فرآیند تولید کابل چیست؟

فرآیند تولید کابل ها به صورت الف گردش کار صنعتی چند مرحله ای که هادی های مس یا آلومینیوم خام را به محصولات سیمی تمام شده و عایق شده و آماده برای کاربردهای الکتریکی، داده یا مکانیکی تبدیل می کند. از سیم کشی و رشته تا اکستروژن عایق و آزمایش نهایی، هر مرحله بر روی یک خط تولید کابل صنعتی برای مطابقت با استانداردهای بین المللی ایمنی و عملکرد به شدت کنترل می شود. درک این فرآیند به مهندسان تدارکات، مدیران پروژه و تیم های منبع یابی کمک می کند تا هنگام انتخاب تامین کنندگان کابل یا ارزیابی کیفیت محصول، تصمیمات آگاهانه تری بگیرند.

خواه کابل برق، کابل کنترل یا کابل های ارتباطی را برای پروژه های زیرساختی در مقیاس بزرگ تامین کنید، کیفیت محصول نهایی کاملاً به دقت و ثبات هر مرحله در زنجیره تولید بستگی دارد. این مقاله توالی کامل ساخت را بررسی می‌کند، تجهیزات مربوطه را توضیح می‌دهد و اقدامات کنترل کیفیت را که کابل‌های قابل اعتماد را از کابل‌های نامرغوب جدا می‌کند، برجسته می‌کند.

مرحله 1 - کشیدن سیم: کاهش قطر هادی به مشخصات

اولین قدم در هر خط تولید کابل صنعتی سیم کشی است. میله های مس خام یا آلومینیوم - که معمولاً در سیم پیچ هایی با قطر حدود 8 میلی متر عرضه می شوند - از طریق یک سری قالب های کاربید تنگستن به تدریج کوچکتر کشیده می شوند. هر عبور سطح مقطع هادی را کاهش می دهد و همزمان طول و استحکام کششی آن را افزایش می دهد. بسته به گیج هدف، یک میله منفرد ممکن است از 20 یا چند مرحله کشش عبور کند.

ماشین های سیم کشی با سرعت بالا کار می کنند و روان کننده های خنک کننده به طور مداوم برای کاهش اصطکاک و ایجاد گرما اعمال می شوند. نظارت بر لباس در این مرحله یک کار تعمیر و نگهداری حیاتی است - حتی تغییر شکل جزئی قالب منجر به ناسازگاری ابعادی می شود که در فرآیندهای بعدی ترکیب می شود. پس از کشیدن، سیم ریز برای مرحله بعد روی بوبین ها یا قرقره ها پیچیده می شود. برای کاربردهایی که به هادی های نرم و انعطاف پذیر نیاز دارند، یک فرآیند آنیلینگ (گرمایش کنترل شده و خنک کننده آهسته) بلافاصله پس از کشش برای بازیابی شکل پذیری اعمال می شود.

قطر هادی که معمولاً در این مرحله تولید می‌شود، از 0.1 میلی‌متر برای سیم ابزار دقیق تا بیش از 3 میلی‌متر برای هادی‌های قدرت سنگین، با تلورانس‌ها در خطوط دقیق 0.01 ± میلی‌متر است.

مرحله 2 - رشته: دسته بندی هادی ها برای انعطاف پذیری و ظرفیت فعلی

یک سیم جامد تنها برای تاسیسات ثابت مناسب است. برای کابل‌هایی که به انعطاف‌پذیری نیاز دارند - مانند کابل‌هایی که در اتصالات موتور، ماشین‌های سیار یا سیم‌کشی ساختمان استفاده می‌شوند - چندین سیم ریز در فرآیندی به نام رشته‌بندی به هم پیچیده می‌شوند. دستگاه رشته‌بندی تعداد مشخصی از سیم‌های مجزا را از بوبین‌ها می‌گیرد و آنها را به صورت مارپیچی به دور یک سیم هسته مرکزی در طول قرارگیری کنترل‌شده (فاصله لازم برای یک پیچش کامل) می‌پیچد.

