童培富 李軼抄 譚 楠 朱慶鋒

（南京全信傳輸科技股份有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

導(dǎo)線剝線工藝是電纜組件裝配工藝中必不可少的一個(gè)工序，導(dǎo)線剝線的質(zhì)量直接關(guān)系到電纜組件的裝配質(zhì)量。當(dāng)前，電纜組件業(yè)務(wù)量逐年增加，且每種電纜的類型、線徑尺寸均不一樣，由于型號(hào)多、規(guī)格多、導(dǎo)線剝線量大、剝線難度大，且導(dǎo)線內(nèi)外絕緣層的材料和厚度、導(dǎo)線屏蔽層的疏密均不同，完全靠手工進(jìn)行導(dǎo)線剝線，很難保證剝線質(zhì)量的一致性。目前行業(yè)內(nèi)常用的電纜剝線工藝方法為冷剝、熱剝。

1 常見(jiàn)剝線工藝介紹

1.1 冷剝

冷剝工藝方法常用于同軸電纜護(hù)套層、高溫導(dǎo)線絕緣層的剝除，冷剝工裝與電纜之間的公差配合關(guān)系導(dǎo)致該工藝方法存在損傷電纜屏蔽層的風(fēng)險(xiǎn)，且冷剝?cè)赒J 3268—2006《導(dǎo)線端頭處理工藝技術(shù)要求》等多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中屬于限用工藝[1]。

1.2 熱剝

熱剝工藝方法為根據(jù)線徑大小選擇熱剝器相應(yīng)孔徑，通過(guò)電加熱的方式剝除絕緣層。該方法目前為行業(yè)內(nèi)低頻電纜組件裝配所使用的剝線方法，對(duì)于常規(guī)的聚四氟乙烯（PTFE）、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）等氟塑料擠塑成型的護(hù)套、絕緣層導(dǎo)線剝線效率較高，質(zhì)量控制較為容易。但該工藝也存在以下不足：

1）高溫繞包導(dǎo)線絕緣層熱剝時(shí)間長(zhǎng)（單根時(shí)長(zhǎng)約為30 s），一次只能剝一根導(dǎo)線，效率較低，無(wú)法滿足電纜組件批量生產(chǎn)的進(jìn)度要求。

2）熱剝器采用刀片加熱直接對(duì)導(dǎo)線外護(hù)套/絕緣層進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切割，較容易損傷導(dǎo)線屏蔽層和導(dǎo)線芯線的鍍層。

3）熱剝器的溫度調(diào)節(jié)不好控制：溫度過(guò)高，容易造成導(dǎo)線外護(hù)層燒焦褪色，影響電纜的裝配質(zhì)量；溫度低，導(dǎo)線脫頭較為困難，會(huì)造成導(dǎo)線外護(hù)層端口拉絲而影響焊（壓）接點(diǎn)的質(zhì)量。

4）聚酰亞胺作為絕緣材料的導(dǎo)線，本身耐溫等級(jí)高，采用熱剝時(shí)，熱剝器的溫度即使選擇最高擋位10擋，用對(duì)應(yīng)線規(guī)的刀口夾持導(dǎo)線，保持30 s（對(duì)應(yīng)氟塑料僅需數(shù)秒）的時(shí)間后，也只能熔斷90%左右的絕緣層，無(wú)法完全熔斷，效率極低，而且剝線質(zhì)量差。

2 激光剝線

基于以上不足，本文研究、摸索了一種新的剝線工藝方法——激光剝線，以提升剝線效率及質(zhì)量一致性。

目前行業(yè)內(nèi)常用的激光剝線類型為CO2激光剝線和YAG激光剝線，對(duì)應(yīng)的激光器包括CO2激光器、YAG激光器[2]。CO2激光剝線機(jī)可以剝非金屬外層及絕緣內(nèi)層，由于金屬材料對(duì)此類波長(zhǎng)的激光吸收系數(shù)較低，因此不會(huì)損傷到金屬層。YAG激光剝線機(jī)可以剝金屬屏蔽層，由于非金屬材料對(duì)此類波長(zhǎng)的激光吸收系數(shù)低，因此不會(huì)損傷到內(nèi)部絕緣層。

3 CO2激光剝線原理

CO2激光的波長(zhǎng)為10.6 μm，屬中紅外光區(qū)，人的肉眼無(wú)法直接觀測(cè)到。CO2激光器的工作方式分為連續(xù)和脈沖兩種，作為一種分子激光，其主要物質(zhì)為CO2分子，輔以少量的氦、氫、氮等輔助氣體。CO2激光器具有輸出功率大、能量轉(zhuǎn)換效率高、譜線豐富、大氣透過(guò)率高等優(yōu)勢(shì)，因此在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

在激光剝線領(lǐng)域，由于非金屬材料對(duì)CO2激光的吸收系數(shù)高于金屬材料這一特性[3]，當(dāng)CO2激光積聚照射于導(dǎo)線絕緣層后會(huì)產(chǎn)生很高的能量密度，使絕緣層快速氣化，同時(shí)內(nèi)部金屬導(dǎo)線不會(huì)受到擠壓或者機(jī)械損傷，從而保證了加工質(zhì)量，大大提高了剝線效率。各種材料對(duì)CO2激光的吸收率如表1所示。

表1 各種材料對(duì)CO2激光的吸收率

4 激光剝線工藝摸索

4.1 剝線參數(shù)設(shè)置

激光剝線前，先進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，參數(shù)設(shè)置完成后，啟動(dòng)程序進(jìn)行剝線。激光剝線機(jī)可調(diào)參數(shù)如表2所示。

