Porównanie zalet i wad dwóch procesów produkcji izolatorów silikonowych: zagniatanie złączek przed pokryciem silikonem vs. zaciskanie złączek po pokryciu silikonem

W produkcji izolatorów silikonowych dwie główne ścieżki technologiczne-"najpierw zaprasować złączki, potem zalać silikonem"(zwane dalej „zaciskaniem-pierwszej kapsułkowania”) i"najpierw hermetyzacja silikonu, potem zaciskanie złączek"(zwane dalej „hermetyzacją-pierwszego zaciśnięcia”)-różnią się kolejnością łączenia złączek z silikonem. Różnica ta bezpośrednio wpływa na wydajność produktu, wydajność produkcji, koszty i obowiązujące scenariusze. Poniżej znajduje się analiza porównawcza obu procesów w trzech wymiarach:zalety, wady i możliwe scenariusze.

I. Podstawowe pojęcia i logika procesu

Przed porównaniem konieczne jest wyjaśnienie funkcji dwóch kluczowych komponentów:

Armatura: Metalowe złącza izolatorów, odpowiedzialne za przenoszenie obciążeń mechanicznych (np. napięcia, momentu obrotowego) i podłączanie przewodów do słupów elektroenergetycznych. Muszą tworzyć z silikonem mocne połączenie „mechaniczne + uszczelniające”.

Silikon: Izolacyjny główny korpus izolatorów, który musi mieć doskonałą odporność na warunki atmosferyczne i właściwości izolacyjne. Ponadto na styku silikonu i złączek musi być-bez szczelin, aby zapobiec przedostawaniu się wody deszczowej i kurzu, co mogłoby prowadzić do awarii elektrycznej lub mechanicznej.

Podstawowe różnice logiczne pomiędzy tymi dwoma procesami są następujące:

Zaciśnięcie-pierwszej kapsułki: Najpierw łączniki (np. łączniki końcowe, pierścienie sortujące) są mocowane do pręta rdzenia (pręt rdzenia z włókna szklanego/żywicy epoksydowej,-konstrukcja nośna izolatora) za pomocą zaciskania. Następnie ciekły silikon jest owijany wokół połączonego zespołu pręta rdzeniowego i złączek poprzez formowanie wtryskowe, formowanie tłoczne lub innymi metodami w celu utworzenia warstwy izolacyjnej.

Hermetyzacja-pierwsze zaciśnięcie: Najpierw silikon jest owinięty wokół rdzenia, tworząc warstwę izolacyjną. Następnie na koniec uformowanej silikonowej warstwy izolacyjnej zakłada się łączniki i mocuje poprzez zaciśnięcie w celu połączenia łączników z prętem rdzenia.

II. Porównanie zalet i wad obu procesów

1. Najpierw zaciskanie złączy, a następnie hermetyzacja silikonu (najpierw zaciskanie-najpierw kapsułkowanie)

Zalety

Doskonałe uszczelnienie interfejsu i wydajność izolacji

Po zaciśnięciu i przymocowaniu złączek do pręta rdzeniowego, są one całkowicie otoczone silikonem. Silikon może bezpośrednio wypełniać szczeliny zaciskane pomiędzy złączkami a prętem rdzenia, a także niewielkie wgłębienia na powierzchni pasowania, tworząc zintegrowaną strukturę „pasującego-silikonowego-pręta rdzeniowego” bez szczelin. Taka konstrukcja całkowicie blokuje przenikanie wody deszczowej, wilgoci i zanieczyszczeń do interfejsu, znacznie zmniejszając ryzyko „awarii interfejsu”-jednego z najczęstszych trybów awarii izolatorów-i zapewniając wyższą niezawodność izolacji.

Bardziej stabilna wytrzymałość mechaniczna

Zaciśnięcie łączników na pręcie rdzenia stanowi „bezpośrednie połączenie mechaniczne”. Jakość zagniatania (np. głębokość zagniatania, siła zaciskania) można wcześniej sprawdzić (np. badanie napięcia, wykrywanie wad promieniami X-). Późniejszy proces hermetyzacji nie wpływa na wytrzymałość połączenia pomiędzy złączkami a rdzeniem, co pozwala uniknąć uszkodzeń mechanicznych w przenoszeniu obciążeń (np. poluzowanie złączki, pęknięcie rdzenia) spowodowanych uszkodzeniem silikonu podczas zaciskania.

