عمليات تغطية الأسلاك والكابلات: دليل شامل للتقنيات والتكنولوجيات

تعتمد كفاءة الأسلاك والكابلات، باعتبارها الوسيلة الأساسية لنقل الطاقة والاتصالات، بشكل مباشر على عمليات العزل والتغليف. ومع تنوّع متطلبات الصناعة الحديثة لأداء الكابلات، تبرز أربع عمليات رئيسية - البثق، واللف الطولي، واللف الحلزوني، والطلاء بالغمس - بمزايا فريدة في سيناريوهات مختلفة. تتناول هذه المقالة اختيار المواد، وسير العمليات، وسيناريوهات التطبيق لكل عملية، موفرةً أساسًا نظريًا لتصميم الكابلات واختيارها.

1- عملية البثق

1.1 أنظمة المواد

تعتمد عملية البثق بشكل أساسي على مواد البوليمر الحرارية أو المتصلبة بالحرارة:

① كلوريد البولي فينيل (PVC): منخفض التكلفة، سهل المعالجة، مناسب للكابلات التقليدية ذات الجهد المنخفض (مثل كابلات معيار UL 1061)، ولكنه ذو مقاومة ضعيفة للحرارة (درجة حرارة الاستخدام على المدى الطويل ≤70 درجة مئوية).
٢البولي إيثيلين المتشابك (XLPE): من خلال التشابك بالبيروكسيد أو الإشعاع، ترتفع درجة الحرارة إلى 90 درجة مئوية (معيار IEC 60502)، وتستخدم لكابلات الطاقة ذات الجهد المتوسط ​​والعالي.
③ البولي يوريثين الحراري (TPU): مقاومة التآكل تتوافق مع معيار ISO 4649 من الدرجة A، وتستخدم في كابلات سلسلة سحب الروبوت.
④ المواد البلاستيكية الفلورية (مثل FEP): مقاومة درجات الحرارة العالية (200 درجة مئوية) ومقاومة التآكل الكيميائي، وتلبي متطلبات كابلات الفضاء MIL-W-22759.

1.2 خصائص العملية

يستخدم جهاز بثق لولبي لتحقيق طلاء مستمر:

① التحكم في درجة الحرارة: يتطلب XLPE التحكم في درجة الحرارة على ثلاث مراحل (منطقة التغذية 120 درجة مئوية → منطقة الضغط 150 درجة مئوية → منطقة التجانس 180 درجة مئوية).
② التحكم في السماكة: يجب أن يكون اللامركزية ≤5% (كما هو محدد في GB/T 2951.11).
③ طريقة التبريد: التبريد المتدرج في حوض مائي لمنع تشقق الإجهاد الناتج عن التبلور.

1.3 سيناريوهات التطبيق

① نقل الطاقة: كابلات معزولة بـ XLPE بجهد 35 كيلو فولت وما دون (GB/T 12706).
② أسلاك السيارات: عزل PVC ذو جدار رقيق (معيار ISO 6722 بسمك 0.13 مم).
③ كابلات خاصة: كابلات محورية معزولة بمادة PTFE (ASTM D3307).

2- عملية التغليف الطولي

2.1 اختيار المواد

① شرائح معدنية: 0.15 ممشريط فولاذي مجلفن(متطلبات GB/T 2952)، شريط ألومنيوم مطلي بالبلاستيك (هيكل Al/PET/Al).
② مواد مانعة لتسرب الماء: شريط لاصق مانع لتسرب الماء مطلي بمادة لاصقة ذائبة بالحرارة (معدل التورم ≥500%).
③ مواد اللحام: سلك لحام ألومنيوم ER5356 للحام بقوس الأرجون (معيار AWS A5.10).

2.2 التقنيات الرئيسية

تتضمن عملية التغليف الطولي ثلاث خطوات أساسية:

① تشكيل الشرائح: ثني الشرائح المسطحة إلى شكل حرف U → شكل O من خلال الدرفلة متعددة المراحل.
② اللحام المستمر: اللحام بالحث عالي التردد (التردد 400 كيلو هرتز، السرعة 20 متر/دقيقة).
③ الفحص عبر الإنترنت: جهاز اختبار الشرارة (جهد الاختبار 9 كيلو فولت/مم).

