一种高性能绕包电线及其绝缘层制造工艺的制作方法

1.本发明涉及电线领域，具体为一种高性能绕包电线及其绝缘层制造工艺。


背景技术：

2.随着我国航空使用的不断发展，对高性能导线的技术要求越来越高，我国c919的批量投产和即将交付使用，需求大量的高性能绕包绝缘电线，然而国内特种电缆厂家受其技术能力限制，难以开发出与国外同类产品技术相当的高性能绕包导线产品，导致此类导线仍依赖进口。
3.目前国内一些航空线缆厂家，早在十年前就已经投资开发了高性能绕包电线产品，引进了国际先进的精密绕包设备和烧结设备，然后在工艺上仍然依赖传统的导线制造工艺，在导线绝缘制造工艺研究上缺乏技术创新和变革，仅仅依靠材料和设备本身能力提高产品性能，产品性能与国外同类产品存在着一定的差距，尤其在抗电弧能力和电缆表面质量上难以实现技术突破。
4.2018年5月14日，四川航空公司成都飞往拉萨3u8633(b-6419号)航班，在成都区域巡航阶段，驾驶舱右座前风挡玻璃破裂脱落，机组人员紧急迫降成功，避免了一场空难。但事故调查最终结果表明：
5.电源导线被长期浸泡后绝缘性降低，在风挡左下部拐角处出现潮湿环境下的持续电弧放电。电弧产生的局部高温导致双层结构玻璃破裂。风挡不能承受驾驶舱内外压差从机身爆裂脱落。
6.目前国际上绝大多数民用飞机和军用飞机大量采用高性能绕包导线作为飞机各系统以及仪表之间的电能和低频信号的传输，从川航事件调查结果最终落在电源导线上，可见电源导线作为飞机内部的普通元件，其产品技术性能和质量稳定性不能忽视。
7.为了不断提高航空航天导线的产品安全可靠性，美国航空航天组织标准委员会在近年来对航空航天导线标准进行多次修订和改进，为提高高性能绕包导线的技术要求，在原有产品标准的as 22759/80～as 22759/92的基础上，制定了新的产品标准，产品名称完全相同其标准编号为as 22759/180～as 22759/192，其产品技术指标要求有了大幅度提升，由于国际上多数航空航天电缆制造商难以开发出满足新标准的产品，目前两套标准并行使用。
8.综上所述，航空航天电气设计师一直不断地在寻找新技术、新工艺和新材料，针对高性能绕包电线绝缘的制造工艺开展工艺攻关和技术研究，从整体上提高产品的电性能、环境适应性赫尔安全可靠性。航天航空常用的传统绕包电线，仅依靠绕包和烧结工艺制造是难以满足产品标准要求的，这就需要打破传统绕包导线制造工艺观念，实现高性能绕包电线绝缘制造工艺的技术突破，研制开发出满足国际标准的航空航天高性能绕包电线产品。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种高性能绕包电线及其绝缘层制造工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
10.为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
11.本发明提供的一种高性能绕包电线，包括导线组件以及包覆在导线组件外侧的绝缘层，所述导线组件包括抗拉支架以及一组螺旋缠绕抗拉支架外侧的导体；
12.所述抗拉支架包括沿电线长度方向延伸并呈螺旋状扭曲的带状体；所述带状体沿其延伸方向等距固定有环状定位块，且所述环状定位块的外侧沿圆周方向均匀设置有一组限位槽，相邻所述环状定位块之间的带状体外侧均匀设置有支撑环，且相邻所述环状定位块之间的支撑环外侧构成筒状缠绕部；
13.一组所述导体分别穿过环状定位块对应的一组限位槽呈螺旋状缠绕在筒状缠绕部上，且相邻筒状缠绕部上的导体分别呈相反螺旋缠绕设置。
14.所述绝缘层由ptfe/pi/ptfe复合带和ptfe生料带绕包后高温烧结制成。
15.进一步地，导体采用镀镍铜导体。
16.进一步地，所述带状体材质为不锈钢。
17.本发明还提供一种高性能绕包电线的绝缘层制造工艺，包括如下步骤：
18.步骤一，采用高精度绕包机ptfe/pi/ptfe复合带，复合总厚度控制在0.3mm；
19.步骤二，采用高精度绕包机同机绕包ptfe生料带，ptfe生料带根据产品绝缘厚度要求可选择0.051mm或0.064mm厚度的ptfe生料带；
20.步骤三，在步骤一和步骤二绕包后的绝缘层喷涂聚四氟乙烯涂料并过模，得到初品电线；
21.步骤四，将步骤三种得到的初品电线经过绝缘层烧结，烧结速度控制在10m/min～15m/min，烧结温度范围在390℃～420℃，得到中品电线；
22.步骤五，将步骤四中得到的中品电线通过辉光放电管进行表面活化处理，提高表面的坚韧性，获得表面光滑，无肉眼可见绕包缝隙的成品电线。
23.进一步地，所述步骤一中的绕包角度控制在20
°
～30
°
范围内，搭盖率控制在51％～53％范围内。
24.进一步地，所述步骤二中的绕包角度控制在40
°
～60
°
，搭接率应控制在55％～60％。
25.进一步地，所述步骤四中的中品电线绝烧结后通过软质高速抛光打磨机进行抛光。
26.与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
27.本发明的电线在受到拉扯时，带状体能从螺旋状趋向直线状变化，且其在变化过程中，一方面，带状体能将拉扯力分解至其扭转力上，能减缓其受到的拉扯力，另一方面，带状体会伴随着其长度的变化，即其长度会增长，进而将拉扯力分解至整个长度上的带状体上，进一步减缓其受到的拉扯力，同时还能该段的导体进行放松，避免拉扯力直接作用到导体上。
28.本发明的绝缘层的制造工艺，打破传统绕包导线制造工艺观念，实现高性能绕包电线绝缘制造工艺的技术突破，可研制开发出满足国际标准的航空航天高性能绕包电线产
品。
附图说明
