半柔同轴电缆专用高速浸锡机研究
【摘要】本文介绍了何为半柔同轴电缆，国内半柔同轴电缆的生产现状，重点对半柔同轴电缆的浸锡工艺进行了分析，并研究了高速浸锡机设计方法。
【关键词】半柔同轴电缆，浸锡工艺，高速浸锡机，三阶交调
High-speed semi-flexible coaxial cable Soldering Machine Research
[Abstract] This paper introduces what is semi flexible coaxial cable, domestic production situation of semi flexible coaxial cable, tin dipping process focus on semi flexible coaxial cable is analyzed, and studied the design method of high speed tin dipping machine.
[keyword] semi flexible coaxial cable, tin dipping process, high speed tin dipping machine, IM3
一、 前言
半柔同轴电缆是射频同轴电缆的一种产品分支，此电缆具有结构尺寸小，工作频率高，屏蔽性能好，耐高低温，耐强酸强碱性强，易弯曲成型等众多优点，被大量运用于微波通信和移动通信系统中。（通常半柔同轴电缆作为基站内部连接线用。）随着通信技术的飞速发展，特别是2013年10月份4G牌照发放以来，国内建设4G基站的工作将全面展开，国内市场对半柔同轴电缆的需求可谓是爆发式增长，根据中国移动2014年的建设计划，到2014年年底就要完成50万个基站建设。按照每个基站9扇天线，平均每扇天线半柔电缆使用30米计算，50万个基站需要450万扇天线，所需半柔电缆约为：13.5万KM，因此半柔同轴电缆的应用前景将越来越好。
二、 何为半柔同轴电缆
半柔同轴电缆是半刚同轴电缆升级产品，其结构为镀银铜丝或镀银铜包钢内导体，PTFE绝缘，浸锡编织外导体和护套四部分组成。由于采用浸锡编织结构，此电缆较半刚电缆具有较好的柔软性，可以无需专门治具即可弯曲成所需形状。同时，由于浸锡编织结构是在编织的基础上热浸一层致密的锡，使整个外导体形成无缝的整体，所以该电缆的屏蔽性能非常好，可以接近或达到半刚电缆的水平。由于半柔同轴电缆的绝缘材料为PTFE，故该电缆的高温性能非常的优越（最高可使用在250°），特别适用于发热较大的设备内部。
三、 国内半柔同轴电缆的生产现状
从目前产品情况看，国外相关产品由于开发较早，工艺、装备较为成熟，电缆的各项指标均达到较高水平【衰减、电压驻波比、三阶交调，机械物理性能（弯曲）等方面】。
国内相关产品开发由于起步较晚，工艺装备技术水平相对落后，虽然国内尚有几家企业通过引进国外先进设备和工艺，半柔系列同轴电缆的性能指标能够满足4G建设的要求，但是普片存在以下问题：
1、 高频下驻波比较高，导致高驻波比要求产品的合格率普片不高；
2、 电缆的弯曲半径达不到国外先进厂家水平；
3、 三阶交调不合格；
4、 电缆的外观不光洁，电缆表面容易出现破洞；
5、 国内的生产制造装备整体水平低下，特别是整体浸锡工序所用的整体浸锡设备未形成系统化、标准化，且存在严重的技术壁垒，各大电缆制造企业间相互保密，容易导致闭门造车。
四、 整体浸锡工艺
半柔同轴电缆由内导体，PTFE绝缘，编织、整体浸锡和护套（可无护套）组成，其制造过程分为芯线推挤工序，编织工序，整体浸锡工序和护套工序。本文重点介绍整体浸锡工艺过程。整体浸锡工序是半柔同轴电缆所特有的。其工艺过程是将编织好的同轴电缆经过表面清洗，上助焊剂，热浸锡，冷却，牵引，打磨,到最终成盘。整体浸锡工艺需要解决的问题：
