环氧树脂压力凝胶成型设备新技术探究

摘要：20世纪70年代，国外开发了环氧树脂自动压力凝胶工艺技术，简称APG技术，也就是将环氧树脂、固化剂、辅助配料按一定比例混合，使其在一定的温度下快速成型。此技术在上世纪八十年代后期，被引入国内，并在我国的电力行业得到大量应用，尤其在开关、互感器、绝缘件等领域广泛应用。经过几十年应用历程，APG技术的整套生产设备、生产配方都日益完善，在电力行业中其整体的绝缘品质也大大地提高。基于此，本文针对环氧树脂压力凝胶成型设备新技术展开探究分析。

关键词：环氧树脂；压力凝胶工艺技术；设备；技术完善

在现实应用中，APG生产工艺都还采用传统的方法，将配料混合好储存在一个灌体内，通过注入高气压进行注料传送，从排气口出料观察来判定满腔，满腔后再采用升高气压保压进行排气，以达到混料在模腔内分布均匀密实，不生产气孔，由于料体成份的不同，其流体稀稠度及固化温度，固化应力等参数的不同，在进行生产设计时就要对其成份进行理化试验，通过理化分析得出不同的模腔结构、用量，采用不同的注料速度，固化温度，固化时间。

1不足之处

1.1注料问题

将混料注入模腔，管路长期使用会存在一定的垢壁，传统工艺采用气压注料，会受到一定的影响，压力损耗大，并且气压注料受材料自身稀稠度、混料存放时间、环境温度等因素影响，对注料速度与气压压力线性关系的掌控完全依赖操作人员个人技术经验与水平，量剂也无法有精准掌控。混合料一般都是常温或保温20～30℃，型模是根据原料及工艺要求来设定温度，一般都在100℃以上，注料速度不同，满腔的时间也不同，对模温影响很大，直接影响混料固化工艺参数，造成产品个体实际生产工艺与预定指标不符且产品个体之间实际生产参数相差甚远，无法保证产品品质能达到预期效果。注料的量剂无法掌控也就直接导致满腔时间节点失控，只能通过排气孔观察出料情况来判定满腔，排气孔出料变相的降低了型模的质量工艺，排气孔不出料又无法确定模腔是否注满？一般情况都是两难选其次，牺牲了模具精密度让排气孔出料，这样也不利于模腔压力的维持，会导致模腔内部份气泡无法排尽，影响质量，也会造成了材料的浪费。

1.2保压问题

环氧树脂混合配料储灌隶属于压力容器，灌盖采用几个锁扣固定在灌体上，生产过程中使用高压气体注入来推动混料传送、保压，根据F=P，灌体直径有600mm，当将空气压缩机产生的高压气体注入灌体中，作用于灌盖上的压力随气体P（压强值）升高而直线升高，以通常实际生产过程使用气压在0.6MP左右，保守使用也会0.4MP，那么F=P×S≈0.4×106×3.14×0.32≈113000牛顿，一公斤力约等于9.8牛顿，也就是在灌盖上平时作用力可达113000/9.8≈11.5吨，实际上存在一定的安全隐患，灌盖所承受压力完全靠锁扣来承受，锁扣有损伤或机械疲劳时会断裂，在现实中也经常碰到有生产企业员工在作业过程将灌盖“打飞”的情况，也有伤人事故，储灌对生产企业来说就是一个定时炸弹，什么时候爆不知道。所以在设备保养与使用上都有相当高的要求与操作规范，对操作人员的作业能力、素质也提出更高的标准，设备安全阀、压力表都要定期检定，日常维护、保养还要记录建档。另外储灌都要预先在混料工位进行预料脱气作业，然后再转移致注料、保压工位，作业过程繁琐，设备利用率不高，作业人员作业强度大，也无法实现混料与注料、保压之间无缝连接，自动化程度也就无法谈起。在注料与保压过程中，使用气压频率很高，每生产一模都要进行一个注气、保压、放气的循环过程，相当于“危险作业”，频次高，储灌体积大，单次耗气量也很大，能源消耗极大，气量的损耗也是企业生产成本的重要组成部，不仅浪费金钱且也不符合当代环保理念与政策的走向，我们需要更加低碳环保的作业设备。

2改善方案

对于传统注料与保压两道生产工艺存在的不足问题，结合现实APG生产工艺实际特性，改变思路，通过现有技术调整注料与保压方式，解决传统压注设备存在的问题，为APG生产企业解决后顾之忧，提高生产效益，提升产品品质。

