一種抗沖擊韌化玻璃絕緣子及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗沖擊韌化玻璃絕緣子及其制造方法，該絕緣子至少可抗雷電陡坡峰值5000kV/s；可在標準載荷情況下承受?50℃～50℃反復循環(huán)沖擊；零度自爆后仍可支撐標準載荷；表面壓應力不低于200Mpa；U型缺口沖擊強度不低于10J/cm2；透光率不低于90%；其制造過程包括準備韌化玻璃的原材料及相應工藝輔材和工藝裝備、玻璃體的強化冶煉、玻璃絕緣子的韌化鑄造三個步驟；本發(fā)明的抗沖擊韌化玻璃絕緣子抗沖擊能力強、本體韌性好、綜合機械性能好、使用壽命長、透光率高、電氣性能優(yōu)良。
【專利說明】
一種抗沖擊韌化玻璃絕緣子及其制造方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及電子元件領域，尤其涉及一種抗沖擊陶瓷絕緣子及其制造方法。
【背景技術】
[0002]絕緣子是一種特殊的絕緣控件，能夠在架空輸電線路中起到重要作用。
[0003]早年間絕緣子多用于電線桿，慢慢發(fā)展于高型高壓電線連接塔的一端掛了很多盤狀的絕緣體，它是為了增加爬電距離的，通常由玻璃或陶瓷制成，就叫絕緣子。絕緣子在架空輸電線路中起著兩個基本作用，即支撐導線和防止電流回地，這兩個作用必須得到保證；同時，絕緣子應具有足夠的電氣絕緣強度、耐潮濕性能和耐高溫性能。
[0004]在國內已申請的相關專利中，專利《一種玻璃絕緣子》(申請?zhí)?201210349297.3，【公開日】:2013?01?16)，公開了一種穩(wěn)定性好的玻璃絕緣子的成份配方，但由于是制粉后燒結，脆性較大且結合力較差，無法在零度自爆后仍保留基本的工作性能，而且由于粉體重融破壞了玻璃快速冷卻帶來的鋼化效果和表面壓應力，機械性能較差且使用壽命短(表面壓應力能顯著提高使用壽命)，另一方面，并沒有進行韌化及抗沖擊處理，使該玻璃絕緣子易受物理沖擊或冷熱循環(huán)而損壞；專利《復合玻璃鋼絕緣子》(申請?zhí)?201210470969.6，【公開日】:2014?06?04)，公開了一種外套硅膠膜的玻璃絕緣子，但由于玻璃本體未進行強度改良處理，該絕緣子綜合性能較差，該發(fā)明中優(yōu)選的黑色硅膠膜由于透光率差，破壞了玻璃絕緣子相對于瓷質絕緣子最大的優(yōu)勢一一缺陷可見，使得維護更換更為困難，即使絕緣子發(fā)生了零度自爆也不易發(fā)現和處理，另一方面，由于該發(fā)明并沒有針對玻璃絕緣子本體進行電氣性能改良，其電氣性能較差。

【發(fā)明內容】

[0005]為解決現有技術中存在的上述缺陷，本發(fā)明旨在提供一種抗沖擊能力強、本體韌性好、綜合機械性能好、使用壽命長、透光率高、電氣性能優(yōu)良的抗沖擊韌化玻璃絕緣子及其制造方法。
[0006]為了實現上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:一種抗沖擊韌化玻璃絕緣子的制造方法，其特征在于包括以下步驟:
1)生產前準備
①玻璃本體原材料包括以下重量份的組分:二氧化硅70?80份、氧化鈣8?10份、碳酸鈉10?15份及氧化鎂粉3?5份；
②功能輔材包括以下重量份的組分:直徑0.05mm?0.1mm的不銹鋼絲3?5份、磷粉I?2份、碳粉I?2份；
③工藝輔材包括:足量脫模劑、足量氮氣；
④工藝裝備包括:底部中心設有螺釘狀結構的并在內表面噴涂有WC基耐磨涂層的金屬模、與金屬模匹配的振動裝置；
2)玻璃的熔融與強化 ①將I)中步驟①準備的玻璃本體原材料混合均勻，然后采用電熔窟進行熔融處理，熔融溫度1300°c?1400°(:，熔融時間為到達指定溫度后保溫301^11?401^11，獲得原始玻璃熔融流體；
②步驟①完成后，通入足量氮氣，再添加磷粉和碳粉，攪拌均勻，保溫5min?1min，獲得待用強化玻璃熔融流體；
