環(huán)氧樹脂真空澆注工藝過程及注意事項 |
| 發(fā)布者：南京沃環(huán)科技實業(yè)有限公司 發(fā)布時間：2016-8-15 10:42:20 點擊次數(shù)：1933 關(guān)閉 |
摘要：介紹了環(huán)氧樹脂真空澆注工藝的工藝流程 ，詳細分析了各生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)的問題及其注意事項 。 關(guān)鍵詞：干式變壓器 ；真空澆注 ；環(huán)氧樹脂；工藝 中圖分類號：TM412 ；TM405 文獻標識碼：B 文章編號：1001-8425(2000)05-0033-04 Resin Vacuum Cast Process and Its Points for Attention WU Hai-jun Abstract:The process of resin-cast techndogy is introduced.The questions that are easier to meet in operation and its points for attention are analysed. 1 概述
，環(huán)氧樹脂材料在我國電工產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛。除作為粘接劑 、預(yù)浸絕緣材料外 ，現(xiàn)在已作為主要絕緣材料大量應(yīng)用于變壓器、互感器 、絕緣子等領(lǐng)域 ，其電壓等級范圍，也由過去的10kV及以下發(fā)展到35kV ，其加工手段主要是澆注 。為提高產(chǎn)品澆注質(zhì)量，各制造廠都對澆注設(shè)備不斷進行技術(shù)改造 ，由常壓澆注 、半真空澆注到全真空澆注和絕緣子的全真空自動壓力凝膠澆注(簡稱AFG工藝)。所謂全真空 ，就是從環(huán)氧樹脂的配料 、混料到最后的澆注完成，整個過程都是在小于0.1kPa的真空度下進行的 。 全真空澆注的優(yōu)點是配料的全過程都處于真空狀態(tài) ，可以有效地把環(huán)氧樹脂混合料中的空氣抽出來，減少配料中的氣泡 。在全真空澆注過程中 ，盡可能地多抽出環(huán)氧樹脂澆注模內(nèi)的空氣，從而減少澆注產(chǎn)品內(nèi)的氣泡 ，提高產(chǎn)品電氣絕緣強度和機械性能 ，有效降低產(chǎn)品內(nèi)部局部放電量。 使用全真空澆注技術(shù)，對提高環(huán)氧樹脂澆注質(zhì)量，提高產(chǎn)品合格率，降低生產(chǎn)成本，改善生產(chǎn)環(huán)境，保護生產(chǎn)工人的身體健康等起到很大作用。所以近年來，全真空澆注技術(shù)和設(shè)備被廣泛應(yīng)用于互感器和干式變壓器生產(chǎn) 。我廠也在90年代中期從瑞士引進了環(huán)氧樹脂澆注三相干式變壓器生產(chǎn)設(shè)備和制造技術(shù)。
2 澆注工藝流程及注意事項
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圖1 澆注工藝流程圖 由于真空澆注設(shè)備的不同 ，澆注工藝也有所不同。但是 ，從總體工藝流程來說 ，是大同小異的。下面以我廠設(shè)備為例 ，談?wù)勚饕a(chǎn)過程和注意事項 。
2.1 配料過程