پیکربندی یک هادی رشته ای مستقیماً بر کلاس انعطاف پذیری آن تأثیر می گذارد. طبق استاندارد IEC 60228، هادی ها از کلاس 1 (جامد) تا کلاس 6 (فوق العاده انعطاف پذیر) طبقه بندی می شوند، با کلاس 5 و کلاس 6 که نیاز به سیم های بسیار ریز فردی دارد که در چندین لایه متحدالمرکز پیچیده شده اند. ماشین های بانچر برای سازه های ظریف تر و انعطاف پذیرتر استفاده می شود، در حالی که ماشین های رشته سفت و سخت برای هادی های سنگین تر و رشته ای متحدالمرکز موجود در کابل های برق ولتاژ متوسط استفاده می شود.

انتخاب طول لایه دلخواه نیست - طول‌های لایه‌گذاری کوتاه‌تر انعطاف‌پذیری را افزایش می‌دهد، اما همچنین طول کل سیم مورد استفاده در هر متر کابل را افزایش می‌دهد، که تأثیر مستقیمی بر هزینه مواد و مقاومت الکتریکی دارد. مهندسان تولید باید این مبادلات را بر اساس مشخصات مصرف نهایی متعادل کنند.

مرحله 3 - اکستروژن عایق: اعمال لایه دی الکتریک

اکستروژن عایق مرحله تعیین کننده ای است که یک هادی خالی را به یک هسته کابل کاربردی تبدیل می کند. هادی رشته ای به طور مداوم از طریق یک اکسترودر متقاطع تغذیه می شود، که در آن ترموپلاستیک مذاب یا ترکیب ترموست به طور یکنواخت در اطراف هادی تحت فشار اعمال می شود. رایج ترین مواد عایق مورد استفاده در صنعت کابل عبارتند از:

• پی وی سی (پلی وینیل کلراید) - به طور گسترده برای سیم کشی ساختمان های ولتاژ پایین استفاده می شود. مقرون به صرفه و ضد شعله
• XLPE (پلی اتیلن متقاطع) - برای کابل های فشار متوسط و بالا ترجیح داده می شود. عملکرد حرارتی عالی و ظرفیت حمل جریان بالاتر را ارائه می دهد
• LSZH (هالوژن کم دود صفر) - در فضاهای محدود یا عمومی مانند تونل ها، متروها و مراکز داده اجباری است
• EPR (لاستیک اتیلن پروپیلن) - در کاربردهای انعطاف پذیر، در دمای بالا یا روی کشتی استفاده می شود
• سیلیکون - برای محیط های با دمای شدید و کاربردهای درجه پزشکی استفاده می شود

سرعت پیچ اکسترودر، دمای مذاب و سرعت خط باید دقیقاً هماهنگ شوند تا ضخامت دیواره یکنواخت حفظ شود. حتی تغییرات کوچک - مانند خروج از مرکز 0.05 میلی متر در دیوار عایق - می تواند باعث تمرکز تنش ولتاژ شود که منجر به خرابی زودرس دی الکتریک در سرویس می شود. گیج های قطر خطی و تست کننده های جرقه تجهیزات استانداردی هستند که بلافاصله در پایین دست اکسترودر روی یک دستگاه به خوبی پیکربندی شده اند. خط تولید کابل صنعتی .

برای کابل های XLPE، یک مرحله اتصال متقابل جداگانه پس از اکستروژن مورد نیاز است. متداول ترین روش پخت خشک در یک لوله ولکانیزاسیون پیوسته (CV) است، جایی که کابل اکسترود شده از یک جو نیتروژن با دمای بالا و فشار بالا عبور می کند که شروع به اتصال متقابل زنجیره های پلیمری می کند - به طور دائم خواص مکانیکی و حرارتی مواد را تغییر می دهد.

مرحله 4 - کابل کشی و مونتاژ هسته: ساخت کابل های چند هادی

تک هسته‌های عایق‌شده در مجموعه‌های چند رسانا در یک ماشین کابل‌کشی ترکیب می‌شوند، که هسته‌ها را در یک الگوی مارپیچ به هم می‌پیچاند - فرآیندی که به عنوان کابل‌کشی یا چیدمان شناخته می‌شود. این مرحله برای کابل‌های برق چند هسته‌ای، کابل‌های کنترل و کابل‌های ابزار دقیق که هر هسته باید به وضوح قابل شناسایی باشد و از نظر مکانیکی در مجموعه پایدار باشد، لازم است.

