充氣柜用固封極柱制造工藝技術

宋曉光

【摘 要】本文主要針對環(huán)氧樹脂自動壓力凝膠技術（APG工藝），以環(huán)氧樹脂體系充氣柜用固封極柱為研究對象，闡述了零部件預處理、模具溫度、注射壓力（注滿時間）、保壓壓力等對其產(chǎn)品的性能影響。

【關鍵詞】環(huán)氧樹脂；APG工藝；局部放電；固封極柱

0 前言

環(huán)氧樹脂自問世以來，以其粘結強度高、收縮率低、化學穩(wěn)定性好、電絕緣性能優(yōu)良、機械強度高、加工性能好等優(yōu)點，在國防軍工、高壓電器、機械、輕工等領域得到廣泛應用，是重要的精細高分子材料之一。

在電氣絕緣行業(yè)，環(huán)氧樹脂是固體絕緣的主要原料，主要用于澆注和APG注射兩大工藝生產(chǎn)的互感器、固封極柱及絕緣制品等產(chǎn)品。環(huán)氧樹脂體系主要是填料、樹脂、固化劑、增韌劑和促進劑，目前大多樹脂廠家已將促進劑及增韌劑加到樹脂中，生產(chǎn)加工時較為方便。

APG技術的優(yōu)點在于簡化了產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，縮短了固化時間，提高了模具利用率，同時產(chǎn)品的固化收縮率降低，大大提高了產(chǎn)品內(nèi)部的致密性，提高了產(chǎn)品的絕緣性能、機械強度和尺寸精度。

1 簡述生產(chǎn)流程

環(huán)氧樹脂固封即把真空斷路器主導電回路單極或三極的全部或部分零部件采用APG或真空澆注等技術，澆注成一個整體，使其免受外界環(huán)境的影響，獲得最佳的絕緣強度的工藝過程。

固封極柱的主要生產(chǎn)流程是產(chǎn)品零件的清洗及預熱、原材料的制備、模具預熱、裝模、注射成型、后固化、打磨等。主要確定預埋件預處理工藝、原料制備工藝、注射工藝（注射溫度、注射壓力、保壓時間及壓力、調(diào)斜高度等）、后固化工藝等工藝條件對產(chǎn)品性能的影響。

2 制造工藝過程對性能的影響

2.1 預埋件的預處理過程

預埋件的預處理工藝通常是采用酒精將其進行清洗，洗掉灰塵和污漬，對于尺寸較大的嵌件，還需要涂覆適當?shù)恼辰觿?，以提高零件與環(huán)氧樹脂之間的結合力，避免產(chǎn)品出現(xiàn)開裂等缺陷。一般金屬預埋件都需要進行噴砂處理，橡膠類預埋件需要進行打磨處理。

除此之外，預埋件還需要在適當?shù)臏囟认逻M行預熱處理，通常零件的實測溫度與模具的實測溫度相近，確保產(chǎn)品的固化過程是由外向內(nèi)的逐步進行，且通過加壓的注料方式，及時補充材料固化引起的收縮。

2.2 混合料的制備過程

混合料主要是由環(huán)氧樹脂、固化劑、色粉、硅微粉等組成，是采用前期混料裝置進行制備，通常有兩種方式，一種AH型攪拌混料裝置，是由攪拌小車、攪拌架中的攪拌蓋升降液壓裝置、攪拌無級變速裝置、真空泵系統(tǒng)等組成，攪拌小車是一種壓力容器，可以承受注射保壓壓力，并且具有加熱、攪拌的功能。另外一種是采用環(huán)氧樹脂和固化劑、填料分別混料脫氣后，采用定量配比，靜態(tài)混料裝置，然后通過壓力直接進行注射。

對于固封極柱來說，對樹脂體系的要求較高，在室溫下穩(wěn)定，又要高溫下有高反應活性，能迅速自動凝膠；混合料的流動性好；反應速度不易過快，防止大量的氣泡產(chǎn)生；內(nèi)部應力較小，具有良好的抗開裂性能和溫度沖擊性能；所用的硅微粉填料，其粒徑大小適中，且不易沉降。

在混合料制備的過程中，生產(chǎn)人員需要提前了解混合料的粘度與時間的關系、粘度與溫度的關系，粘度過低將造成注射壓力較小情況下就很快注滿型腔，型腔內(nèi)氣體不易排出，然而過高將造成原料制備過程中，氣體包裹在混合料中，造成產(chǎn)品內(nèi)部有氣孔等缺陷。因此，混合料的制備過程，應選擇適當?shù)幕炝蠝囟?、混料時間、抽真空時間，以及混合料的有效使用時間，并根據(jù)混合料的粘度變化，適當調(diào)整產(chǎn)品的注料壓力。

2.3 注射成型過程

產(chǎn)品的注射成型是APG生產(chǎn)過程中重要的一個環(huán)節(jié)，在環(huán)氧樹脂自動壓力凝膠液壓成型機上進行，該設備具有靜模、動模、上抽芯、下抽芯、注射、調(diào)斜、上、下抽芯平移等功能。并要求具有溫度自動控制、自動保壓控制、液壓系統(tǒng)等功能。

產(chǎn)品的模具安裝固定在成型機上，環(huán)氧樹脂混合料通過壓力注射到高溫的模腔中，混合料先充滿模腔，并逐步凝膠成型，在此過程中生產(chǎn)人員需要注意混合料的凝膠時間與溫度之間的關系，進而選取適當?shù)哪＞邷囟?、注射壓力、保壓時間及壓力等工藝參數(shù)。

2.4 后固化工藝過程

產(chǎn)品注射成型后，需要放置在固化爐中進行后固化，固化爐一般是采用電加熱的烘箱，且有熱風循環(huán)功能、定時功能。產(chǎn)品經(jīng)一定溫度一定時間后，環(huán)氧樹脂的固化度提高，進而提高了產(chǎn)品的機械性能。在此過程中，需要注意產(chǎn)品降溫速率，過快則存在產(chǎn)品開裂的風險，特別是內(nèi)部有較大預埋件的產(chǎn)品。若需要提高固化爐的利用率，可以將產(chǎn)品用棉被包裹，然后在出爐后。

3 結論

固封極柱作為電氣設備中至關重要的一部分，其質(zhì)量尤為重要，生產(chǎn)時在嚴格控制各個制造工藝環(huán)節(jié)保證質(zhì)量的同時，還需要不斷地探索研究能夠有效提高生產(chǎn)效率的工藝過程，在保證質(zhì)量的同時降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，在激烈的市場競爭中占據(jù)優(yōu)勢。

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[責任編輯：朱麗娜]