，由環(huán)氧樹脂CY225和固化劑HY227組成 。其配料過程是將環(huán)氧樹脂或固化劑(均為粘液狀，冬季需加熱)一定量吸入配料罐中 ，該罐為低真空 、預(yù)混料罐。攪拌加熱到60℃時 ，其流動性達到最佳狀態(tài) ，加入配比為1∶1.5的填料(通常為硅微粉)，攪拌 、脫氣 。當混和料被攪拌均勻，沒有大量泡沫并且溫度達到60～65℃時，可將料送入環(huán)氧樹脂或固化劑脫氣罐進行薄膜脫氣 。此過程約2.5～3h ，真空度為0.1～0.12kPa。固化劑配料與環(huán)氧樹脂配料過程完全相同 。
，材料粘度會變得很高 ，甚至根本不能流動。這時 ，可對容器進行加熱 。加熱時需注意必須均勻、緩慢地進行 。否則上面的材料還沒有熔解 ，而在底部的材料因溫度太高變質(zhì)損壞，甚至于燃燒 ，造成損失 。
2.2 薄膜脫氣過程
。脫氣的質(zhì)量將決定澆注時氣泡的多少，氣泡越少 ，澆注質(zhì)量越高 。 薄膜脫氣是目前澆注設(shè)備中廣泛采用的一種脫氣效果最理想的脫氣方法。它通過螺旋提升裝置將材料提升到脫氣傘上 ，從傘面上向四周流下 ，此時材料在傘面上形成極薄材料層。材料中的氣體在傘面上會形成氣泡逸出到真空罐中 ，被真空泵抽出罐外 。由于材料中混有填料，粘度會增大 ，流動性變差 ，混合在材料中的氣體很難在短時間內(nèi)被濾除干凈，而且還有少量氣體及水分會溶入材料中 ，因此必須在60～65℃范圍內(nèi)進行長時間攪拌脫氣 。一般情況下，必須至少連續(xù)脫氣24h ，這樣才能盡可能多地脫去材料中的水分和氣體 。 此過程中易出現(xiàn)的問題有： (1)在配料結(jié)束后，向脫氣罐泵料時 ，一定要非常小心 。如果將樹脂泵入固化劑罐，或?qū)⒐袒瘎┍萌霕渲摎夤� ，必須�?～6h之內(nèi)將罐內(nèi)材料全部排出 。否則一旦固化，會造成脫氣罐報廢的嚴重后果 。 為預(yù)防這種情況發(fā)生 ，該設(shè)備在罐體下方出料閥處裝有緊急手動排料閥，供異常情況發(fā)生時排出罐體內(nèi)材料 。情況嚴重時 ，還可以拆除出料口電磁閥，以加快混合料的排出。 (2)脫氣過程應(yīng)連續(xù)進行，要保證隨時可以使用，盡量避免停機。如果脫氣完成的材料因某種原因停機(如周末、節(jié)假日或檢修設(shè)備等)，材料重新投入使用前必須重新脫氣。這時 ，開機順序為先加熱脫氣罐，達到＞45℃后 ，開真空泵 。當罐內(nèi)真空度達到要求后，保持幾分鐘 ，再開攪拌機進行脫氣 。此時脫氣時間可按材料多少和停機時間長短適當調(diào)整。否則材料中會混進大量空氣 ，影響澆注質(zhì)量 。
2.3 終混和澆注過程
。澆注過程為手動操作 ，人工控制流量和流速，使混合料順利進入模具內(nèi) 。該設(shè)備采用依靠上 、下罐體的高度差進行自然澆注的方法。在澆注時 ，必須根據(jù)模具型腔的復(fù)雜程度和澆注工藝性的好壞 ，適當控制材料流量，一般變壓器繞組臥式澆注可控制在1.5～2kg/min ，或以不堵塞排氣孔為標準進行控制 。 此過程中易出現(xiàn)的問題是： (1)終混料過程時間過長。如果混料時間太長 ，就會迫使?jié)沧r間縮短 。否則2～3h之后，材料粘度會迅速增加 ，影響流料速度和澆注質(zhì)量 。嚴重時會造成產(chǎn)品報廢或輸料管道堵塞，損壞設(shè)備。應(yīng)以溫度65～70℃，時間30～45min為宜，攪拌均勻后即可進行澆注。 (2)澆注時材料倒噴。澆注前必須檢查終混罐內(nèi)氣壓略高于澆注罐。