شناسایی هسته قبل یا در طول این مرحله از طریق کدگذاری رنگ - یا با استفاده از ترکیبات عایق با رنگ های متفاوت یا با چاپ اعداد متوالی بر روی سطح عایق اعمال می شود. استانداردهای IEC و منطقه ای توالی رنگ مورد استفاده برای هادی های فاز، هادی های خنثی و هادی های زمین را مشخص می کنند، بنابراین رعایت در این مرحله برای محصولاتی که وارد بازارهای تنظیم شده می شوند اختیاری نیست.

مواد پرکننده - مانند طناب‌های پلی پروپیلن، نوارهای کاغذی یا رشته‌های فوم - اغلب در طول کابل‌کشی بین هسته‌ها وارد می‌شوند تا سطح مقطع گرد و فشرده‌ای داشته باشند و فضاهای خالی درون کابل به حداقل برسد. سپس یک نوار چسب به صورت مارپیچ روی هسته های مونتاژ شده اعمال می شود تا ساختار را قبل از مرحله بعدی در کنار هم نگه دارد.

مرحله 5 - محافظ و زره پوش: محافظت در برابر تداخل و آسیب مکانیکی

بسته به کاربرد کابل، یک یا چند لایه محافظ پس از مرحله مونتاژ هسته اضافه می شود. این لایه ها عملکردهای مجزایی را انجام می دهند و بر اساس محیط نصب و الزامات استفاده نهایی انتخاب می شوند.

محافظ الکترومغناطیسی

برای کابل‌های سیگنال، کابل‌های ابزار دقیق و کابل‌های داده، محافظ EMI/RFI برای جلوگیری از ورود یا خروج نویز الکتریکی به کابل اعمال می‌شود. رایج ترین روش های محافظ عبارتند از:

• سپر بافته مسی - سیم های مسی بافته شده توسط دستگاه بافندگی اعمال می شود. انعطاف پذیری بالا و پوشش خوب (معمولاً 85٪ - 95٪) را ارائه می دهد.
• محافظ فویل/نوار آلومینیومی - یک نوار پلی استر آلومینیومی چند لایه که به صورت طولی اعمال می شود. پوشش 100٪ را فراهم می کند و به صورت جفت غربال شده برای کابل های داده استفاده می شود
• سپر مارپیچی (سرویس). - سیم ها به صورت مارپیچ پیچیده می شوند. در کابل‌های میکروفون و کابل‌های صوتی که انعطاف‌پذیری بسیار بالایی لازم است، رایج است

زره پوش مکانیکی

برای دفن مستقیم، مجرای زیرزمینی یا محیط‌های صنعتی که کابل‌ها در معرض فشار مکانیکی هستند، از زره پوش استفاده می‌شود. دو نوع رایج عبارتند از:

• SWA (زره سیم فولادی) - سیم های فولادی گالوانیزه که به صورت مارپیچ اعمال می شوند. مناسب برای اکثر کاربردهای کابل برق مدفون
• STA (زره نواری فولادی) - نوارهای فولادی اعمال شده در مارپیچ های مخالف. در جایی که نیروهای فشاری شعاعی دغدغه اصلی هستند استفاده می شود
• AWA (زره سیم آلومینیومی) - برای کابل های تک هسته ای AC ترجیح داده می شود تا از تلفات جریان گردابی ناشی از مواد فرومغناطیسی جلوگیری شود

مرحله 6 - اکستروژن غلاف بیرونی: ژاکت محافظ نهایی

غلاف بیرونی آخرین لایه ای است که روی آن اعمال می شود خط تولید کابل صنعتی قبل از تست و بسته بندی این اکسترود با استفاده از همان فناوری اکستروژن متقاطع مانند مرحله عایق، اما با ترکیباتی که عمدتاً برای حفاظت مکانیکی و محیطی به جای عملکرد دی الکتریک انتخاب شده اند، اکسترود می شود. PVC، LSZH و پلی اورتان (PUR) رایج ترین مواد روکش بیرونی برای کابل های تجاری و صنعتی هستند.

