盘形悬式瓷绝缘子余泥使用方式对产品机电性能的影响

赵明彪 肖丽 肖波 赖波 胡厚金 甘勇 文蓉华

摘要采用可塑法成型的盘形悬式瓷绝缘子会产生大量余泥，余泥的使用分为化浆并榨泥后使用、粗练后使用、直接使用等方式，不同的使用方式使泥料的硬度（水分）、硬泥含量、粗杂质含量、机械铁含量也不同，进而对产品的机电性能产生影响。余泥未经化浆处理就使用的产品，其电检击穿率升高、机电破坏强度分散。

关键词  悬式电瓷；余泥；使用方式；影响

0前言

众所周知，目前盘形悬式瓷绝缘子的成型方式几乎全部是可塑法成型，即球磨好了的泥浆经过过筛除铁、泥浆榨泥、泥饼粗练、泥段陈腐、真空练泥后再成型、修坯。在成型、修理过程中会产生大量被切削掉的余泥，对余泥的处理有的是化浆以后再次过筛、除铁、榨泥后循环使用（化浆法），有的是经过粗练然后再进入真空练泥机练泥（粗练法），或者直接进入真空练泥机练泥（直接法）。

通过长期生产实践，发现粗练法、直接法使用余泥，生产出来的产品存在电检击穿率偏高、机电破坏强度分散性大的显著缺点；而化浆法使用余泥生产出来的产品，具有电检击穿率低、机电破坏强度分散性小的显著特点。本文从泥料的硬度（水份）、硬泥、粗杂质、机械铁等方面分析盘形悬式瓷绝缘子生产过程中余泥使用方式对产品机电性能的影响。

1余泥的产生

泥料经过真空练泥、压窝后，首先是内成型，然后是外成型（修理），内成型和外成型的过程都有一定比例的余泥被挤压并切削掉，这些余泥呈条状、片状等不规则形状。不同的成型方式、不同伞形、不同型号的坯件产生余泥的比例不同，高的有75%左右，低的有30%左右，表1是本公司切削法成型的不同坯件的泥料利用率—余泥发生率。

从表1统计数据可以看出，整个成型过程普通型坯件的泥料利用率在30.04%～34.96%之间，防污型坯件的泥料利用率在26.78%～31.82%之间，防污型坯件泥料利用率低于普通型坯件。产生如此高比例的余泥，涉及了一系列后续问题：余泥泥料性能如何？是否和纯净生泥性能一致？余泥如何使用？对制造的坯件、瓷件、产品过程质量影响有多大？对产品的机电破坏性能、工频电压性能、冷热性能等影响有多大？2泥料性能比较

2.1硬度

电瓷制造采用的切削或旋压塑性成型工艺，对泥料的塑性要求十分严苛，优良的泥料塑性是实现成型、修理工艺的重要前提。陶瓷泥料可塑性是指粘土或坯料用适量水调和后，在外力作用下能获得任意形状而不发生裂纹或破裂，当外力作用停止后仍能保持该形状的能力。泥料的可塑性是塑性法成形的基础，泥料塑性又和泥料本身的硬度紧密相关：同一种泥料，在其可塑含水率范围内，含水率越低，硬度越大；反之，含水率越高，硬度越小。而泥料塑性和泥料硬度遵守如图1曲线的关系。

尽管在可塑含水率范围内泥料都是具有一定塑性的，但考虑到坯件加工性能的难度以及收缩比等其他工艺参数，通常工厂希望控制泥料含水率的波动在一定范围之内，而产生的余泥多呈较薄的条片状，从工位到运输皮带再到粗练机或者真空练泥机，泥料运输过程中暴露在空气中，表面迅速失水，泥料硬度增加。真空练泥过程中又抽走了一部分表面水，进一步降低了泥料的水份，泥料的硬度进一步增加。这时候的泥料硬度往往不是工厂希望的软硬适中，而是偏硬、塑性不在理想范围内。泥料塑性不足，进一步地在坯件成型、修理过程之中会对泥料造成一定的损伤，宏观上表现为泥料表面和边缘显著开裂，微观上表现为泥料内部和中心的隐形受损。不同泥料的硬度比较如表2所示。

2.2硬泥

硬泥的产生是余泥不能够直接使用或者粗练后再使用的最重要原因。首先，在成型、修理台面或者刀具、皮带等工装上面，余泥的存放时间是不固定的、随机的；其次，不固定的、随机存放的余泥会变硬、变干，余泥回到粗练机或者真空练泥机的时间也是不固定的、随机的，这就向粗练机或者真空练泥机里面带入了大量的硬泥和干泥。对于大量的、水份相差较大的硬泥和干泥，粗练机和真空练泥机都无法使之逆转为正常的、符合软硬要求的泥料，结果就是这些硬泥、干泥统统混入了正常生产的泥料里面，却没有与之结合为一体，一连串的有害影响也就如影随形了：干燥开裂、烧成开裂、瓷检废品、水压废品、温度循环开裂、电检击穿、机电破坏强度分散等等。