Wyższa spójność produktu

Położenie okuć jest ustalane z góry. Podczas hermetyzacji względne położenie pomiędzy złączkami a silikonem można precyzyjnie kontrolować za pomocą form, co pozwala uniknąć problemów, takich jak przesunięcie montażowe i nierówna grubość silikonu. Proces ten jest szczególnie odpowiedni w przypadku izolatorów wysokiego-napięcia (np. 110 kV i więcej), które wymagają ścisłej kontroli położenia pierścieni oceniających i grubości warstw izolacyjnych.

Wady

Bardziej złożony proces produkcyjny i wyższe koszty

Wymagany jest dodatkowy-proces wstępny „zaciskania pręta-pasującego”. Po zaciśnięciu powierzchnię mocowania należy-poddawać wstępnej obróbce (np. piaskowaniu w celu usunięcia rdzy, pokryciu podkładem w celu zwiększenia przyczepności do silikonu), co daje 2-3 etapy procesu więcej niż hermetyzacja-pierwszego zagniatania. Zwiększa to inwestycje w sprzęt (np. maszyny do zaciskania, sprzęt do obróbki wstępnej) i koszty pracy.

Większa trudność w procesie kapsułkowania i podatność na wady

Kształtki zaciskane (zwłaszcza te o budowie kątowej lub rowkowanej) zwiększają opory przepływu silikonu. Jeżeli projekt formy jest nierozsądny lub parametry wtrysku (np. temperatura, ciśnienie) nie są odpowiednio kontrolowane, wokół złączek mogą pojawić się defekty, takie jak pęcherzyki powietrza i niepełne wypełnienie. Wymaga to bardziej precyzyjnych form i kontroli procesu (np. formowanie wtryskowe próżniowe).

Wysokie koszty przeróbek

Jeśli po kapsułkowaniu zostaną wykryte problemy z jakością zagniatania (np. uszkodzenie rdzenia, niewystarczająca siła zaciskania), warstwa silikonu musi zostać zniszczona w celu ponownej obróbki, co prawie skutkuje złomowaniem całego półproduktu-. Szybkość poprawek jest znacznie większa niż w przypadku-pierwszego zagniatania w kapsułkach.

2. Najpierw kapsułkowanie silikonu, a następnie zaciskanie złączek (najpierw kapsułkowanie-najpierw zaciskanie)

Zalety

Prosty proces produkcyjny i wysoka wydajność

Nie jest wymagana żadna wstępna-zaciskanie ani dopasowywanie-obróbki wstępnej. Pręt rdzeniowy jest bezpośrednio otoczony silikonem, tworząc warstwę izolacyjną, a łączniki są nakładane jedynie na silikonowe końce i następnie zaciskane. Liczba procesów jest zmniejszona o ponad 30%, dzięki czemu nadaje się do produkcji masowej (np. izolatorów rozdziału energii elektrycznej niskiego-napięcia). Cykl produkcyjny jest o 1/3 krótszy niż w przypadku zagniatania-pierwszej kapsułki.

Stabilny proces kapsułkowania i niski wskaźnik defektów

Powierzchnia rdzenia jest gładka (bez wystających złączek), dzięki czemu opory przepływu silikonu są niewielkie. Można zastosować konwencjonalne procesy formowania tłocznego lub wytłaczania, które są mniej podatne na defekty, takie jak pęcherzyki powietrza i niepełne wypełnienie. Stopień kwalifikacji produktu jest zwykle o 5%-10% wyższy niż w przypadku enkapsulacji poprzez zaciskanie, a trudność debugowania procesu jest niska.

Elastyczne poprawki i niskie koszty

Jeżeli po zaciśnięciu zostaną wykryte problemy z dopasowaniem (np. przesunięcie podczas zaciskania), można je bezpośrednio usunąć (silikon ma pewną elastyczność i nie ulega łatwo uszkodzeniu po zaciśnięciu). Nowe złączki można wymieniać i-ponownie zaciskać bez niszczenia warstwy silikonu. Koszt przeróbki wynosi tylko 1/10 kosztu zagniatania-pierwszej kapsułki.