در طول اکستروژن غلاف، اطلاعات شناسایی متوالی - از جمله نام سازنده، رتبه ولتاژ، مقطع هادی، مرجع استاندارد و علامت گذاری متر - به طور مداوم بر روی سطح بیرونی چاپ یا حک می شود. این علامت گذاری قابلیت ردیابی طبق استانداردهای IEC 60227، IEC 60245 و اکثر استانداردهای کابل منطقه ای یک الزام اجباری است.

تحمل ضخامت غلاف به شدت در استانداردهای محصول مشخص شده است. غلاف خیلی نازک حفاظت را به خطر می اندازد. ضخامت بیش از حد هزینه مواد، وزن کابل و قطر بیرونی را افزایش می دهد - همه اینها بر لجستیک نصب و محاسبات پر کردن مجرا تأثیر می گذارد. ضخامت سنج های التراسونیک خطی در خطوط تولید پیشرفته برای ارائه بازخورد بلادرنگ و تصحیح فرآیند خودکار استفاده می شود.

مرحله 7 - آزمایش الکتریکی و مکانیکی: بررسی عملکرد قبل از حمل و نقل

هیچ کابلی بدون گذراندن یک باتری تعریف شده از تست های الکتریکی و مکانیکی، یک مرکز تولید مسئول را ترک نمی کند. برنامه تست بسته به نوع محصول و استاندارد قابل اجرا متفاوت است، اما آزمایشات اصلی که در اکثر انواع کابل اعمال می شود در زیر خلاصه شده است.

فراتر از این آزمایش‌های معمول تولید، آزمایش نوع شخص ثالث توسط آزمایشگاه‌های معتبر - مانند KEMA، SGS، یا مراکز تست بدنه ملی - برای دریافت علائم گواهی (CE، UL، CCC، و غیره) لازم است که اغلب برای دسترسی به بازار اجباری هستند. گزارش‌های آزمایش نوع برای هر طراحی صادر می‌شوند، نه در هر دوره تولید، و معمولاً معتبر هستند مگر اینکه تغییری در جنس یا ابعاد در ساخت کابل ایجاد شود.

نکات کلیدی کنترل کیفیت در سراسر خط تولید کابل

کیفیت در تولید کابل تنها با بازرسی نهایی به دست نمی‌آید - این کیفیت در هر مرحله در فرآیند تعبیه شده است. پست‌های بازرسی زیر رویه‌ای استاندارد برای هر موقعیتی است که به خوبی مدیریت می‌شود خط تولید کابل صنعتی :

1. بازرسی مواد ورودی - میله هادی، ترکیب عایق و ترکیب غلاف نمونه برداری شده و در برابر مشخصات مواد تایید شده قبل از عرضه به تولید آزمایش می شوند.
2. مانیتورینگ ابعادی درون خطی - قطر سنج های لیزری و سیستم های ضخامت دیواره اولتراسونیک اندازه گیری مستمر در زمان واقعی را در طول فرآیند اکستروژن ارائه می کنند.
3. تست جرقه در مرحله عایق - 100% هادی های عایق شده قبل از پیچیدن به عقب از یک دستگاه تست جرقه عبور می کنند و اطمینان حاصل می شود که هیچ سوراخی وارد مراحل بعدی نمی شود.
4. ثبت پارامترهای فرآیند - خطوط تولید مدرن پروفایل های دمای اکسترودر، سرعت خط و داده های کشش را به طور مداوم ثبت می کنند و در صورت بروز انحراف کیفیت، امکان تجزیه و تحلیل علت ریشه ای را فراهم می کند.
5. تست الکتریکی درام به پایان رسید - هر درام کابل تمام شده قبل از دریافت برچسب پاس و اسناد حمل، تحت اندازه گیری مقاومت هادی و تست مقاومت ولتاژ قرار می گیرد.