2.3 التطبيقات النموذجية

① الكابلات البحرية: غلاف طولي مزدوج الطبقات من شريط فولاذي (قوة ميكانيكية قياسية IEC 60840 ≥400 نيوتن/مم²).
② كابلات التعدين: غلاف من الألومنيوم المموج (قوة الضغط MT 818.14 ≥20 ميجا باسكال).
③ كابلات الاتصال: غلاف طولي مركب من الألومنيوم والبلاستيك (فقد الإرسال ≤0.1 ديسيبل/متر عند 1 جيجاهرتز).

3- عملية التغليف الحلزوني

3.1 تركيبات المواد

① شريط الميكا: محتوى المسكوفيت ≥95% (GB/T 5019.6)، درجة حرارة مقاومة الحريق 1000 درجة مئوية/90 دقيقة.
② شريط شبه موصل: محتوى الكربون الأسود 30٪ ～ 40٪ (المقاومة الحجمية 10² ～ 10³ أوم·سم).
③ الأشرطة المركبة: غشاء بوليستر + نسيج غير منسوج (سمك 0.05 مم ±0.005 مم).

3.2 معلمات العملية

① زاوية الالتفاف: 25°～55° (الزاوية الأصغر توفر مقاومة أفضل للانحناء).
② نسبة التداخل: 50%～70% (تتطلب الكابلات المقاومة للحريق تداخلًا بنسبة 100%).
③ التحكم في الشد: 0.5～2 نيوتن/مم² (التحكم في الحلقة المغلقة لمحرك المؤازرة).

3.3 التطبيقات المبتكرة

① كابلات الطاقة النووية: غلاف من شريط الميكا ثلاثي الطبقات (مؤهل لاختبار LOCA وفقًا لمعيار IEEE 383).
② الكابلات فائقة التوصيل: غلاف شريط مانع للماء شبه موصل (معدل الاحتفاظ بالتيار الحرج ≥98٪).
③ كابلات التردد العالي: غلاف من غشاء PTFE (ثابت العزل الكهربائي 2.1 عند 1 ميجاهرتز).

عملية الطلاء بالغمس رقم 4

4.1 أنظمة الطلاء

① طبقات الأسفلت: الاختراق 60～80 (0.1 مم) عند 25 درجة مئوية (GB/T 4507).
② البولي يوريثان: نظام مكون من عنصرين (NCO∶OH = 1.1∶1)، قوة الالتصاق ≥3B (ASTM D3359).
③ الطلاءات النانوية: راتنج الإيبوكسي المعدل بـ SiO₂ (اختبار رش الملح >1000 ساعة).

4.2 تحسينات العمليات

① التشريب بالتفريغ: يتم الحفاظ على الضغط عند 0.08 ميجا باسكال لمدة 30 دقيقة (معدل ملء المسام >95٪).
② المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية: الطول الموجي 365 نانومتر، الشدة 800 مللي جول/سم².
③ التجفيف المتدرج: 40 درجة مئوية × 2 ساعة → 80 درجة مئوية × 4 ساعات → 120 درجة مئوية × 1 ساعة.

4.3 تطبيقات خاصة

① الموصلات العلوية: طلاء مضاد للتآكل معدل بالجرافين (انخفاض كثافة ترسب الملح بنسبة 70٪).
② كابلات السفن: طلاء بولي يوريا ذاتي الإصلاح (وقت إصلاح الشقوق <24 ساعة).
③ الكابلات المدفونة: طلاء شبه موصل (مقاومة التأريض ≤5 أوم·كم).

5. الخاتمة

مع تطور المواد الجديدة والمعدات الذكية، تتطور عمليات التغطية نحو التركيب والرقمنة. فعلى سبيل المثال، تُمكّن تقنية البثق واللف الطولي المدمجة من الإنتاج المتكامل لغلاف ثلاثي الطبقات مُشكّل بالبثق المشترك مع غلاف من الألومنيوم، وتستخدم كابلات اتصالات الجيل الخامس عزلًا مُركبًا بتقنية النانو مع التغليف. ويتطلب ابتكار العمليات في المستقبل إيجاد التوازن الأمثل بين التحكم في التكاليف وتحسين الأداء، بما يدفع عجلة التطور عالي الجودة في صناعة الكابلات.