Mikä on keraamisten eristeiden valmistusprosessi?

Keraamisten eristeiden tuotannon ytimeen kuuluu sähkökeraamisten raaka-aineiden prosessointi, muotoilu ja sintraus, minkä jälkeen ne sementoidaan metalliliittimiin (rautakorkit ja teräsnastat), jotta saadaan lopputuote, joka pystyy tarjoamaan sekä sähköeristyksen että mekaanisen tuen. Kokonaisprosessi koostuu seitsemästä avainvaiheesta-raaka-aineen valmistelusta, muotoilusta, kuivaamisesta, lasituksesta, sintrauksesta, sovituskokoonpanosta ja lopputarkastuksesta,-joissa jokainen vaihe on yhteydessä toisiinsa ja vaikuttaa suoraan tuotteen laatuun.

 

Raaka-aineen valmistelu (ytimen perustamisvaihe)
Raaka-aineiden puhtaus, annostelu ja hiontatarkkuus määräävät keraamisten komponenttien eristyskyvyn ja mekaanisen lujuuden. Tämä vaihe koostuu viidestä päävaiheesta: annostelu, murskaus, jauhaminen, raudanpoisto ja vanhentaminen.

Annostelu: Ydinraaka-aineet (kuten maasälpä, kvartsi, savi ja alumiinioksidi) mitoitetaan tuotemäärittelyjen mukaan (esim. korkea--- tai ultra-korkea{4}}jännitesovelluksissa). Alumiinioksidi parantaa mekaanista lujuutta, kvartsi parantaa eristysominaisuuksia ja savi varmistaa plastisuuden muotoiluun. Annosteluvirheet tulee hallita ±1 %:n sisällä, jotta vältytään vaarantamasta myöhempien muotoilu- ja sintrausprosessien laatua.
Murskaus: Möykkyraaka-aineet (kuten maasälpä ja kvartsi) syötetään murskaimeen ja pelkistetään 5–10 mm:n hiukkasiksi myöhemmän jauhamisen helpottamiseksi. Murskaamisen jälkeen materiaali seulotaan epäpuhtauksien (kuten kivien ja metallisirpaleiden) poistamiseksi, jotka voivat vaikuttaa keraamisen kappaleen tasaisuuteen.
Jauhaminen: Murskatut raaka-aineet sekoitetaan sopivaan määrään vettä ja syötetään kuulamyllyyn märkäjauhatusta varten. Jauhamista jatketaan, kunnes lietteen hienous täyttää standardin Alle tai yhtä kuin 0,5 % jäännöstä 10 000 meshin seulalla (eli suurin osa hiukkasista on pienempiä kuin 10 μm). Lietteen konsentraatiota valvotaan tämän prosessin aikana, jotta varmistetaan myöhempää muotoilua varten tarvittava plastisuus ja juoksevuus.
Raudanpoisto: Jauhamisen jälkeen liete kulkee magneettisen erottimen läpi poistaakseen rauta epäpuhtaudet (kuten raaka-aineisiin sekoitetut rautaviilat tai jauhamisen aikana syntyneet metallijauheet). Rautaepäpuhtaudet voivat heikentää eristyksen suorituskykyä ja jopa aiheuttaa keraamisen rungon halkeilun sintrauksen aikana; rautapitoisuus on säädettävä alle 0,1 % tämän vaiheen jälkeen. Vanhentaminen: Raudasta poistettu liete siirretään vanhentamissäiliöön ja annetaan levätä 24–72 tuntia ympäristön lämpötilassa valolta suojattuna. Tämä prosessi varmistaa tasaisen kosteuden jakautumisen ja perusteellisen hiukkassidoksen, mikä parantaa lietteen plastisuutta ja muovauskestävyyttä ja estää halkeamia keraamisissa osissa muodostuksen jälkeen.