2.3粗杂质

电瓷原料的颗粒尺寸及分布特别是粗颗粒的粒径和数量直接影响电瓷坯料的质量以及后续的工艺过程，进而影响电瓷产品的瓷质性能及可靠性。实际电瓷制造过程中，泥浆需要经过多次过筛，先进的电瓷制造工厂甚至把泥浆经过多达近10次的过筛，且最细的筛网高达320目（0.044 mm孔径），其目的就是为了除去较大的颗粒和杂质。

电瓷成型和修理的过程中，难免会产生一定数量的铁屑、木屑、石膏屑、布套绒毛、皮带皮等宏观可见的较大杂质，不论是经过粗练然后再进入真空练泥机练泥，或者直接进入真空练泥机练泥，均存在粗杂质混入的问题。这些粗杂质在坯件烧成过程中，有的灼烧掉而留下一个孔洞，有的熔融在坯件内部而形成一个明显凸起或凹陷，上述现象造成的危害均会在瓷检、电检、温度循环以及机电破坏上面体现出来。具体为：瓷检外观不合格、电检击穿率增高、温度循环开裂、机电破坏强度分散。表3是不同泥料的粗杂质含量情况（200目筛检测）。

从表3可以看出，不同泥料的粗杂质含量情况，粗练法＞直接法＞化浆法=生料泥。

2.4機械铁

电瓷成型过程中，刀具的调整或打磨产生的铁屑、轴承磨损产生的铁沫、皮带和滚轴之间摩擦产生的铁灰、地面扬尘含有的铁点等等，无一例外都会混入到余泥之中。表4是不同泥料的机械铁含量情况（磁力王检测）。

从表4可以看出，不同泥料的机械铁含量情况，粗练法＞直接法＞生料泥≈化浆法，经过粗练处理的泥料，在粗练过程中还会有粗练机本身磨损带来的铁质等混入，所以机械铁含量粗练法＞直接法。

2.5其他

在成型修理的过程中所产生的余泥，除了上述的硬度（水分）不同，硬泥、粗杂质、机械铁含量显著增多之外，还会混进较多且分布不均的润滑油，也会造成泥料结合不佳。

3對关键质量的影响

3.1电检击穿率

构以70 kN双伞型产品U70BP/146D为例，不同泥料产品的电检击穿率如表5所示。

从表5可知，不同泥料的产品电检击穿率具有显著区别，直接法＞粗练法＞生料泥＞化浆法。对上述电检击穿产品进行切割，发现直接法和粗练法的击穿部位大概有70%左右存在硬泥杂质，10%左右存在较大铁点；而生料泥和化浆法的击穿部位基本为内孔R弧处，属于正常击穿形式，极少见硬泥或者较大铁点。

3.2机电破坏强度

以70 kN双伞型产品U70BP/146D为例，样品数量各10只，不同泥料产品的机电破坏强度如表6所示。

从表6可知，不同泥料的产品机电破坏强度具有显著差别，生料泥和化浆法泥料产品机电破坏强度平均值高、偏差小、Q值大，破坏形式全部为钢脚延伸；而粗练法泥料和直接法泥料，产品机电破坏强度平均值低、偏差大、Q值小，破坏形式除了钢脚延伸，还有大量瓷件损坏；直接法泥料产品甚至有1只65 kN损坏，低于70 kN的额定值，切割后发现破坏处为一小块硬泥。

4结论

通过对比分析粗练法、直接法、化浆法泥料在各个工序的性能指标及在产品电检击穿率、机电破坏强度稳定性等方面的不同，得出如下结论：

（1）泥料硬度，直接法≈粗练法＞生料泥＞化浆法。

（2）硬泥出现概率，直接法＞粗练法＞生料泥=化浆法。

（3）杂质比例，粗练法＞直接法＞生料泥=化浆法。

（4）机械铁含量，粗练法＞直接法＞生料泥=化浆法。

（5）泥料中含有的硬泥、软硬泥混练不均、粗杂质以及机械铁是造成粗练法、直接法电检击穿率偏高、机电破坏强度分散性大的主要原因。

（6）对盘形悬式瓷绝缘子等可击穿型产品，为了降低电检击穿率、提高机电破坏强度稳定性，有必要对成型、修理过程中产生的余泥进行化浆处理后再循环使用，为了降低制造成本而采用粗练法、直接法使用余泥是不可取的。

参考文献

[1]廖智，彭楚武，肖建华，陈多.陶瓷泥料可塑性测试系统[J].佛山陶瓷，2004（1）：25-26.

[2]郭雁.原料颗粒分布对电瓷材料可靠性的影响[D].长沙：湖南大学，2013.

Influence of the usage of the residual mud of the disk suspension porcelain insulator on the mechanical and electrical properties

Zhao Mingbiao  Xiao Li  Xiao Bo  Lai Bo  Hu Houjin  Gan Yong  Wen Ronghua

（Jiangxi Xinghai Electric Porcelain Manufacturing Co.， Ltd.， Pingxiang， Jiangxi337000）

Abstract  The suspension type electric porcelain products formed by plastic method will produce a large amount of residual mud . The use of residual mud can be divided into use after pulping， use after rough refining， and direct use. The hardness （moisture）， hard mud， coarse impurities， and mechanical iron of the mud are different in different use methods， which will have an impact on the mechanical and electrical properties of the products.

Key words  suspension type electric porcelain; Residual mud; Mode of use; influence