Comparació d'avantatges i desavantatges entre dos processos per a la fabricació d'aïllants de silicona: encaixament de crim abans del recobriment de silicona vs.

En la fabricació d'aïllants de silicona, les dues vies principals del procés-"primer els accessoris de crimpar i després encapsular la silicona"(d'ara endavant anomenada "primer encapsulament-encapsulat") i"Primer encapsular silicona i després engarçar els accessoris"(d'ara endavant anomenada "encapsulació-primer plegat")-difereixen en l'ordre de combinació dels accessoris amb silicona. Aquesta diferència afecta directament el rendiment del producte, l'eficiència de la producció, els costos i els escenaris aplicables. A continuació es fa una anàlisi comparativa dels dos processos des de tres dimensions:avantatges, desavantatges i escenaris aplicables.

I. Conceptes bàsics i lògica de processos

Abans de la comparació, cal aclarir les funcions de dos components clau:

Accessoris: Connectors metàl·lics dels aïllants, encarregats de transmetre les càrregues mecàniques (p. ex., tensió, parell) i connectar els conductors als pals de subministrament. Han de formar un fort enllaç "mecànic + segellat" amb silicona.

Silicona: El cos principal aïllant dels aïllants, que ha de tenir una excel·lent resistència a la intempèrie i propietats d'aïllament. A més, la interfície entre la silicona i els accessoris ha d'estar lliure-per evitar que l'aigua de pluja i la pols s'infiltrin, la qual cosa podria provocar una avaria elèctrica o una fallada mecànica.

Les diferències lògiques bàsiques entre els dos processos són les següents:

Encapsulat-primera encapsulació: En primer lloc, els accessoris (p. ex., els extrems, els anells de classificació) es fixen a la barra del nucli (una vareta del nucli de fibra de vidre/resina epoxi, el marc de càrrega-de l'aïllant) mitjançant un engarxat. Aleshores, la silicona líquida s'embolica al voltant del conjunt combinat de la vareta del nucli + els accessoris mitjançant l'emmotllament per injecció, el modelat per compressió o altres mètodes per formar una capa aïllant.

Encapsulació-primer engarxat: Primer, la silicona s'embolica al voltant de la vareta del nucli per formar una capa aïllant. A continuació, els accessoris es col·loquen a l'extrem de la capa aïllant de silicona modelada i es fixen mitjançant un enganxament per connectar els accessoris a la vareta del nucli.

II. Comparació d'avantatges i inconvenients dels dos processos

1. Encapsular els accessoris primer i després encapsular la silicona (encapsular-primer encapsular)

Avantatges

Rendiment superior de segellat i aïllament de la interfície

Després que els accessoris estiguin enganxats i fixats a la vareta del nucli, estan completament encapsulats per silicona. La silicona pot omplir directament els buits de crim entre els accessoris i la vareta del nucli, així com petites depressions a la superfície de l'ajust, formant una estructura integrada de "vareta del nucli de-silicona-ajustament" sense buits. Aquesta estructura bloqueja completament la infiltració d'aigua de pluja, humitat i contaminants a la interfície, reduint significativament el risc d'"avaria de la interfície"-un dels modes de fallada més habituals dels aïllants-i assegurant una major fiabilitat de l'aïllament.

Resistència mecànica més estable

El crimatge dels accessoris a la barra central és una "connexió mecànica directa". La qualitat de crim (p. ex., profunditat de crim, força de tancament) es pot provar per endavant (p. ex., prova de tensió, detecció de defectes de raigs X-). El procés d'encapsulació posterior no afecta la força de connexió entre els accessoris i la vareta del nucli, evitant la fallada de la transmissió de la càrrega mecànica (per exemple, l'afluixament de l'ajust, el trencament de la barra del nucli) causada pel dany de la silicona durant el crimpat.

Major consistència del producte

La posició dels accessoris es fixa per endavant. Durant l'encapsulació, la posició relativa entre els accessoris i la silicona es pot controlar amb precisió mitjançant motlles, evitant problemes com ara la compensació d'ajust i el gruix desigual de la silicona. Aquest procés és especialment adequat per a aïllants d'alta tensió- (p. ex., 110 kV i superiors) que requereixen un control estricte de la posició dels anells de classificació i el gruix de les capes aïllants.

Inconvenients

Procés de producció més complex i costos més elevats

Es requereix un-procés addicional de "engarçament d'ajustament de la barra del nucli-". Després de l'engruiximent, la superfície de l'ajust s'ha de tractar prèviament (p. ex., sorra per eliminar l'òxid, recobriment amb imprimació per millorar l'adhesió a la silicona), donant com a resultat 2-3 passos més del procés que l'encapsulat-primer enrotllament. Això augmenta la inversió en equips (per exemple, màquines de crimpar, equips de pretractament) i els costos laborals.

Major dificultat en el procés d'encapsulació i propens a defectes

Els accessoris enrotllats (especialment els que tenen estructures angulars o ranurades) augmenten la resistència al flux de la silicona. Si el disseny del motlle no és raonable o els paràmetres d'injecció (per exemple, la temperatura, la pressió) no es controlen correctament, es poden produir defectes com ara bombolles d'aire i un farcit incomplet al voltant dels accessoris. Això requereix motlles i control de procés més precisos (p. ex., modelat per injecció al buit).

