动既增加了铜、绝缘材料等原材料的浪费，也给局放电量的减少增加了困难。

纳米金刚石复合涂层紧压模，我们简称纳米模：

纳米金刚石复合涂层模具的性能特点与金刚石涂层的物理机械性能密不可分，而涂层的硬度极高，达到10000~11000kgf/mm2（维氏硬度），具有非常理想的耐磨性。金刚石涂层导热率很高，约为纯铜的2~4倍，摩擦时热量容易散出。此外，它具有优良的化学稳定性，在500℃下不氧化，常温下能耐一切酸，碱和其他化学试剂，只有在600℃以上才能被强碱腐蚀，空气中700℃以上表面会发生石墨化。这些优良的性能对模具的实际使用是非常有利的。纳米模的主要特点有：（1）延长模具寿命达10倍左右。纳米金刚石复合涂层具有金刚石的高硬度和理想的抗磨损性能，又具有微凸体相转移（石墨化）的产生的自润滑性，是一种较理想的抗磨损表面。在正常使用条件下（单线退火质量较好，模具没有受到冲击作用），各种规格的模具寿命都可以达到300km以上，最高的达700-800km，与硬质合金模具的使用寿命30-40km左右相比较，可提高10倍以上。由于使用寿命长，又可以大大减少以前使用硬