3)絕緣子成型
①將不銹鋼絲編織成與所需絕緣子外形相仿的旋轉體網籃結構，該網籃的三維輪廓尺寸均在所需絕緣子三維輪廓尺寸基礎上減少20mm?30mm;
②步驟①獲得的旋轉體網籃結構不銹鋼絲放置于內表面涂抹了足量脫模劑的金屬模中心，金屬模內設的螺釘狀結構穿過旋轉體網籃結構不銹鋼絲的軸線，獲得預制金屬模；
③通入足量氮氣，將預制金屬模加熱至650°C?7000C，獲得待用金屬模；
④將2)中步驟②獲得的待用強化玻璃熔融流體在氮氣環(huán)境里緩慢注入步驟③獲得的待用金屬模；
⑤步驟④完成后與金屬模匹配的振動裝置啟動，持續(xù)時間1min?15min，獲得絕緣子液態(tài)毛還;
⑥完成后以5bar?Sbar的壓力通入氮氣，至絕緣子液態(tài)毛坯冷卻至室溫成型，脫模后獲得絕緣子毛坯；
⑦采用金剛石磨料振動去毛刺設備對步驟⑥獲得的絕緣子毛坯進行振動去毛刺及拋光處理，即獲得所需絕緣子。
[0007]—種根據上述制造方法所制造出的抗沖擊韌化玻璃絕緣子，包括玻璃本體和不銹鋼絲網籃，其中玻璃本體包括以下重量份的成分:二氧化硅70?80份、氧化鈣8?1份、碳酸鈉10?15份、氧化鎂3?5份、磷I?2份、碳I?2份;不銹鋼絲網籃由直徑0.05mm?0.1mm的不銹鋼絲制成，其三維輪廓尺寸比絕緣子三維輪廓尺寸少20mm?30mm。
[0008]根據上述制造方法所制造出的抗沖擊韌化玻璃絕緣子，其至少可抗雷電陡坡峰值5000kV/s;可在標準載荷情況下承受-50°C?50°C反復循環(huán)沖擊;零度自爆后仍可支撐標準載荷;表面壓應力不低于200Mpa ； U型缺口沖擊強度不低于10J/cm2 ；透光率不低于90%。
[0009]與現有技術相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:提了一種完整的玻璃配方及其強化成分，還有詳細的工藝流程和強化方法，過程清晰、原理明確、易于實現；由于內置有強韌的旋轉體網籃狀不銹鋼絲作為支撐、拉扯、受力傳導，加上本發(fā)明的玻璃絕緣子采用了鋼化工藝，玻璃絕緣子表層有很大壓應力，可抵消部分外界沖擊力，內部有很強張力，可抵抗外界部分沖擊力，因此本玻璃絕緣子抗沖擊能力強，由于鋼絲還對玻璃絕緣子起有拉扯和固定的作用，加之鋼化玻璃零點自爆后不會自然剝落，仍保留一定的結合力和機械強度，使得本玻璃絕緣子即使發(fā)生了零點自爆，也能持續(xù)完成基本功用，直至檢修時透過透光率高的玻璃體直觀看到裂紋后進行更換，使用方便;根據相關研究，鐵-磷-碳系鋼化玻璃韌性優(yōu)良，本發(fā)明的玻璃絕緣子溶入了韌化元素后其本體韌性得到長足提高，另外，本發(fā)明在燒結過程中選擇了最優(yōu)工藝參數，本身絕緣子殘余的熱應力和組織應力都較低，在后期拋光處理中又加入了振動過程，使內應力均勻化，提升了整體性能的均勻性，降低了缺口敏感性，也是本發(fā)明沖擊韌性高的一個重要原因，其沖擊韌性是常規(guī)鋼化玻璃的兩倍以上，瓷質絕緣子的四倍以上；由于采用了鋼化工藝(使流體狀玻璃液快冷)，本發(fā)明的玻璃絕緣子表層冷卻時心部還未冷卻，形成了自然而均勻的表面壓應力層和心部的張應力，表層的壓應力可以明顯增加疲勞壽命，并在受外界沖擊時抵消部分沖擊力，心部的張應力也可能抵抗外界的沖擊力，綜合使用下，本發(fā)明的使用壽命長、綜合機械性能好；由于強化精煉過程全在氮氣保護下進行，沒有雜質參與，且工藝成熟、本發(fā)明的方法在加工過程中熱裂傾向低、微裂紋少，因此最終成品的透光率高、電氣性能優(yōu)良。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明的俯視圖；
圖中:玻璃本體1、不銹鋼絲網籃2。
【具體實施方式】
[0011]實施例1:
一種抗沖擊韌化玻璃絕緣子，包括玻璃本體I和不銹鋼絲網籃2，其中玻璃本體I原材料包括:二氧化硅70份、氧化鈣8份、碳酸鈉10份、氧化鎂3份、磷I份、碳I份;不銹鋼絲網籃2由直徑0.05mm的不銹鋼絲制成，其三維輪廓尺寸比絕緣子三維輪廓尺寸少20mm。
[0012 ]上述抗沖擊韌化玻璃絕緣子的制造方法包括以下步驟:
1)生產前準備
①玻璃本體I原材料包括以下重量份的組分:二氧化硅70份、氧化鈣8份、碳酸鈉1份及氧化鎂粉3份；
②功能輔材包括以下重量份的組分:直徑0.05_的不銹鋼絲3份、磷粉I份、碳粉I份；
③工藝輔材包括:足量脫模劑、足量氮氣；
④工藝裝備包括:底部中心設有螺釘狀結構的并在內表面噴涂有WC基耐磨涂層的金屬模、與金屬模匹配的振動裝置；
2)玻璃的恪融與強化
①將I)中步驟①準備的玻璃本體I原材料混合均勻，然后采用電熔窟進行熔融處理，熔融溫度130(TC，熔融時間為到達指定溫度后保溫30min，獲得原始玻璃熔融流體；
②步驟①完成后，通入足量氮氣，再添加磷粉和碳粉，攪拌均勻，保溫5min，獲得待用強化玻璃熔融流體；
3)絕緣子成型
①將不銹鋼絲編織成與所需絕緣子外形相仿的旋轉體網籃結構，該網籃的三維輪廓尺寸均在所需絕緣子三維輪廓尺寸基礎上減少20mm;
②步驟①獲得的旋轉體網籃結構不銹鋼絲放置于內表面涂抹了足量脫模劑的金屬模中心，金屬模內設的螺釘狀結構穿過旋轉體網籃結構不銹鋼絲的軸線，獲得預制金屬模；
③通入足量氮氣，將預制金屬模加熱至650°C，獲得待用金屬模；
④將2)中步驟②獲得的待用強化玻璃熔融流體在氮氣環(huán)境里緩慢注入步驟③獲得的待用金屬模；
⑤步驟④完成后與金屬模匹配的振動裝置啟動，持續(xù)時間1min，獲得絕緣子液態(tài)毛坯； ⑥完成后以5bar的壓力通入氮氣，至絕緣子液態(tài)毛坯冷卻至室溫成型，脫模后獲得絕緣子毛坯；
⑦采用金剛石磨料振動去毛刺設備對步驟⑥獲得的絕緣子毛坯進行振動去毛刺及拋光處理，即獲得所需絕緣子。
[0013]按本實施例生產出的抗沖擊韌化玻璃絕緣子樣品，該絕緣子可抗雷電陡坡峰值6300kV/s;可在標準載荷情況下承受-50°C?50°C反復循環(huán)沖擊;零度自爆后仍可支撐標準載荷;表面壓應力270Mpa ； U型缺口沖擊強度13J/cm2 ；透光率93%。
[0014]實施例2:
一種抗沖擊韌化玻璃絕緣子，包括玻璃本體I和不銹鋼絲網籃2，其中玻璃本體I原材料包括:二氧化硅80份、氧化鈣10份、碳酸鈉15份、氧化鎂5份、磷2份、碳2份;不銹鋼絲網籃2由直徑0.1mm的不銹鋼絲制成，其三維輪廓尺寸比絕緣子三維輪廓尺寸少30mm。
[0015]上述抗沖擊韌化玻璃絕緣子的制造方法包括以下步驟:
1)生產前準備
①玻璃本體I原材料包括以下重量份的組分:二氧化硅80份、氧化鈣10份、碳酸鈉15份及氧化鎂粉5份；
②功能輔材包括以下重量份的組分:直徑0.1mm的不銹鋼絲5份、磷粉2份、碳粉2份；
③工藝輔材包括:足量脫模劑、足量氮氣；
④工藝裝備包括:底部中心設有螺釘狀結構的并在內表面噴涂有WC基耐磨涂層的金屬模、與金屬模匹配的振動裝置；
2)玻璃的恪融與強化
①將I)中步驟①準備的玻璃本體I原材料混合均勻，然后采用電熔窟進行熔融處理，熔融溫度1400°C，熔融時間為到達指定溫度后保溫40min，獲得原始玻璃熔融流體；
②步驟①完成后，通入足量氮氣，再添加磷粉和碳粉，攪拌均勻，保溫5min?1min，獲得待用強化玻璃熔融流體；
3)絕緣子成型
①將不銹鋼絲編織成與所需絕緣子外形相仿的旋轉體網籃結構，該網籃的三維輪廓尺寸均在所需絕緣子三維輪廓尺寸基礎上減少30mm;
②步驟①獲得的旋轉體網籃結構不銹鋼絲放置于內表面涂抹了足量脫模劑的金屬模中心，金屬模內設的螺釘狀結構穿過旋轉體網籃結構不銹鋼絲的軸線，獲得預制金屬模；
③通入足量氮氣，將預制金屬模加熱至700°C，獲得待用金屬模；
④將2)中步驟②獲得的待用強化玻璃熔融流體在氮氣環(huán)境里緩慢注入步驟③獲得的待用金屬模；