2.1注料方式的变更

在注料这道工序上，可以采用滚齿或涡杆技术工艺将配料传送到模腔内，滚齿或涡杆系统对流体的传送有其独特的优越性，滚齿或涡杆传送速度不受本体混料稀稠度影响，滚齿或涡杆在滚动时对混料流体进行碾压，相当于二次搅拌，滚齿或涡杆自身工艺的精密度对混料的二次搅拌比灌体内初混更加细腻，碾压作用下的流动速度线性特性好，与滚齿或涡杆转速有关，通过司服电机控制滚齿或涡杆转速，来控制混料的传送速度，泵的运行速度与混料的传送速度之间的比例关系存在的非常稳定的线性关系，可以有效避免由配料成份、温度、静料时间引起稀稠度不同而影响混料传送速度，并且可以对型模用量进行精准设定，避免注料满腔时间难以控制及满腔量剂无法掌控的问题，同时也解决了APG生产工艺与型模温度变化特性相匹配的问题，混料的流速与流量受控到位，能够直接导出常温混料进入高温模腔时对温度的影响特性规律，不同的产品，不同的混料特性都可以根据自己的工艺来选择合适的注料速度，对配料的理化特性应用环境试验数据实现有效控制提供前提保障，真实满足APG实际应用生产过程工艺与试验室过程工艺相符，让产品现实工艺数据更贴近理化试验数据，保证产品品质。

2.2保压方式的完善

在混料进入模腔，达到满腔后，需要通过增压进行排气，将混料体内的混合气体有效排出。气压通过储灌加压，压力在灌体与模腔之间的通道上传递，中间必有压力损失，而且压力损失的量与混料的稀稠度及通道的畅通度有这最直接联系，实际到达模腔的压力是多少，无法知晓，模腔真实压力又是混料排气的决定因素，所以传统的保压排气方式，存在不确定因素，这就直接影响到了产品的质量。通过理论分析论证，根据液态不能被压缩的原理，当模腔注满料后，可采用机械增压。通过液压缸顶杆挤入料腔，挤压混料流体，当液压缸顶杆挤入料腔时，料腔压力瞬时增大，会向四周进行排料，在注料路径上会生产回流通径，只需在注料路径上加装止回阀，防止腔内增压时，流体在注料路径上倒流，将料腔内高压排出的混料集中向模腔内挤入，使模腔内部压力达到预期值，进行有效排气，缩短了压力传递路径，又避开了混料稀稠度对压力损耗的问题。机械增压通过对油压缸压力无极调节来保证腔内工艺需要所需的压力，压力值精度高，由于机械增压杆直接作用于料腔内，不受流体稀稠度的影响，有效保证了腔内的真实压力值，无偏差或无虚值，对腔内产品工艺理化参数控制实现精准到位，大大提升了此工艺生产的可靠性和优异性，保证生产的产品技术标准的稳定性。

2.3系统集成

将新型注料与保压方式组合集成应用于APG设备，通过控制、传感系统现实自动制造，对注料速度、注料时间、注量都可以直接设定，不需要人为观察，凭经验控制气压。注量满腔后即时起动机械增压系统，利用设备自带的液压站，让液压缸工作，液压缸的顶杆直接插入料腔内，料腔内流体被挤压，生产压力，止回阀就会自动关闭，通过压力调节装置设定液压缸的输出压力，具体值根据系统需要来定，压力输出值真实且稳定，对腔体内混料中渗杂的气体进行挤压，使其稳定上升通过型模排气孔排出，混料在压力维持下逐步完成固化、成型，出模的产品质地密实、均匀，相比传统APG设备生产出的产品有着明显优势，这都归功于新设备能对注料与保压的数据进行精准撑控，解决了传统方式的缺陷。新的注料、保压系统还解决混料与注料型成之间的无缝连接，不再需要像传统工艺混料与注料、保压使用的是同一个灌体，减少了设备的投入，加大的设备使效益，也减轻人作业人员的作业强度，为下一步现实无人自动化作业提供可靠依据。而且无气压作业为安全生产提供了科学的工程技术措施，从设备本质上消除了安全隐患，对生产企业来说是个重大利好。

3结语

综上所述，针对当下传统压力凝胶生产设备的优化改进，实现了产品制造高效、工艺精准控制，作业过程安全、低碳环保。新技术全面应用推广是对传统工艺的一种颠覆，此技术在新型设备上的应用为下一步实现压力凝胶工艺全自动化开拓实现前景，注料、保压环节过程与时间节点都能有效精准受控，通过智能芯片编辑程序完全能够对APG生产工艺过程实现智能控制，工艺标准化程度高，产品生产受人为因素影响变小，产品制造过程完全受控，工艺参数可靠，产品品质稳定。APG新设备的投入使用为电力行业环氧树脂流体的应用提供更为可靠技术保障，解决了APG制造工艺存在的人力不确定因素，将改变人们对传统APG生产制造工艺看法，消除制造工艺质量的疑虑，方便了企业现场管理，减轻了作业人员的工作强度，增加了设备使用效益，为推进环氧树脂开拓新的应用领域提供现实基础，推动环氧树脂APG制造工艺健康发展。

作者:戴建尧 杨恩策 单位:华建电气有限公司 乐清市技才职业培训学校有限公司