Alts costos de reelaboració

Si després de l'encapsulació es detecten problemes de qualitat de crimpat (per exemple, danys a la barra del nucli, força de subjecció insuficient), la capa de silicona s'ha de destruir per a la seva reelaboració, cosa que gairebé provoca el desballestament de tot el producte semiacabat. La velocitat de retreball és molt superior a la del primer encapsulat-encapsulat.

2. Encapsular silicona primer i després engarçar els accessoris (encapsulació-primer crimpat)

Avantatges

Procés de producció senzill i alta eficiència

No cal cap-pretractament pre-engarxat o ajustament. La vareta del nucli s'encapsula directament amb silicona per formar la capa aïllant, i els accessoris només es col·loquen sobre els extrems de silicona i s'enrotllen després. El nombre de processos es redueix en més d'un 30%, el que el fa adequat per a la producció en massa (p. ex., aïllants de distribució d'energia de baixa tensió). El cicle de producció és 1/3 més curt que el de l'encapsulament-primer encapsulat.

Procés d'encapsulació estable i baixa taxa de defectes

La superfície de la vareta del nucli és llisa (sense accessoris que sobresurten), de manera que la resistència al flux de la silicona és baixa. Es poden utilitzar processos convencionals d'emmotllament per compressió o extrusió, que són menys propensos a defectes com ara bombolles d'aire i farciment incomplet. La taxa de qualificació del producte acostuma a ser un 5%-10% superior a la de l'encapsulament de crimpat primer, i la dificultat de depuració del procés és baixa.

Retreball flexible i costos baixos

Si es troben problemes d'ajust (p. ex., desplaçament de crimpat) després de l'engastat, els accessoris es poden treure directament (la silicona té una certa elasticitat i no es fa malbé fàcilment després de l'engruiximent). Els accessoris nous es poden reemplaçar i tornar a-engarsar-se sense destruir la capa de silicona. El cost de reelaboració és només 1/10 del de la primera encapsulació-de crimpada.

Baixa inversió en equipament i barrera d'entrada

No es necessiten màquines de crimpades dedicades ni equips de pretractament-ajustats-només es necessiten motlles d'encapsulació i eines de crimpat senzilles (p. ex., alicates de prensat manuals o pneumàtiques). La inversió inicial en equipament és un 40 %-60% inferior a la del primer encapsulament-de crimpat, el que el fa adequat per a petites i mitjanes empreses.

Inconvenients

Mal segellat de la interfície i alt risc d'aïllament

Els accessoris estan enganxats a la part exterior de la silicona, de manera que la interfície entre la silicona i els accessoris és una "enllaç-formada" que no pot omplir petits buits a la superfície de la connexió o de la silicona. L'aigua de pluja i la humitat poden infiltrar-se fàcilment a través de la interfície, cosa que pot provocar una fuga de la interfície (reducció del rendiment d'aïllament) o fins i tot una avaria elèctrica durant un ús-a llarg termini. Aquest procés no és adequat per a aïllants d'alta-tensió (p. ex., 220 kV o superior) ni per als que s'utilitzen en entorns contaminats i d'alta-humitat.

La força mecànica es basa en la silicona i és propensa al fracàs

Es requereix una pressió relativament alta (generalment 10-30MPa) per engarzar accessoris. Si la duresa de la silicona és insuficient (p. ex., duresa Shore < 60) o el gruix és desigual, la pressió de crimpada pot provocar una deformació local o esquerdament de la silicona, danyant el camí de transmissió de la força entre els accessoris i la barra del nucli. Sota càrregues mecàniques a llarg termini (per exemple, pes del conductor, càrrega del vent), es pot produir un afluixament de l'ajust o un trencament de la silicona.

Precisió limitada del producte

L'encapsulació-primera crimpada fa que sigui difícil controlar amb precisió la coaxialitat entre els accessoris i la silicona (p. ex., el desplaçament dels anells de classificació), cosa que pot provocar una distribució desigual del camp elèctric a l'aïllant, augmentar la intensitat del camp elèctric local i reduir la tensió d'inici de la corona. Aquest procés no és adequat per a aïllants d'alta tensió-que requereixen una distribució estricta del camp elèctric.

III. Comparació d'escenaris aplicables

En funció dels avantatges i desavantatges anteriors, els escenaris aplicables dels dos processos difereixen significativament, tal com es mostra a la taula següent:

IV. Conclusió: base bàsica per a la selecció del procés

L'elecció entre els dos processos és essencialment equilibrada"requisits de rendiment"i"eficiència{0}}cost":

Si el producte ha de complirrequisits d'alta-tensió i alta-fiabilitat(p. ex., aïllants de la línia de transmissió) i el pressupost és suficient, es prefereix "encapsular-primer encapsulament". Aquest procés garanteix el segellat de la interfície i la resistència mecànica mitjançant procediments complexos.

Si el producte és perbaixa{0}}tensió, producció en massa(p. ex., aïllants de distribució d'energia) i sensible al cost-, la "encapsulació-primer crimatge" és adequada. Millora l'eficiència i redueix costos simplificant el procés.

A més, amb el desenvolupament de la tecnologia de procés, ha sorgit a la indústria un procés d'"encapsulació{0}}primer crimatge millorat" (p. ex., aplicant adhesius especials a la interfície de silicona d'ajust-, adoptant estructures de crimpat escalonats), que pot millorar parcialment el rendiment del segellat. No obstant això, encara no pot substituir completament els avantatges del "primer encapsulament-encapsulat" en escenaris d'alta-tensió.