 

Muotoilu (keraamisen osan muotoilu)
Keraamisen eristeen rakennetyypistä riippuen (esim. kiekko-ripustus, tappi-tyyppi tai pylväs-tyyppi) valitaan sopiva muovausprosessi. Ydintavoitteena on muotoilla valmistettu liete tai savikappale suunnittelumitat täyttäväksi keraamiseksi viherkappaleeksi. Käytetään kolmea yleistä muotoilumenetelmää:

Liukuvalu: Soveltuu keraamisiin osiin, joilla on monimutkaiset rakenteet tai suuret mitat (kuten pylväs{0}}tyyppiset eristekappaleet). Vanhennettu liete kaadetaan esivalmistettuun kipsimuottiin; kipsin vettä -absorboivat ominaisuudet saavat lietteen jähmettymään muotin sisäseiniä vasten. Kun vihreä kappale saavuttaa riittävän kovuuden (noin 70 % kovettunut), se puretaan muotista. Varovainen käsittely on tarpeen purkamisen aikana, jotta vältetään muodonmuutos tai vauriot.
Puristusmuovaus: Soveltuu yksinkertaisiin rakenteisiin, kuten levy--ripustuseristyslevyihin tai -levyihin. Lietteestä poistetaan vesi savikakuksi, laitetaan puristinmuottiin ja muotoillaan puristimella (painetta säädellään välillä 15-25 MPa). Tämä menetelmä tuottaa raakakappaleen, jolla on tasainen tiheys ja erinomainen perusmekaaninen lujuus.
Jiggerointi (rullamuovaus): Soveltuu ohuille keraamisille osille, kuten tappi{0}}tyyppisille eristeille. Savimateriaali asetetaan muovauskoneen muotille ja pyörivä, liikkuva telan pää muotoilee saven haluttuun muotoon. Muotoilun jälkeen viherkappale trimmataan ja muotoillaan sen varmistamiseksi, että mittatoleranssit täyttävät standardit (esim. halkaisijan poikkeama Vähemmän tai yhtä suuri kuin ±0,5 mm).

 

Kuivaus (kosteuden poistaminen vihreästä kappaleesta)
Muodostunut viherkappale sisältää huomattavan määrän kosteutta (noin 20–30 %). Suora sintraus aiheuttaisi nopean kosteuden haihtumisen, mikä johtaisi halkeilemiseen tai muodonmuutokseen; siksi tarvitaan kuivausprosessi, joka koostuu kahdesta vaiheesta: luonnollinen kuivaus ja keinokuivaus. Luonnollinen kuivaus: Aseta puretut viherkappaleet hyvin-ilmautuvaan, kuivaan ja pölyttömään-pajaan kuivumaan luonnollisesti 24–48 tunnin ajan. Tämä poistaa pinnan kosteutta ja mahdollistaa alkukovettumisen, mikä estää liiallisten kosteusgradienttien aiheuttamia halkeamia myöhemmän keinotekoisen kuivauksen aikana.
Keinotekoinen kuivaus: Siirrä ilmakuivatut viherkappaleet{0}}kuivausuuniin. Käytä asteittaista lämmitysprosessia (lämpötilan nostaminen 50 astetta 120 asteeseen) 12–24 tunnin aikana, jotta sisäinen kosteuspitoisuus laskee alle 1 %:n. Kuivauksen aikana säädä tiukasti lämmitysnopeutta (enintään 10 astetta tunnissa) ja uunin kosteutta kuivumishalkeamien tai vääntymisen estämiseksi.

 

Lasitus (keraamisen suorituskyvyn parantaminen)
Lasituksessa levitetään keraaminen lasitekerros kuivuneen viherkappaleen pinnalle. Tämä prosessi parantaa vedenkestävyyttä, eristystä ja korroosionkestävyyttä luoden samalla sileän, puhtaan pinnan, jota on helppo huoltaa. Yleisiä lasitusmenetelmiä ovat kastaminen ja ruiskutus.