29.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
30.图1是本发明的内部结构示意图；
31.图2是本发明的抗拉支架结构示意图；
32.图3是本发明的导线组件结构示意图；
33.图4是图2的a处局部结构示意图；
34.图中：
35.100、导线组件；200、绝缘层；11、抗拉支架；12、导体；111、带状体；112、环状定位块；113、限位槽；114、支撑环；115、筒状缠绕部。
具体实施方式
36.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
37.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
38.在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
39.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
40.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
41.请参阅图1-4，一种高性能绕包电线，包括导线组件100以及包覆在导线组件100外侧的绝缘层200，所述导线组件100包括抗拉支架11以及一组螺旋缠绕抗拉支架11外侧的导体12，该导体采用镀镍铜导体，使其电线具有更高的工作温度范围，并且使其导体具有更强
的抗氧化性和耐腐蚀性。
42.所述抗拉支架11包括沿电线长度方向延伸并呈螺旋状扭曲的带状体111，所述带状体111沿其延伸方向等距固定有环状定位块112，且所述环状定位块112的外侧沿圆周方向均匀设置有一组限位槽113，相邻所述环状定位块112之间的带状体111外侧均匀设置有支撑环114，且相邻所述环状定位块112之间的支撑环114外侧构成筒状缠绕部115；一组所述导体12分别穿过环状定位块112对应的一组限位槽113呈螺旋状缠绕在筒状缠绕部115上，且相邻筒状缠绕部115上的导体12分别呈相反螺旋缠绕设置。
43.通过上述方案，一组导体12缠绕在抗拉支架11上后，抗拉支架11的带状体111呈螺旋状扭曲，并通过设置在状体111支撑环114形成筒状缠绕部115，使得电线中心形成螺旋状空腔，一组导体12内侧可通过螺旋状空腔之间进行热量传导，增大了散热面积，有利于电线具有更高的工作温度范围，同时当电线受到拉扯时，该抗拉支架11的带状体111能从螺旋状趋向直线状变化，进而使得环状定位块112发生一定角度的转动，由于且相邻筒状缠绕部115上的导体12分别呈相反螺旋缠绕设置，从而对该段的导体进行放松，避免拉扯力直接作用到导体上。
44.需要注意的是，该带状体111从螺旋状趋向直线状变化过程中，一方面，带状体111能将拉扯力分解至其扭转力上，能减缓其受到的拉扯力，另一方面，带状体111会伴随着其长度的变化，即其长度会增长，进而将拉扯力分解至整个长度上的带状体11上，进一步减缓其受到的拉扯力。
45.在本实施例中，一组导体12的个数为6，相应地，一组限位槽113的个数也为6。
46.在本实施例中，带状体的材质为不锈钢，且带状体的两侧沿其长度方向均匀对称设置有卡槽，所述支撑环卡设在对称的卡槽之间。能防止支撑环移位。
47.所述绝缘层200由ptfe/pi/ptfe复合带和ptfe生料带绕包后高温烧结制成。
48.实施例一
49.本发明还提供一种高性能绕包电线的制造工艺，包括如下步骤：
50.步骤一，采用高精度绕包机ptfe/pi/ptfe复合带，复合总厚度控制在0.3mm，绕包角度控制在20
°
，搭盖率控制在51％；
51.步骤二，采用高精度绕包机同机绕包ptfe生料带，ptfe生料带根据产品绝缘厚度要求可选择0.051mm或0.064mm厚度的ptfe生料带，绕包角度控制在40
°
，搭接率应控制在55％；
52.步骤三，在步骤一和步骤二绕包后的绝缘层喷涂聚四氟乙烯涂料并过模，得到初品电线；
53.步骤四，将步骤三种得到的初品电线经过绝缘层烧结，烧结速度控制在10m/min，烧结温度范围在390℃，得到中品电线；
54.步骤五，将步骤四中得到的中品电线通过辉光放电管进行表面活化处理，提高表面的坚韧性，获得表面光滑，无肉眼可见绕包缝隙的成品电线。
55.在本实施例中，所述步骤四中的中品电线绝烧结后通过软质高速抛光打磨机进行抛光。
56.实施例二
57.实施例二与实施例一不同之处在于：
58.步骤四，将步骤三种得到的初品电线经过绝缘层烧结，烧结速度控制在12m/min，烧结温度范围在400℃，得到中品电线。
59.实施例三
60.实施例三与实施例一不同之处在于：
61.步骤四，将步骤三种得到的初品电线经过绝缘层烧结，烧结速度控制在15m/min，烧结温度范围在420℃，得到中品电线。
62.实施例四
63.实施例四与实施例一不同之处在于：
64.在本实施例中，所述步骤一中的绕包角度控制在30
°
，搭盖率控制在53％。所述步骤二中的绕包角度控制在60
°
，搭接率应控制在60％。
65.实施例五
66.实施例五与实施例一不同之处在于：
67.在本实施例中，所述步骤一中的绕包角度控制在25
°
，搭盖率控制在52％。所述步骤二中的绕包角度控制在55
°
，搭接率应控制在56％。
68.电线性能检测实验
69.[0070][0071]
热真空释气(非金属材料)所有非金属材料的总质量损失(tml)≤1％，可凝聚挥发物(cvcm)≤0.1％。
[0072]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。