Niskie inwestycje w sprzęt i bariera wejścia

Nie są potrzebne żadne specjalne maszyny do zaciskania ani-sprzęt do wstępnej obróbki montażowej-wymagane są jedynie formy do kapsułkowania i proste narzędzia do zaciskania (np. ręczne/pneumatyczne szczypce do zaciskania). Początkowa inwestycja w sprzęt jest o 40%-60% niższa niż w przypadku zagniatania-pierwszej enkapsulacji, dzięki czemu jest odpowiednia dla małych i średnich przedsiębiorstw.

Wady

Słabe uszczelnienie interfejsu i wysokie ryzyko izolacji

Złączki są zaciśnięte na zewnętrznej stronie silikonu, zatem styk pomiędzy silikonem a złączkami tworzy „połączenie-post-formowane”, które nie może wypełnić niewielkich szczelin na złączce lub powierzchni silikonu. Woda deszczowa i wilgoć mogą łatwo przedostać się przez złącze, co może spowodować upływ prądu (zmniejszona wydajność izolacji) lub nawet awarię elektryczną podczas-długiego użytkowania. Proces ten nie jest odpowiedni w przypadku izolatorów wysokiego-napięcia (np. 220 kV i więcej) ani tych stosowanych w-wilgotnym i zanieczyszczonym środowisku.

Wytrzymałość mechaniczna zależy od silikonu i jest podatna na awarie

Do zaciskania złączy wymagane jest stosunkowo wysokie ciśnienie (zwykle 10-30 MPa). Jeżeli twardość silikonu jest niewystarczająca (np. twardość Shore'a < 60) lub grubość jest nierówna, nacisk zaciskania może spowodować miejscowe odkształcenie lub pęknięcie silikonu, niszcząc drogę przenoszenia siły pomiędzy złączkami a prętem rdzenia. Pod długotrwałymi obciążeniami mechanicznymi (np. ciężarem przewodu, obciążeniem wiatrem) może nastąpić poluzowanie mocowania lub rozdarcie silikonu.

Ograniczona precyzja produktu

Hermetyzacja-pierwsze zaciśnięcie utrudnia precyzyjną kontrolę współosiowości pomiędzy złączkami a silikonem (np. przesunięcie pierścieni stopniujących), co może prowadzić do nierównomiernego rozkładu pola elektrycznego na izolatorze, zwiększenia lokalnego natężenia pola elektrycznego i zmniejszenia napięcia inicjacji koronowej. Proces ten nie jest odpowiedni w przypadku izolatorów-wysokiego napięcia, które wymagają ścisłego rozkładu pola elektrycznego.

III. Porównanie obowiązujących scenariuszy

W oparciu o powyższe zalety i wady, mające zastosowanie scenariusze obu procesów znacznie się różnią, jak pokazano w poniższej tabeli:

IV. Wniosek: Podstawowa podstawa wyboru procesu

Wybór pomiędzy tymi dwoma procesami zasadniczo się równoważy„wymagania wydajnościowe”I„efektywność-”:

Jeśli produkt musi spełniaćwysokie-wymagania dotyczące-napięcia i wysokiej niezawodności(np. izolatory linii przesyłowych) i budżet jest wystarczający, preferowane jest „zaciśnięcie-pierwszej enkapsulacji”. Proces ten zapewnia uszczelnienie styku i wytrzymałość mechaniczną dzięki złożonym procedurom.

Jeśli produkt jest dlaniskie-napięcie, produkcja masowa(np. izolatory dystrybucji energii) i ze względu na-koszt kosztów odpowiednie jest „pierwsze zaciskanie-hermetyzacji”. Poprawia wydajność i obniża koszty poprzez uproszczenie procesu.

Co więcej, wraz z rozwojem technologii procesowej, w branży pojawił się proces „ulepszonego-pierwszego zaciskania” w kapsułkach (np. nakładanie specjalnych klejów na złącze-silikonowe, zastosowanie stopniowanych struktur zaciskania), który może częściowo poprawić skuteczność uszczelniania. Jednak nadal nie może w pełni zastąpić zalet „zaciskania-pierwszej enkapsulacji” w scenariuszach wysokiego-napięcia.