Каков процесс производства керамических изоляторов?

Основа производства керамических изоляторов включает обработку, формование и спекание электрокерамического сырья с последующим приклеиванием его к металлическим фитингам (железные колпачки и стальные штифты) для создания готового продукта, способного обеспечить как электрическую изоляцию, так и механическую поддержку. Общий процесс состоит из семи ключевых этапов:-подготовка сырья, придание формы, сушка, глазурование, спекание, сборка фурнитуры и окончательная проверка-, причем каждый этап взаимосвязан и напрямую влияет на качество продукции.

 

Подготовка сырья (основной базовый этап)
Чистота, дозировка и точность измельчения сырья определяют изоляционные характеристики и механическую прочность керамических компонентов. Этот этап состоит из пяти основных этапов: дозирование, дробление, измельчение, обезжелезивание и старение.

Пакетирование: основное сырье (например, полевой шпат, кварц, глина и глинозем) дозируется в соответствии со спецификациями продукта (например, для применения при высоком-напряжении или сверх-высоком-напряжении). Глинозем повышает механическую прочность, кварц улучшает изоляционные свойства, а глина обеспечивает пластичность при формовании. Ошибки при дозировании должны контролироваться в пределах ±1%, чтобы избежать ухудшения качества последующих процессов формования и спекания.
Дробление: кусковое сырье (например, полевой шпат и кварц) подается в дробилку и измельчается до частиц размером 5–10 мм для облегчения последующего измельчения. После дробления материал просеивают для удаления примесей (например, камней и металлических фрагментов), которые могут повлиять на однородность керамического тела.
Измельчение: Измельченное сырье смешивается с соответствующим количеством воды и подается в шаровую мельницу для мокрого помола. Измельчение продолжается до тех пор, пока крупность суспензии не будет соответствовать стандарту: менее или равно 0,5% остатка на сите с размером ячеек 10 000 меш (это означает, что большинство частиц имеют размер менее 10 мкм). Во время этого процесса контролируется концентрация суспензии, чтобы обеспечить пластичность и текучесть, необходимые для последующего формования.
Удаление железа: после измельчения суспензия проходит через магнитный сепаратор для удаления примесей железа (например, железных опилок, смешанных с сырьем, или металлического порошка, образующегося во время измельчения). Примеси железа могут ухудшить изоляционные характеристики и даже привести к растрескиванию керамического корпуса во время спекания; После этого этапа содержание железа должно контролироваться на уровне ниже 0,1%. Старение: суспензия, из которой-удалено железо, переносится в резервуар для выдержки и оставляется на 24–72 часа при температуре окружающей среды и вдали от света. Этот процесс обеспечивает равномерное распределение влаги и тщательное соединение частиц, тем самым повышая пластичность суспензии и стабильность формования, а также предотвращая появление трещин в керамических деталях после формования.

 

Формирование (формование керамической детали)
В зависимости от конструктивного типа керамического изолятора (например, дисковый-подвесной, штыревой-тип или столбчатый-тип) выбирается соответствующий процесс формования. Основная цель состоит в том, чтобы придать приготовленному суспензионному или глиняному телу форму сырого керамического тела, отвечающего проектным размерам. Используются три распространенных метода формования:

Шликерное литье: подходит для керамических деталей сложной структуры или больших размеров (например, корпусов изоляторов столбчатого-типа). Выдержанную суспензию заливают в заранее изготовленную гипсовую форму; водопоглощающие свойства гипса-заставляют раствор затвердевать на внутренних стенках формы. Как только сырое изделие достигнет достаточной твердости (примерно 70% отверждения), его извлекают из формы. Во время извлечения из формы требуется осторожное обращение, чтобы предотвратить деформацию или повреждение.
Пресс-формование: подходит для простых конструкций, таких как навесы или диски дисковых-подвесных изоляторов. Пульпу обезвоживают до глиняной лепешки, помещают в пресс-форму и формуют с помощью пресса (давление регулируется от 15 до 25 МПа). Этот метод дает сырое тело с однородной плотностью и превосходной базовой механической прочностью.
Отсадочная обработка (формовка валками): подходит для тонких керамических деталей, таких как изоляторы штыревого-типа. Глиняный материал помещается в форму формовочной машины, и вращающаяся движущаяся роликовая головка придает глине желаемую форму. После формования сырое изделие подвергается обрезке и формованию, чтобы обеспечить соответствие допусков размеров стандартам (например, отклонение диаметра менее или равно ±0,5 мм).