Kastaminen: Upota kuivattu viherkappale valmistettuun lasitelietteeseen. Säädä upotusaikaa (tyypillisesti 30–60 sekuntia) rungon paksuuden perusteella varmistaaksesi tasaisen lasitekerroksen (paksuus noin 0,3–0,5 mm). Kastamisen jälkeen irrota runko ja anna ylimääräisen lietteen valua pois, jotta lasitekerros ei pääse liian paksuksi tai painumaan.
Ruiskutus: Soveltuu monimutkaisiin muotoihin, joissa on useita eristeitä (kuten levy{0}}tyyppiset ripustuseristeet). Levitä lasiteliete tasaisesti pinnalle ruiskukoneella 0,3–0,5 MPa:n paineella varmistaen tasaisen peittävyyden sekä aittojen sisä- että ulkopinnoille. Anna vartalon levätä 10–20 minuuttia ruiskutuksen jälkeen varmistaaksesi lujan tarttuvuuden.
Lasitusviimeistely: Jos lasituksen jälkeen ilmenee ongelmia, kuten epätasaisuutta, painumista tai reikiä, manuaalinen viimeistely on tarpeen. Poista ylimääräinen lasite ja täytä neulanreiät varmistaaksesi tasaisen, virheetön{1}}pinnan. Anna kappaleen levätä ja kuivua uudelleen viimeistelyn jälkeen, jotta pintakosteus poistuu lasitekerroksesta. V. Sintraus (ytimen kiinteytysvaihe)
Sintraus käsittää lasitetun kappaleen syöttämisen sintrausuuniin ja sen kuumentamisen korkeisiin lämpötiloihin fysikaalisten ja kemiallisten muutosten aikaansaamiseksi sekä rungossa että lasitekerroksessa, jolloin muodostuu tiheä, kova posliinirunko. Tämä on kriittinen vaihe, joka määrittää keraamisen eristeen suorituskyvyn ja koostuu neljästä vaiheesta: esilämmitys, lämmitys, vakiolämpötila (liotus) ja jäähdytys.

Esilämmitysvaihe: Kappale syötetään sintrausuuniin ja lämpötila nostetaan asteittain huoneenlämpötilasta 600 asteeseen 4–6 tunnin aikana. Ensisijaisena tavoitteena on poistaa jäännöskosteus rungosta ja lasitekerroksesta ja estää posliinirunkoa halkeilemasta kosteuden nopean haihtumisen seurauksena korkeissa lämpötiloissa.
Lämmitys-vaihe: Lämpötilaa nostetaan 600 astetta sintrauslämpötilaan (1280–1350 astetta) kontrolloidulla nopeudella 15–20 astetta/tunti. Tämä mahdollistaa sen, että kehon sisällä olevat raaka-aineet käyvät läpi asteittaisen kiteytymis- ja sulamisreaktiot, jolloin muodostuu tiheä posliinirakenne. Uunin ilmakehä (pääasiassa hapettava) on säädeltävä tämän vaiheen aikana täydellisen reaktion varmistamiseksi.
Vakiolämpötilavaihe: Lämpötilaa pidetään sintraustasolla 6–8 tunnin ajan, jotta varmistetaan täydellinen sulautuminen rungon ja lasitekerroksen välillä, mikä lisää entisestään posliinirungon tiheyttä ja mekaanista lujuutta. Uunin lämpötilan stabiilius on ratkaisevan tärkeä tässä vaiheessa (toleranssilla enintään ±5 astetta), jotta estetään posliinirungon muodonmuutos tai lämpötilan vaihteluiden aiheuttama lasitteen kuoriutuminen.
Jäähdytys-vaihe: Lämpötilaa lasketaan asteittain sintraustasolta huoneenlämpötilaan kontrolloidulla nopeudella 10–15 astetta/tunti. Gradienttijäähdytysmenetelmää käytetään estämään suurten lämpötilaerojen- aiheuttama liiallinen lämpöjännitys- posliinirungon halkeilusta. Kun jäähdytys on valmis, sintratut posliinikomponentit poistetaan; nämä toimivat eristeiden posliinirunkoina.

