Файл: Цимберов, А. И. Стеклянные изоляторы.pdf

Вин, при которых температурный градиент по толщине псего типа стеклодеталн был бы близок нулю.

Третье условие — равномерность отбора тепла по всей поверхно­ сти стеклодеталн при обдуве ее холодным воздухом во время са­ мого процесса закалки. Условия охлаждения гладкой поверхности

Неравномерное охлаждение разогретой стеклодетали также может привести к неравномерному распределению закалочных напряже­ ний.

Чтобы избежать этого и добиться симметричного расположения внутреннего растянутого слоя относительно поверхности стеклодета­ ли изолятора, необходимо дифференцировать отбор тепла в различ­ ных частях поверхности и, наоборот, обеспечить эквивалентным отбор тепла для всех точек, расположенных на одинаковом расстоя­ нии от оси стеклянной детали.

Необходимость равномерного прогрева детали диктует еще одно требование, чрезвычайно важное в условиях массового производ­ ства,— идентичность массы и размеров всех изоляторов.

Выполнение всех этих услозий, когда речь идет о таком слож­ ном по конфигурации и разноголщшіном изделии, каким является изолирующая деталь стеклянного изолятора, является трудной тех­ нологической задачей, которая па практике решается только опыт­ ным путем за счет подбора режимов нагрева и охлаждения стекло­ детали.

Весь процесс закалки стеклодетален изоляторов может быть' разбит на два этапа: нагрев стеклодеталн и охлаждение ее холод­ ным воздухом.

Отпрессованные стеклянные детали с пресса передаются в печь выравнивания температуры. В печи стеклодеталь должна быть на­ грета до температуры, соответствующей полному н быстрому исчез­ новению напряжений в стекле по всему объему. Температура н время выравнивания зависят от состава стекла и массы прогревае­ мой стеклодеталн, т. е. от типа изолятора. Так, для изоляторов из щелочного стекла массой до 3,5 кг температура в печах вырав­

щелочного стекла, Tg которого выше, температура в печи выравни­ вания поддерживается в пределах 780 °С. Время нахождения стекло­ деталей из малощелочного стекла в печи 5—10 мин.

Для выравнивания температуры могут применяться печи раз­ личной конструкции: однопозиционные стационарные муфели (рис. 4-22), карусельные муфельные машины, проходные туннельные

(рис. 4-23). В печах последнего типа транспортирующим устрой­ ством является цепь с установленными на ней зилообразнымн стой­ ками, вращающимися во время движения цепи в зоне обогрева. Стеклянные элементы изоляторов устанавливаются на вилообраз­ ных стойках головкой вниз. В печах других типов стеклодеталн мо­ гут устанавливаться как головкой вниз (муфели), так и головкой вверх (лер), однако первое положение предпочтительно, так как оно исключает вторичную деформацию стеклодетален во время разогрева

130

подачи и распределения воздуха, наконец, положением стеклодеталей изолятора во время закалки (головкоіі вверх или головкой вниз).

Незыблемым остается основной принцип конструкции обдувоч­ ных сопл и их расположение относительно изолятора. Как указы­ валось выше, при закалке необходимо очень быстро и равномерно произвести охлаждение всей поверхности стеклодетали. С этой целью очертание сопл, применяемых для закалки стеклянных изоляторов, должно почти точно воспроизводить очертания нижней (ребристой) и верхней (гладкой) поверхностей изолятора (рнс. 4-26). Сопло представляет собой сварной короб с отверстиями, просверленными нормально к его образующей поверхности. Размещение и размер от-

Рис. 4-23. Поперечный разрез печи типа Найт для выравни­ вания температуры стеклодеталей изоляторов.

1 — кожух печи; 2 — термопара; 3 — нагревательные элементы; 4 — стойка; 5 — теплоизоляция.

верстай в верхнем и нижнем соплах для каждого типа изолятора подбираются экспериментальным путем. Так как верхние и нижние сопла устанавливаются на машинах в одной плоскости по диаметру стеклодетали, то последние для равномерного охлаждения должны вращаться вокруг своей оси с постоянной скоростью в течение всего процесса закалки. Как правило, скорость вращения стекло­ деталей составляет 50—70 обімин. Равномерный отвод тепла с глад­ кой и ребристой поверхностей изолятора обеспечивается дифферен­ цированной подачей воздуха в единицу времени на отдельные часта стеклодетали. Экспериментальным путем было установлено, что дав­ ление воздуха, подаваемого на ребристую поверхность, должно быть примерно в 2 раза выше, чем давление в сопле для гладкой по­ верхности. При этом увеличение давления, т. е. интенсивности охлаж­ дения, повышает не только степень закалки, но и вероятность раз-

132

Рис. 4-24. Многопозиционный закалочный стенд.

Рис. 4-25. Многопозишшниый закалочный автомат.