 

Сушка (Удаление влаги из зеленого тела)
Сформированное зеленое тело содержит значительное количество влаги (примерно 20–30%). Прямое спекание приведет к быстрому испарению влаги, что приведет к растрескиванию или деформации; поэтому необходим процесс сушки, состоящий из двух стадий: естественной сушки и искусственной сушки. Естественная сушка. Поместите извлеченные из формы зеленые детали в хорошо -проветриваемую, сухую и-непыльную мастерскую, чтобы они высохли на воздухе-естественным образом в течение 24–48 часов. Это удаляет поверхностную влагу и обеспечивает первоначальное затвердевание, предотвращая появление трещин, вызванных чрезмерным перепадом влажности во время последующей искусственной сушки.
Искусственная сушка: перенесите высушенные на воздухе-зеленые тела в сушильную камеру. Примените постепенный процесс нагрева (повышение температуры с 50 до 120 градусов) в течение 12–24 часов, чтобы снизить содержание внутренней влаги до уровня ниже 1%. Во время сушки строго контролируйте скорость нагрева (не более 10 градусов в час) и влажность печи, чтобы не допустить появления трещин при высыхании и коробления.

 

Глазурь (улучшение характеристик керамики)
Глазурование предполагает нанесение на поверхность высушенного зеленого тела слоя керамической глазури. Этот процесс повышает водостойкость, изоляцию и устойчивость к коррозии, создавая при этом гладкую, чистую поверхность, за которой легко ухаживать. Распространенные методы остекления включают окунание и распыление.

Окунание: погрузите высушенное зеленое тело в приготовленную суспензию глазури. Контролируйте время погружения (обычно 30–60 секунд) в зависимости от толщины корпуса, чтобы обеспечить равномерный слой глазури (толщиной примерно 0,3–0,5 мм). После окунания снимите корпус и дайте стечь лишней жидкости, чтобы слой глазури не стал слишком толстым или провисшим.
Напыление: подходит для сложных форм с несколькими ребрами (например, подвесных изоляторов дискового-типа). Распылителем равномерно нанесите глазурь на поверхность под давлением 0,3–0,5 МПа, обеспечивая равномерное покрытие как внутренней, так и внешней поверхности навесов. После распыления дайте телу отдохнуть 10–20 минут, чтобы обеспечить прочное прилегание.
Отделка глазурью: если после глазурования возникают такие проблемы, как неровности, провисания или отверстия, требуется отделка вручную. Удалите излишки глазури и заполните отверстия, чтобы поверхность была гладкой и-без дефектов. После отделки дайте изделию отдохнуть и снова высохнуть, чтобы удалить поверхностную влагу из слоя глазури. V. Спекание (стадия затвердевания ядра)
Спекание включает подачу глазурованного изделия в печь для спекания и нагрев его до высоких температур, чтобы вызвать физические и химические изменения как в теле, так и в слое глазури, в результате чего образуется плотное, твердое фарфоровое изделие. Это критический этап, определяющий работоспособность керамического изолятора, который состоит из четырех этапов: предварительный нагрев, нагрев, постоянная температура (вымачивание) и охлаждение.

Фаза предварительного нагрева: тело подается в печь для спекания, и температура постепенно повышается от комнатной до 600 градусов в течение 4–6 часов. Основная задача – удаление остаточной влаги из корпуса и слоя глазури, предотвращение растрескивания фарфоровой массы из-за быстрого испарения влаги при высоких температурах.
Фаза нагрева-: температура повышается с 600 градусов до температуры спекания (1280–1350 градусов) с контролируемой скоростью 15–20 градусов в час. Это позволяет сырью внутри тела подвергаться постепенным реакциям кристаллизации и плавления, образуя плотную фарфоровую структуру. На этом этапе необходимо контролировать атмосферу печи (преимущественно окислительную), чтобы обеспечить завершение реакций.
Фаза постоянной температуры: температура поддерживается на уровне спекания в течение 6–8 часов, чтобы обеспечить полное сплавление между массой и слоем глазури, что еще больше повышает плотность и механическую прочность фарфоровой массы. На этом этапе решающее значение имеет стабильность температуры в печи (с допуском менее или равным ± 5 градусов), чтобы предотвратить деформацию фарфорового тела или отслаивание глазури, вызванное колебаниями температуры.
Фаза охлаждения-: температура постепенно снижается от уровня спекания до комнатной с контролируемой скоростью 10–15 градусов в час. Метод градиентного охлаждения используется для предотвращения чрезмерного термического напряжения,-вызванного большой разницей температур-, которое может привести к растрескиванию фарфорового корпуса. После завершения охлаждения компоненты спеченного фарфора удаляются; они служат основными фарфоровыми телами изоляторов.

