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

чешія, либо свили. Крупные включения вызывают разрушение уже во время закалки или теплообработки. Камни, окалины, неразварившиеся зерна песка, размер которых иногда составляет сотые доли миллиметра, могут вызвать разрушение изоляторов после окончания всех операций, предусмотренных технологией. При этом разрушение возникает почти всегда, если инородные включения расположены во внутреннем растянутом слое. Если же они располагаются в на­ ружном сжатом слое, разрушение может либо вообще не произойти, либо произойти через некоторое время.

Таким образом, самопроизвольное разрушение не является в пол­ ном смысле слова «самопроизвольным». Оно является частным слу­ чаем общей картины разрушения закаленных стеклянных изделии

Рис. 4-27. Разрушение закаленной стекло­ детали изолятора.

иобусловливается нарушением технологии стекловарения, выработки

изакалки стеклянных деталей.

При достижении определенной однородности стекломассы, при­ менении огнеупоров высокого качества, соблюдении всех температур­ ных режимов варки, выработки и закалки стекла можно исключить случаи разрушения стеклодеталей.

Только таким путем можно избежать и самопроизвольного раз­ рушения изоляторов. Однако учитывая реальные условия массового производства, где не всегда удается добиться высокой культуры на всех технологических переделах, рекомендуется предусматривать

137

обязательное вылеживание на заводе либо стеклянных элементов изоляторов, либо готовых изоляторов в течение 1—3 мес. Предпо­ лагается, что за этот срок должно произойти самопроизвольное разрушение основной массы тех стеклодеталеіі, у которых имеются инородные включения, не обнаруженные при термоконтроле и сор­ тировке. Практика показывает, что в контрольных партиях, подверг­ шихся вылеживанию на заводе-нзготовнтеле, в первый месяц от­ браковывается до 1% стеклодеталеіі. В последующем это количество резко уменьшается. Поэтому в ГОСТ 14197-69 предусматривается вылеживание стеклодеталеіі или готовых изоляторов на заводе-нз­ готовнтеле в течение месяца до отправки их потребителю. Итальян­

стоятельств, не должны подвергаться закалке, проходят операцию отжига. Хороший отжиг стеклянных изоляторов достигается в усло­ виях строго регламентированного температурного режима, который предусматривает три стадии тепловой обработки.

Первая стадия — выдержка изделий при. высшей температуре отжига, близкой к температуре размягчения стекла. На этом этапе снимаются внутренние напряжения по всему сечению изолятора.

Вторая стадия — медленное охлаждение в опасном интервале температур, соответствующем вязкости стекла ІО7—ІО17 пя, является наиболее ответственной из всего процесса отжига. Форсированное охлаждение изделий в этом интервале приводит к возникновению

ров н формы изделий. При большой вязкости стекла и большой толщине отжигаемого изделия требуется производить более дли­ тельный отжиг при сравнительно высоких температурах. В связи с этим в каждом отдельном случае должен быть установлен опре­ деленный режим отжига, обеспечивающий высокое качество готовой продукции при минимальных технологических потерях.

непрерывного действия. Опечки — устаревший малопроизводительный вид оборудования, применяются в основном лишь в тех случаях, когда надо провести отжиг небольшой опытной партии изоляторов с целью отработки режима для серийного производства.

За редким исключением на всех изоляторных заводах отжиг высоковольтных и низковольтных изоляторов производится в печах непрерывного действия типа ПКЭ-1800. Отпрессованные изоляторы иа пластинчатом транспортере подаются к печи отжига. Автомати­ ческим переставителем или вручную они устанавливаются на метал­ лическую сетку, подающую изделия с загрузочной площадки в горя­ чие секции и далее в секции быстрого охлаждения. Загрузочная площадка должна быть закрыта со всех сторон во избежание охлаж­ дения отжигаемых изделий. Горячие секции печи ПКЭ-1800 пред­ ставляют собой туннель, состоящий из наружного и внутреннего каркасов. Пространство между каркасами заполнено теплоизоляци­ ей. В горячих секциях нагревание воздуха производится электриче­ скими нагревателями. Циркуляция горячего воздуха — конвекция

138

осуществляется четырьмя ■специальными вентиляторами, из которых два вентилятора вмонтированы ' в свод, а два — в под (па каждой секции). Процесс отжига стеклянных изоляторов производится за счет отдачи тепла разогретым воздухом и радиационным излуче­ нием от нагревателя.

