氟橡胶热缩套管包方形接头时四角为什么容易变薄？

　　方形接头在电气连接、线束过渡以及机械防护等方面都比较常用。它和圆线不一样，平面和四角交替出现，四角曲率半径较小，平面区域比较平坦。热缩管受热收缩的时候，管材需要同时承受平面上的压力以及四个角上的拉力，但是材料在各个地方的分布并不是均匀的。四角处的管材被拉伸了，而平面处的管材则比较充足，因此四角的地方容易变薄，而平面处可能会出现一些堆积现象。变薄的程度和管材的壁厚、四个角和圆角半径、加热方法、冷却速度以及接头表面状况有关。要理解这个现象，就要用到几何学、材料学、工艺学以及验收等各个方面的知识来加以分析。

　　一、方形接头的几何特性以及四角应力

　　方形接头的外形是由四块平面以及四个角构成的。平面区域曲率趋于零的时候，管材贴合的时候只需要稍微弯一下就可以;四角区域曲率突然变大时，管材要避开小圆角。热缩管回缩的时候，径向收缩力会把管壁拉向接头表面。在四角之外的地方，管材被切向拉伸，长度变长了，壁厚也跟着变小了。如果圆角半径小于管材原始壁厚的话，那么材料就没有足够的空间来重新分布了，所以四角就会变得比较薄。如果方形接头宽厚比较大，则长边平面和短边平面之间过渡会比较急，四个角就会成为应力集中点。金属接头导热较快，四个角和水平面之间的温差也会影响收缩顺序的不同。所以四角变薄首先是由几何形状引起的材料重新分布的结果，并不是因为管材本身有缺陷。

　　二、氟橡胶热缩套管在方形接头上收缩的情况

　　氟橡胶热缩套管有很好的耐高温、耐油以及回弹性能，在受热之后依靠取向恢复产生回缩力。当把方形接头套上去的时候，在平面上很容易贴合，但是四个角处要完成较大的弧度变化。当材料处于软化状态时，被拉伸到四个角落之外，并且厚度不断变小。如果加热温度过高，材料黏度降低，拉伸后会变得比较薄;如果加热温度不够的话，管材回缩不完全，四个角可能会出现架空的情况，之后局部过热又突然收缩，从而导致了管材厚度不均匀的问题。氟橡胶的弹性可以起到一定的恢复作用，但是不能凭空使材料增大体积。四角变薄的本质就是材料由四角向平面或者边缘流动，并且四角外侧受到拉伸的作用所造成的。在施工过程中要控制好温度，不要让四个角落先受到热的影响。

　　三、四角曲率突变和壁厚减薄

　　曲率突变就是四角变薄的主要原因。圆线周围的曲率是相同的，管材各个方向收缩的距离也差不多。方形接头的四个角曲率半径较小，在很短的一段弧度之内就要转动很大的角度，外侧的纤维会被拉伸，而内侧的纤维则会受到压缩。外侧拉伸造成壁厚变小、内侧压缩使细纹显现。如果四角有毛刺或者锐边的话，管材局部会被顶起来，在受热之后该处会先变薄，并且会出现发白的现象。四角变薄的程度和圆角半径、管材壁厚、收缩倍率有关。圆角半径越小、壁厚越大、收缩倍率越高、变薄越明显。平面区域正好相反，材料比较充足，可能会出现微小凸起的情况。理想的状况下，管材在四个角处要保持足够的厚度，并且要在平面上均匀地贴合在一起。在实际施工过程中，只能依靠选择合适的材料、按照一定的加热顺序来尽量减少减薄现象，并不能完全消除由于几何形状造成的厚度差别。

　　四、花纹热缩管在方形接头四个角处的厚度不同

　　花纹热缩管表面有凹凸、条纹或者凸点，但是局部厚度不一致。当套在方型接头上的时候，花纹凸起的部分最先接触到四个角上，受热之后首先被拉伸开去，纹理渐渐地就被拉平了，壁厚减薄的程度比平面处要严重得多。花纹热缩管在四角处的收缩还会受到纹理的方向的影响。如果条纹与接头轴线平行，在四角环向收缩的时候，凸起就会被压缩;如果条纹与轴向垂直，则在四角进行纵向拉伸的时候，条纹会被拉长。不管哪个方向，四个角落都成了曲率聚集的地方，材料流动更加激烈。在挑选热缩管的时候要考虑到它的花纹深度以及与管径的关系。过于复杂的图案，在四个角处很容易出现局部变薄的现象，从而影响到机械防护的效果。如果外观要求比较高的话，可以先试用一段，看看四个角的纹理是不是已经被拉平了，有没有露出底来。加热过程中由平面逐渐向四个角落过渡，可以减少局部减薄。

