電瓷絕緣子釉坯掉傘原因分析及其克服措施

欒藝娜+趙海洋+宮云霞

摘 要：針對電瓷絕緣子釉坯掉傘問題，分析了該缺陷原因為施釉過程中坯體主體較粗，外露面小吸水后徑向膨脹較小，傘部接觸面大，吸水后徑向膨脹大，傘部與主體的徑向膨脹差導致傘部與主體的過渡弧處產生應力集中，引起掉傘。指出應合理控制坯料泥漿的細度、釉層厚度與釉漿密度、粉料顆粒級配與水分、坯體出烘水分來減緩吸水膨脹應力以達到釉坯合格率提高的目的。

關鍵詞：電瓷絕緣子；吸水膨脹應力；掉傘

1前言

我公司于2006年投產以來，經過對配方及生產工藝的不斷完善，產品合格率得到了穩定提高，產品性能也不斷提高，但傘裂問題一直影響著產品的合格率。掉傘多發生在冬季， 2016年末，2017年初釉坯掉傘率增大超過了往年這個季節的平均水平。尤其有一批釉坯在裝窯前的掉傘率達到了50%以上，公司高度重視，對此傘裂發生進行了深入的調查研究，尋求解決辦法。

2缺陷的特征及判定

掉傘、傘裂產品出窯時斷面為黃色，斷面整齊。此種缺陷的規律性強，裂口集中在瓷件傘下與瓷件連接的過渡弧處，呈小半圈或半圓圈狀，情況嚴重的產生掉傘，不嚴重呈現出傘裂，裂口寬約0.3mm，深度（5～8）mm。縫隙內無釉漬，噴釉前檢查光坯無傘裂、掉傘現象，可以排除光坯掉傘。經過對釉坯的人工篩選后出窯合格率顯著上升，綜合可以判定缺陷出現在施釉環節。

3缺陷產生的原因分析及改進措施

已經分析出缺陷產生在施釉工序，施釉是坯體表面水分變化最大的環節，坯體主體粗，外露面積小，吸水相對較少，吸濕的徑向膨脹小，而傘面外露面積大，吸水多，產生的徑向膨脹大，這就導致在主體與傘面的連接部位產生坯體徑向膨脹的差值，從而產生內應力，當內應力大于坯體能承受的最大內應力是就產生裂縫，嚴重的情況表現為掉傘。具體原因分析如下：

3.1釉層過厚以及釉漿密度過大

電瓷干法成型時，上釉方式為光坯出烘立即上釉，借助坯體溫度加速水分蒸發，有效減少吸濕現象。在操作工上釉方式方法固定的情況下釉層厚度及釉漿密度對坯體吸濕起著主要作用。冬季溫度低，釉漿流動性差，保持需要的流動性需要相應的增加水分，這就容易引起掉傘。釉層的厚度是由上釉時間及釉漿密度決定的，即釉漿密度越大及上釉時間越長其釉層

越厚[1]。本文做的是上釉方式為噴釉的研究。釉漿密度與釉層厚度是不可分割的。釉層厚度控制在0.3mm-0.5mm，釉漿密度大時，釉漿相應的水分就小，噴釉時

釉漿霧化差，相同的上釉方式釉層就厚；釉漿密度小時，釉漿相應的水分就大，

第一作者： 欒藝娜（1982年生）， 女， 山東淄博人，工程師。

但釉漿霧化好，相應的釉層厚度就小。改進措施為合理的控制釉漿密度，使釉漿在不同的季節中即不同的環境溫度下做出最合理的調整。夏季溫度高，釉漿流動性好，可適當的提高釉漿密度即減少釉漿的水分含量；冬季溫度低時，適當的降低釉漿密度即增加釉漿的水分含量。在生產大型產品時實行兩遍上釉的方式，保證合理的釉層厚度防止吸濕過度。

3.2光坯含水率過低

光坯含水率低時，噴釉環節光坯表面對釉漿中水分吸收能力加強，吸濕嚴重，更容易產生吸濕膨脹，引起傘裂。表2中的207#窯表現明顯，207#窯光坯因為放假入烘時間過長導致掉傘率升高明顯。