Равномерность распределения потока горячего воздуха по внут­ реннему объему секции обеспечивается уравнительными решетками. Охлаждение изделии в секциях быстрого охлаждения осуществляет­ ся воздухом, который подается от вентиляторов в четыре раструба пола каждой секции. Интенсивность охлаждения регулируется пу­ тем изменения подачи и отбора воздуха посредством шиберов.

Конвективный способ отжига стеклокзделий — наиболее эффек­ тивный. Он обеспечивает проход воздуха с большой скоростью вдоль всего туннеля и ускоренный теплообмен с изделиями, подвергаемыми отжигу. При этом имеет место равномерное распределение темиера-

Рис. 4-28. Кривая отжига стеклянных штыревых изо­ ляторов ШСС-10 из малощелочного стекла.

туры в каждой секции лера. Применение конвекционных печен типа Лер для отжига стеклянных изоляторов вместо муфельного газового типа Лер позволяет почти вдвое сократить время, 'необходимое для снятия всех термических напряжении.

Режим отжига стеклянных изоляторов различных типов рассчи­ тывается и затем уточняется практическим путем. Высшая темпера­ тура отжига изделии, при которой в течение нескольких минут устраняется около 95% внутренних напряжений, выбирается близкой к температуре размягчения данного состава стекла по кривой его вязкости. Она может быть рассчитана-и по химическому составу стекла, если известно значение высшей температуры отжига для дру­ гого стекла, близкого по составу. Тогда, пользуясь константами Гельгофа и Томаса (ом. § 4-2) и зная—разницу содержания основных окислов в составах обоих стекол можно определить температуру ис­ комого состава, соответствующую вязкости ІО7—ІО6 пз, т. е. темпера­ туру отжига.

В СССР для изготовления штыревых и оперных изоляторов применяется малощелочное стекло ІЗз. Для этого стекла высшая температура отжига равняется 680 °С. В зависимости от толщины отжигаемых изоляторов время отжига колеблется в пределах 5—35 ч. На рис. 4-28 приведен график отжига штыревых высоко­ вольтных изоляторов типа ШСС-10.

В секциях 1 и II печи типа Лер температура почти не изменяет­ ся. При нормируемой скорости дзижепия сетки 8,1 м/ч изоляторы будут выдерживаться при температуре 680 °С в течение 22,2 мин.

139

В остальных секциях (III—X II)—-зоне плавного снижения темпера­ туры изоляторы находятся в течение 1 ч 50 мин. И наконец, в за­ крытой зоне быстрого охлаждения (XIII—XVIII) изоляторы охлаж­ даются в течение 55,5 мин. Открытую часть печи типа Лер, где изоляторы охлаждаются окончательно, они проходят за 33 мин. Таким образом, общий цикл отжига стеклянного изолятора ШСС-10 из малощелочпого стекла 1Зв составляет 3 ч 41 мин.

Отжиг низковольтных стеклянных изоляторов типа НС-16 и НС-18 может быть проведен по такому же режиму. Для изоляторов типа ШЖБ-Юс или опорных стеклянных изоляторов время отжига должно быть увеличено.

Так как отжиг стекла в отличие ог закалки не оставляет в теле изолятора никаких напряжении, то для отжигаемых изоляторов не­ однородность стекломассы и ее внутренние пороки не играют такой существенной роли, как для закаленных изоляторов. Это не значит, однако, что для изготовления изоляторов от отожениого стекла мо­ жет применяться любая стекломасса с любым количеством пороков. Эти пороки, хотя и не вызывают самопроизвольного разрушения стекла, могут привести к уменьшению механической пли термостой­ кость изолятора и тем самым снизить его эксплуатационную надеж­ ности.

