內屏蔽鐵路數字信號電纜生產工藝探討

韓紹松

（濟南瑞通鐵路電務有限責任公司，山東 濟南250013）

0 引言

內屏蔽鐵路數字信號電纜用于鐵路信號系統中有關設備和控制裝置之間的連接，滿足鐵路信號通信兼容、低電容寬頻帶多項業務綜合傳輸需要。該電纜傳輸衰減小、傳輸距離長，廣泛應用于高鐵客運專線，由于不同線組進行了單元屏蔽，有效解決了同頻同纜傳輸線組間彼此干擾問題，進一步完善了電纜傳輸電氣性能指標。下面對提高內屏蔽鐵路數字電纜質量起關鍵作用的一種內屏蔽工藝方法進行介紹、交流與探討。

1 概述

1.1 內屏蔽鐵路數字信號電纜類型

內屏蔽鐵路數字信號電纜按護層屏蔽類型主要分為鋁護套、綜合護套兩種，纜芯由A型和B型兩種結構，A型由內屏蔽四線組、非屏蔽四線組及單線構成，B型由內屏蔽四線組和單線構成，使用時可根據不同的設計要求進行選擇。

1.2 內屏蔽四線組結構

內屏蔽四線組結構示意圖見圖1。

圖1 內屏蔽四線組結構示意圖

1.3 電纜技術要求

電纜技術要求執行鐵道部標準TB/T3100.5-2008[1]《內屏蔽鐵路數字信號電纜》

2 影響內屏蔽質量的關鍵因素分析

內屏蔽工序是內屏蔽鐵路數字信號電纜生產過程中關鍵工序之一，其生產工藝過程主要分為銅帶壓紋、線組塑料薄膜縱包、銅帶變形與縱包、屏蔽定徑成型、薄膜繞包等幾個階段。由于銅帶厚度僅有0.1mm，直接縱包其機械強度無法保證屏蔽結構均勻、圓整，且屏蔽線組彎曲性能差，要滿足銅帶縱包后的機械性能，必須采用銅帶軋紋方式，以增加銅帶的等效使用厚度和機械強度。而軋紋方式的選擇和如何保證軋紋銅帶均勻穩定的縱包在薄膜縱包線組外面，成為該工序保證產品質量的關鍵，實踐表明，采取普通的鋸齒狀銅帶軋紋和縱包變形方式，對屏蔽質量均有較大影響，具體表現在以下幾個方面：

2.1 銅帶軋紋

普通的銅帶軋紋是在壓軋輥軸表面橫向加工齒高為0.5mm的鋸齒狀齒紋，通過調整兩壓軋輥軸之間的間隙改變其軋紋厚度，軋紋厚度偏小，機械性能則不能滿足使用要求，軋紋厚度偏大，會導致縱包變形阻力大，若銅帶厚度有差異，易將銅帶拉斷，有時還可能由于壓軋超過銅帶的極限強度使銅帶直接軋斷，無法正常生產。

2.2 屏蔽銅帶軋紋縱包[2]

用普通縱包長模嘴模具變形縱包，無法保證屏蔽縱包質量的穩定。縱包長模嘴模具是用0.8mm厚的不銹鋼板手工變形而成，加工精度低，模具過渡段、變形段、出口成型段尺寸在銅帶行進的過程中受銅帶變形回彈張力的影響極易變化，一套模具使用不久就會因為尺寸變化無法繼續生產，表現為斷帶、變形阻力大等。

2.3 縱包薄膜

縱包薄膜是縱包于四線組與屏蔽銅帶之間的縱包隔離層，可以起到避免銅帶傷線、提高線對地絕緣性能、保證屏蔽下機圓整和穩定的作用。一般是采用尺寸與銅帶縱包模有差異的長模嘴完成，使用時與銅帶縱包長模嘴相向安裝固定，生產時當薄膜有缺陷或模具有異常時，易導致薄膜縱包跑偏或擠壓在屏蔽縱包銅帶搭接處，不僅影響銅帶縱包質量，同時也容易造成線與銅帶之間絕緣不良，導致電纜短段和浪費。