光坯含水率低，造成的主要原因有：粉料（公司為等靜壓干法成型）本身水分過低；烘干工藝制定不合理；烘房出風口設計不合理。

改進措施，嚴格監控噴塔粉料水分，對水分過低的粉料施行判廢作為回料使用；烘干制度合理制定，對大瓷件施行分溫度段烘干制度，先入低溫烘房，后提高烘房溫度，防止溫度過高，坯體水分流失過快；同樣也要嚴格執行烘房的工藝制度，生產調度做出合理的排產安排，謹防坯體入烘時間過長。

3.3坯料泥漿粒徑過小

泥漿中顆粒粒徑小時，壓制成型的光坯孔隙率增大 [2]。當光坯孔隙率增大時，毛細作用增強，相應的相同釉層厚度及釉漿密度下更易吸水。

通過對最近幾批掉傘嚴重產品的回查發現其控制泥漿顆粒到標準粒度（粒度是顆粒在空間范圍所占大小的線性尺寸的大小[3]）即達到激光粒度儀測得小于10um的泥漿顆粒總含量占（83±2）%標準時，篩余超標嚴重，細度控制標準為過325目篩余為不大于0.09%，2015年工藝數據分析過325目篩余為0.05%，2016年下半年開始下降，直至最近產品料漿細度過325目篩余為0.01%以下。泥漿粒徑對坯體吸濕大小的影響通過實驗進行了驗證。

相同配方的原料，通過控制球磨時間及氧化鋁球的不同級配獲得不同細度的泥漿。式樣1激光粒度儀測量<10um粒徑顆粒為83.12%，325目篩余為0.07%；式樣2激光粒度儀測量<10um粒徑顆粒為85.32%，325目篩余為0.02%。泥漿經烘干制粉后，壓制成直徑50mm，厚5mm的圓餅，烘干后測其直徑與質量。將干燥器底部加水改造為吸濕裝置，參考模擬梅雨季節的吸濕膨脹量測試裝置[4]將試樣放入吸濕器內，靜置200min，取出測其吸濕后尺寸及質量，獲得其吸水率與尺寸變化率。

電瓷生產中回料較多，而回料中細顆粒占比重較大。回坯泥顆粒細化主要是由于泥料中的黏土類原料受到水化、剪切力、正壓力、負壓力等作用后，黏土顆粒細化[5]，由表1數據可以得出，泥漿中細顆粒較多時，吸濕膨脹嚴重，相應的對光坯吸濕掉傘起著不利的影響。同樣新漿的顆粒分布由球磨機的球石比例以及球磨時間有關。本公司對大型球磨機內氧化鋁球石重新篩分，發現球石總質量及球石配比與設定嚴重偏差，這是新漿顆粒級配改變的原因之一。

改進措施，重新改進球石配比，制定球石檢查、添加以及更換時間。降低新漿粒度標準為激光粒度儀<10um的總含量占（82±2）%，改進球石配比后達到標準相應的降低了球磨時間6小時，測得325目篩余為0.05%。

4改進以后生產結果驗證

不同產品的掉傘程度不一樣，本文選取的對照產品為最易出現掉傘的百萬伏產品，產品代號8000.1。采取以上措施以后，經過一個生產周期后，第一批產品為2017.4.15入窯，窯次號為510#窯，百萬伏8000.1產品的瓷檢結果顯示，510#窯前檢測與窯后檢測傘裂產品的合格率提高明顯，隨著生產的進行，工藝的不斷完善，傘裂產品不斷減少，最后合格率能穩定在96%以上。

5結論

通過調整釉漿密度，不同季節控制合理的水分，降低噴釉的釉層厚度；合理的粉料級配以及合理的粉料水分；對泥漿粒度以及細度的嚴格控制能有效的減少釉坯傘裂缺陷的產生。只有在每個環節嚴格把關，嚴格執行工藝要求才能有效的減少缺陷的產生，提高出窯合格率，節約成本。雖然是一個缺陷，但產生的原因是多方面的，解決缺陷的方法也是多種多樣的，要更加有效的減少缺陷造成的損失，需要不斷的探索驗證。

參考文獻：

[1] 孫艷云.大型瓷件掉傘及傘內裂的原因分析[J].電瓷避雷器，2004（4）.10-12.

[2] 劉宏烈，沈俊，李紅寶.等靜壓成型電瓷坯料干坯孔隙率的控制[J].電瓷避雷器，2013（4）.6-9.

[3] 張銳，王海龍，許紅亮.陶瓷工藝學[M].北京：化學工業出版社，2013.

作者簡介：

欒藝娜（1982年生）， 女， 山東淄博人，工程師。