Как указывалось выше, механическая прочность отожженных изоляторов значительно «иже, чем закаленных. Это не означает, что повышение механической прочности отожженных изоляторов мо­ жет быть достигнуто только путем увеличения опасных сечений, т. е. увеличением габаритов изоляторов. В практике производства стеклоизделий хозяйственного назначения часто применяется метод поверх­ ностного термического упрочнения стекла. После прогрева изделий на первых фазах отжига температура резко в течение нескольких минут снижается на 150—180 °С. Дальнейшее снижение температуры производится плавно в соответствии с обычным графиком отжига стекла. В результате такой обработки в поверхностных слоях изде­ лий возникают частичные напряжения сжатия, которые иногда назы­ вают полузакалочными. Прошедшие полузакалку изделия приобре­ тают повышенную механическую прочность и не разрушаются при повреждении наружного напряженного слоя. Режим полузакалки мо­ жет быть рекомендован для повышения механической прочности штыревых изоляторов. Такой режим обязательно необходим, когда речь идет о производстве стержневых стеклянных изоляторов.

Особое место при рассмотрении режимов термообработки стеклоизделин занимает режим термообработки ситаллов и шлакоситаллов, т. е. режим их кристаллизации. Механизм образования центров кристаллизации в зависимости от состава исходного стекла и типа кристаллизатора может быть различен. При нагревании кристаллиза­ торы могут сами выделяться в виде микрокристаллических частиц (порядка 10 нм) или вызвать разделение стекла па фазы различном структуры. В обоих случаях создание поверхности раздела фаз сни­ жает энергию образования зародышей основной кристаллической фазы и вызывает равномерное ее выделение по всему объему стекла.

При дальнейшем повышении температуры термообработки про­ цесс кристаллизации стекла продолжает развиваться как в направ­ лении роста кристаллов и повышения содержания дайной кристал­ лической фазы, так и в направлении выделения новых кристалли­ ческих фаз. При этом, как правило, происходит перекристаллизация одних кристаллических фаз в другие. Таким образом, фазовым со-

140

выделение основных кристаллических фаз и создание тонкокристаллпческоіі структуры материала. Термообработка отформованных изоляторов из шлакоснталла производится в специальных печах кристаллизаторах периодического или непрерывного действия.

4-6. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОДЕТАЛЕЙ ИЗОЛЯТОРОВ

Все технологические операции по производству стеклянных эле­ ментов изоляторов, как указывалось выше, осуществляются с по­ мощью механизмов и тепловых агрегатов стандартного типа, таких как, например, фидерные питатели, прессы, печи или специальных: закалочные машины и печи выравнивания температур.

На изоляторных заводах СССР установлены автоматические линии по производству стеклодеталей изоляторов. Линия разрабо­ таны и изготовлены на отечественных заводах. Автоматические линии выполняют все технологические операции по производству стеклодеталей изоляторов, начиная от подачи капли через питающее устройство и кончая технологией термоконтроля готовой детали. При этом все транспортирующие операции и передача стеклодеталй с агрегата на агрегат осуществляется механическими переставителями, работающими в автоматическом режиме.

Производительность таких линий 1—3,5 млн. штук однотипных стеклодеталеіі в год. Обслуживание линий осуществляется персона­ лом в количестве 2—4 человек в смену.

Для производства штыревых высоковольтных и низковольтных изоляторов попользуется автоматическая линия ЛВИ-2. Общий вид линии приведем на рис. 4-30. В состав линии входят механический питатель — для капельного питания автоматического пресса стекло­ массой, автоматический -пресс карусельного типа — для формования изоляторов, имеющих внутреннюю резьбу, отставитель — для съема готовых изделий -с -пресса и установки их на ленту пластинчатого

прерывного действия. Производительность линии по изготовлению штыревых высоковольтных изоляторов ШСС-10 из малощелочпого

141