تولیدکنندگانی که در آن سرمایه گذاری می کنند سیستم های نظارت کامل خط تولید یکپارچه قادر به تشخیص زودهنگام فرآیند، کاهش نرخ ضایعات، و حفظ کیفیت ثابت محصول در تولید با حجم بالا هستند - مزایایی که مستقیماً به قابلیت اطمینان تحویل بهتر برای خریداران B2B که سفارش‌های پروژه بزرگ را انجام می‌دهند، تبدیل می‌شود.

چگونه فناوری خط تولید کابل بر کیفیت محصول و تصمیمات خریدار تأثیر می گذارد

هنگام ارزیابی تامین کنندگان کابل، متخصصان تدارکات به طور فزاینده ای فراتر از قیمت برای ارزیابی قابلیت زیرساخت تولید در پشت محصول نگاه می کنند. سطح اتوماسیون، قدمت و دقت تجهیزات اکستروژن و کشش، و جامعیت نظارت بر کیفیت در حین فرآیند، همه شاخص‌هایی هستند که نشان می‌دهد آیا تامین‌کننده می‌تواند به طور مداوم به مشخصات در مقیاس ارائه کند یا خیر.

خطوط تولید قدیمی‌تر که به اندازه‌گیری دستی و نمونه‌برداری دوره‌ای متکی هستند، تغییراتی را ایجاد می‌کنند که به‌عنوان قرائت‌های مقاومت رسانا ناسازگار، ضخامت دیواره عایق نامنظم، یا خواص مکانیکی خارج از مشخصات در کابل تحویلی نشان داده می‌شود. این انحرافات ممکن است از بازرسی بصری عبور کند اما منجر به خرابی میدانی شود، به ویژه در کابل‌های نصب شده در محیط‌های سخت مانند سکوهای دریایی، کارخانه‌های پتروشیمی یا سیستم‌های ریلی زیرزمینی.

برعکس، تولید کنندگان مدرن عمل می کنند خط تولید کابل صنعتیs با اندازه‌گیری پیوسته درون خطی، کنترل فرآیند حلقه بسته و مستندات ردیابی کامل می‌تواند گزارش‌های آزمایش و داده‌های تولید مرتبط با شماره‌های سریال درام کابل را ارائه دهد - سطحی از شفافیت که بازرسی پذیرش را ساده می‌کند و الزامات ممیزی را در صنایع تحت نظارت پشتیبانی می‌کند.

برای خریداران OEM و پیمانکاران پروژه که کابل‌ها را برای بازارهای صادراتی تامین می‌کنند، درخواست ممیزی کارخانه یا بررسی فهرست تجهیزات و سوابق کالیبراسیون تامین‌کننده یک گام عملی است که رویکرد استاندارد بررسی گواهی‌های محصول و گزارش‌های آزمایش را تکمیل می‌کند.

از راد خام تا درام تمام شده: خلاصه ای از فرآیند کامل

فرآیند تولید کابل ها به صورت الف precisely sequenced chain of operations in which the output quality of each stage directly feeds the input requirements of the next. A wire drawing defect affects stranding performance; a stranding irregularity affects insulation concentricity; an insulation void affects the reliability of the finished cable in service. This cascading dependency is why leading cable manufacturers treat every stage of the خط تولید کابل صنعتی با دقت یکسان - نه فقط مراحل با دید بالا مانند اکستروژن و آزمایش.

برای خریداران، درک این فرآیند یک چارچوب واضح‌تر برای ارزیابی قابلیت تامین‌کننده، تفسیر مستندات آزمایشی، و مشخص کردن ساخت کابل مناسب برای یک برنامه خاص فراهم می‌کند. به جای اینکه کابل را به عنوان یک کالا تلقی کنیم، در نظر گرفتن آن به عنوان یک محصول با دقت تولید شده - که هم هست - منجر به نتایج بهتر منبع یابی و هزینه های چرخه عمر کمتر در سیستم هایی می شود که در آن نصب می شود.

اگر در حال ارزیابی مشخصات کابل برای یک پروژه آتی هستید یا می خواهید در مورد نحوه نگاشت قابلیت خط تولید با عملکرد محصول بیشتر بدانید، ارتباط مستقیم با تیم فنی سازنده - و درخواست مستندات تولید و آزمایش خاص برای نوع کابل مورد نیاز - قابل اطمینان ترین نقطه شروع است.