固封极柱APG制造工艺问题及分析

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【摘 要】apg制造工艺即环氧树脂自动压力凝胶成型工艺，是在环氧树脂真空浇注工艺的基础上发展起来的，是压力凝胶工艺（PG）技术的一种形式。目前固封极柱的生产都采用APG制造工艺，其将导电端子等零件用环氧树脂固化连结成一体，环氧树脂不仅可以作为主绝缘介质，而且又是机械支撑。[1]采用APG制造工艺可将环氧树脂的生产周期从传统真空浇注所需的十几个小时缩短到十几分钟，具有极好的尺寸稳定性和很高的机械强度等突出优点，但在生产制造过程中也常常出现气泡、裂纹及漏料等严重影响绝缘件性能的问题。本文分析了固封极柱APG制造工艺中出现的问题及对这些问题的分析。

【关键词】APG制造工艺；环氧树脂；固封极柱

0 引言

APG技术主要应用于生产中高压环氧绝缘制品，产品涉及5kV固封极柱、支柱绝缘子、带显示电器用绝缘子、触头盒、隔墙套管、转轴、真空断路器的真空筒、盆式绝缘子及电流互感器等。采用APG制造工艺可将环氧树脂的生产周期为十几分钟，并较好的控制放热效应，其通过连续的对环氧树脂混合料加以恒定的压力，有利于补偿因固化反映而引起的收缩，尤其是应用于真空断路器用固封极柱，复杂、薄壁、多方位抽芯的产品更具优势[2]。APG的整个工艺过程中，模具温度在160-180℃之间，在此模具温度下可使高反应活性的环氧树脂混合料在短时间内迅速凝胶化。

但由于固封极柱本身的结构复杂且具有薄壁、多方位抽芯的特点，采用APG工艺制造固封极柱时常常会出现产品表面有缩孔、气泡、裂纹等影响产品使用性能的缺陷，因此，我们总结了固封极柱生产中常见问题出现的原因及解决办法。经过汇总分析固封极柱APG制造技术15000模次的生产数据，总结出固封极柱APG制造工艺中，经常出现的问题及解决办法。

1 模具漏料

在APG制造工艺中，模具腔体要求密封，进料口在模具的侧下部，模具顶端留一排气小孔，可随时进行封闭。注射模具模腔温度较高，混合料进入模腔后首先在模壁开始发生固化，然后逐步深入到模芯，这样的固化方式较好地控制了放热反应。同时由于中心固化较迟，在压力下，注射头在整个固化过程中一直在对模腔注料，补偿固化反应引起的收缩。模具漏料将导致整个模腔注料不足，产品不能按照模具的形状成型，直接造成产品的报废，因此在APG制造工艺中，模具漏料已成为影响产品质量的最重要的一个因素。

出现模具漏料的原因及解决办法如下：

1.1 合模缝处漏料

在模具出现漏料时对APG注射模具进行检查，在合模缝处漏料时，使用塞尺对合模缝处进行测量时发现模具的合模缝宽度分布都在0.05mm以上，同时对其他正常生产的模具合模缝进行测量，发现其宽度在0.05mm以下。通过分析APG制造工艺的模具漏料数据，可以得出在发生模具合模缝处漏料时，其主要原因为合模缝宽度较大，为了避免在模具合模缝处发生漏料，模具的合模缝宽度应保持在0.05mm以下。因此在APG制造工艺中，在模具安装时后即对模具的合模缝进行测量，保证模具的合模缝小于0.05mm。

1.2 注料口处漏料

若发生注料嘴处漏料，主要原因为注料头与模具接触面处未清理干净，模具注料口位置不平，导致注料口平面与模具注料口处空隙较大，接触不好。则清理注料嘴或者更换新的注料头即可解决注料嘴处漏料问题。

1.3 其他位置处漏料

若漏料位置在模具其他位置，则可以通过增大合模力，根据漏料位置可以在模具与加热板之间垫铜片，进行解决。若出现排气槽位置漏料严重，则为模具本身的结构设计部合理，需要将模具返厂进行维修来解决。

2 产品内外部出现气泡

在固封极柱APG制造工艺中，影响产品质量的一个较为普遍且重要的因素为固封极柱的产品内部或外部出现气泡。产品外部出现气泡后，修补麻烦且影响产品的美观，而产品内部出现气泡后，则会直接影响产品的电气性能，在产品进行例行耐压试验时会出现击穿现象，且因气泡在产品的内部，无法进行修补，可直接造成产品的报废。