　　五、双壁热缩管对方形接头四个角处的胶层进行补偿

　　双壁热缩管是由外层绝缘壁以及内层热熔胶构成的一种产品。外层在四角受到拉伸而变薄的时候，里面的胶体就会开始流动来填补这些空缺处，并且具有一定的补偿效果。但是双壁热缩管在四个角上的胶层并不是总是能够均匀分布的。加热之后，胶体黏度会下降，很容易被挤到平面上或者端口中，而四角处的胶层反而会变薄。如果加热速度过快，外层已经粘合了，而里面的胶水还没有来得及回流，在四角处就可能会留有空隙;如果加热速度太慢的话，就会导致胶体流失过多，从而影响到密封的效果。胶层补偿能力由胶体厚度、软化温度、四角空间等因素决定。方形接头四个角的空间很狭窄，胶体流动时会遇到很大的阻力，所以它的补偿能力比较差。在施工过程中要先对接头进行预热，然后再由平面向四周加热，使胶体按照一定的顺序进行填充。在冷却之前不能移动接头，以免胶层被拉薄。

　　六、PVDF热缩管对方形接头四个角处的刚性影响

　　PVDF热缩管是以聚偏氟乙烯为基材制成的一种热缩管，其收缩之后的刚性比较高、透明度也比较好，在需要观察或者耐腐蚀的情况下经常被用到。当把PVDF热缩管套到方形接头上面的时候，在平面上很容易贴合，但是四角处由于材料重新分布的空间比较小。四角外侧受到拉伸的作用，壁厚会变小，在严重的状况下可能会出现发白或者细微裂缝的情况。该管材加热温度窗口比较小，如果温度不够就会造成回缩不完全，而温度过高的时候，则会在局部地方使材料变得柔软并出现塌陷现象。因为刚性大，冷却之后不容易再进行二次整形，四角变薄一旦形成就很难恢复。在施工过程中要选用和接头外径相匹配的规格，不能过盈。加热的时候要沿着四个角和两边交替地送风，不能一直定点加热。如果四角圆角太小的话，可以先安装圆角保护套或者缓冲层，然后再套上PVDF热缩管来分散应力。

　　第七条 线缆标识要按照方形接头附近的要求进行布置

　　线缆标识用来区别回路、相序或者功能，在热缩管上一般会打印出线缆标识。如果标识的位置靠近方形接头的四个角，那么这些地方就会变得比较薄，从而把印刷面给拉扯了出去，使得文字变得越来越长、越来越短或者越来越模糊。线缆标识最好布置在平面上，并且要避免放在四个角落以及棱边上。在挑选标识管的时候要考虑到收缩之后壁厚的变化情况，以保证文字不会因为壁厚减小而露出底色。如果接头之后还需要进行弯曲或者振动的话，那么标识层和管壁之间的粘接力也需要注意。线缆标识的清晰度除了和打印的质量有关外，在四角处热缩管收缩不均也会造成线缆标识不清的现象。在施工过程中可以先套上标识管，然后再套上防护管或者把标识放在接头平面的一侧。如果一定要在四个角落处标示出来的话，则应该选择收缩率小、壁厚比较均匀的钢管，并且要控制好加热温度，尽量减少局部拉伸。

　　八、加热方式对于四角变薄的影响

　　加热的方式会直接决定四个角被削薄的程度。热风枪移动的速度、风量和温度设置都会影响到管材软化的程度。如果四个角最先受到热的影响，那么这些地方的材料会首先软化，之后又被平面收缩拉伸，从而变得越来越薄。合理的做法是先对平面进行预热，使管材先行定位，在之后逐渐过渡到四个角落上。四角两边轮流受热，防止一边先收缩把管材拉歪。烘箱加热是均匀的，但是整个过程都会使材料变软，四角的地方也有可能会被拉长。对于比较厚实的方型接头可以预先加热接头来减小管材和接头之间的温度差。在加热的过程中要仔细观察管材表面的变化情况，看其是否能均匀地升温，并且贴合得非常平整。不能让火焰直接接触到管材上，以防局部过热。如果发现四个角落变薄的速度很快，可以停止加热，使热量均匀分布之后再继续。

