3-2. ВЫБОР КОЛИЧЕСТВА ПОКРЫТИЙ. СКОРОСТИ ЭМАЛИРОВАНИЯ. РАСЧЕТ МАРШРУТОВ КАЛИБРОВ
Толщина изоляционного слоя провода при определенной рецептуре эмаль-лака зависит от числа покрытий (проходов проволоки через ванну с лаком), способа наложения лака, скорости эмалирования и вязкости, которую лак имеет в ванне эмалировочного станка (агрегата для эмалирования). Стабильность толщины изоляции провода является важнейшим фактором, определяющим уровень и однородность его электрических и механических характеристик. Поэтому правильный выбор технологических режимов эмалирования имеет исключительно важное значение для обеспечения высокого качества изоляции провода.
Так как простой интенсификацией нагрева не удается повысить скорость эмалирования, то естественно предположить, что эта скорость определяется также количеством лака, нанесенного на проволоку за один проход и определяющего толщину покрытия. Толщина покрытия за каждый проход определяет допустимую скорость физико-химических процессов превращений жидкого лака в твердую эмаль, причем естественно, что для лаков различной природы эта скорость будет различна. В частности, для полиимидного лака процессы образования эмалевой пленки при тепловой обработке в печи протекают медленнее, чем для лака на основе полиуретанов.
Для масляных лаков, при эмалировании которыми применяется метод погружения или фитильный метод, оптимальное число погружений проволоки в лаковую ванну было определено опытным путем. Для агрегатов типа М-24 число проходов при эмалировании масляными лаками составляет 3—4; на агрегатах типов С-24 и Б-30 проволока эмалируется масляными лаками за четыре прохода. Аналогичным путем подбирается также число покрытий при эмалировании синтетическими лаками тончайшей проволоки на агрегатах типов ЭТ-2 и ЭТ-8. Например, при эмалировании проволоки диаметром 0,02—0,05 мм лаком ВЛ-931 (винифлекс) с применением замшевых или фетровых обжимов число проходов составляет 7—9.
В случае применения калибров для наложения лака на проволоку появляется возможность рассчитать оптимальные маршруты калибров и связанные с ними скорости эмалирования. Такие работы были выполнены во ВНИИ КП под руководством канд. техн. наук Е. Я. Шварцбурда. Соотношение между необходимым временем пленкообразования τ и диаметральной толщиной пленки δ, накладываемой за каждый проход, для синтетических лаков может быть выражено следующей эмпирической зависимостью:
(3-21)
где τ выражено в минутах, δ — в микронах; А и b — постоянные коэффициенты, характеризующие данный тип провода.
Например, при эмалировании медной проволоки лаком ВЛ-931 или ВЛ-941 А=0,0026; b=2,1; при применении этих же лаков для эмалирования алюминиевой проволоки A=0,0019; b=2,1. Для медной проволоки с изоляцией на основе полиэтилентерефталатных лаков A=0,0031; b=2,1. Изменение рецептуры лака даже одного и того же типа может вызвать изменение значений коэффициентов A и b и, следовательно, привести к необходимости корректировки маршрутов калибров.
Если допустимая скорость эмалирования равна υдоп м/мин, а высота печи Н м, то выражение (3-21) можно представить в другом виде:
(3-22)
Из выражения (3-22) видно, что допустимая скорость эмалирования в значительной степени зависит от толщины элементарного покрытия, наносимого за каждый проход. Естественно, что скорость образования эмалевой пленки из жидкого лака зависит как от скорости испарения растворителя, так и от скорости реакции пленкообразования, которые учтены в формуле (3-22) соответствующими значениями коэффициентов A и b.
Учитывая, что общая диаметральная толщина изоляции Δ, обычно обозначаемая в стандартах как D—d, связана с числом проходов i простой зависимостью Δ=iδ, в случае эмалирования медной проволоки лаком ВЛ-931 выражение (3-22) можно представить так:
(3-23)
Таким образом, скорость эмалирования возрастает с увеличением числа проходов. Следовательно, тенденция к уменьшению числа проходов, долгое время наблюдавшаяся в отечественном производстве эмалированных проводов, являлась неправильной. Ясно, конечно, что повышенная скорость эмалирования может быть реализована только при наличии совершенного технологического оборудования с соответствующими кинематикой, мощностями эмаль-печи и печи отжига и т. п.
В связи с тем, что при нормально работающей эмаль-печи все проходы эмалируемой проволоки находятся практически в одинаковых условиях, для достижения одинаковой термообработки эмаль-пленки при каждом проходе необходимо за каждый проход накладывать пленку строго одинаковой толщины. Это является основой расчетов оптимальных маршрутов калибров. Если за один из проходов на проволоку накладывается пленка, имеющая большую толщину
то общая скорость эмалирования будет определяться временем, необходимым для тепловой обработки элементарной пленки максимальной толщины, т. е. она будет ниже возможной оптимальной скорости. Обозначим элементарные диаметральные толщины изоляции провода, накладываемой за один проход,
где i —число проходов проволоки через лак. Очевидно, что в том случае, если эти величины неодинаковы, имеется возможность увеличения скорости эмалирования путем их изменения. Для этого необходимо использовать такой маршрут калибров, при котором
.
При этом достигаемая скорость эмалирования будет определяться величиной
, которая меньше максимальной элементарной толщины изоляции при первоначальном маршруте калибров. На термообработку более тонкого слоя лака при сохранении теплового режима печи требуется меньше времени, т. е. можно увеличить скорость эмалирования. Таким образом, при наложении за каждый проход пленки толщиной
общая толщина изоляции сохраняется, а скорость эмалирования при применении оптимального маршрута калибров может быть увеличена в сравнении с существующей технологией, если хотя бы одна из величин δ1, 
при существующем маршруте калибров была больше δср.
Из рассмотрения гидродинамических условий движения лака относительно калибра можно определить количество лака Q, накладываемого в единицу времени на проволоку:
(3-24)
где r0 — радиус проволоки; υпр — скорость движения эмалируемой проволоки; R* — геометрический параметр калибра (безразмерная величина), характеризующий профиль калибра.
Наличие звездочки у обозначения указывает, что величина, о которой идет речь, является безразмерной.