因為該設(shè)備采用依靠大氣壓壓力差和材料自重使材料自然流入模具的自然澆注方法進行澆注，如果上、下罐內(nèi)氣壓沒有壓差或壓差過小，都會使?jié)沧⑺俣冉档停鲃泳徛�，延長澆注時間。當下罐內(nèi)氣壓高于上罐時，就會造成上罐內(nèi)材料倒噴。 (3)澆注速度一般以1.5～2kg/min為宜。如型腔較狹長時，以不堵塞澆口排氣孔為宜。澆注速度必須均勻，不能太快或太慢。速度太快，樹脂混合料來不及充滿所有的型腔就已從澆口處溢出來，給我們一個澆滿的錯覺，加熱固化時，材料慢慢填充滿各處型腔后會在澆口處造成缺料；速度太慢，當超過2h以后，材料粘度會隨時間而迅速增長 ，時間越長，粘度越大 ，越不利于澆注 。在這種情況下，往往在固化物內(nèi)部會有大量蜂窩狀或斑點狀的氣孔或較大面積缺料 。 (4)澆注完成后 ，必須迅速將澆注件推入固化爐中進行固化，盡量避免在低溫環(huán)境中停留，防止模具溫度下降，影響材料在模具內(nèi)的流動。澆注完成后，應(yīng)嚴格按照設(shè)備操作規(guī)程，對終混罐、輸料管閥門進行清洗。并定期用清洗液對設(shè)備進行徹底清洗，對堵塞的輸料管體和閥門，及時清理或更換。 (5)模具裝配完成后，先在澆注罐內(nèi)均勻加熱6～8h后，使模具溫度達到80～85℃，再抽真空，進行澆注。如果模具內(nèi)部溫度達不到，也會出現(xiàn)固化后缺料現(xiàn)象。 樹脂混合料的粘度與溫度、時間關(guān)系如圖2所示。
在＞60℃時，粘度很小，最有利于澆注。如果溫度降低，粘度會很快增加，流動困難。有時即使模具表面溫度達到要求，而內(nèi)部銅箔和絕緣材料或銅線和絕緣材料溫度還沒有達到要求，澆注時，混合料在接觸到內(nèi)部繞組后，接觸面的溫度將迅速下降，材料粘度增加，堵塞型腔，使后面的材料不能進入到模具內(nèi)，也會造成缺料。 2.4 固化和拆模過程
，只要保證固化爐內(nèi)溫度均勻 ，上、下爐溫偏差＜3℃就能正常固化 。當局部樹脂層很厚時 ，應(yīng)在凝膠過程結(jié)束后，拆去這部分模具 ，使厚層樹脂材料暴露在空氣中 ，直接進行加熱，達到最佳固化效果 。但須注意 ，此時材料雖已表面固化，但并未完全硬化 ，不能受擠壓力，否則會變形破損。固化結(jié)束后，將模具拆卸。
，所以在進入固化爐約4h之后 ，就不宜再補料。 (2)澆注模具一般由鋼和鋁制成 ，如果有距離較遠的嵌件被固定在模具上時 ，注意在冷卻前就應(yīng)拆除這些緊固件，以避免在冷卻時 ，由于收縮不一致 ，在嵌件處產(chǎn)生很大內(nèi)應(yīng)力，甚至產(chǎn)生裂紋 。模具的最佳拆卸時間應(yīng)在固化結(jié)束后 、冷卻之前進行。此時模具與澆注件之間都保持在固化進行中的熱膨脹狀態(tài) ，沒有相對形變 ，因此拆卸也更加容易。對澆注件本身也不產(chǎn)生附加應(yīng)力 ，可提高產(chǎn)品的機械性能和抗疲勞強度 。 (3)冷卻過程中如果溫度變化較大時，則在澆注件中會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力 。這種力由于呈散布狀態(tài) ，受到內(nèi)部繞組的支撐 ，表現(xiàn)不明顯。一旦有外部因素影響時 ，如運行中電流 、電壓沖擊，機械沖擊 ，或遇到較大環(huán)境溫度變化等 ，澆注體表面會產(chǎn)生裂紋或裂縫，就會引起非常嚴重的質(zhì)量事故隱患 。樹脂層越厚 ，溫度變化越大，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力越大 。