　　九、冷却与定型

　　冷却的过程决定了四个角是否会一直变薄。热缩管收缩之后，如果马上使用冷风吹它，那么四角拉伸的状态就会很快被冻结住，变薄的部分还没有来得及恢复原状。如果自然冷却的话，材料会有一定的时期内重新分布，在厚度均匀性上会稍微好一些。但是自然冷却也有可能造成平面上出现褶皱的情况。比较好的方法是让其自行降温至一定的温度之后再用冷风。在冷却的过程中要保证接头的形状不变，在没有完全冷却之前不能进行弯曲或者拉伸的操作。对于双壁结构，在冷却速度过快的情况下，胶层不能及时流平，四角就会形成空洞。对于PVDF热缩管来说，如果冷却速度过快就会产生内部应力。冷却之后再看四个角的厚度以及表面的情况，如果出现发白、裂纹或者露底的现象，则需要重新进行施工。成型之后的管材不能够反复加热，否则会使得材料老化。

　　十、选择型号和尺寸要匹配

　　选择方案就是防止出现四角翘起现象的第一步。管材内径要比方形接头外接圆稍大一些，但是不能太大。壁厚的选择应该考虑机械保护以及柔性的要求。收缩倍率不要太大，虽然高倍率适应面广，但是四角拉伸会更加严重。对于圆角半径较小的接头，应该选用比较薄壁或者比较软的管道材料。如果接头处有锐角的话，应该先进行打磨或者加上防护措施。试着用一段管材来测试一下，把标记好的平面以及四个角的方向都标出来，然后观察收缩之后的厚度有没有发生变化。对大批量施工可以做样品，用游标卡尺测出四个角和水平面之间的厚度差异。如果厚度差异太大，则可以改变管径或者采用不同的加热方法。在选择的时候要考虑到使用环境的温度、油污以及振动等因素，以保证长久防护的有效性。

　　十一、施工操作要点

　　在施工之前要对接头表面进行清理，把上面的油污、灰尘以及尖锐的边缘都清除掉。在套管的时候要防止划伤内壁。在加热的过程中要使用耐高温的夹具来固定好位置，以免管材发生位移。由平面逐渐向四周加热，在四周两边处轮流送风。如果管材要覆盖到连接的地方，则应该使胶层或者密封层均匀。对双壁管来说，在低温预热阶段使胶层变软，在高温阶段完成外层收缩的过程。对花纹管要掌握好纹路的方向和接头轴线之间的关系。在冷却的过程中要保证接头的位置不变，不能马上弯曲。如果四周开始变薄的话，在没有完全冷却之前可以稍微加热一下，使材料重新流动起来，但是不能反复进行。施工记录可以保证大批量的一致性。

　　十二、判断和验收

　　四角变薄是否可以接受，要根据绝缘性、密封性、机械防护性和标志性的角度来考量。轻微减薄但是不会露出底色、不会破坏表面保护层、也不会影响到绝缘效果，一般情况下是可以接受的。如果四个角发白、有裂缝、胶层断裂或者标志不清，则需要重新加工。在高压或者潮湿的环境中，四角薄点可能会成为击穿或者渗漏的途径，因此要更加严格。可以使用测厚仪来测量四个角落和水平方向上的厚度，也可以把样品切成两半来看看里面的结构。如果四个角的厚度小于设计的要求，则需要对选型或者工艺进行调整。在验收的时候要检查平面有没有起皱，端口有没有开裂，胶层有没有流出来。不能单凭外表来判断，要从整体上进行分析。

　　十三、结语

　　氟橡胶热缩套管包方形接头的时候，四个角很容易变薄，原因就是方形接头处的曲率突变以及材料重新分布。四个角外侧受到拉伸力的作用，壁厚会变小;平面区域材料有剩余，并且可能会出现起皱的情况。花纹热缩管、双壁热缩管、PVDF热缩管以及线缆标识，在方形接头上都有各自的表现形式。采用合理的选材方案、分段加热、均匀冷却以及规范的操作方法来减少四角变薄的问题，并且提升包覆的质量。只有弄清楚几何和材料之间的关系，才能使热缩防护更加牢固地固定在方形接头上面。