Способ изготовления длинномерных изделий

О П И С А Н И Е1752513 Союз СоветскинСоциалистическихРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТнор итетв убликован 3) УДК 621.31 (088.8) юллетень2 но данам нзввретен н аткрытнй Дата опубликования описания 05.08 72) Авторы изобретени. Я. Муляров, Ю. Р. Грицевскии и Э. С. Гаврило 1) Заявитель 4) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ Изобретение относится к технологии изготовления элементов высоковольтной изоляции из эпоксидных компаундов горячего отверждения.Известен способ получения литой изоляции на основе эпоскидных смол горячего отверждения, по которому предварительно обезгаженный под вакуумом компаунд заливают в форму и производят ее равномерный нагрев 11.По известному способу для изготовления ответственных элементов высоковольтной изоляции требуется достаточно сложное и громоздкое оборудование и .оснастка, Заливочные формы в этом случае должны быть снабжены литниковыми устройствами, обеспечивающими подачу компаунда в форму снизу, Только при этом условии удается вытеснить воздушные включения из формы и заливаемых деталей. При этом форма должна обладать большой теплоемкостью (быть металлоемкой). Это нужно для компенсации колебаний температуры за счет тепловой инерции формы, а также компенсации неравномерности нагрева по высоте в рабочем объеме печи за счет теплопередачи вдоль самой формы. Заливка должна производиться в вакууме (или хуже на воздухе) с последующим помещением залитой формы в специальный обогреваемый автоклав с попеременным вакуумированием и уплотнением сжатым воздухом залитогов форму изделия.Рассмотренный технологический процессявляется весьма трудоемким и требует для своего осуществления сложного и громоздкого оборудования и оснастки.К недостаткам данного способа следует 10 "также отнести крайнюю сложность или даженевозможность изготовления им протяженных деталей сложной конфигурации с утолщениями на концах. Обусловлено это тем, что в результате усадки компаунда при его отверждении в средней части изделия, закрепленного в форме расширяющимися на концах частями, возникают опасные усадочные напряжения, способные вызвать разрушение изделия.Кроме того, следует отметить, что эпоксидные компаунды даже при наличии твердых наполнителей, обладают более высокими коэффициентами теплового расширения, чем металлические заливочные формы. В связи с этим для предотвращения разрушения заливаемого изделия сложной конфигурации, при его остывании, а также для облегчения извлечения изделия из формы, разборку форм необходимо производить в горячем состоянии, Это обстоятельство также усложняет производственный процесс и повышает требования по технике безопасности (разборка горячих форм связана с выделением токсичных испарений).Цель изобретения - предотвращение разрушения изделий под действием усадочных напряжений и удаления из них воздушных включений.Указанная цель достигается тем, что нагревают нижнюю часть формы до температуры полного отверждения компаунда, после чего зону нагрева перемещают со скоростью 0,2 - 0,7 мм/мин и при этом поддерживают на границе между зоной отвержденного и жидкого компаунда перепад температур 15 - 25 С,В предлагаемом способе заливочная форма заполняется предварительно обезгаженным в вакууме компаундом горячего отверждения через ее открытую верхнюю часть, При этом форма изготавливается таким образом, чтобы при отливке наиболее протяженный размер изделия располагался бы вертикально. Отверждение производится не по всему объему одновременно, а позонно снизу вверх путем постепенного расширения зоны нагрева формы, Боагодаря тому, что отверждение компаунда нечинается раньше всего в самом горячем месте, в нижней части формы компаунд, постепенно уплотняясь, вытесняет вверх воздушные включения, оставшиеся в форме или в заливаемой арматуре. В виде пузырей этот воздух поднимается через жидкую массу к наружной открытой поверхности формы и тем самым удаляется из заливаемого изделия. Постепенный подъем зоны вязкотекучего состояния компаунда, являющейся переходной между отвержденной и жидкой зонами залитого компаунда, обеспечивает полное удаление всех воздушных включений во всем объеме отливаемого изделия, благодаря чему обеспечивается его высокая электрическая прочность.