Сборка металлического фитинга (сборка конечного продукта)
После спекания фарфорового корпуса его необходимо соединить с металлическими фитингами (железный колпачок и стальной штифт) с помощью клея на основе цемента-, чтобы сформировать полный керамический изолятор. Этот этап состоит из трех этапов: обработка металлической арматуры, сборка и вулканизация.

Обработка металлических фитингов: железные колпачки и стальные штифты подвергаются процессам удаления ржавчины и гальванизации. После удаления ржавчины поверхности должны быть очищены от оксидной окалины и ржавчины. Толщина слоя цинкования должна быть больше или равна 80 мкм для повышения коррозионной стойкости и предотвращения ржавления во время последующего использования, которое в противном случае может ухудшить механические характеристики изолятора. Цементирование: Обработайте металлическую фурнитуру (наденьте железный колпачок на верхнюю часть фарфорового корпуса и вставьте стальной штифт в нижнюю часть) и введите подготовленное цементное связующее (смесь цемента, кварцевого песка и воды). Убедитесь, что связующий материал полностью заполняет пространство, не содержит пузырьков воздуха и пустот. После цементирования отрегулируйте положение фитингов, чтобы обеспечить соответствие соосности фарфорового корпуса и фитингов стандартам.
Отверждение: Перенесите цементированные изоляторы в печь отверждения. Отверждайте их в течение 72 часов в среде с температурой 20–25 градусов и влажностью не менее 80 %, чтобы позволить цементному связующему полностью затвердеть и обеспечить надежное соединение между фитингами и фарфоровым корпусом. По завершении отверждения удалите с поверхности излишки связующего вещества и облагородите внешний вид.

 

Проверка готовой продукции (обеспечение соответствия)
Проверка является последним шагом в обеспечении качества продукции. Требуется комплексное тестирование внешнего вида, размеров, изоляционных характеристик и механических свойств изолятора; продукты, не-соответствующие требованиям, должны быть переработаны или утилизированы. К основным объектам проверки относятся:

Проверка внешнего вида: Визуально осмотрите поверхность фарфорового изделия на предмет трещин, дефектов глазури, микропор или пузырьков воздуха, чтобы убедиться, что слой глазури гладкий и однородный. Проверьте металлические фитинги на предмет ржавчины или отслоения оцинкованной стали, а также осмотрите склеенные участки на предмет ослабления, растрескивания или утечки цемента.
Проверка размеров: используйте такие инструменты, как штангенциркуль и рулетка, для проверки общей длины изолятора, диаметра фарфорового диска, количества ребер и посадочных размеров, гарантируя соответствие стандартам проектирования и удерживая отклонения в допустимых пределах.
Проверка характеристик изоляции: используйте тестер сопротивления изоляции и тестер выдерживаемого напряжения для измерения сопротивления изоляции (больше или равного 10¹⁰ Ом) и напряжения пробоя, гарантируя отсутствие утечек или пробоя диэлектрика при номинальном напряжении.
Проверка механических характеристик. Используйте испытательные машины на растяжение и сжатие для измерения прочности на растяжение, сжатие и изгиб, гарантируя, что изолятор сможет выдерживать внешние нагрузки,-такие как вес проводника и силу ветра-без разрушения и разрушения.

Продукты, прошедшие проверку, очищаются, маркируются (с указанием модели, технических характеристик, производственной партии и даты), упаковываются и помещаются на хранение, готовые к использованию.