導(dǎo)讀]本文分析了高頻感應(yīng)加熱原理，實(shí)踐中的關(guān)鍵技術(shù)，以及在GYTS、GYTA53系列光纜中的應(yīng)用優(yōu)勢。
名詞解釋
焦耳熱--充滿在毛細(xì)管內(nèi)的的電解質(zhì)在高電場下產(chǎn)生的自熱。
高頻加熱機(jī)--全稱“高頻感應(yīng)加熱機(jī)”，又名高頻感應(yīng)加熱設(shè)備、高頻感應(yīng)加熱裝置、高頻加熱電源、高頻電源、高頻焊接機(jī)、高周波感應(yīng)加熱機(jī)、高周波感應(yīng)加熱器(焊接器)等，它主要是對金屬進(jìn)行感應(yīng)式的加熱(非接觸性的);能對金屬極快的加熱，有省電、體積小、安裝方便、操作方便、安全可靠、加熱速度快等的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍十分廣泛。
隨著Internet業(yè)務(wù)、3G(3rdGeneration第三代移動(dòng)通信技術(shù))業(yè)務(wù)和多媒體應(yīng)用的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量正在以指數(shù)級的速度迅速膨脹，這就要求網(wǎng)絡(luò)必須具有高比特率數(shù)據(jù)傳輸能力和大吞吐量的交叉能力。光纖通信技術(shù)出現(xiàn)以后，其近30THz的巨大潛在帶寬容量給通信領(lǐng)域帶來了蓬勃發(fā)展的機(jī)遇，特別是在提出信息高速公路以來，光技術(shù)開始滲透于整個(gè)通信網(wǎng)，光纖通信有向全光網(wǎng)推進(jìn)的趨勢。光纖通信在我國走過了二十余年的歷程。市場是行業(yè)的命脈，價(jià)格是企業(yè)的命脈，如何合理降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、保證用戶使用要求，是各企業(yè)的重中之重。本文重點(diǎn)介紹傳統(tǒng)光纜鋼包注膠方式與新型工藝-高頻感應(yīng)加熱的對比情況。
一、原理簡介
眾所周知光纜滲水性能是各用戶嚴(yán)格要求的一項(xiàng)環(huán)境性能指標(biāo)，而鋼包結(jié)構(gòu)光纜在鋼帶搭接處容易滲水，傳統(tǒng)方式一般采用熱熔膠加注，使鋼帶搭接處完全粘接阻止?jié)B水。但傳統(tǒng)方式存在諸多弊病，如加膠量不足會造成滲水發(fā)生，加膠量過多會造成護(hù)套擠出時(shí)有包發(fā)生，因此人為很難控制加膠量;另外也會因?yàn)殇搸П砻婢埘ツふ辰Y(jié)不牢在模芯處堆積而引起護(hù)套出包現(xiàn)象。新型工藝采用高頻感應(yīng)加熱原理使鋼帶表面覆膜熔融，不僅使鋼帶搭接處粘結(jié)牢固，而且提高了鋼帶與護(hù)套之間的粘結(jié)強(qiáng)度，徹底解決了滲水問題和護(hù)套出包現(xiàn)象。
高頻感應(yīng)加熱原理是介質(zhì)材料在高頻電場的作用下發(fā)生分子極化現(xiàn)象，并按電場方向排列，因高頻電場以極快的速度改變分子方向，則介質(zhì)材料就會因介電損耗而發(fā)熱。高頻電流流向被繞制成環(huán)狀或其它形狀的加熱線圈(通常是用紫銅管制作)。由此在線圈內(nèi)產(chǎn)生極性瞬間變化的強(qiáng)磁束，將金屬等被加熱物質(zhì)放置在線圈內(nèi)，磁束就會貫通整個(gè)被加熱物質(zhì)，在被加熱物質(zhì)內(nèi)部與加熱電流相反的方向產(chǎn)生很大的渦電流，由于被加熱物質(zhì)內(nèi)的電阻產(chǎn)生焦耳熱，使物質(zhì)自身的溫度迅速上升，這就是感應(yīng)加熱的原理。
二、高頻感應(yīng)加熱機(jī)用途廣泛
高頻加熱機(jī)能對所有的金屬進(jìn)行快速加熱，如：鐵、鋼、鑄鐵、不銹鋼、銅、鋁、錫、金、銀等。
1、熱鍛壓制行業(yè)---整件鍛打、局部鍛打、鉆頭壓制。
2、焊接---各種金屬制品釬焊、刀具刀片焊接、銅管焊接(在光纜制造行業(yè)中可用于鋼帶搭接焊接)。
3、熱處理---金屬淬火、退火、回火;尤其是局部處理(在光纜制造行業(yè)中可用于護(hù)套料與金屬帶剝離)。
4、熔煉---鑄造熔煉、貴重金屬熔煉、實(shí)驗(yàn)室小型熔煉。
5、其它應(yīng)用---粉末涂裝、金屬植入塑料、加熱去油(在光纜制造行業(yè)中可用于鋼絲擠墊層鋼絲去油、雜質(zhì))。