尤其在樹脂層厚薄不均處 ，最容易產(chǎn)生裂紋。有一次 ，我們在拆模時，拆完模具后 ，不慎將一根80mm×65mm×1 000mm的墊塊落到地面上 。幾分鐘內(nèi)其中部出現(xiàn)超過5mm的弓起，可見內(nèi)應(yīng)力的危害性是非常嚴重的 。因此 ，在澆注件溫度沒有完全降下來之前，切不可與地面或其他溫差較大的物體接觸 ，避免產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力隱患 。一般應(yīng)采用隨爐緩慢冷卻的方法進行降溫。
3 設(shè)備使用中應(yīng)注意的問題 3.1 清洗
。隨時清洗操作是在每次澆注完畢后 ，排空終混罐和澆注管內(nèi)的殘余樹脂，關(guān)閉所有閥門 ，按終混罐進料方法將固化劑混合料注入終混罐內(nèi) 。用量約20kg(以能正常攪拌為限，量越多 ，清洗效果越好) ，抽真空，攪拌20min ，打開出料閥 ，在固化劑流出過程中，開關(guān)出料閥若干次 ，清洗閥門 。然后 ，打開澆注閥，操作同前 。清洗后的固化劑可用作墊塊的澆注料使用 ，或重新倒入脫氣罐脫氣。如按操作規(guī)程 ，將此料作為下一次澆注用料 ，由于在清洗時，這些固化劑會有大部分時間暴露于空氣中 ，材料中會混有大量空氣 ，在混料罐中，脫氣效果較差 ，最終會在澆注料中含有很多空氣 ，給澆注帶來不利影響。 定期清洗又分長期清洗和短期清洗 。長期清洗是在一段較長時間內(nèi)對設(shè)備進行徹底清理 ，包括管道、每個罐體內(nèi)部及各個閥門的清理 。這種清洗一般可以一年進行一次 。具體操作是將約500L溶劑(可用香蕉水、丙酮 、n—甲基吡咯烷酮等有機溶劑) ，由配料罐按配料、脫氣 、終混 、澆注流程依次對各罐、管道 、閥進行清洗 。時間可略長于正常操作，以保證清洗徹底 。 短期清洗主要指對終混罐及澆注管道和澆注閥的清洗 。即使每次澆注完畢，對終混罐和澆注管 、閥都進行認真清洗 ，仍免不了有少量終混料粘在里面，日積月累 ，就會造成閥門開關(guān)不靈 ，管道堵塞，罐壁粘積物損壞攪拌機葉片 ，影響罐內(nèi)加熱速度 ，堵塞傳感器探頭等問題 。終混罐內(nèi)有提升機構(gòu)的，會影響提升效率 。嚴重時 ，粘住攪拌機。因此 ，在一個月或一個季度要對設(shè)備進行一次清理。主要內(nèi)容是拆下澆注閥，在溶劑中加熱浸泡后，刮去粘積物。拆下澆注管，加熱到120～140℃，讓其中粘積物流出。如有固化物堵塞金屬管道時，可置于火上烘烤，使堵塞物燃燒后排出。打開終混罐加熱后，刮除壁殘物，拆下真空傳感器探頭，用溶劑清洗濾網(wǎng)。
3.2 管道加熱與保溫
，大部分沒有加熱裝置 。當環(huán)境溫度較低時 ，材料粘度增大 ，流動困難。如果溫度太低會造成輸料泵空轉(zhuǎn) ，降低泵的使用壽命 。這種情況在北方冬季經(jīng)常會發(fā)生。 解決這種情況的方法有兩種：一種是提高環(huán)境溫度 ，如加裝供暖裝置 。但加裝供暖系統(tǒng)難度大，耗資較多 ，給生產(chǎn)也會帶來一些不便 。另一種是對各管道和相應(yīng)閥門直接加熱。將電熱絲按使用要求纏繞在管道上 ，按選用功率大小 ，選擇是否加保溫層。功率大 ，可不加 ，功率小則一定要加保溫層 。各管道分別安裝控制開關(guān)，只在需要時進行加熱 。
3.3 定期檢查及校準
4 結(jié)束語
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