2.4 產品質量的影響

采用上述生產工藝，對內屏蔽線組質量影響主要表現為屏蔽結構尺寸不穩定、外觀不圓整、表面有皺褶、電特性對地電容不平衡指標波動范圍大、銅帶橫向開裂、彎曲性能差等質量問題。針對以上問題，采用上述傳統的銅帶軋紋、薄膜縱包和銅帶縱包方式及一般的改進措施，如提高銅帶的質量、改進模具材質和加工板材厚度、提升職工操作技能等均不能從根本上解決問題，不能確保內屏蔽數字信號電纜質量。

3 內屏蔽生產工藝的改進

3.1 銅帶軋紋方式

軋紋銅帶機同樣由兩個相向轉動的壓軋輥組成，每個壓軋輥上由原齒高為0.5mm的鋸齒狀齒紋改為菱形狀麻點，麻點在壓軋輥表面均勻分布排列，麻點彼此相距1.5mm，深1mm，菱形邊長約0.7mm。銅帶經過上下旋轉的壓軋輥，調整彼此之間的間隙，壓至厚度約0.35mm，此壓軋方式避免了齒狀軋紋可能將銅帶壓軋裂開的現象，提高了銅帶抗拉強度。

3.2 線組薄膜縱包

線組薄膜縱包采用長度200mm、寬度30mm、出口直徑8mm長模嘴，搭邊變形部分垂直向下安裝，線組經薄膜縱包后，再通過銅帶縱包喇叭模具（圖2）中的中心過線管定徑，使其反彈的縱包搭邊處位于銅帶縱包的徑向中間位置，克服了薄膜縱包易張開和對銅帶縱包搭邊的影響。

圖2 銅帶縱包喇叭模示意圖

圖3 銅帶縱包成型模示意圖

3.3 軋紋銅帶縱包

壓軋菱形麻點后的屏蔽銅帶縱包過程由銅帶縱包喇叭模（圖2）、銅帶縱包成型模（圖3）、銅帶縱包定徑模完成。縱包喇叭模進口直徑50mm、出口直徑14mm、長度為200mm；縱包成型模進口直徑8.7mm、出口直徑8.0mm、長度為65mm。

銅帶縱包喇叭模中心軸線裝有內徑12mm的薄膜縱包線組過線定徑管，保證線組縱包后結構尺寸的穩定。

銅帶縱包成型模中間成型孔為一偏心錐孔，且孔垂直上方開有一個固定壓模的槽，屏蔽壓模（圖4）采用特殊的結構設計，保證縱包搭邊不反扣，變形順暢穩定。

薄膜縱包通過縱包長模嘴將薄膜縱包在線組上，由（圖2）中的定徑過線管通過，軋紋銅帶由喇叭模（圖2）的進線端進入，通過喇叭模錐形孔變形成四分之三圓弧狀，縱包在含有薄膜縱包的四線組外面。

圖4 銅帶縱包成型壓模示意圖

縱包銅帶變為四分之三圓弧狀后，同薄膜縱包線芯同步進入縱包成型模具偏心孔（圖3），適當調整壓模（圖4）在壓模槽的深度，使銅帶縱包內層搭接部分由壓模（圖4中變形A）給予一定的變形力，銅帶縱包外層搭接面沿縱包模偏心孔通過壓模（圖4中變形B）逐步給予過渡段的漸變力，進一步向前通過壓模（圖4中變形C）的受力完成銅帶搭接縱包成型。

縱包成型的屏蔽線組經由定徑模過渡區、定徑成型區定徑，使其光滑圓整，無皺褶、無翹邊、均勻一致。

定徑成型的屏蔽四線組，經泄流線引進導向模將泄流線順貼在屏蔽層外面進入薄膜繞包裝置，外層重疊繞包兩層塑料薄膜，使線組屏蔽結構圓整穩定，完成屏蔽線組的生產。

經過上述工藝改進，用于生產單線直徑為2.70mm的屏蔽四線組，下機質量統計如表1所示。

表1 屏蔽四線組下機質量統計

由表1可以看出，采用改進后的內屏蔽線組生產工藝，電氣性能指標優良，外觀平滑圓整，無皺褶變形，由于操作簡單，在保證產品質量可靠穩定的同時，提高了效率，降低了成本。

［1］中華人民共和國鐵道行業標準.TB/T3100.5內屏蔽鐵路數字信號電纜[S].2004.

［2］唐崇健.中心束管式光纜鋼帶軋紋縱包模具設計[J].電線電纜，1998,05.