三、應(yīng)用傳統(tǒng)熱熔膠機(jī)與高頻焊接的情況對比
高頻感應(yīng)加熱機(jī)，屬于高頻介質(zhì)加熱設(shè)備。將鋼包后的纜芯置于該設(shè)備產(chǎn)生的電極之間，用交流電流流向被卷曲成環(huán)狀的導(dǎo)體(通常為銅管)，由此產(chǎn)生磁束，將鋼帶縱包后纜芯通過銅管，磁束就會貫通鋼帶，在與磁束自繳的方向產(chǎn)生渦電流(旋轉(zhuǎn)電流)，感應(yīng)作用此時(shí)，由于鋼帶內(nèi)的電阻產(chǎn)生焦耳熱(1平方R)，使溫度急速上升，這就是感應(yīng)加熱。由此對在鋼帶非接觸的狀態(tài)下就能加熱。(發(fā)熱有焦耳熱及磁滯損失產(chǎn)生的熱，但主要有焦耳熱引起的。)當(dāng)鋼帶受高頻加熱后，鋼帶表面聚酯膜受熱熔化，搭接處鋼帶利用本身聚酯膜實(shí)現(xiàn)粘接，達(dá)到鋼帶搭接阻水效果。經(jīng)外護(hù)套直接與聚酯膜粘接，不僅增加了鋼帶與外護(hù)套的粘接強(qiáng)度，而且去除了鋼包光纜鋼帶覆膜、熱熔膠頻繁出包問題。
根據(jù)YD/T901-2001核心網(wǎng)用光纜-層絞式通信用室外光纜標(biāo)準(zhǔn)中
粘接護(hù)套(含53型外護(hù)層)的鋁(或鋼)帶與聚乙烯套之間的剝離強(qiáng)度和搭接重迭處鋁(或鋼)帶之間的剝離強(qiáng)度都應(yīng)不小于1.4N/mm，但在鋁(或鋼)帶下面采用填充或涂覆復(fù)合物阻水時(shí)，鋁(或鋼)帶搭接處可不作數(shù)值要求。
表1 傳統(tǒng)熱熔膠機(jī)與高頻焊接比較
四、高頻感應(yīng)加熱機(jī)優(yōu)點(diǎn)、特點(diǎn)
高頻感應(yīng)加熱機(jī)優(yōu)點(diǎn)：
1、可快速加熱：與其它方法相比，以秒為單位即可加熱到所要求的目標(biāo)溫度。
2、可局部加熱：僅加熱鋼帶，通過鋼帶產(chǎn)生熱量熔化表面聚酯膜，對光纜內(nèi)其他部件無任何傷害。
3、節(jié)省能源：除工作時(shí)間以外，僅待機(jī)電力就可以，很合理省電。
4、可在相對穩(wěn)定的溫度下自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)：即使生產(chǎn)人員操作不夠熟練，也可保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
5、綠色環(huán)保：不產(chǎn)生有害物質(zhì)。
6、根據(jù)被加熱物體的質(zhì)量、加熱時(shí)間、溫度，來調(diào)節(jié)高頻的輸出。
高頻感應(yīng)加熱機(jī)特點(diǎn)：
1、全固態(tài)IGBT變頻及功能調(diào)節(jié)，軟開關(guān)諧振雙調(diào)控及頻率自動(dòng)跟蹤技術(shù)，是高可靠性的保證;
2、超小體積，為客戶節(jié)省10倍的生產(chǎn)空間;
3、高效節(jié)能，全功率范圍內(nèi)，極高的功率因數(shù)和電源效率;
4、寬頻1～20KHZ頻率自動(dòng)跟蹤適應(yīng)能力，無需現(xiàn)場調(diào)試;
5、100%全負(fù)載、24小時(shí)連續(xù)工作能力;
6、恒輸出電壓/恒輸出功率控制選擇功能;
7、頻率、功率、電壓及電流全顯示。
五、試驗(yàn)結(jié)果
經(jīng)過近一個(gè)多月的工藝試驗(yàn)和檢測跟蹤，由高頻感應(yīng)加熱機(jī)處理的纜芯護(hù)套后無滲水性能發(fā)生，無模芯堆積覆膜情況發(fā)生，無護(hù)套出包現(xiàn)象產(chǎn)生。同時(shí)對護(hù)套與鋼帶之間的剝離強(qiáng)度進(jìn)行了抽樣檢測，具體結(jié)果見表2;鋼帶搭接之間的剝離強(qiáng)度進(jìn)行了抽樣檢測，具體結(jié)果見表3。經(jīng)高頻感應(yīng)加熱機(jī)生產(chǎn)的光纜做了光纜全性能試驗(yàn)并且全部檢測合格，這里就不一一列舉試驗(yàn)結(jié)果。
六、結(jié)論
相信通過我的介紹，您已經(jīng)對高頻感應(yīng)加熱機(jī)以及工作原理有了更多的了解。通過兩種不同方式方法的比較，充分說明了高頻加熱機(jī)在光纜制造中的應(yīng)用優(yōu)勢，相信在不久的將來會得到更廣泛的應(yīng)用。
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