⑤步驟④完成后與金屬模匹配的振動裝置啟動，持續(xù)時間15min，獲得絕緣子液態(tài)毛坯；
⑥完成后以Sbar的壓力通入氮氣，至絕緣子液態(tài)毛坯冷卻至室溫成型，脫模后獲得絕緣子毛坯；
⑦采用金剛石磨料振動去毛刺設備對步驟⑥獲得的絕緣子毛坯進行振動去毛刺及拋光處理，即獲得所需絕緣子。
[0016]按本實施例生產出的抗沖擊韌化玻璃絕緣子樣品，該絕緣子可抗雷電陡坡峰值6500kV/s;可在標準載荷情況下承受-50°C?50°C反復循環(huán)沖擊;零度自爆后仍可支撐標準載荷;表面壓應力300Mpa ； U型缺口沖擊強度16J/cm2 ；透光率91%。
[0017]對所公開的實施例的上述說明，僅為了使本領域專業(yè)技術人員能夠實現或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種抗沖擊韌化玻璃絕緣子的制造方法，其特征在于包括以下步驟: 1)生產前準備 ①玻璃本體(I)原材料包括以下重量份的組分:二氧化硅70?80份、氧化鈣8?10份、碳酸鈉1?15份及氧化鎂粉3?5份； ②功能輔材包括以下重量份的組分:直徑0.05mm?0.1mm的不銹鋼絲3?5份、磷粉I?2份、碳粉I?2份； ③工藝輔材包括:足量脫模劑、足量氮氣； ④工藝裝備包括:底部中心設有螺釘狀結構的并在內表面噴涂有WC基耐磨涂層的金屬模、與金屬模匹配的振動裝置； 2)玻璃的恪融與強化 ①將I)中步驟①準備的玻璃本體(I)原材料混合均勻，然后采用電熔窟進行熔融處理，熔融溫度1300°C?1400°(:，熔融時間為到達指定溫度后保溫301^11?401^11，獲得原始玻璃熔融流體； ②步驟①完成后，通入足量氮氣，再添加磷粉和碳粉，攪拌均勻，保溫5min?1min，獲得待用強化玻璃熔融流體； 3)絕緣子成型 ①將不銹鋼絲編織成與所需絕緣子外形相仿的旋轉體網籃結構，該網籃的三維輪廓尺寸均在所需絕緣子三維輪廓尺寸基礎上減少20mm?30mm; ②步驟①獲得的旋轉體網籃結構不銹鋼絲放置于內表面涂抹了足量脫模劑的金屬模中心，金屬模內設的螺釘狀結構穿過旋轉體網籃結構不銹鋼絲的軸線，獲得預制金屬模； ③通入足量氮氣，將預制金屬模加熱至650°C?700 °C，獲得待用金屬模； ④將2)中步驟②獲得的待用強化玻璃熔融流體在氮氣環(huán)境里緩慢注入步驟③獲得的待用金屬模； ⑤步驟④完成后與金屬模匹配的振動裝置啟動，持續(xù)時間1min?15min，獲得絕緣子液態(tài)毛還; ⑥完成后以5bar?Sbar的壓力通入氮氣，至絕緣子液態(tài)毛坯冷卻至室溫成型，脫模后獲得絕緣子毛坯； ⑦采用金剛石磨料振動去毛刺設備對步驟⑥獲得的絕緣子毛坯進行振動去毛刺及拋光處理，即獲得所需絕緣子。2.—種根據權利要求1所述制造方法所制造出的抗沖擊韌化玻璃絕緣子，其特征在于:該抗沖擊韌化玻璃絕緣子包括玻璃本體(I)和不銹鋼絲網籃(2)，其中玻璃本體(I)包括以下重量份的成分:二氧化硅70?80份、氧化鈣8?1份、碳酸鈉1?15份、氧化鎂3?5份、磷I?2份、碳I?2份;不銹鋼絲網籃(2)由直徑0.05mm?0.1mm的不銹鋼絲制成，其三維輪廓尺寸比絕緣子三維輪廓尺寸少20mm?30mm。
【文檔編號】H01B17/04GK106098272SQ201610677990
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月17日 公開號201610677990.1, CN 106098272 A, CN 106098272A, CN 201610677990, CN-A-106098272, CN106098272 A, CN106098272A, CN201610677990, CN201610677990.1
【發(fā)明人】何苗
【申請人】寧波高智科技咨詢服務有限公司