表2 激光剝線機(jī)參數(shù)

為保證剝線效率，在剝線速度設(shè)置為99%以及剝線次數(shù)為1次的前提下，摸索相關(guān)電纜最佳剝線功率，常用電纜樣件以及試驗(yàn)功率如表3所示。

表3 激光剝線機(jī)參數(shù)設(shè)置表

4.2 剝線參數(shù)摸索

針對(duì)表3涉及的電纜覆蓋類型對(duì)導(dǎo)線按直徑及護(hù)套/絕緣層厚度進(jìn)行分類，共分為4組，如表4所示，針對(duì)每類覆蓋導(dǎo)線范圍通過(guò)功率的調(diào)節(jié)摸索最佳剝線功率，在確定剝線質(zhì)量與效率的最佳范圍后，再針對(duì)每一種類型導(dǎo)線，微調(diào)確認(rèn)最佳剝線功率[4]。

表4 激光剝線機(jī)參數(shù)分類設(shè)置表

基于最大速度（99%）、最小初步功率進(jìn)行剝線試驗(yàn)，根據(jù)護(hù)套/絕緣層剝除情況對(duì)功率進(jìn)行調(diào)整，以確認(rèn)每種規(guī)格導(dǎo)線的最佳功率，通過(guò)反復(fù)剝線試驗(yàn)，結(jié)合剝線效率及質(zhì)量確定了最佳剝線功率，如表5所示。

表5 剝線功率對(duì)照表

4.3 剝線效果

同軸電纜護(hù)套層與內(nèi)部絕緣層之間的鋁箔為360°全包裹，激光無(wú)法對(duì)內(nèi)部絕緣層造成損傷。低頻導(dǎo)線屏蔽層為網(wǎng)狀編織結(jié)構(gòu)，激光會(huì)通過(guò)編織空隙損傷內(nèi)部導(dǎo)線絕緣層，所以該類導(dǎo)線護(hù)套層不適合使用激光剝線工藝進(jìn)行護(hù)套剝除。

剝線后，同軸電纜護(hù)套層、繞包層以及低頻電纜絕緣層的斷口及內(nèi)部導(dǎo)體均應(yīng)滿足以下要求：

1）導(dǎo)線絕緣層/護(hù)套層切割整齊，絕緣層/護(hù)套層無(wú)明顯氣化等現(xiàn)象，變色長(zhǎng)度不超過(guò)2 mm；

2）剝線處的導(dǎo)體無(wú)劃傷、斷股等缺陷；

3）屏蔽層/導(dǎo)體無(wú)損傷，可實(shí)現(xiàn)無(wú)損剝線的效果，如圖1所示。

圖1 激光剝線效果展示

4.4 激光剝線工裝改進(jìn)

4.4.1 護(hù)套剝除安裝夾具

激光剝線機(jī)自帶的導(dǎo)線夾持工裝在剝線時(shí)需先取出安裝夾具，打開(kāi)安裝夾具前后壓條，并排放入導(dǎo)線，壓合壓條，再將安裝導(dǎo)線后的夾具裝入激光剝線機(jī)，然后啟動(dòng)剝線，步驟較為煩瑣，效率較低。通過(guò)改進(jìn)剝線夾具以提高剝線效率，改進(jìn)前后安裝夾具如圖2所示，在夾具中增加不同內(nèi)徑（3～8 mm）的導(dǎo)管（根據(jù)線徑要求），通過(guò)導(dǎo)管的定位輔助可實(shí)現(xiàn)快速裝入導(dǎo)線，且在每次剝線過(guò)程中無(wú)須從設(shè)備中拆裝導(dǎo)線安裝夾具，剝線效率提升近3倍。

圖2 改進(jìn)前后導(dǎo)線安裝夾具

4.4.2 射頻組件端面（繞包層）剝除安裝夾具

射頻電纜組件在焊接外導(dǎo)體后需要對(duì)焊接端面內(nèi)的繞包層進(jìn)行去除，且要保證端面的平整，原有操作方式為使用精修工裝對(duì)繞包層進(jìn)行環(huán)切，手動(dòng)單個(gè)逐一操作，效率較低。通過(guò)設(shè)計(jì)工裝夾具（圖3）對(duì)端面進(jìn)行精準(zhǔn)定位，可實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻組件端面繞包層的剝除，剝除后效果圖如圖4所示，大大提升了精修端面的效率，杜絕了冷剝對(duì)內(nèi)導(dǎo)體造成損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 端面工裝夾具

圖4 端面精修后效果圖

5 結(jié)論

試驗(yàn)驗(yàn)證表明，CO2激光剝線技術(shù)適用于高低頻電纜的護(hù)套、絕緣層剝線工序。

本文摸索固化了10 mm以下電纜的剝線參數(shù)，優(yōu)化了安裝夾具，通過(guò)剝線工藝改進(jìn)前后工時(shí)對(duì)比可知，導(dǎo)線剝線效率提升近3倍，彌補(bǔ)了現(xiàn)有剝線工藝技術(shù)的不足，且質(zhì)量一致性高，杜絕了冷剝及熱剝損傷導(dǎo)體及屏蔽層的質(zhì)量隱患。激光剝線后的質(zhì)量滿足QJ 3268—2006《導(dǎo)線端頭處理工藝技術(shù)要求》中8.2條款的質(zhì)量檢驗(yàn)要求，且采用此工藝組裝后的成品滿足廠內(nèi)全性能檢查、試驗(yàn)要求。