1、 浸锡层必须均匀的包覆在编织丝表面，不得有针孔或针孔数量需限制；
2、 浸锡层与编织丝的结合度要好，不允许有锡层脱落的现象；
3、 浸锡后外表面需光洁平整，不得有凹凸。
要达到上述要求，整体浸锡的全过程需要注意三个大方面的问题：
1、 原材料，包括合格的编织线（编织密度需达99%以上，不得漏网，重网），助焊剂的选择，锡的纯度，添加剂成分；
2、 整体浸锡工艺方案的合理性，主要是浸锡温度的设定，整体浸锡生产速度等；
3、 整体浸锡机组的稳定性和设备选型的合理性。
五、 高速浸锡机的设计
目前，我国尚无专门用于半柔同轴电缆整体浸锡的通用设备，更无相关的行业标准，各同轴电缆生产厂家的整体浸锡设备存在较大差异，生产出来的半柔电缆质量也是良莠不齐，但普片存在浸锡质量不良，生产速度不高，锡层厚度不可控等问题。本文作者在充分研究了半柔同轴电缆整体浸锡工艺的基础上，开展高速浸锡机的设计。图1为整条高速浸锡机组的总装图。
图1
高速浸锡机的设计方案是：整体机组由放线机①,清洗装置②,助焊剂槽③,浸锡炉、锡层厚度控制装置、冷却装置、电气控制系统、履带牵引装置④,收线装置组成⑤。
放线机：采用Ø800主动无轴放线机，外配Ø300舞导轮，以控制放线速度，目的是让编织线在小而均匀的张力下放线，从而避免因过度拉扯造成回波峰值。
编织线清洗装置：此装置设计成高压喷淋方式，可以将配置好的清洗液用隔膜泵抽取，喷淋到编织线上，并配置好高压空气干燥清洗好的编织线。
助焊剂槽：此结构较为简单，仅需要设计成长方体容积状即可，材质一定要选择正规的304不锈钢；
浸锡炉、锡层厚度控制装置、冷却装置、电气控制系统、履带牵引装置，打磨装置：将这几部分设置于同一机架上，形成一个整体的机器，使整机结构紧凑，占地面积缩小。所述浸锡炉的特点为具有良好的加热和保温性能，且要求温控精确，最高加热温度达350°。
锡层厚度控制装置为此高速浸锡机的核心部件，此部件用来调节镀锡层的厚度。其原理是通过调节高压、高热惰性气体或空气压力来精确控制锡层厚度，而不需要受牵引速度的影响。此装置的另一个目的是使得高速浸锡工艺得以实现，生产的线速度可达40m/min。图2为锡层控制器核心组件图。
图2
履带牵引的作用是带动电缆源源不断的平稳前行，采用履带牵引的目的是确保电缆在未完全冷却的条件下，不过早弯曲，从而可以改善电缆的弯曲性能。
打磨装置布置在履带牵引装置后部，主要作用是对半柔电缆进行表面的修磨，保证电缆的外观质量。设计此部件的目的是改善电缆的三阶交调性能。
收线装置采用力矩电机带光杆排线器方式即可。
六、 运用
运用上述方案制作的高速浸锡机组，经作者所在企业的运用，完全
可以达到了预期的效果。具体性能指标见下表:
生产速度 40m/min,最高速度可达45m/min
电缆表面质量 镀锡层与编织丝的结合度好，未出现锡层脱落的现象；浸锡后外表面需光洁平整
弯曲性能 合格
电压驻波比 3GHz ＜1.07
三阶交调 -164 dBC
七、 结束语
随着通信技术的飞速发展，相信半柔同轴电缆的需求量会在较长的时期内维持较高的水平,对于半柔同轴电缆关键工序整体浸锡工艺制造设备的研究也将会持续进行下去。本文旨在抛砖引玉的给予相关电缆制造企业提供必要的解决方案,相信在全行业的共同努力之下,中国的电线电缆专业设备质量会有大幅度的提升。
参考文献:
[1]卢锦堂等编著.热浸镀技术与应用／．—北京：机械工业出版社，２００６.１
[2]杨延安.整体镀锡外导体半柔同轴电缆[J].光纤与电缆及其应用技术.2005(4):19-22
