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1、复合支柱绝缘子成型工艺研究 焦智武1,宋凌云2,吕 磊1,孙云龙1 (1. 哈尔滨玻璃钢研究院,哈尔滨150036) (2.二炮驻哈尔滨地区军代表室,哈尔滨150001) 摘 要 本文介绍了一种用普通的环氧树脂加填料采用热压釜固化的方式来制备支柱绝缘子的方法。针对产品 的力学性能和绝缘性能的要求以及形状的特殊性,采用半模合模成型方式,以普通环氧加添料为原料,利用有效而 简捷的工艺手段,制出了质量较好的产品。本文详细描述了产品成型的全过程,并总结了模具的形状、 温度、 压强 等若干因素对产品性能的影响,得出了一套制作复合支柱绝缘子的高效率低成本的工艺方案。 关键词 绝缘子;高压绝缘;树脂浇注;环
2、氧树脂 Processing Research on Manufacturing Post Insulator JIAO Zhiwu1,SONGLingyun2,LV Lei1,SUN Yunlong1 (1. Harbin FRP Institute ,Harbin ,150036) (2. Harbin Military Representative Office of the Second Artillery ,150001) ABSTRACTA new method was developed to manufacture post insulator made from epoxy
3、resin withfilling materials by autoclave cure process.Die spotting craft was used to mold the product in specialized form to meet the requirements of mechanical property and insulating property. The detailed fabrication process was illuminated. The influence of the shape of the mold ,the cure temper
4、a2 ture and the forming pressure on the properties of the product was studied. Finally ,an efficient and economic technological process to fabricate the post insulator was summarized. KEYWORDSInsulator;High voltage insulation;Cast resin;Epoxy resin 1 引 言 随着输变电系统的安全与可靠性要求不断提 高,作为输配电重要设备的开关、 变压器、 互感器等
5、 重要高压电器的绝缘方式正在发生重大变革,向着 轻量化、 无油化、 无瓷化方向发展。以环氧树脂浇注 干式绝缘,替代原有油浸、 陶瓷绝缘方式已成为发展 方向1。环氧树脂浇注件一般采用真空浇注成型, 其机械强度和电气强度具有良好的各向同性,绝缘 水平高,抗污闪、 老化性能好,耐电蚀性好,轻质高 强,结构稳定性,好线路运行率高2。目前国外发达 国家在干式绝缘器件应用方面已很普遍,其可靠性 也得到了充分的验证。 在架空输电线路上现在使用的有三种材料绝缘 子 瓷绝缘子、 玻璃绝缘子和有机复合绝缘子。 我国目前的生产现状是以生产和使用瓷绝缘子为 主,复合绝缘子的研制起步较晚,但技术进展较快, 生产和使用量
6、正逐渐提高,如果技术成熟,最终将取 代前两者3。 现阶段国内有机复合绝缘子的生产多采用真空 脱泡,从胶液配制、 加入填料到产品浇注都要进行真 空脱泡,每一阶段都需几小时,虽说产品质量好,但 生产周期长,大大降低了产品的性价比。另外,在通 常的绝缘子的生产中,为了有利于排气泡,提高绝缘 性,加入的填料都较少,但这样却降低了产品的拉伸 性能。为了提高拉伸性能,一般采取的方法是在环 氧树脂配方选择时,尽量选取固化物拉伸强度大的 树脂,同时加入有利于增强环氧树脂断裂韧性的增 韧剂等,但这样却大大增加了成本4。本文针对某 型号的支柱绝缘子的特点及技术要求,在产品的质 量满足设计要求的情况下,提出了一套完
7、整可行的 生产方案,该方案不仅降低了产品对树脂黏度、 设备 的要求,而且降低了生产周期合成本,现产品已应用 于工程,性能稳定。 2 工艺方案 2. 1 主要原料和设备 普通环氧树脂、 酸酐类固化剂、 促进剂、 染料、 填 料、 脱模剂。 研磨机、 振动机、 模具、 电热烘箱、 热压釜。 2. 2 产品形状及模具设计 一般来说,设计的模具要耐热、 耐磨、 表面光滑, 既能保证产品质量,又容易装模、 脱模5。本产品采 用钢模具,产品及模具的剖面图如下: 第1期54纤维复合材料No11 2009年3月FIBERCOMPOSITESMar1,2009 其中1是支柱绝缘子产品形状,2是预埋入产 品中的金