рушения тех стеклодетален, которые имеют неоднородные вклю­ чения, увеличивая тем самым надежность годных изоляторов. Для различных типов изоляторов давление ня сопле гладкой стороны

роваться раздельно с помощью шиберов пли редукторов. Для обес-

Рис. 4-26. Сопло для закалки стеклянного элемента подвесного изолятора.

печения постоянства прочностных характеристик изоляторов давление охлаждающего воздуха при закалке должно подвергаться регули­ рованию в зависимости от его температуры. Так, для стеклодетали, масса которой равна 3—3,5 кг, может быть рекомендован режим, приведенный в табл. 4-9.

Однако на практике допускается более грубое регулирование давления охлаждающего воздуха в зависимости от его температуры. В этом случае регулировка давления производится дважды в году на весеине-летішн и осеіше-зпмішіі периоды. Время, в течение кото­ рого стеклодеталь изолятора должна подвергаться охлаждению,

134

обратно пропорционально давлению воздуха в соплах. Эксперимен­ тальным путем было доказано {Л. 48], что время закалки такого

воздуха время закалки стсклодеталеіі различных типов изоляторов колеблется в пределах 5—7 мин. При вращении стеклодетали не­ обходимо сохранять постоянное расстояние между закаливаемым изолятором и соплами, которое для большинства типов изоляторов составляет 15—25 мм.

Стеклодетали, прошедшие закалку, поступают в печи термоконт­ роля. Как правило, для этой цели используются печи типа Лер с электрическим и газовым обогревом либо специальные проходные печи. В начальной зоне такой печи температура в зависимости от

термообработке напряженное состояние стеклодеталей усиливается, что способствует разрушению тех деталей, которые имели инородные включения. Кроме того, в первой зоне происходит частичным от­ пуск п нормализация закалочных напряжении сжатия во внешних слоях стеклодетали, возникающих при закалке. Релаксация (ослаб­ ление напряжений) зависит от времени релаксации, первоначальной величины напряжения и температуры релаксации.

В следующей зоне стеклодетали подвергаются естественному охлаждению. Здесь в течение определенного времени в условиях

Такое снижение температуры вызывается необходимостью выдер­ жать нормируемый интервал отрицательного термоудара на после­ дующей операции. Для изоляторов из щелочного стекла такой интер­ вал составляет 120 °С, для малошелочпого стекла 150—200 °С. Так как отрицательный термоудар производится путем окунания разо­ гретой стеклодетали в ванну с водой, температура которой в за­ висимости от времени года находится в пределах 20—30 °С, то изо­ лятор, разогретый в первой зоне до высоких температур, в последую­ щих зонах печи должен быть охлажден до температур, величина которых превышает температуру охлаждающей воды на абсолютное значение задаваемого термоудара.

135

В третьей зоне стоилодеталь, охлажденная до конечной темпера­ туры второй зоны, выдерживается в течение времени, достаточного для равномерного распределения этой температуры по всему объему стеклодетали. Только после этого она мгновенно погружается в хо­ лодную воду, где остается до полного охлаждения.

Для различных типов изоляторов режимы термической обработ­ ки я время, необходимое для их осуществления, отличаются друг от друга. Разнохарактерность таких режимов усиливается разно­ типностью применяемого для этих целей оборудования. Поэтому было бы неправильным рекомендовать абсолютно для всех типов оборудования единое время прохождения термообработки стекло­ деталями даже одного и того же изолятора. Однако в качестве примера можно привести циклограмму тепловой обработки стекло­ детали изолятора, масса капли которой равна 3,5 кг. Выравниваниетемпературы перед закалкой в данном случае осуществляется па печи типа Найт, закалка на мпогопозицмонмой карусельном машине

Отрицательным термоударом завершаются операции закалки стеклодеталей и весь технологический процесс изготовления стеклян­ ного элемента изолятора. После прохождения сортировки и контроля работниками ОТК завода стеклянные элементы изоляторов направ­ ляются на последующие операции: армиревку и испытания.

Рассматривая процесс закалки, необходимо остановиться на та­ ком распространенном, но еще недостаточно изученном явлении, как самопроизвольное разрушение закаленных изоляторов. Казалось бы, что в стеклодеталях, подвергшихся во время закалки и тепловой обработки неоднократным термоударам, не должны оставаться напряжения, способные вызвать разрушение изоляторов. Тем не ме­ нее во время армпровки, упаковки, транспортировки, храпения на складе и эксплуатации наблюдаются случаи самопроизвольного раз­ рушения изоляторов. Характер разрушения закаленных изоляторов, так же как и других закаленных стеклянных изделии, всегда один шлют же. Разрушение начинается в течке, носящей название центра разрушения. От этого центра мгновенно расходятся радиальные тре­ щины, пересекающиеся одновременно поперечными. Стеклодеталь покрывается сеткой трещи«, которые вызывают последующее ее расчленение на отдельные прямоугольные или трапециевидные ячейки (с величиной сторон 3—5 и 10—12 мм) (рис. 4-27). Как показали исследования, центром разрушения являются либо инородные вклга-

136