Кроме того, усадка нижней:части литого изделия происходит тогда, когда верхняя его часть находится в жидком состоянии. Поэтому в средней части изделия не могут возникнуть опасные разрушающие напряжения. Экспериментальные исследования показали, что для обеспечения надежного вытеснения воздушных включений и предотвращения появления разрушающих усадочных напряжений в отливаемом изделии перемещение границы отвержденной зоны компаунда должно происходить снизу вверх со скоростью, лежащей в пределах 0,2 - 0,7 мм/мин. При этом перепад температур на границе переходной зоны между стекло- образным ( отвержденным) и высокоэластичным (жидким) физическими состояниямикомпаунда должен составлять 15 - 25 С.Эта температура определяется, естественно,типом выбранного компаунда, а также установленной длительностью процесса отверждения.На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа изготовленияпротяженных деталей из эпоксидных компаундов горячего отверждения.На нем представлены отливаемое изде 1 о лие 1, заливочная форма 2, электропечь 3,нагревательные элементы 4 печи.Основная сущность предлагаемого способа заключается в том, что процесс отверждения компаунда отливаемого изделия 1в заливочной форме 2 происходит снизувверх путем постепенного расширения зонынагрева отливаемой детали. Металлическуюзаливочную форму, не обязательно металлоемкую, и имеющую в данном случае минимальные габаритные размеры, посколькупри предлагаемом способе не нужен равномерный нагрев, заполняют на воздухе сверхупредварительно обеэгаженным компаундом.Заполненную форму помещают в электропечь 3 и производят ее нагрев.Позонный нагрев формы по заданномурежиму может быть обеспечен различнымобразом, Проще всего он может быть осуществлен путем ступенчатого перемещениязалитой формы и печи друг относительнодруга (например, постепенным погружениемформы в открытую сверху цилиндрическуюпечь), Этот же эффект может быть достигнутсоответствующим постепенным подключением нагревательных элементов 4 печи принеподвижных форме и печи. Необходимыйтехнологический режим отверждения коми паунда может быть также реализован путемпростого нагрева формы снизу и расширениязоны отвержденного компаунда только засчет теплопроводности формы и самого компаунда.46Благодаря использованию предложенного способа представилось возможным разработать технологический процесс изготовления цельнолитых наконечников высоковольтных рентгеновских кабелей. При этомудалось обеспечить плотное сцепление кабельной резины с компаундом и полное удаление воздушных включений как на границемежду компаундом и резиной кабеля, таки из всей толщи компаунда. Применениеданного способа позволило изготовить литыеизделия элементов высоковольтной изоляцииимеющие на концах расширенные участки,наличие которых препятствовало получениюих традиционным способом,Описанным выше способом был изготовлен целый ряд ответственных элементоввысоковольтной изоляции рентгеновскойаппаратуры, Среди них цельнолитые наконечники высоковольтных кабелей на 75 и150 кВ, стаканы кабельных разъемов слож752513 формула изобретения ль П Шуф СоставитТехред КТираж 84Государсам изобква, Ж -Патентэ,Корректор Г. РешетниПоди испоета СССРкрытиинаб., д. 4/5л. Проектная, 4 едактор Н. Зинзиковааказ 4755/12 ЦНИИПИпо д 113035, Мо илиал ППП комит и от шская род, у венного ретений 35, Рау ной конфигурации на 150 кВ, корпуса герметизированных статоров с анодными изоляторами и другие изделия.Все укзанные изделия были получены отливкой на воздухе без использования сложного специального оборудования при простой технологии. Испытания изделий на электрическую и механическую прочность подтвердили эффективность предложенного способа. Способ изготовления длинномерных изделий, преимущественно сложной конфигурации, из эпоксидного компаунда горячего отверждения, при котором компаунд вакуумируют, заливают в форму и нагревают, отличающийся тем, что, с целью предотвращения разрушения изделий под действием усадочных напряжений и удаления из них воздушных включений, нагревают нижнюю часть формы до температуры полного отверждения компаунда, после чего зону нагрева перемещают со скоростью 0,2 - 0,7 мм/мин и при этом поддерживают на границе между зоной отвержденного и жид 4 о кого компаунда перепад температур 15 -25 С. Источники информации,принятые во внимание ври экспертизе 1. Бачурин Н. И. Литая изоляция высокого напряжения. Госэнергоиздат. 1963, с. 30