8、属螺套,其余均为为模具组成部分。 模具设计与加工需要注意的有三点: 其一,由于产品特殊的形状使其不能沿轴向脱 模,所以模具3是由两个半模构成的,采用管材进行 线切割,内部各曲面采用数控车床加工。 其二,模具3外径及其对应的外套都要有一定 椎度,模具3外径上小下大,对应的外套的内径也要 上小下大,这样装模时随外力的加大,外套能将两个 半模紧紧套住,提高密封性,而脱模时外套一旦松 动,很容易脱下; 其三,模具3内部光洁度要高,曲面部位要平滑 连接,尤其是在侧面波峰与波谷的连接部位,平行度 要高,绝不能有凹面,这样既不利于排出气泡,还会 造成产品脱不下模,如4处。 2. 3 胶液配制 将环氧树脂与染
9、料混合搅拌均匀并在三棍研磨 机及研磨2遍。如果染料溶解分散很好也可不研 磨,即不需要研磨机。研完后在树脂中按比例加入 固化剂、 促进剂并搅拌均匀,然后加入填料,其质量 比约为:搅拌后树脂 填料= 3565。由于加入填料 多,树脂流动性很差,不断搅拌才能均匀。将胶液放 多振动机上振动排泡几分钟后,将其放入烘箱中烘 至60 左右。 2. 4 产品制备 模具加热至80,将模具3的两个半模两端用 薄板封闭、 平放,取出烘好的胶液,用勺子或其他工 具将其倒入半模中(胶液粘度太大,须借助工具倒 出 ) , 然后将半模放到振动机上振动68分钟,排出 一部分气泡。将半模两端打开并迅速与底模合模并 套紧外套,然
10、后将其在振动机上振动排泡约2分钟 ,接着盖上上模并振动1分钟同时加适当的压力使 其上模合模。最后将模具放入热压釜中固化。 固化后,将产品脱出,外表面光滑无缺陷。模具 光洁度越高,产品脱模越容易,表面气泡越少,外观 质量也就越好。 3 试验对比 对于不经振动或热压釜固化的产品做比较如下 试验表面内部力学与绝缘性能 未经振动常压固化的产品大小气泡均很多大小气泡均很多 缺陷多,应力集中,产品极易碎,绝缘 性差 振动后常压固化 无大气泡,小气泡多(肉眼可 见)且集中在图中4部位 无大气泡,小气泡多 缺陷少且小,力学性能较好,气泡少且 小,绝缘性满足要求 未振动热压釜固化 无大气泡,小气泡多(肉眼可 见
11、) 无大气泡,小气泡多 没有有效的排除气泡,只是将其压缩 力学性能和绝缘性能均一般, 振动后热压釜固化光滑平整,肉眼看不见气泡,密实,肉眼看不见气泡力学性能热很好,绝缘性进一步提高 从中我们可以看出,由于填料多,提高了产品的 力学性能,但却使胶液的粘度增大,致使振动过程只 能将大的气泡排除,而无法排除小的气泡,降低了绝 缘性能。而热压釜固化虽不能排除气泡,却可以将 剩余小气泡压缩,显著的提高了产品的绝缘性能,同 时未对力学性能造成太大影响。 4 产品质量的主要影响因素 通过实验和对比结果我们可以看出以下几点因 素对产品质量至关重要。 (1)模具影响 模具内表面的光洁度越高,排 泡越容易,外观质
12、量越好。曲面部位连接要平滑,平 行度要高,不能有凹面,否则脱不下模。模具椎度的 1期焦智武等:复合支柱绝缘子成型工艺研究55 设计既有利于密闭,又能降低脱模难度。 (2)温度影响 使用前胶液和模具的预热很重 要,它可以有效地降低树脂的粘度,提高其的流动 性,使气泡更容易排出,从而大大降低了气泡产生的 几率。 (3)压强影响 热压釜固化虽不能有效排除气 泡,却可以将振动排泡后余下的肉眼可见的小气泡 进行压缩,提高产品的绝缘性,同时力学性能并未受 太大影响。从耐老化的角度说,气泡小了,外表面的 缺陷也就小了,产品耐老化性能也会有一定提高。 (4)振动排泡影响 振动有效地减少大气泡, 提高力学性能,
13、但对小气泡无能为力。 5 结 语 采用此方案生产绝缘子外观和性能均较好,在 满足设计要求的情况下,既能降低成本,有能最大限 度的缩短生产周期,显著提高生产效率。 确保电力系统安全运行,提高供电可靠率是对 电力企业考核的一项重要指标,而不断运用高科技 材料是解决这个问题的有效途径6 ,7。因此说复合 绝缘子有着非常广阔的发展前景,应集中力量开发 研制,以求在提高产品力学与绝缘性能,延缓材料老 化和预测寿命周期上取得更大的突破8 - 11,使我国 的复合绝缘子赶上世界的脚步。希望本文研制的工 艺能对大家深入研究绝缘子提供一定的参考价值。 参 考 文 献 1 梁平辉.户外用脂环族环氧树脂浇注料的研制
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