充气柜用固封极柱制造工艺技术

宋晓光

【摘 要】本文主要针对环氧树脂自动压力凝胶技术（APG工艺），以环氧树脂体系充气柜用固封极柱为研究对象，阐述了零部件预处理、模具温度、注射压力（注满时间）、保压压力等对其产品的性能影响。

【关键词】环氧树脂；APG工艺；局部放电；固封极柱

0 前言

环氧树脂自问世以来，以其粘结强度高、收缩率低、化学稳定性好、电绝缘性能优良、机械强度高、加工性能好等优点，在国防军工、高压电器、机械、轻工等领域得到广泛应用，是重要的精细高分子材料之一。

在电气绝缘行业，环氧树脂是固体绝缘的主要原料，主要用于浇注和APG注射两大工艺生产的互感器、固封极柱及绝缘制品等产品。环氧树脂体系主要是填料、树脂、固化剂、增韧剂和促进剂，目前大多树脂厂家已将促进剂及增韧剂加到树脂中，生产加工时较为方便。

APG技术的优点在于简化了产品的生产过程，缩短了固化时间，提高了模具利用率，同时产品的固化收缩率降低，大大提高了产品内部的致密性，提高了产品的绝缘性能、机械强度和尺寸精度。

1 简述生产流程

环氧树脂固封即把真空断路器主导电回路单极或三极的全部或部分零部件采用APG或真空浇注等技术，浇注成一个整体，使其免受外界环境的影响，获得最佳的绝缘强度的工艺过程。

固封极柱的主要生产流程是产品零件的清洗及预热、原材料的制备、模具预热、装模、注射成型、后固化、打磨等。主要确定预埋件预处理工艺、原料制备工艺、注射工艺（注射温度、注射压力、保压时间及压力、调斜高度等）、后固化工艺等工艺条件对产品性能的影响。

2 制造工艺过程对性能的影响

2.1 预埋件的预处理过程

预埋件的预处理工艺通常是采用酒精将其进行清洗，洗掉灰尘和污渍，对于尺寸较大的嵌件，还需要涂覆适当的粘接剂，以提高零件与环氧树脂之间的结合力，避免产品出现开裂等缺陷。一般金属预埋件都需要进行喷砂处理，橡胶类预埋件需要进行打磨处理。

除此之外，预埋件还需要在适当的温度下进行预热处理，通常零件的实测温度与模具的实测温度相近，确保产品的固化过程是由外向内的逐步进行，且通过加压的注料方式，及时补充材料固化引起的收缩。

2.2 混合料的制备过程

混合料主要是由环氧树脂、固化剂、色粉、硅微粉等组成，是采用前期混料装置进行制备，通常有两种方式，一种AH型搅拌混料装置，是由搅拌小车、搅拌架中的搅拌盖升降液压装置、搅拌无级变速装置、真空泵系统等组成，搅拌小车是一种压力容器，可以承受注射保压压力，并且具有加热、搅拌的功能。另外一种是采用环氧树脂和固化剂、填料分别混料脱气后，采用定量配比，静态混料装置，然后通过压力直接进行注射。

对于固封极柱来说，对树脂体系的要求较高，在室温下稳定，又要高温下有高反应活性，能迅速自动凝胶；混合料的流动性好；反应速度不易过快，防止大量的气泡产生；内部应力较小，具有良好的抗开裂性能和温度冲击性能；所用的硅微粉填料，其粒径大小适中，且不易沉降。

在混合料制备的过程中，生产人员需要提前了解混合料的粘度与时间的关系、粘度与温度的关系，粘度过低将造成注射压力较小情况下就很快注满型腔，型腔内气体不易排出，然而过高将造成原料制备过程中，气体包裹在混合料中，造成产品内部有气孔等缺陷。因此，混合料的制备过程，应选择适当的混料温度、混料时间、抽真空时间，以及混合料的有效使用时间，并根据混合料的粘度变化，适当调整产品的注料压力。

2.3 注射成型过程

产品的注射成型是APG生产过程中重要的一个环节，在环氧树脂自动压力凝胶液压成型机上进行，该设备具有静模、动模、上抽芯、下抽芯、注射、调斜、上、下抽芯平移等功能。并要求具有温度自动控制、自动保压控制、液压系统等功能。

产品的模具安装固定在成型机上，环氧树脂混合料通过压力注射到高温的模腔中，混合料先充满模腔，并逐步凝胶成型，在此过程中生产人员需要注意混合料的凝胶时间与温度之间的关系，进而选取适当的模具温度、注射压力、保压时间及压力等工艺参数。

2.4 后固化工艺过程

产品注射成型后，需要放置在固化炉中进行后固化，固化炉一般是采用电加热的烘箱，且有热风循环功能、定时功能。产品经一定温度一定时间后，环氧树脂的固化度提高，进而提高了产品的机械性能。在此过程中，需要注意产品降温速率，过快则存在产品开裂的风险，特别是内部有较大预埋件的产品。若需要提高固化炉的利用率，可以将产品用棉被包裹，然后在出炉后。

3 结论

固封极柱作为电气设备中至关重要的一部分，其质量尤为重要，生产时在严格控制各个制造工艺环节保证质量的同时，还需要不断地探索研究能够有效提高生产效率的工艺过程，在保证质量的同时降低产品的生产成本，在激烈的市场竞争中占据优势。

【参考文献】

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[责任编辑：朱丽娜]