产品内部及外部出现气泡的原因主要有以下两个方面：

2.1 材料性能

APG工艺对环氧树脂混合料提出了比真空浇注材料更高的技术要求，即室温下稳定，高温下反应活性高，能迅速凝胶化，固化周期短，抗开裂性能和冲击性能好。由于产品成型过程中会受到外界环境等不确定因素的影响，要求材料的工艺性能良好，具有较宽的适用范围，以降低温度、湿度等不确定因素的影响程度。在进行固封极柱生产时，应挑选排气性能好的原材料，并且在进行原材料制备时，可将填料硅微粉放入35℃的烘箱中进行烘干2h，排除材料中的水分。

在进行混合料准备时，可先在混料罐中放入树脂，及一半的硅微粉，待搅拌均匀后，再放入固化剂及另一半的硅微粉，搅拌均匀后，再进一步进行搅拌脱气。在搅拌脱气后，首先应确定整改材料的真空度是否满足使用要求，若真空度满足使用要求后，则观察混合料表面是否有气泡，若有，则继续进行搅拌脱气，确保原材料中无气泡。

2.2 设备及注射工艺的调节

产品内部及外部出现气泡，也与APG成型机产品成型工艺及模具本身的结构设计有较大的关系。模具本身在进行结构设计时，应考虑到排气问题，顶部适当位置应设置排气槽，同时APG成型机的调斜应与模具的排气槽相对应，使气体自身上升到模具的排气槽处。同时在日常生产中要定期及时对模具的注料槽进行清理，防止堵塞，影响气体的排出。

另一方面，在采用APG工艺进行固封极柱的生产时，要时刻关注注料压力，防止在注料阶段压力下降，导致材料及模具中的气体不能及时排出，造成产品的内部及外部出现气泡。也需适当调整注料量，略微增大浇注量也有利于气体的排出。

3 产品开裂

固封极柱作为电气元件，其对产品的电气性能有非常苛刻的要求，固封极柱内部机构较为复杂，嵌件较大，使该产品对材料的抗开裂性能要求高，产品表面需要光滑无气泡、裂纹。固封极柱的使用条件为，环境温度+40℃～-25℃，日平均不超过35℃，日平均相对湿度≤95%，日平均水蒸气压力值不超过2.2kPa，月平均相对湿度≤90%，月平均水蒸气压力值不超过1.8kPa。在此严苛的条件下，若产品出现开裂现象，则会在通电时，直接导致电压击穿。因此，我们分析了固封极柱APG工艺过程中，产品开裂出现的原因及解决办法。

3.1 嵌件开裂

固封极柱APG工艺过程中，产品开裂出现在嵌件处时，主要因素为嵌件的本身结构设计不合理。有些嵌件的表面滚花较深且有尖角，这样易造成应力集中，导致产品浇注成型后出现嵌件处开裂。此时需要对嵌件的结构进行更改，可在端面向下5mm处取消花纹。且将所有尖角处进行倒角处理。

3.2 其他位置处

固封极柱APG工艺过程中，每模次生产时，都需要使用脱脂棉纱蘸取脱模剂擦拭模具型腔。若没有喷涂脱模剂，则会出现，产品在脱模时，出现拉裂现象，造成产品开裂。

在进行模具安装时，若模具安装不到位，则也会导致产品开模时，不能顺利取出，直接造成开裂。

在预热模具的同时，将嵌件及经过清理过的真空灭弧室放在烘箱内预热，预热时间不少于30min，最后将真空灭弧室及嵌件整体预热温度达到160℃。

4 结论

固封极柱主要由真空灭弧室、上出线座、下出线座、绝缘拉杆、固定嵌件、环氧树脂层组成，生产过程中需要依赖APG成型机及APG浇注模具。模具对于采用APG工艺生产的固封极柱质量十分重要，尤其是外观质量。适合环氧树脂APG工艺的模具，要求模具腔体密封性好，模腔的光洁度高，脱模方便。且固封极柱内部机构较为复杂，嵌件较大，在采用APG工艺进行生产制造时，极易出现模具漏料、产品开裂、产品内外部出现气泡等影响产品质量的因素。

本文总结了影响产品因素出现的问题及解决办法，主要从模具本身的结构及安装调整、材料性能及混合料准备、产品生产工艺等多方面进行分析调整。确保产品的质量满足使用要求。

【参考文献】

[1]邱长江，李国福.环氧树脂浇注的固化收缩和浇口冷却法[J].高压电器，1994，2：52-54.

[2]赵世琦.环氧树脂绝缘浇注料的改进途径[J].绝缘材料通讯，1999，2：1-4.