Metalliliitoskokoonpano (lopullinen tuotekokoonpano)
Kun posliinirunko on sintrattu, se on koottava metalliosilla (rautakorkki ja terästappi) käyttämällä sementti{0}}pohjaista liimaa, jotta muodostuu täydellinen keraaminen eriste. Tämä vaihe koostuu kolmesta vaiheesta: metalliliitosten käsittely, kokoaminen ja kovetus.

Metalliliitoskäsittely: Rautakannet ja terästapit käyvät läpi ruosteenpoisto- ja galvanointiprosessit. Ruosteenpoiston jälkeen pintojen tulee olla vapaita oksidihilseestä ja ruosteesta. Galvanointikerroksen paksuuden on oltava suurempi tai yhtä suuri kuin 80 μm korroosionkestävyyden parantamiseksi ja ruostumisen estämiseksi myöhemmän käytön aikana, mikä voisi muuten heikentää eristeen mekaanista suorituskykyä. Sementointi: Käsittele metalliliittimet (asenna rautakorkki posliinirungon yläosaan ja työnnä terästappi pohjaan) ja ruiskuta valmistettu sementtiliima (sementin, kvartsihiekan ja veden seos). Varmista, että sideaine täyttää tilan kokonaan ilman ilmakuplia tai tyhjiä tiloja. Sementoinnin jälkeen säädä liitosten asentoa varmistaaksesi, että posliinirungon ja liitososien koaksiaalinen kohdistus on standardien mukainen.
Kovetus: Siirrä sementoidut eristeet kovetusuuniin. Koveta niitä 72 tunnin ajan ympäristössä, jonka lämpötila on 20–25 astetta ja kosteus vähintään 80 %, jotta sementtiliima-aine kovettuu täysin ja varmistaa varman liitoksen liitososien ja posliinirungon välillä. Kovettumisen päätyttyä poista ylimääräinen sideaine pinnalta ja viimeistele ulkonäkö.

 

Valmiin tuotteen tarkastus (vaatimustenmukaisuuden varmistaminen)
Tarkastus on viimeinen vaihe tuotteen laadun takaamisessa. Eristimen ulkonäön, mittojen, eristyksen suorituskyvyn ja mekaanisten ominaisuuksien kattava testaus vaaditaan; ei--yhteensopivat tuotteet on muokattava tai romutettava. Tärkeimmät tarkastuskohteet sisältävät:

Ulkoasun tarkastus: Tarkasta silmämääräisesti posliinirungon pinta halkeamien, lasitevaurioiden, reikien tai ilmakuplien varalta ja varmista, että lasitekerros on sileä ja tasainen. Tarkista metalliliittimet ruosteen tai irronneen galvanoinnin varalta ja tarkasta sementoidut alueet löysyyden, halkeilun tai sementtivuotojen varalta.
Mittatarkastus: Käytä työkaluja, kuten jarrusatureita ja mittanauhaa eristimen kokonaispituuden, posliinikiekon halkaisijan, hyllyjen lukumäärän ja sovitusmittojen tarkistamiseen, varmistaen suunnittelustandardien noudattamisen ja pitäen poikkeamat sallituissa rajoissa.
Eristyksen suorituskyvyn tarkastus: Käytä eristysresistanssin ja kestävyysjännitteen testaajaa eristysvastuksen (suurempi tai yhtä suuri kuin 10¹⁰ Ω) ja läpilyöntijännitteen mittaamiseen, jotta voidaan varmistaa, ettei nimellisjännitteellä tapahdu vuotoja tai dielektristä läpilyöntiä.
Mekaanisen suorituskyvyn tarkastus: Käytä veto- ja puristustestauskoneita vetolujuuden, puristuslujuuden ja taivutuslujuuden mittaamiseen ja varmista, että eriste kestää ulkoisia kuormia,-kuten johtimen painoa ja tuulen voimaa-murtumatta tai murtumatta.

Tarkastuksen läpäisevät tuotteet puhdistetaan, merkitään (merkkinä malli, tekniset tiedot, valmistuserä ja päivämäärä), pakataan ja laitetaan varastoon käyttövalmiiksi.